Transferência de calor e controle de temperatura em tubos capilares utilizados em eletroforese capilar

Este trabalho tem por objetivo estudar a transferência de calor em tubos capilares cilíndricos utilizados na técnica de separação de moléculas denominada Eletroforese Capilar. Esta técnica é usada, por exemplo, na análise de biomoléculas e no sequenciamento de DNA, onde o controle da temperatura está diretamente ligado ao desempenho destes métodos e à qualidade dos resultados. Para empregar esta técnica, tensões elétricas da ordem de 20 kV são aplicadas entre as extremidades dos tubos capilares, que possuem normalmente 50 cm de comprimento, 350 µm de diâmetro externo e 50 µm de diâmetro interno, preenchidos por uma solução aquosa. Tais tensões geram uma corrente elétrica na solução, provocando aquecimento distribuído por Efeito Joule. Os tubos capilares são construídos em quartzo amorfo e protegidos por uma camada de material polimérico (poliimida). Para implementar o controle da temperatura, os tubos capilares são colocados em contato com um fluido de resfriamento. Num primeiro momento, os estudos são realizados por simulação numérica, empregando o Método dos Volumes Finitos em rotinas escritas em FORTRAN. São simulados casos onde os tubos são recobertos por camadas cilíndricas de materiais com uma condutividade térmica relativamente boa, com o objetivo de aumentar a superfície de troca de calor com o fluido de resfriamento. Como resultado, obtêm-se curvas da temperatura no centro dos tubos capilares em função do coeficiente de transferência de calor por convecção. Um caso de interesse é quando os tubos capilares são posicionados excentricamente ao recobrimento cilíndrico Num segundo momento, é utilizado o software de simulação numérica ANSYS CFX®, onde é simulado o resfriamento dos mesmos tubos capilares expostos a um escoamento transversal de ar a 15°C. Neste caso, também são aplicados os recobrimentos cilíndricos e, além disso, opta-se por simular o resfriamento de um arranjo de vários tubos (sistema multicapilar) dispostos entre placas de vidro, no formato de um sanduíche. Como resultados mais importantes salientam-se: a) o aumento do raio do recobrimento resulta no aumento da transferência de calor, fazendo com que a temperatura no núcleo do capilar fique estacionada em valores baixos que não comprometem as separações/análises; b) chegou-se a um valor de raio crítico da ordem de 10 mm para a condição de operação mais típicas na área da Eletroforese Capilar; c) as montagens com o tubo capilar concêntrico e excêntrico ao recobrimento não apresentam diferenças significativas no perfil de temperatura da solução tampão; e finalmente d) observa-se que o uso de duas placas de material dielétrico com os capilares posicionados em forma de sanduíche entre elas permite uma eficiente dissipação do calor gerado na solução tampão.

Grau de conversão, temperatura de transição vítrea, microdureza e resistência ao impacto de uma resina acrílica quimicamente ativada submetida a diferentes condições de polimerização

