Estudo anatômico comparativo do lenho e da casca de duas espécies de Eugenia L. (Myrtaceae)

A anatomia do lenho e da casca de Eugenia cerasiflora Miq. e E. uniflora L. são descritas no presente trabalho. As espécies apresentam a anatomia do lenho relativamente uniforme, enquanto a anatomia da casca mostra diferenças mais evidentes. As espécies diferenciam-se, em relação ao lenho, quanto ao tipo de parênquima axial e presença de cristais. Quanto à casca tem-se, como características que individualizam as espécies, o tipo e o arranjo das células esclerificadas no floema, tipo de periderme e presença de ritidoma. O presente trabalho mostra a importância da anatomia da casca, aliada à do lenho, para a separação e identificação de espécies.

Estrutura do pericarpo e da semente de Astronium graveolens Jacq. (Anacardiaceae) com notas taxonômicas

Astronium graveolens é um representante arbóreo da família Anacardiaceae que se distribui desde o México até o centro-sul da América do Sul. O fruto é uma pseudo-sâmara com exocarpo unisseriado, suberificado e aderido ao mesocarpo. O mesocarpo é parenquimático, com grandes canais secretores associados aos feixes vasculares e localizados próximos ao endocarpo. O endocarpo parenquimático é bisseriado, sendo a camada que reveste o lóculo ligeiramente alongada radialmente. O óvulo é anátropo, unitegumentado, crassinucelado, com rafe dorsal evidente e hipóstase tanífera; apresenta obturador placentário e está inserido em posição apical-lateral no fruto. A testa, fortemente adnata ao pericarpo, apresenta as células da epiderme interna pequenas e de conteúdo bastante denso, indicando uma condição endotestal. O envoltório na semente madura é formado por restos da testa, funículo, região rafe-calazal e hipóstase apresentando duas regiões distintas: uma paquicalazal de coloração marrom e outra tegumentar de coloração amarelo-clara. O embrião ocupa posição axial e é do tipo "investing".

Ceramium nitens (Ceramiaceae, Rhodophyta), an uncommon species from Brazil

Morphological studies on Ceramium nitens (C. Agardh) J. Agardh, a completely corticated species, were carried out based on specimens rediscovered in Brazil fifty years after its first record. Its occurrence in Brazil was considered doubtful since it had been collected only once since 1945. Ceramium nitens can be recognized by having axial cells entirely covered by cortical cells, except for the cells near the apex, obscuring the nodal and internodal banding thalli, characteristic of most Ceramium species. In this paper the occurrence of Ceramium nitens in Brazil is confirmed and its vegetative and tetrasporangial structures are described in detail and their implications for the taxonomy of the genera Ceramium, Centroceras and Corallophila are discussed. Brief comments on the geographic distribution of C. nitens are also included.

Desenvolvimento do rudimento seminal em Borreria verticillata (L.) G. Mey. (Rubiaceae - Rubioideae - Spermacoceae)

O uso de caracteres embriológicos tem-se mostrado promissor para relacionar subfamílias, tribos, gêneros e espécies de Rubiaceae. A partir da ginosporogênese (megasporogênese) e formação do rudimento seminal (óvulo) de Borreria verticillata (L.) G. Mey. este trabalho visa enquadrar a espécie nas propostas evolutivas já existentes para Rubiaceae, além de disponibilizar informações para a taxonomia do gênero. A espécie possui ovário ínfero, bilocular e bicarpelar, com um rudimento seminal por lóculo, que, em seu desenvolvimento completo, é anátropo, unitegumentado e tenuinucelado, disposto em placentação axial. O primórdio seminal possui três camadas: dérmica, subdérmica e central. O início da formação do rudimento se dá por divisões não preferenciais da camada central. Em seguida, células derivadas da camada dérmica originam o tegumento e a epiderme nucelar. O arquespório é composto por uma a cinco células arquesporiais e a epiderme nucelar por duas a três células. Do conjunto de células arquesporiais, de uma a três se desenvolvem em células-mãe de ginósporos (células-mãe de megásporos), cuja meiose origina uma tétrade linear, sendo funcional o ginósporo (megásporo) calazal. Comparando os resultados obtidos com a literatura especializada enquadra-se B. verticillata no tipo Mitracarpus, devido à presença de remanescentes do tegumento externo, inclusão do nucelo na calaza, ao número reduzido de células alongadas na epiderme nucelar e ao incremento das células arquesporiais.

