Potentials of process intensification in the Finnish petrochemical industry

This research was motivated by the need to examine the potential application areas of process intensification technologies in Neste Oil Oyj. According to the company’s interest membrane reactor technology was chosen and applicability of this technology in refining industry was investigated. Moreover, Neste Oil suggested a project which is related to the CO2 capture from FCC unit flue gas stream. The flowrate of the flue gas is 180t/h and consist of approximately 14% by volume CO2. Membrane based absorption process (membrane contactor) was chosen as a potential technique to model CO2 capture from fluid catalytic cracking (FCC) unit effluent. In the design of membrane contactor, a mathematical model was developed to describe CO2 absorption from a gas mixture using monoethanole amine (MEA) aqueous solution. According to the results of literature survey, in the hollow fiber contactor for laminar flow conditions approximately 99 % percent of CO2 can be removed by using a 20 cm in length polyvinylidene fluoride (PDVF) membrane. Furthermore, the design of whole process was performed by using PRO/II simulation software and the CO2 removal efficiency of the whole process obtained as 97 %. The technical and economical comparisons among existing MEA absorption processes were performed to determine the advantages and disadvantages of membrane contactor technology.

Pulsatile Blood Flow Simulations in Computed Tomography(CT) Scan-Based and Idealized Geometries of Human Aorta

Blood flow in human aorta is an unsteady and complex phenomenon. The complex patterns are related to the geometrical features like curvature, bends, and branching and pulsatile nature of flow from left ventricle of heart. The aim of this work was to understand the effect of aorta geometry on the flow dynamics. To achieve this, 3D realistic and idealized models of descending aorta were reconstructed from Computed Tomography (CT) images of a female patient. The geometries were reconstructed using medical image processing code. The blood flow in aorta was assumed to be laminar and incompressible and the blood was assumed to be Newtonian fluid. A time dependent pulsatile and parabolic boundary condition was deployed at inlet. Steady and unsteady blood flow simulations were performed in real and idealized geometries of descending aorta using a Finite Volume Method (FVM) code. Analysis of Wall Shear Stress (WSS) distribution, pressure distribution, and axial velocity profiles were carried out in both geometries at steady and unsteady state conditions. The results obtained in thesis work reveal that the idealization of geometry underestimates the values of WSS especially near the region with sudden change of diameter. However, the resultant pressure and velocity in idealized geometry are close to those in real geometry

A perspectiva do paciente no roteiro de anamnese: o Olhar do estudante

INTRODUÇÃO: Para possibilitar que o estudante visualize a doença de forma plena e integrada à história de vida da pessoa, foram incluídas no roteiro de anamnese questões relativas à subjetividade do paciente. OBJETIVO: Investigar as percepções dos estudantes da primeira à terceira série do curso de Medicina da Escola Superior de Ciências da Saúde acerca de questões relativas às perspectivas do paciente. METODOLOGIA: Estudo descritivo, de cunho quantitativo e qualitativo, exploratório e transversal. Os dados foram coletados por meio de um questionário estruturado aplicado a uma amostra constituída por 60 estudantes, complementado por uma entrevista semiestruturada, realizada com uma amostra constituída por dez estudantes. RESULTADOS: Sessenta e nove por cento dos estudantes se sentem frequentemente à vontade para perguntar sobre as perspectivas do paciente e 47,3% raramente se sentem preparados para acolher o paciente diante dos sentimentos mobilizados pelo item. CONCLUSÃO: A inclusão no roteiro de anamnese de questões relativas às perspectivas do paciente foi positiva, ainda que insuficiente para aprofundar os vínculos empáticos, o que indica a necessidade de maior atenção ao desenvolvimento e consolidação de habilidades afetivas e empáticas no estudante. Observou-se também a persistência das dificuldades inerentes à inclusão da subjetividade do paciente durante a anamnese, o que pode agravar o risco de erosão da empatia ao longo do curso.