O objetivo deste estudo foi avaliar a influência de diferentes condições de polimerização sobre: microdureza Knoop, resistência ao impacto, grau de conversão e temperatura de transição vítrea (Tg) de uma resina acrílica quimicamente ativada (Jet - Artigos Odontológicos Clássico Ltda.). O material foi polimerizado de acordo com as seguintes condições: grupo 1, as amostras foram polimerizadas em contato com o ar, durante 1h, sob temperatura e pressão ambiente; grupo 2, após a polimerização da resina em contato com o ar, durante 1h, sob temperatura e pressão ambiente, a mesma foi submetida a um ciclo adicional de aquecimento em forno de microondas, durante 3 min, a 500W; grupo 3, as amostras foram polimerizadas em água, sob pressão de 20 psi, em uma temperatura de 50°C, durante 15 minutos. Para o ensaio de microdureza Knoop, foram confeccionados sete corpos-de-prova, para cada um dos três grupos experimentais. O corpo-de-prova consistiu de uma placa de resina acrílica quimicamente ativada, com grampos, simulando aparelhos ortodônticos removíveis. Dos sete corpos-de-prova, de cada grupo, dois também foram utilizados para a determinação do grau de conversão e Tg, através da Calorimetria Exploratória Diferencial (DSC). Para o ensaio de resistência ao impacto, foram confeccionados 12 corpos-de-prova para cada grupo, com dimensões de 64,00x10,00x3,20mm. Os resultados mostraram diferenças entre os grupos, através da ANOVA e do teste de Tukey (p ≤ 0,01), apresentando maiores valores de microdureza para o grupo 3, seguido dos grupos 2 e 1. Para o ensaio de resistência ao impacto, os valores obtidos para as amostras do grupo 3 foram superiores aos demais grupos, não havendo diferença estatística entre os grupos 1 e 2 O grau de conversão e Tg foram avaliados de forma descritiva, apresentando um padrão de comportamento coerente com as demais propriedades, ou seja, o grupo 3 apresentou valores mais altos de grau de conversão e Tg, seguido pelos grupos 2 e 1. Os resultados deste trabalho indicam que o melhor comportamento clínico poderá ser esperado do grupo submetido à polimerização em água a 50°C, sob pressão de 20 psi (grupo 3), seguido do grupo 2 (com ciclo adicional em microondas) e, por fim, pelo grupo 1 (polimerizado ao ar).

Detecção de bactérias no ar em ambiente hospitalar com recurso a técnicas moleculares

A Qualidade do Ar Interior (QAI) revela-se de grande importância no ambiente hospitalar devido à disseminação aérea de bactérias potenciar as infecções nosocomiais. Os estudos nesta temática são raros em Portugal e inexistentes na Madeira. Este trabalho tem como objectivos identificar com elevada precisão a flora bacteriana aerosolizada no Hospital Dr. João de Almada (HJA) utilizando técnicas moleculares, determinar a sua origem, disseminação e especificidades e analisar globalmente a QAI. O ar exterior e de 15 locais no interior do HJA foi amostrado em Abril de 2009. Foram medidas a temperatura, humidade e concentração de CO2 e NO2 e quantificadas as bactérias e fungos no ar. Utilizaram-se testes bioquímicos e técnicas moleculares para caracterização e identificação de bactérias e foram comparadas comunidades bacterianas. A biodiversidade bacteriana no ar interior do HJA é dominada pelo género Staphylococcus (68%), sendo as espécies mais frequentes S. cohnii urealyticus, S. haemolyticus, S. capitis ou S. caprae e Micrococcus luteus. A maioria das espécies encontradas é comum em ambiente hospitalar e na flora comensal humana. As Staphylococcus spp. detectadas são consideradas patogénicas oportunistas envolvidas em infecções nosocomiais. A QAI é conforme com a legislação na maioria dos locais, havendo microorganismos em excesso em 12 das 72 amostras. O excesso de fungos relacionou-se com eventos de bruma no exterior e o excesso de bactérias correlacionou-se com a actividade humana e foi potenciado pela fraca ventilação e a presença ou manipulação de materiais contaminados. O ar exterior tem boa qualidade para ventilação do HJA, excepto durante eventos de bruma. As comunidades bacterianas aerosolizadas têm maior similaridade entre locais do mesmo tipo, sendo os ocupantes o principal foco de contaminação. São propostas medidas correctivas como o aumento da ventilação dos locais com elevada actividade humana e cuidados na manipulação de roupa suja e resíduos.