Anatomia do lenho de Croton urucurana Baill. (Euphorbiaceae) de solos com diferentes níveis de umidade

Este estudo analisou a anatomia do lenho de indivíduos de Croton urucurana de áreas com o solo alagado, úmido e seco. A estrutura anatômica foi analisada quantitativamente através de medições de vinte e duas características, envolvendo os elementos de vasos, as fibras, os parênquimas axial e radial; o valor médio das características em cada tipo de solo foi comparado estatisticamente. Foram obtidos dados de umidade de solo, quinzenalmente, no período de um ano, de cada uma das três áreas, juntamente com a curva de retenção de água do solo para a caracterização do nível de umidade. Quatorze características, ao nível de 5% de significância, apresentaram-se diferentes nos espécimes de pelo menos duas localidades diferentes de solo. De tais características, dez apresentaram-se significativamente diferentes entre os espécimes de solo da condição seca e alagada. A freqüência e o diâmetro dos vasos, apresentaram-se com médias maiores nos espécimes do solo alagado, e menores nos de solo seco. Tal dado revela um fato novo: o aumento da freqüência e do diâmetro dos vasos dos espécimes que vivem na condição estressante do solo alagado.

Anatomia comparada do lenho de Xylopia aromatica (Lam.) Mart. em áreas de cerrado e de plantação de Pinus elliottii Engelm.

A estrutura anatômica do lenho de Xylopia aromatica (Lam.) Mart. foi analisada pela observação do caule e da raiz de espécimes provenientes de duas áreas de cerrado, uma com vegetação característica e outra, em que a vegetação original foi substituída por monocultura de Pinus elliotti Engelm. As duas áreas situam-se na Reserva Biológica e Estação Experimental de Moji-Guaçu. As amostras foram coletadas pelo método não destrutivo. Os dados quantitativos das características analisadas foram obtidos mediante contagens e medições nos elementos de vasos, fibras e parênquima axial e radial, através das secções histológicas e tecido dissociado. Esses dados foram submetidos à prova não paramétrica de Mann-Whitney que mostrou diferenças significativas para 12 das 18 características analisadas. Dentre essas, apenas o diâmetro das pontoações intervasculares e das radiovasculares e a porcentagem de parênquima axial, apresentaram médias maiores para os espécimes da área de plantio. A análise estrutural do lenho demonstrou a presença de anéis de crescimento, delimitados pelo achatamento das paredes radiais das fibras, observada em todos os espécimes, indicando uma adaptação fisiológica e anatômica ao período de seca que ocorre anualmente na região. A baixa ocorrência de idioblastos secretores, nos espécimes da área de plantio, fornece indício sobre as possíveis alterações fisiológicas induzidas pela presença da plantação de Pinus elliottii em área de cerrado.

Application of Carbon Nanotubes in Rotating Electrical Machines

Demand for increased energy efficiency has put an immense need for novel energy efficient systems. Electrical machines are considered as a much matured technology. Further improvement in this technology needs of finding new material to incorporate in electrical machines. Progress of carbon nanotubes research over the latest decade can open a new horizon in this aspect. Commonly known as ‘magic material’, carbon nanotubes (CNTs) have promising material properties that can change considerably the course of electrical machine design. It is believed that winding material based on carbon nanotubes create the biggest hope for a giant leap of modern technology and energy efficient systems. Though carbon nanotubes (CNTs) have shown amazing properties theoretically and practically during the latest 20 years, to the best knowledge of the author, no research has been carried out to find the future possibilities of utilizing carbon nanotubes as conductors in rotating electrical machines. In this thesis, the possibilities of utilizing carbon nanotubes in electrical machines have been studied. The design changes of electrical machine upon using carbon nanotubes instead of copper have been discussed vividly. A roadmap for this carbon nanotube winding machine has been discussed from synthesis, manufacturing and operational points of view.