Avaliação do desenvolvimento de competências afetivas e empáticas do futuro médico

Dentre os desafios atuais da educação médica, encontra-se a inserção curricular de conteúdos e experiências educacionais voltados para o desenvolvimento de competências afetivas. A literatura tem indicado um declínio gradual do idealismo e humanismo do estudante ao longo do curso, indício de erosão do currículo médico. O objetivo deste estudo foi avaliar o desenvolvimento de competências afetivas e empáticas dos estudantes do curso de Medicina da Escola Superior de Ciências da Saúde (ESCS), por meio da análise de 39 narrativas produzidas por estudantes da segunda e terceira séries em 2010. A análise de conteúdo baseou-se na epistemologia qualitativa, com base na qual foram estabelecidas três categorias: ritual de iniciação do estudante: vivências e dificuldades; vivências emocionais no decorrer da formação médica; benefícios pedagógicos da medicina narrativa: os desafios do desenvolvimento da empatia. A segunda série pareceu representar para os estudantes uma fase de adaptação ao contexto hospitalar, vista a necessidade de exteriorização dos próprios conflitos e de suas barreiras emocionais. Na terceira série, observou-se melhor desenvolvimento tanto de habilidades empáticas quanto de uma visão mais integral da condição dos pacientes e seus dramas. Conclui-se que a medicina narrativa foi uma abordagem efetiva para o aprendizado da empatia e da competência afetiva nos estudantes de Medicina, além de instrumento válido em nosso meio para avaliação de competências empáticas e humanísticas. A progressiva adesão dos estudantes legitima e consolida a medicina narrativa no espaço curricular, revalorizando a formação médica em suas práticas intersubjetivas. Entretanto, este estudo aponta a necessidade de novas investigações, utilizando-se métodos mistos para melhor compreensão do impacto dessa abordagem a longo prazo.

Methods and Models for Accelerating Dynamic Simulation of Fluid Power Circuits

The objective of this dissertation is to improve the dynamic simulation of fluid power circuits. A fluid power circuit is a typical way to implement power transmission in mobile working machines, e.g. cranes, excavators etc. Dynamic simulation is an essential tool in developing controllability and energy-efficient solutions for mobile machines. Efficient dynamic simulation is the basic requirement for the real-time simulation. In the real-time simulation of fluid power circuits there exist numerical problems due to the software and methods used for modelling and integration. A simulation model of a fluid power circuit is typically created using differential and algebraic equations. Efficient numerical methods are required since differential equations must be solved in real time. Unfortunately, simulation software packages offer only a limited selection of numerical solvers. Numerical problems cause noise to the results, which in many cases leads the simulation run to fail. Mathematically the fluid power circuit models are stiff systems of ordinary differential equations. Numerical solution of the stiff systems can be improved by two alternative approaches. The first is to develop numerical solvers suitable for solving stiff systems. The second is to decrease the model stiffness itself by introducing models and algorithms that either decrease the highest eigenvalues or neglect them by introducing steady-state solutions of the stiff parts of the models. The thesis proposes novel methods using the latter approach. The study aims to develop practical methods usable in dynamic simulation of fluid power circuits using explicit fixed-step integration algorithms. In this thesis, twomechanisms whichmake the systemstiff are studied. These are the pressure drop approaching zero in the turbulent orifice model and the volume approaching zero in the equation of pressure build-up. These are the critical areas to which alternative methods for modelling and numerical simulation are proposed. Generally, in hydraulic power transmission systems the orifice flow is clearly in the turbulent area. The flow becomes laminar as the pressure drop over the orifice approaches zero only in rare situations. These are e.g. when a valve is closed, or an actuator is driven against an end stopper, or external force makes actuator to switch its direction during operation. This means that in terms of accuracy, the description of laminar flow is not necessary. But, unfortunately, when a purely turbulent description of the orifice is used, numerical problems occur when the pressure drop comes close to zero since the first derivative of flow with respect to the pressure drop approaches infinity when the pressure drop approaches zero. Furthermore, the second derivative becomes discontinuous, which causes numerical noise and an infinitely small integration step when a variable step integrator is used. A numerically efficient model for the orifice flow is proposed using a cubic spline function to describe the flow in the laminar and transition areas. Parameters for the cubic spline function are selected such that its first derivative is equal to the first derivative of the pure turbulent orifice flow model in the boundary condition. In the dynamic simulation of fluid power circuits, a tradeoff exists between accuracy and calculation speed. This investigation is made for the two-regime flow orifice model. Especially inside of many types of valves, as well as between them, there exist very small volumes. The integration of pressures in small fluid volumes causes numerical problems in fluid power circuit simulation. Particularly in realtime simulation, these numerical problems are a great weakness. The system stiffness approaches infinity as the fluid volume approaches zero. If fixed step explicit algorithms for solving ordinary differential equations (ODE) are used, the system stability would easily be lost when integrating pressures in small volumes. To solve the problem caused by small fluid volumes, a pseudo-dynamic solver is proposed. Instead of integration of the pressure in a small volume, the pressure is solved as a steady-state pressure created in a separate cascade loop by numerical integration. The hydraulic capacitance V/Be of the parts of the circuit whose pressures are solved by the pseudo-dynamic method should be orders of magnitude smaller than that of those partswhose pressures are integrated. The key advantage of this novel method is that the numerical problems caused by the small volumes are completely avoided. Also, the method is freely applicable regardless of the integration routine applied. The superiority of both above-mentioned methods is that they are suited for use together with the semi-empirical modelling method which necessarily does not require any geometrical data of the valves and actuators to be modelled. In this modelling method, most of the needed component information can be taken from the manufacturer’s nominal graphs. This thesis introduces the methods and shows several numerical examples to demonstrate how the proposed methods improve the dynamic simulation of various hydraulic circuits.