Qualidade do ar interior e conforto térmico : um estudo em espaços de estacionamento em Natal/RN

The recent tendency to utilize parking lots for other purposes has demonstrated that more time has been spent by visitors, mainly in great cities. Therefore, this paper investigates the thermal comfort and the air quality indoors in areas specifically used as parking lots by analyzing the direct relation between such environments and vehicular pollution. The thermal comfort and the quality of air indoors in parking lots with different architectonic typology (ground-floor and underground) are also studied, aiming to contribute to the proposition of suitable new areas designated to human usage. Field research was done, in two distinct periods within different weather conditions (January and July) in, two naturally cooled, parking lots located in Natal - RN. The internal environment agents were measured by using tools for air temperature, humidity, speed and direction; interviews with employees and visitors and chemical analysis through appropriate tools to analyze specific material, carbon monoxide and ozone. The results showed that chemical agents densely concentrate mostly in the closed parking space, aggravated by weather conditions, which dissatisfied the visitors. Still, it was shown that architectonic typology, alongside topographical aspects compromise internal environmental conditions, which increases the retention of pollution, leading to dissatisfactory thermal comfort levels and becoming less suitable for usage by visitors considering air and thermal comfort aspects. Consequently, they are not suitable for human stay due to the poor quality of the indoor air

Temperatura no desenvolvimento e na reprodução de cochonilhas criadas sobre abóboras

O desenvolvimento de insetos é dependente da temperatura. Nesta pesquisa, foi verificada a influência da temperatura no desenvolvimento e na reprodução de Chrysomphalus aonidum (L.) em câmaras climatizadas com UR do ar 70±10%, fotofase de 12h e temperaturas constantes de 17, 19, 21, 23, 25 e 27 ± 1°C, tendo como substrato abóboras cabotiá (Curcubita maxima x Curcubita moschata var. Tetsukabuto). Foi observada a influência da temperatura nos parâmetros biológicos da cochonilha, sendo que temperaturas entre 23 e 27°C foram as mais adequadas ao inseto, propiciando menor duração do período ninfal e maior produção diária de ninfas por fêmea. Temperaturas entre 17 e 19°C provocam maior duração na fase ninfal, maior longevidade das fêmeas e menor produção diária de ninfas por fêmea.

Ocorrência de formas aladas de pulgões e sua relação com fatores meteorológicos e plantas hospedeiras

O objetivo deste trabalho foi determinar o padrão de revoadas e a influência de fatores meteorológicos e de Brassicaceae sobre populações de formas aladas dos pulgões Brevicoryne brassicae, Lipaphis erysimi e Myzus persicae. Os pulgões foram amostrados em armadilhas tipo bandeja amarela com água, entre julho de 1997 e agosto de 2005. A correlação parcial de Pearson foi utilizada para verificar a influência da temperatura do ar, umidade relativa, chuva e insolação na abundância de alados das três espécies. A influência de brassicáceas foi avaliada pelo cálculo do número de graus-dia acumulados acima da temperatura base inferior dessas plantas. Lipaphis erysimi foi mais numerosa que M. persicae e B. brassicae. Os alados de B. brassicae apresentaram revoadas que predominaram de agosto a outubro, com o pico de abundância em setembro. Os períodos de revoada de L. erysimi e M. persicae foram mais longos que o de B. brassicae, com os maiores picos de L. erysimi e M. persicae observados de abril a novembro e de junho a outubro, respectivamente. A população de B. brassicae teve correlação significativa com as temperaturas máxima e mínima, insolação e umidade relativa do ar, enquanto L. erysimi e M. persicae foram afetadas apenas pela insolação e umidade relativa.

Estudo térmico e de materiais na construção de casas populares com blocos confeccionados a partir de um composto a base de cimento, gesso, eps e raspa de pneu