Morfoanatomia e ontogênese do fruto e semente de Styrax camporum Pohl. (Styracaceae), espécie de cerrado do Estado de São Paulo

Foram estudados os frutos e sementes de Styrax camporum Pohl. (Styracaceae), espécie arbórea típica dos cerrados brasileiros, objetivando descrever sua morfologia, anatomia e ontogênese. Amostras de frutos e sementes foram coletadas e processadas pelas técnicas convencionais. Os frutos em desenvolvimento foram enquadrados em quatro estádios: I - estádio inicial, caracterizado pelos ovários dos botões florais; II - ovário de flor pós-antese e frutos jovens; III - frutos pré-maturação; IV - frutos maduros. Verificou-se que o fruto é carnoso e monospérmico, com cálice persistente. O pericarpo apresenta exocarpo unisseriado, com tricomas estrelados lignificados e células de formato abaulado e tamanhos irregulares. O mesocarpo externo se constitui de tecido parenquimático multisseriado, alongado radialmente na maturidade. Feixes vasculares estão presentes no terço interno do mesocarpo. Apesar do fruto desta espécie ser classificado como drupa, observou-se que o mesocarpo interno e o endocarpo são compostos apenas por poucas camadas de fibras, não formando o pirênio com a dureza típica desse tipo de fruto; também não se observa o concrescimento do endocarpo com o tegumento. A semente é típica da família Styracaceae, ou seja, é unitegumentada, apresentando testa multisseriada e bastante espessa, sendo a exotesta unisseriada. Na mesotesta externa, verificam-se várias camadas de braquiesclereídes. Internamente a essas células, ocorrem diversos feixes vasculares, seguidos por numerosas camadas de células parenquimáticas, que contêm evidente reserva de substâncias lipídicas. O embrião é axial, reto e espatulado, constituído pelo eixo embrionário típico e cotilédones foliáceos.

Anatomia do lenho de Enterolobium contortisiliquum (Vell.) Morong (Leguminosae-Mimosoideae) ocorrente em dois ambientes

Este estudo comparou e caracterizou a anatomia do lenho de Enterolobium contortisiliquum em ambientes distintos. As amostras foram coletadas de plantas ocorrentes na vegetação de Caatinga dos Municípios de Campina Grande, PB (7°11' S e 35°58' W), Buíque-PE (8°35' S e 37°14' S) e de Floresta Estacional Semidecídua nos Municípios de Taquara, RS (29°44' S e 50°50' W) e Santa Maria-RS (29°47' S e 53°34' W), totalizando vinte indivíduos. As áreas apresentam condições climáticas distintas, com Campina Grande e Buíque apresentando temperaturas mais elevadas e menor índice pluviométrico em comparação a Taquara e Santa Maria. Uma análise qualitativa foi realizada através da microscopia de luz (ML) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os dados foram submetidos à análise estatística descritiva e à análise de variância (P ³ 0,05), De um modo geral, independente da procedência dos indivíduos examinados, o lenho de E. contortisiliquum apresentou vasos solitários e múltiplos; porosidade difusa; placa de perfuração simples; pontoações intervasculares e radiovasculares alternas, com formas poligonais; pontoações guarnecidas; presença de parênquima paratraqueal vasicêntrico; raios homogêneos, predominantemente com 3 a 4 células de largura. Foram observadas fibras gelatinosas. Todos os indivíduos analisados apresentaram camadas de crescimento. Uma maior quantidade de cristais e amido foi registrada em células do parênquima axial de plantas de menores latitudes. A análise de variância paramétrica confirmou associações entre ambiente e características anatômicas do lenho de E. contortisiliquum, mas com importantes diferenças quanto ao que foi registrado na literatura para outras espécies.

Morfoanatomia da flor de cinco espécies de Galipea Aubl. e seu significado na evolução de flores tubulosas entre as Rutaceae neotropicais