Identificação de áreas para recomposição florestal com base em princípios de ecologia de paisagem

O manejo de áreas florestais com base em princípios de ecologia da paisagem é uma tendência do setor florestal, que tem como proposta o gerenciamento integrado dos aspectos econômicos, sociais e ambientais da atividade produtiva, envolvendo decisões complexas que podem ser auxiliadas pelas técnicas de geoprocessamento. No presente trabalho objetivou-se o desenvolvimento de uma metodologia para aplicação dos conceitos de ecologia de paisagem no planejamento do uso da terra em áreas de reflorestamento, por meio da utilização de um sistema de informações geográficas. Para tal, utilizou-se como área de estudo uma fazenda de reflorestamento da International Paper do Brasil, tendo sido estabelecidos cinco critérios para determinação de áreas para recomposição: fertilidade dos solos, mata nativa existente, corpos d'água, declividade e suscetibilidade à erosão. Esses fatores foram analisados, empregando-se os recursos de decisão multicritérios, em ambiente SIG. Como resultado foi obtido um mapa com áreas adequadas à recomposição florestal, segundo os critérios adotados. Com este mapa realizou-se uma simulação, alocando uma nova área de floresta nativa, e o resultado foi avaliado em nível de paisagem por meio de índices apropriados.

Morfometria da bacia hidrografica da Cachoeira das Pombas, Guanhães - MG

O objetivo deste trabalho foi estudar a morfometria da bacia hidrográfica da Cachoeira das Pombas, localizada no Município de Guanhães, MG. A base de dados foi disponibilizada pelo convênio SIF/CENIBRA/UFV e consistiu dos dados matriciais Modelo Digital de Elevação Hidrologicamente Consistente (MDEHC), rede hidrográfica e direções de escoamento. As características morfométricas e delimitação da bacia e sub-bacias hidrográficas foram obtidas automaticamente pelo software Hidrodata 2.0. A área de drenagem encontrada foi de 6,981 km² e o perímetro de 14,864 km. De forma geral, constatou-se que a área estudada possui forma alongada, com baixa densidade de drenagem, relevo forte-ondulado e declividade média de 33,9%. Esses parâmetros possuem grande influência sobre o escoamento superficial e, conseqüentemente, sobre o processo de erosão, que resulta em perda de solo, água, matéria orgânica, nutrientes e microfauna, que podem vir a provocar o assoreamento e eutrofização dos corpos d'água. Quanto à orientação do terreno, pôde-se se constatar que 41% do terreno da bacia hidrográfica está exposto à face norte-oeste, e 33% de sua área total encontra-se sombreada. Para um estudo mais detalhado, procuraram-se caracterizar suas sub-bacias, onde cada uma foi analisada individualmente, concluindo-se que as cinco sub-bacias apresentam deficiência de densidade de drenagem e forma alongada. Em termos de declividade média, os valores variaram entre 29,6 e 40,4%, representando o relevo forte-ondulado. Pôde-se constatar, também, que a morfometria diferenciada entre as sub-bacias evidencia a necessidade de um manejo específico de cada uma delas.

