Simulação numérica do escoamento monofásico em uma bomba centrífuga radial

Centrifugal pumps are vastly used in many industrial applications. Knowledge of how these components behave in several circumstances is crucial for the development of more efficient and, therefore, less expensive pumping installations. The combination of multiple impellers, vaned diffusers and a volute might introduce several complex flow characteristics that largely deviate from regular inviscid pump flow theory. Computational Fluid Dynamics can be very helpful to extract information about which physical phenomena are involved in such flows. In this sense, this work performs a numerical study of the flow in a two-stage centrifugal pump (Imbil ITAP 65-330/2) with a vaned diffuser and a volute. The flow in the pump is modeled using the software Ansys CFX, by means of a multi-block, transient rotor-stator technique, with structured grids for all pump parts. The simulations were performed using water and a mixture of water and glycerin as work fluids. Several viscosities were considered, in a range between 87 and 720 cP. Comparisons between experimental data obtained by Amaral (2007) and numerical head curves showed a good agreement, with an average deviation of 6.8% for water. The behavior of velocity, pressure and turbulence kinetic energy fields was evaluated for several operational conditions. In general, the results obtained by this work achieved the proposed goals and are a significant contribution to the understanding of the flow studied.

A importância da Estatística na área das Ciências da Saúde

"A Estatística tem um papel relevante a nível da investigação científica na área das Ciências da Saúde, uma vez que as práticas e as investigações médicas geram uma grande quantidade de dados, cheios de incerteza e variabilidade, estando assim as variáveis de interesse sujeitas a flutuações aleatórias […]. A compreensão e a análise crítica de muitos dos artigos publicados no âmbito da saúde, da investigação médica e da epidemiologia requer a posse de conhecimentos estatísticos. […] A posse de conhecimentos estatísticos por parte dos cidadãos, na medida em que lhes possibilita uma melhor capacidade a nível da compreensão e análise crítica das informações disseminadas através dos meios de comunicação social e da literatura, poderá contribuir para que estes tenham um papel mais ativo na sociedade e na promoção de hábitos de vida saudáveis.".

Simulação de um sistema de tratamento de águas residuais de lamas ativadas

A modelação matemática de Estações de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) tem sido uma ferramenta de enorme utilidade nas fases de projeto e de exploração destas estruturas de tratamento. O presente estudo teve por objetivo principal construir um modelo matemático da ETAR de Bragança, em particular do seu tratamento biológico de lamas ativadas, com vista a avaliar, compreender e otimizar o seu desempenho. A construção do modelo foi efetuada com recurso ao ambiente de simulação WRc STOAT 5.0. O processo de lamas ativadas foi descrito pelo modelo de referência ASAL3. O modelo construído foi calibrado e validado com base em dados experimentais de 2015, obtidos no âmbito do programa de controlo analítico da ETAR. O modelo foi ainda utilizado para avaliar a qualidade do efluente em resposta a alterações do caudal e composição do afluente, a alterações de condições operacionais e a outras alternativas de tratamento. O modelo mostrou-se bastante adequado na descrição da evolução mensal da qualidade do efluente final da ETAR relativamente aos parâmetros Sólidos Suspensos Totais (SST) e Carência Bioquímica de Oxigénio (CBO5), embora apresente uma tendência para os subestimar em 1,5 e 3,5 mg/L, respetivamente. Em relação ao azoto total, os valores simulados aproximaram-se dos valores reais, quando se aumentaram as taxas de recirculação interna para 400%, um fator de cerca de 4 vezes superior. Os resultados do modelo e dos cenários mostram e reforçam o bom desempenho e a operação otimizada da ETAR em relação a remoção de SST e CBO5. Em relação ao azoto total, a ETAR não assegura de forma sistemática uma eficiência elevada, mas apresenta um bom desempenho, face ao que o modelo consegue explicar para as mesmas condições operacionais. Através do estudo de cenários procurou-se encontrar alternativas de tratamento eficientes e viáveis de remoção de azoto total, mas não se identificaram soluções que assegurassem decargas de azoto abaixo dos limites legais. Os melhores resultados que se alcançaram para a remoção deste contaminante estão associados ao aumento das taxas de recirculação interna do sistema pré-anóxico existente e a uma configuração do tipo Bardenpho de quatro estágios com alimentação distribuída, em proporções iguais, pelos dois estágios anóxicos. Outras soluções que envolvam tecnologias distintas podem e devem ser equacionadas em projetos futuros que visem a melhoria de eficiência de remoção de azoto da ETAR.