A maioria dos gêneros da subtribo neotropical Galipeinae (tribo Galipeeae, Rutoideae) tem flores tubulosas, com várias formas e graus de conação e adnação. Galipea e outros gêneros na subtribo apresentam apenas duas anteras férteis mais cinco ou mais estaminódios, o que é intrigante porque na tribo predominam flores pentâmeras isostêmones. Visando elucidar a condição anatômica dessas características e estabelecer estados acurados para caracteres em análises filogenéticas, um estudo morfoanatômico de flores de cinco espécies de Galipea foi realizado, buscando os padrões de vascularização, posição, e união dos segmentos da flor. Destacam-se os resultados: 1) um tubo floral genuíno se forma no terço basal da flor por conação dos filetes e adnação desse tubo estaminal às pétalas; 2) as pétalas são distalmente coerentes umas às outras e aderentes aos filetes por meio de entrelaçamento de tricomas densos - um caso de pseudossimpetalia; 3) dentre as cinco (às vezes seis) estruturas tratadas como estaminódios, apenas as três externas são de fato homólogas a estames esterilizados, as demais surgem como ramificações adaxiais das pétalas; 4) os carpelos são peltados, congenitalmente conatos axial e lateralmente da base do ovário até o nível das placentas, e no estilete e estigma; na zona mediana e superior do ovário eles são unidos apenas posgenitalmente, com a epiderme diferenciada de carpelos contíguos e suturas evidentes na região ventral de cada carpelo; 5) a vascularização do disco sugere origem receptacular. As implicações desses dados para o entendimento da evolução das flores tubulosas em Galipea e grupos relacionados são discutidas.

Lung tissue mechanics in the early stages of induced paracoccidioidomycosis in rats

Pulmonary dysfunction represents the most important cause of death in patients with paracoccidioidomycosis (PBM). In order to investigate the functional changes of the lungs in the early stages of PBM, a model of benign disease was developed by intratracheal challenge of 12-week old isogenic Wistar rats with 1 x 106 yeast forms of Paracoccidioides brasiliensis. Animals were studied 30 and 60 days after infection, when fully developed granulomas were demonstrable in the lungs. Measurements of airway resistance, lung elastance and tissue hysteresis were made during sinusoidal deformations (100 breaths/min, tidal volume = 2 ml) with direct measurement of alveolar pressure using the alveolar capsule technique. Infection caused a significant increase in hysteresis (infected: 1.69, N = 13; control: 1.13, N = 12, P = 0.024, ANOVA), with no alterations in airway resistance or lung elastance. Histopathological analysis revealed the presence of fully developed granulomas located in the axial compartment of the lung interstitial space. These results suggest that alterations of tissue mechanics represent an early event in experimental PBM

Pulmonary emphysema induced by passive smoking: an experimental study in rats

We describe a short time model for inducing experimental emphysema in rats by chronic tobacco smoke inhalation. Three groups of male Wistar rats (6 months old) were studied: controls (N = 8), rats intoxicated for 45 days (s-45, N = 7) or for 90 days (s-90, N = 8). The exposed animals were intoxicated 3 times a day (10 cigarettes per exposure period), 5 days a week. Pulmonary damage was assessed by means of functional tests and quantitative pathological examination of the airways and lung parenchyma. The s-45 and s-90 animals were similar in terms of functional residual capacity (FRC) corrected for body weight (FRC/kg) but both groups of smoking rats exhibited significantly higher FRC/kg values than the controls (s-45 = 6.33; s-90 = 6.46; controls = 3.78; P<0.05). When the two groups of smoking rats were pooled together and compared to controls, they showed decreased lung elastance (1.6 vs 2.19; P = 0.046) and increased mean linear intercept (Lm) (85.14 vs 66.44; P = 0.025). The s-90 animals presented higher inflammation and muscular hypertrophy at the level of the axial bronchus than the controls (P<0.05). When smoking groups were pooled and compared to controls, they presented significantly higher inflammation at the lateral level (P = 0.028), as well as airway secretory hyperplasia (P = 0.024) and smooth muscle hypertrophy (P = 0.005) at the axial level. Due to its simplicity, low cost and short duration, this technique may be a useful model to obtain new information about airspace remodeling due to chronic tobacco consumption