We built an experimental house on an UFRN´s land using blocks made by a composite consisting of cement, plaster, EPS, crushed rubber and sand. Several blocks were made from various compositions and we made preliminary tests of mechanical and thermal resistance, choosing the most appropriate proportion. PET bottles were used inside the block to provide thermal resistance. In this work, a second function was given to the bottles: to serve as a docking between the blocks, because the ends of the cylinders came out of each block on top as well as at the bottom, with the bottom cut, allowing to fit of the extremities of the upper cylinder of a block in the lower holes of the other one, which were formed by the cutting already mentioned. Minimum compression tests were performed according to ABNT standards for walls closing blocks (fence). With that house built, we did studies of thermal performance in order to ascertain conditions of comfort, checking external and internal temperatures in the walls and in the ambient, among other variables, such as wind speed and relative humidity. The resulting blocks provided adequate thermal insulation to the environment, where the walls presented differences up to 11.7 ºC between the outer and inner faces, getting the maximum temperature inside the house around 31 °C, within the so-called thermal comfort zone for warm climates. At the end of the experiments it was evident the effectiveness of that construction in order to provide thermal comfort in the internal environment of the house, as well as we could confirm the viability of building houses from recyclable materials, reducing the constructive costs, becoming a suitable alternative for low- incoming families. Moreover, besides the low cost, the proposal represents an alternative use of various recyclable materials, therefore considered an ecological solution

Fresamento com ar quente: uma proposta para minimizar a formação de trincas térmicas em ferramentas de metal duro

This work presents the results, analyses and conclusions about a study carried out with objective of minimizing the thermal cracks formation on cemented carbide inserts during face milling. The main focus of investigation was based on the observation that milling process is an interrupted machining process, which imposes cyclic thermal loads to the cutting tool, causing frequent stresses changes in its superficial and sub-superficial layers. These characteristics cause the formation of perpendicular cracks from cutting edge which aid the cutting tool wear, reducing its life. Several works on this subject emphasizing the thermal cyclic behavior imposed by the milling process as the main responsible for thermal cracks formation have been published. In these cases, the phenomenon appears as a consequence of the difference in temperature experienced by the cutting tool with each rotation of the cutter, usually defined as the difference between the temperatures in the cutting tool wedge at the end of the cutting and idle periods (T factor). Thus, a technique to minimize this cyclic behavior with objective of transforming the milling in an almost-continuous process in terms of temperature was proposed. In this case, a hot air stream was applied into the idle period, during the machining process. This procedure aimed to minimize the T factor. This technique was applied using three values of temperature from the hot air stream (100, 350 e 580 oC) with no cutting fluid (dry condition) and with cutting fluid mist (wet condition) using the hot air stream at 580oC. Besides, trials at room temperature were carried out. Afterwards the inserts were analyzed using a scanning electron microscope, where the quantity of thermal cracks generated in each condition, the wear and others damages was analyzed. In a general way, it was found that the heating of the idle period was positive for reducing the number of thermal cracks during face milling with cemented carbide inserts. Further, the cutting fluid mist application was effective in reducing the wear of the cutting tools.

Análise da indução de fluxo de ar por convecção livre em chaminé solar

Experiments were performed to study the effect of surface properties of a vertical channel heated by a source of thermal radiation to induce air flow through convection. Two channels (solar chimney prototype) were built with glass plates, forming a structure of truncated pyramidal geometry. We considered two surface finishes: transparent and opaque. Each stack was mounted on a base of thermal energy absorber with a central opening for passage of air, and subjected to heating by a radiant source comprises a bank of incandescent bulbs and were performed field tests. Thermocouples were fixed on the bases and on the walls of chimneys and then connected to a data acquisition system in computer. The air flow within the chimney, the speed and temperature were measured using a hot wire anemometer. Five experiments were performed for each stack in which convective flows were recorded with values ranging from 17 m³ / h and 22 m³ / h and air flow velocities ranging from 0.38 m / s and 0.56 m / s for the laboratory tests and air velocities between 0.6 m/s and 1.1m/s and convective airflows between 650 m³/h and 1150 m³/h for the field tests. The test data were compared to those obtained by semi-empirical equations, which are valid for air flow induced into channels and simulated data from 1st Thermodynamics equation. It was found that the chimney with transparent walls induced more intense convective flows than the chimney with matte finish. Based on the results obtained can be proposed for the implementation of prototype to exhaust fumes, mists, gases, vapors, mists and dusts in industrial environments, to help promote ventilation and air renewal in built environments and for drying materials, fruits and seeds