Utilização de parâmetros morfoanatômicos na análise da fitotoxidez do flúor em folhas de Magnolia ovata (A. St.-Hil.) Spreng. (Magnoliaceae)

Com os objetivos de avaliar o grau de suscetibilidade e caracterizar as injúrias na morfoanatomia de folhas de Magnolia ovata, mudas foram submetidas à chuva simulada com flúor (10 µg.ml-1 de F-) por 10 dias consecutivos. No tratamento controle, utilizou-se apenas água deionizada. Folhas foram coletadas para quantificação de flúor na matéria seca e fixadas para análises em microscopia de luz e eletrônica de varredura. As folhas apicais apresentaram pequena porcentagem de necroses intervenais e marginais em uma ou ambas as faces e maior acúmulo de flúor, em relação ao controle, quando comparadas com as folhas da porção basal. A análise micromorfológica das folhas aparentemente sadias indicou alterações nas paredes periclinais externas da epiderme e formação de concavidades, além de cristas estomáticas danificadas, erosão de ceras epicuticulares e presença de esporos e hifas de fungos. A caracterização estrutural das injúrias evidenciou retração de protoplasto das células epidérmicas, colapso das células do mesofilo e da epiderme e acúmulo de compostos fenólicos em células das regiões necrosadas. As alterações micromorfológicas das folhas ocorreram antes que sintomas fossem observados, o que comprova a importância da micromorfologia na diagnose precoce da injúria. As plantas de M. ovata apresentaram poucos sintomas visuais em resposta ao flúor, entretanto as alterações morfoanatômicas indicam que essa espécie possui potencial para ser utilizada como bioindicadora.

Análise comparativa das características da serrapilheira e do solo em cafezais (Coffea arabica L.) cultivados em sistema agroflorestal e em monocultura, na Zona da Mata MG

O aporte de serrapilheira em sistemas agroflorestais pode melhorar as características químicas e físicas do solo, diminuir a erosão e permitir a manutenção da umidade no solo por mais tempo. Isso faz dele um sistema alternativo de produção de café em regiões com solos propensos à degradação. Este trabalho teve como objetivo realizar uma análise comparativa da quantidade e teor de nutrientes da serrapilheira e das características de fertilidade e do teor de umidade dos solos, em cafeeiros cultivados sob sistemas agroflorestal e solteiro. A pesquisa foi realizada na Zona da Mata mineira, durante o período compreendido entre janeiro de 1999 e maio de 2000. O sistema agroflorestal contribuiu com 6,1 Mg ha-1 ano-1 de matéria seca de serrapilheira, no entanto o solteiro aportou 4,5 Mg ha-1 ano-1, ressaltando-se que esta última apresentou teor mais elevado de macronutrientes. O solo do sistema agroflorestal exibiu maior teor de umidade de 20-40 cm, maior capacidade de troca de cátions e soma de bases trocáveis, maior teor de K, Ca, Mg, Cu e Zn em ambos os horizontes do solo e menor índice de saturação de alumínio e alumínio trocável na camada mais profunda do que o solo sob a monocultura. No cultivo solteiro, o solo apresentou maior teor de P e de matéria orgânica, tanto na camada superficial quanto na profunda.