Liquid cooling solutions for rotating permanent magnet synchronous machines

In the design of electrical machines, efficiency improvements have become very important. However, there are at least two significant cases in which the compactness of electrical machines is critical and the tolerance of extremely high losses is valued: vehicle traction, where very high torque density is desired at least temporarily; and direct-drive wind turbine generators, whose mass should be acceptably low. As ever higher torque density and ever more compact electrical machines are developed for these purposes, thermal issues, i.e. avoidance of over-temperatures and damage in conditions of high heat losses, are becoming of utmost importance. The excessive temperatures of critical machine components, such as insulation and permanent magnets, easily cause failures of the whole electrical equipment. In electrical machines with excitation systems based on permanent magnets, special attention must be paid to the rotor temperature because of the temperature-sensitive properties of permanent magnets. The allowable temperature of NdFeB magnets is usually significantly less than 150 ˚C. The practical problem is that the part of the machine where the permanent magnets are located should stay cooler than the copper windings, which can easily tolerate temperatures of 155 ˚C or 180 ˚C. Therefore, new cooling solutions should be developed in order to cool permanent magnet electrical machines with high torque density and because of it with high concentrated losses in stators. In this doctoral dissertation, direct and indirect liquid cooling techniques for permanent magnet synchronous electrical machines (PMSM) with high torque density are presented and discussed. The aim of this research is to analyse thermal behaviours of the machines using the most applicable and accurate thermal analysis methods and to propose new, practical machine designs based on these analyses. The Computational Fluid Dynamics (CFD) thermal simulations of the heat transfer inside the machines and lumped parameter thermal network (LPTN) simulations both presented herein are used for the analyses. Detailed descriptions of the simulated thermal models are also presented. Most of the theoretical considerations and simulations have been verified via experimental measurements on a copper tooth-coil (motorette) and on various prototypes of electrical machines. The indirect liquid cooling systems of a 100 kW axial flux (AF) PMSM and a 110 kW radial flux (RF) PMSM are analysed here by means of simplified 3D CFD conjugate thermal models of the parts of both machines. In terms of results, a significant temperature drop of 40 ̊C in the stator winding and 28 ̊C in the rotor of the AF PMSM was achieved with the addition of highly thermally conductive materials into the machine: copper bars inserted in the teeth, and potting material around the end windings. In the RF PMSM, the potting material resulted in a temperature decrease of 6 ̊C in the stator winding, and in a decrease of 10 ̊C in the rotor embedded-permanentmagnets. Two types of unique direct liquid cooling systems for low power machines are analysed herein to demonstrate the effectiveness of the cooling systems in conditions of highly concentrated heat losses. LPTN analysis and CFD thermal analysis (the latter being particularly useful for unique design) were applied to simulate the temperature distribution within the machine models. Oil-immersion cooling provided good cooling capability for a 26.6 kW PMSM of a hybrid vehicle. A direct liquid cooling system for the copper winding with inner stainless steel tubes was designed for an 8 MW directdrive PM synchronous generator. The design principles of this cooling solution are described in detail in this thesis. The thermal analyses demonstrate that the stator winding and the rotor magnet temperatures are kept significantly below their critical temperatures with demineralized water flow. A comparison study of the coolant agents indicates that propylene glycol is more effective than ethylene glycol in arctic conditions.

Double grade – rakenneputkien puristuskestävyys

Double grade S420MH/S355J2H – rakenneputki on Ruukin kylmämuovattujen rakenneputkien vakioteräslaji. Se voidaan mitoittaa joko lujuusluokan S355 tai S420 mukaisesti. Teräslajin S355 mukaisesti mitoitettaessa on suunnittelu yksinkertaista. Painonsäästöä ja pidennettyjä jännevälejä haluttaessa käytetään lujuusluokan S420 mukaista mitoitusta. Työn tavoitteena oli selvittää kylmämuovattujen teräsrakenneputkien todellinen puristuskestävyys. Eurocode 3:n mukaan kylmämuovatut teräsrakenneputket kuuluvat nurjahduskäyrälle c. Tutkimukseen valittiin viisi eri profiilia olevaa rakenneputkea, joiden poikkileikkausluokat olivat 1, 2, 3 ja 4. Käytettäessä rakenneputkia puristussauvoina, on teräksen käyttö tehokkainta poikkileikkausluokassa 3, lähellä poikkileikkausluokkaa 4. Rakenneputkista laskettiin muunnetun hoikkuuden arvoilla 0.1, 0.5, 1.0 ja 1.5 koesauvojen pituudet kaikille profiileille. Valmistettiin kolme samanlaista koesauvaa jokaisesta koosta ja puristuskokeita suoritettiin yhteensä 57 kappaletta. Koesauvojen todelliset pituudet, alkukäyryydet ja poikkileikkaukset mitattiin. Ainestodistuksista saatiin materiaalin todelliset lujuudet. Laskettiin Eurocode 3:n mukaisesti kestävyydet nurjahduskäyrille a, b ja c. Laskennallisia kestävyyksiä verrattiin puristuskokeiden tuloksiin. Puristuskokeiden tulosten perusteella voidaan b-käyrää pitää oikeana profiileille 100x100x3, 150,150x5 ja 200x200x6. Profiili 150x150x5 kuuluu poikkileikkausluokkaan 2. Profiilit 100x100x3 ja 200x200x6 kuuluvat poikkileikkausluokkaan 4. Profiili 50x50x2 kuuluu nurjahduskäyrälle c. Profiilin poikkileikkausluokka on 1 ja aiemmat tutkimukset tukevat nurjahduskäyrän c käyttöä. Profiilista 300x300x8.8 ei saatu testattua täyttä sarjaa sen suuren kapasiteetin rikottua testilaitteiston, mutta puristuskokeiden perusteella se kuuluu nurjahduskäyrälle b. Profiili kuuluu poikkileikkausluokkaan 4.