Variação de temperatura e umidade e suas influências nas características físicas e mecânicas dos fios de algodão

Cotton is a hydrofilic textile fiber and, for this reason, it changes its properties according to the environment changes. Moisture and Temperature are the two most important factors that lead a cotton Spinning sector and influence its quality. Those two properties can change the entire Spinning process. Understanding this, moisture and temperature must be kept under control when used during the Spinning process, once the environment is hot and dry, the cotton yarns absorb moisture and lose the minimal consistency. According to this information, this paper was developed testing four types of cotton yarns, one kind of cotton from Brazil and the others from Egypt. The yarns were exposed to different temperatures and moisture in five different tests and in each test, six samples that were examined through physical and mechanical tests: resistance, strength, tenacity, yarn´s hairness, yarn´s evenness and yarn´s twisting. All the analysis were accomplished at Laboratório de Mecânica dos Fluídos and at COATS Corrente S.A., where, it was possible to use the equipments whose were fundamental to develop this paper, such as the STATIMAT ME that measures strength, tenacity, Zweigler G566, that measure hairiness in the yarn, a skein machine and a twisting machine. The analysis revealed alterations in the yarn´s characteristics in a direct way, for example, as moisture and temperature were increased, the yarn´s strength, tenacity and hairness were increased as well. Having the results of all analysis, it is possible to say that a relatively low temperature and a high humidity, cotton yarns have the best performance

Sistema de secagem solar para frutos tropicais e modelagem da secagem de banana em um secador de coluna estática

In this study were projected, built and tested an electric solar dryer consisting of a solar collector, a drying chamber, an exhaust fan and a fan to promote forced hot air convection. Banana drying experiments were also carried out in a static column dryer to model the drying and to obtain parameters that can be used as a first approximation in the modeling of an electric solar dryer, depending on the similarity of the experimental conditions between the two drying systems. From the banana drying experiments conducted in the static column dryer, we obtained food weight data as a function of aqueous concentration and temperature. Simplified mathematical models of the banana drying were made, based on Fick s and Fourier s second equations, which were tested with the experimental data. We determined and/or modeled parameters such as banana moisture content, density, thin layer drying curves, equilibrium moisture content, molecular diffusivity of the water in banana DAB, external mass transfer coefficient kM, specific heat Cp, thermal conductivity k, latent heat of water evaporation in the food Lfood, time to heat food, and minimum energy and power required to heat the food and evaporate the water. When we considered the shrinkage of radius R of a banana, the calculated values of DAB and kM generally better represent the phenomenon of water diffusion in a solid. The latent heat of water evaporation in the food Lfood calculated by modeling is higher than the latent heat of pure water evaporation Lwater. The values calculated for DAB and KM that best represent the drying were obtained with the analytical model of the present paper. These values had good agreement with those assessed with a numeric model described in the literature, in which convective boundary condition and food shrinkage are considered. Using parameters such as Cp, DAB, k, kM and Lfood, one can elaborate the preliminary dryer project and calculate the economy using only solar energy rather than using solar energy along with electrical energy

Comportamento elétrico a alta temperatura de termistor cerâmico alfa-Fe2O3 com coeficiente de temperatura negativo

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Efeitos da pressão limite (25 cmH2O) e mínima de "selo" do balonete de tubos traqueais sobre a mucosa traqueal do cão