Simulação numérica da convecção mista em cavidade preenchida com meio poroso heterogêneo e homogêneo

In this work is presented mixed convection heat transfer inside a lid-driven cavity heated from below and filled with heterogeneous and homogeneous porous medium. In the heterogeneous approach, the solid domain is represented by heat conductive equally spaced blocks; the fluid phase surrounds the blocks being limited by the cavity walls. The homogeneous or pore-continuum approach is characterized by the cavity porosity and permeability. Generalized mass, momentum and energy conservation equations are obtained in dimensionless form to represent both the continuum and the pore-continuum models. The numerical solution is obtained via the finite volume method. QUICK interpolation scheme is set for numerical treatment of the advection terms and SIMPLE algorithm is applied for pressure-velocity coupling. Aiming the laminar regime, the flow parameters are kept in the range of 102≤Re≤103 and 103≤Ra≤106 for both the heterogeneous and homogeneous approaches. In the tested configurations for the continuous model, 9, 16, 36, and 64 blocks are considered for each combination of Re and Ra being the microscopic porosity set as constant φ=0,64 . For the pore-continuum model the Darcy number (Da) is set according to the number of blocks in the heterogeneous cavity and the φ. Numerical results of the comparative study between the microscopic and macroscopic approaches are presented. As a result, average Nusselt number equations for the continuum and the pore continuum models as a function of Ra and Re are obtained.

Classificação hierárquica com distribuições a posteriori: um estudo de simulação em padrões temporais de VIH

O objetivo deste trabalho é avaliar diferentes abordagens para identificação de grupos de pacientes VIH com padrões temporais de evolução da doença similares. Foi considerado um sistema de equações diferenciais ordinárias para caracterizar a comportamento ao longo do tempo de um paciente VIH sob tratamento antiretroviral - TAR de longo prazo, com 5 parâmetros estimados a partir de metodologia Bayesiana. As distribuições a posteriori foram usadas para quantificar distâncias (univariadas) entre pacientes, através do valor médio da distribuição a posteriori, e considerando a distância entre as distribuições a posteriori para cada parâmetro. O resultado do agrupamento hierárquico obtido pelas duas abordagens sugere que o uso de uma distância que considere a distribuição a posteriori é preferível. Trabalho futuro irá considerar distâncias multivariadas em vez de distâncias univariadas.

Otimização da extração de ergosterol assistida por microondas a partir de Agaricus bisporus L., aplicando a técnica estatística de superfície e resposta combinada com a técnica de HPLC-UV

O aumento de consumo de cogumelos tem-se verificado em todo o mundo, não só pelo seu valor nutricional, sabor apurado e textura, mas também pelas suas propriedades medicinais. Existem vários estudos científicos que descrevem os benefícios do consumo de cogumelos, que advêm da sua riqueza em compostos bioativos, tais como micosteróis, em particular, ergosterol. Agaricus bisporus L. é o cogumelo mais consumido em todo o mundo, sendo a sua fração de esteróis constituída essencialmente por ergosterol (90%) [1], tornando a sua extração um tópico de elevado interesse já que esta molécula apresenta elevado valor comercial e inúmeras aplicações nas indústrias alimentar, farmacêutica e cosmética. Segundo a literatura, o teor de ergosterol pode variar entre 3 e 9 mg por g de cogumelo seco. Atualmente, os métodos tradicionais tais como a maceração e a extração em Soxhlet estão a ser substituídos por metodologias emergentes, nomeadamente a extração assistida por microondas, visando diminuir a quantidade de solvente utilizado e o tempo de extração e, naturalmente, aumentar o rendimento da mesma. No presente trabalho, utilizou-se A. bisporus como fonte de ergosterol, tendo-se otimizado as seguintes variáveis relevantes para a sua extração pela tecnologia de microondas (MAE): tempo (0-20 min), temperatura (60-210 ºC) e razão sólido-líquido (1-20 g/L). O solvente utilizado foi o etanol tendo-se aplicado a técnica estatística de superfície de resposta por forma a gerar modelos matemáticos que permitissem maximizar a resposta e otimizar as variáveis que afetam a extração de ergosterol. O conteúdo em ergosterol foi monitorizado por HPLC-UV. Os resultados demonstraram que a técnica MAE é promissora para a extração de ergosterol, tendo-se obtido, para as condições ótimas (20,4 min, 121,5ºC e 1,6 g/L), 569,4 mg ergosterol/100 g de massa seca, valor similar ao obtido com extração convencional por Soxhlet (671,5±0,5 mg/100 g de massa seca). Em síntese, a extração assistida por microondas demonstrou ser uma tecnologia eficiente para maximizar o rendimento de extração em ergosterol.

Simulação em uso dos pisos de madeira de Eucalyptus sp e Corymbia maculata

A caracterização anatômica, física, mecânica e química da madeira fornece informações importantes para sua melhor utilização. Contudo, para que madeiras se tornem boa opção para o mercado de pisos, adicionalmente é necessária a realização de ensaios que simulem suas reais condições em serviço. Esses ensaios simulam o pisoteio executado pelos sapatos de salto com pequenas áreas de pressão, o arraste e a queda de objetos, a resistência à abrasão da superfície e o atrito oferecido durante o deslocamento de pessoas que caminham sobre ele. Grande dificuldade da seleção de novas madeiras para pisos está na ausência de valores de referência físico-mecânicos. O presente trabalho visou a caracterizar as madeiras de Eucalyptus clöeziana F. Muell, de Eucalyptus microcorys F. Muell e de Corymbia maculata Hook, para as propriedades de densidade básica, retratibilidade, aplicação de carga rolante, de atrito estático e dinâmico, endentação causada por cargas aplicadas em pequenas áreas, impacto da esfera de aço cadente e resistência à abrasão. Foi observado que as madeiras estudadas podem ser utilizadas para a confecção de pisos, de acordo com seus resultados obtidos e por meio de comparações com resultados de literatura.