Advanced analysis and design methods for preparative chromatographic separation processes

Preparative liquid chromatography is one of the most selective separation techniques in the fine chemical, pharmaceutical, and food industries. Several process concepts have been developed and applied for improving the performance of classical batch chromatography. The most powerful approaches include various single-column recycling schemes, counter-current and cross-current multi-column setups, and hybrid processes where chromatography is coupled with other unit operations such as crystallization, chemical reactor, and/or solvent removal unit. To fully utilize the potential of stand-alone and integrated chromatographic processes, efficient methods for selecting the best process alternative as well as optimal operating conditions are needed. In this thesis, a unified method is developed for analysis and design of the following singlecolumn fixed bed processes and corresponding cross-current schemes: (1) batch chromatography, (2) batch chromatography with an integrated solvent removal unit, (3) mixed-recycle steady state recycling chromatography (SSR), and (4) mixed-recycle steady state recycling chromatography with solvent removal from fresh feed, recycle fraction, or column feed (SSR–SR). The method is based on the equilibrium theory of chromatography with an assumption of negligible mass transfer resistance and axial dispersion. The design criteria are given in general, dimensionless form that is formally analogous to that applied widely in the so called triangle theory of counter-current multi-column chromatography. Analytical design equations are derived for binary systems that follow competitive Langmuir adsorption isotherm model. For this purpose, the existing analytic solution of the ideal model of chromatography for binary Langmuir mixtures is completed by deriving missing explicit equations for the height and location of the pure first component shock in the case of a small feed pulse. It is thus shown that the entire chromatographic cycle at the column outlet can be expressed in closed-form. The developed design method allows predicting the feasible range of operating parameters that lead to desired product purities. It can be applied for the calculation of first estimates of optimal operating conditions, the analysis of process robustness, and the early-stage evaluation of different process alternatives. The design method is utilized to analyse the possibility to enhance the performance of conventional SSR chromatography by integrating it with a solvent removal unit. It is shown that the amount of fresh feed processed during a chromatographic cycle and thus the productivity of SSR process can be improved by removing solvent. The maximum solvent removal capacity depends on the location of the solvent removal unit and the physical solvent removal constraints, such as solubility, viscosity, and/or osmotic pressure limits. Usually, the most flexible option is to remove solvent from the column feed. Applicability of the equilibrium design for real, non-ideal separation problems is evaluated by means of numerical simulations. Due to assumption of infinite column efficiency, the developed design method is most applicable for high performance systems where thermodynamic effects are predominant, while significant deviations are observed under highly non-ideal conditions. The findings based on the equilibrium theory are applied to develop a shortcut approach for the design of chromatographic separation processes under strongly non-ideal conditions with significant dispersive effects. The method is based on a simple procedure applied to a single conventional chromatogram. Applicability of the approach for the design of batch and counter-current simulated moving bed processes is evaluated with case studies. It is shown that the shortcut approach works the better the higher the column efficiency and the lower the purity constraints are.