Composição e configuração da paisagem da sub-bacia do arroio jacaré, Vale do Taquari, RS, com ênfase nas áreas de florestas

A conversão de áreas com cobertura florestal contínua por fragmentos florestais vem contribuindo para a diminuição da diversidade biológica, em função da perda de micro-habitats únicos, mudanças nos padrões de dispersão e migração, isolamento de habitats e erosão do solo. A solução desses problemas está intimamente vinculada ao planejamento e manutenção de bacias hidrográficas. A sub-bacia do Arroio Jacaré, localizada no Vale do Taquari, RS, compreende uma área de 538,98 km², onde estão parcial ou totalmente inseridos nove municípios. Essa bacia se encontra em uma região de ecótono entre as formações vegetais do tipo Floresta Estacional Decidual (FED) e Floresta Ombrófila Mista - Mata de Araucária (FOM). Foram elaboradas e analisadas informações relacionadas às características estruturais das classes de mata na região (FED, FOM e vegetação secundária), utilizando-se imagem do satélite Landsat 7 ETM+, referente à passagem 04/02/2002 e software de Sistemas de Informações Geográficas (SIG) Idrisi, 3.2, software de Ecologia de Paisagem Fragstats 3.3. Os resultados indicaram que a região apresenta aproximadamente 50% de suas matas nativas conservadas ou em estágio de regeneração, porém de forma altamente fragmentada, com 87,82% dos fragmentos menores que 1 ha. Considerando um efeito de borda de 50 m, em torno de 40% dos fragmentos ainda apresentam área nuclear.

Incorporação de indicadores de sustentabilidade na priorização de áreas para restauração florestal na bacia do rio Corumbataí, SP

Na bacia do rio Corumbataí, a vegetação natural ocupa menos de 3% de sua área total, e a ausência dessa vegetação florestal tem levado ao aumento dos processos erosivos e ao desequilíbrio do regime hídrico de seus rios, causando diversos problemas no abastecimento de água de várias cidades, como Piracicaba e Rio Claro. Desse modo, existe a necessidade de um reflorestamento criterioso em áreas dessa bacia. No entanto, devido à limitação de recursos, é necessário que sejam realizados estudos de seleção de áreas prioritárias para que, com os recursos disponíveis, o ganho ambiental das áreas restauradas seja máximo. O objetivo deste trabalho foi desenvolver um método de priorização de áreas para restauração florestal baseado no uso de indicadores de sustentabilidade em microbacias. Cinco indicadores foram utilizados: porcentagem de mata nativa na APP; descontinuidade da vegetação nativa na bacia; diversidade da paisagem; variação média do uso da terra; e suscetibilidade à erosão. A seleção das microbacias para restauração das áreas de APP foi realizada por meio da ponderação linear dos indicadores e ordenamento das microbacias. Simulação inicial foi realizada para a seleção de 1.000 ha para restauração, e os resultados indicaram que os indicadores representam diferentes aspectos de sustentabilidade das microbacias. O método foi considerado útil na seleção de microbacias em condições extremas, diferenciando aquelas que necessitam de ações de conservação daquelas que necessitam de ações de restauração.