JUSTIFICATIVA E OBJETIVOS: As lesões da mucosa traqueal em contato com o balonete do tubo traqueal são proporcionais à pressão exercida pelo balonete e ao tempo de exposição. O objetivo foi estudar as eventuais lesões da mucosa do segmento traqueal em contato com o balonete do tubo traqueal insuflado com volume de ar suficiente para se obter pressão de "selo" ou com a pressão limite de 25 cmH2O, abaixo da pressão crítica de 30 cm de água para produção de lesão da mucosa traqueal. MÉTODO: Dezesseis cães foram submetidos à anestesia venosa e ventilação artificial. Os cães foram distribuídos aleatoriamente em dois grupos de acordo com a pressão no balonete do tubo traqueal (Portex Blue-Line, Inglaterra): Gselo (n = 8) balonete com pressão mínima de "selo" para impedir vazamento de ar durante a respiração artificial; G25 (n = 8) balonete insuflado até obtenção da pressão de 25 cmH2O. A medida da pressão do balonete foi realizada por meio de manômetro digital no início (controle) e após 60, 120 e 180 minutos. Após o sacrifício dos cães, foram feitas biópsias nas áreas da mucosa traqueal adjacentes ao balonete e ao tubo traqueal para análise à microscopia eletrônica de varredura (MEV). RESULTADOS: A pressão média do balonete em G25 manteve-se entre 24,8 e 25 cmH2O e em Gselo entre 11,9 e 12,5 cmH2O durante o experimento. As alterações à MEV foram pequenas e não significantemente diferentes nos grupos (p > 0,30), mas ocorreram lesões mais intensas nas áreas de contato da mucosa traqueal com o balonete do tubo traqueal, nos dois grupos, em relação às áreas da mucosa adjacentes ou não ao tubo traqueal (p < 0,05). CONCLUSÕES: No cão, nas condições experimentais empregadas, a insuflação do balonete de tubo traqueal em volume de ar suficiente para determinar pressão limite de 25 cmH2O ou de "selo" para impedir vazamento de ar determina lesões mínimas da mucosa traqueal em contato com o balonete e sem diferença significante entre elas.

Hidrólise da uréia em latossolos: efeito da concentração de uréia, temperatura, pH, armazenamento e tempo de incubação

Este trabalho objetivou estudar a velocidade de hidrólise da uréia em dois diferentes solos brasileiros (Latossolo Vermelho Aluminoférrico típico e Latossolo Vermelho distrófico típico) onde foram realizados ensaios sobre o efeito do tempo e condições de armazenamento, concentração do substrato (uréia), temperatura, pH e tempo de incubação sobre a atividade da urease. As melhores condições de armazenamento foram em temperatura ambiente ou 5 ºC, após secagem ao ar, por um período de até 7 dias; para as condições estudadas, o melhor tempo de incubação foi de uma hora a 25-30 ºC, sem a utilização de tampão para acertar o pH, e a concentração de uréia suficiente foi de 3,30 g L-1, para o Latossolo Vermelho Aluminoférrico típico, e de 2,5 g L-1, para o Latossolo Vermelho distrófico típico para obter a velocidade máxima da enzima.

SECAGEM DE SEMENTES DE SOJA em SILO COM DISTRIBUIÇÃO RADIAL do FLUXO DE AR: I. MONITORAMENTO FÍSICO

O trabalho foi desenvolvido com o objetivo de avaliar a evolução física do processo de remoção de água das sementes em secador estacionário, com cilindro central perfurado e distribuição radical de ar. A pesquisa foi conduzida com sementes de soja, variando o fluxo (26,9, 28,4 e 33,2 m³/minuto/t) e a temperatura do ar insuflado (42, 46 e 50ºC), considerando a posição das sementes (17, 34 e 51 cm em relação ao cilindro de insuflação) e o tempo de secagem (zero a doze horas, com intervalos de duas horas). Foram caracterizados o ar ambiente, o ar insuflado, as temperaturas e os teores de água da massa, as velocidades e curvas de secagem. As avaliações realizadas destacaram vantagens físicas operacionais da combinação de 28,4 m³/minuto/t com 46ºC e o contrário, com a combinação de 26,9 m³/minuto/t com 42ºC.