Avaliação da retratibilidade da madeira de sete espécies de Eucalyptus

As variações na retratibilidade no lenho das árvores são as principais causas dos defeitos de secagem, como o empenamento e fendilhamento das peças de madeira. Os tipos de madeira presentes em um tronco estão relacionados com as variações dessa importante propriedade física. Este trabalho teve como objetivo estudar a retratibilidade da madeira de sete espécies de eucaliptos. Os parâmetros de retratibilidade, bem como a sua variação na direção radial da medula em direção à periferia do tronco de sete espécies de eucaliptos, foram avaliados de acordo com a Norma brasileira. De modo geral, os resultados indicaram que as espécies de eucaliptos estudados possuíam madeira com elevada retratibilidade. À exceção das madeiras de Eucalyptus tereticornis e E. pilularis, as demais espécies estudadas apresentaram valores menores de retratibilidade na região próxima da medula.

Morfologia e aspectos hidrológicos da bacia hidrográfica do rio Preto, divisa dos estados do Rio de Janeiro e de Minas Gerais

Neste trabalho, determinaram-se as características morfométricas do relevo e da rede de drenagem da Bacia Hidrográfica do Rio Preto, com a finalidade de prever do comportamento hidrológico da área. A partir da delimitação da área da bacia, da digitalização das curvas de nível e do sistema de drenagem, foram obtidas características geométricas do relevo e da hidrografia da BHRP e das suas seis sub-bacias. Concluiu-se que a área apresentava forma alongada e estreita, aliada a uma alta densidade de drenagem, evidenciando menor possibilidade de ocorrência de cheias. Porém, foram observadas enchentes justificadas pelos solos rasos, pelos intensos processos de desmatamento e uso da terra e pelo relevo acidentado, sendo 73,1% da área caracterizada como de relevo forte-ondulado a montanhoso. Quanto às sub-bacias, verificou-se que em todas essas unidades menos de 28% da área era compreendida de relevo plano, facilitando a erosão hídrica.

Análise temporal dos processos erosivos na microbacia hidrográfica do córrego da fazenda Glória, Taquaritinga, SP, Brasil

Este estudo teve como principal objetivo avaliar os estados de erosão acelerada do solo da microbacia hidrográfica do córrego da Fazenda Glória, Município de Taquaritinga, SP. Para tanto, foram utilizadas técnicas de sensoriamento remoto e geoprocessamento para análise em fotografias aéreas verticais, coloridas, na escala aproximada de 1:30.000, do aerolevantamento realizado pela BASE - Aerolevantamentos, dos anos de 1983 e 2000. Os processos erosivos foram identificados nas fotografias aéreas da microbacia hidrográfica e observados nas visitas em campo. Como resultado, o aspecto erosivo predominante na área foi o 3, áreas onde ocorria erosão com intensidade que afetava severamente a cobertura vegetal. O estado de erosão 2, com média intensidade, aumentou durante o período analisado. Este trabalho servirá de base para implementar programas de preservação de recursos naturais e de manejo conservacionista na microbacia.

Efeitos de cenários de uso do solo sobre o regime hidríco e produção de sedimentos na bacia do Ribeirão Concórdia - SC

O uso inadequado dos solos agrícolas vem causando a perda gradual da sua capacidade produtiva e a degradação dos recursos hídricos por sedimentos e poluentes. O uso do solo pode afetar os processos hidrológicos e a erosão do solo na bacia. O objetivo do trabalho foi simular diferentes cenários de uso do solo para a bacia hidrográfica do ribeirão Concórdia, utilizando o modelo SWAT, e analisar os efeitos dessas mudanças no fluxo de água e de sedimentos. Os cenários gerados foram agricultura, mata nativa e pastagem. A bacia está localizada no sul do Brasil e possui uma área de drenagem de 30,74 km². Na etapa de calibração, obteve-se coeficente de eficiência Nash-Sutcliffe mensais de 0,82 para escoamento e 0,83 para sedimento. O cenário mata nativa apresentou o maior decréscimo na vazão média, em relação ao cenário atual, cerca de 8,70%. O cenário agricultura produziu a maior taxa de produção de sedimentos, aproximadamente 3 vezes maior que o cenário atual.Observou-se que alterações no uso do solo impactam o regime e a disponibilidade hídrica da bacia.