Distribuição de funções de variáveis aleatórias dependentes e R-Vines cópulas

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Exatas, Departamento de Estatística, 2015.

A informação estatística na tomada de decisão das Bibliotecas do Ensino Superior em Portugal

Este estudo procurou, por um lado, caracterizar as bibliotecas das Universidades públicas portuguesas em termos de recolha de dados estatísticos, seu tratamento e posterior utilização na gestão e tomada de decisão nessas bibliotecas. Por outro lado, procurou auscultar a satisfação do staff e a satisfação dos utilizadores dessas mesmas bibliotecas. Além desta competente mais descritiva, este estudo incluiu também uma componente explicativa baseada num modelo teórico que sugere, primeiramente, a existência de uma relação entre a utilização de informação estatística (IE) na gestão e tomada de decisão e a satisfação do staff e a satisfação dos utilizadores. E, seguidamente, a presença de uma relação de interdependência entre o grau de satisfação do staff e o grau de satisfação dos utilizadores, tal como é sugerido pela teoria da cadeia de lucro na prestação de serviços (Heskett et al., 1994). Foi possível apurar a existência de uma cultura de recolha de dados estatísticos, tratamento e utilização dessa informação para a gestão e tomada de decisão entre as bibliotecas participantes. O estudo também revela que a recolha e utilização de IE tem um impacto positivo na satisfação dos utilizadores, mas afecta negativamente a satisfação do staff com o ambiente de trabalho. / ABSTRACT; This study characterizes the Portuguesa Higher Education Libraries with respect to the collection of data, its statistical analysis and subsequent use in the management and decision making of these Libraries. ln addition, the study also tried to obtain information on the level of satisfaction of staff and users in the same Libraries. Besides this descriptive component, this study includes an explicative component based on a theoretical model. This model first suggests the existence of a positive relationship between the use of statistical information in management and decision making in a Library and the level of satisfaction of users and staff. A second prediction of the model is the existence of an interdependence relationship between the level of satisfaction of the staff and the level of satisfaction of the users, as it is suggesting by the service-profit-chain theory (Heskett et al., 1994). The results reveal the existence of a culture of data collection, statistical analysis of the data and subsequent use in management and decision making among the participant libraries. The study also shows that the collection and use of statistical information has a positive impact on the level of satisfaction of the users but a negative impact on the level of satisfaction of staff regarding the job environment.

Estudo dos parâmetros dosimétricos de sementes de Iodo-125 desenvolvidas pelo IPEN-CNEN/SP utilizadas em braquiterapia por simulação computacional pelo método de Monte Carlo

Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear)

Simulação de escoamento sanguíneo em biomodelos digitais de patologias vasculares humanas

Os procedimentos cirúrgicos requeridos no tratamento de diversas patologias podem ser mais simples, baratos e eficientes com o uso das tecnologias de visualização e análise tridimensional de imagens médicas. Além de facilitar o diagnóstico, os modelos virtuais permitem ao cirurgião um planeamento detalhado e simulação de intervenções complexas. Estes modelos virtuais permitem a melhoria da capacidade de visualização, interação e otimização perante a situação clínica, possibilitando a identificação precoce de problemas. O objetivo deste trabalho é a análise do escoamento sanguíneo na aorta abdominal com aneurisma. A primeira etapa do trabalho consistiu na extração de dados anatómicos de um aneurisma, com recurso à imagiologia médica e à reconstrução do biomodelo digital Posteriormente, efetuou-se o estudo numérico do escoamento sanguíneo no biomodelo construído. Nas simulações numéricas, realizadas para escoamento laminar, a reologia do sangue foi descrita por três modelos: modelo Newtoniano, modelo de Carreau e Lei da Potência. Com a utilização destes três modelos foi possível averiguar o impacto das propriedades não-Newtonianas do sangue nos fluxos estudados. Adicionalmente, as simulações realizadas no biomodelo foram efetuadas num domínio geométrico similar ao biomodelo, mas mais simples. Esta análise foi efetuada de modo a averiguar se para as condições estudadas era possível recorrer a um modelo simplificado sem comprometer a análise do escoamento pretendido. Conclui-se que a utilização do modelo simplificado poderá ser vantajoso na análise de determinadas propriedades, uma vez que apresentou resultados compatíveis com os obtidos com o modelo real.

Desenvolvimento de um modelo dosimétrico baseado em medidas de área

Os procedimentos médicos imagiológicos com recurso ao uso de radiações ionizantes têm vindo a crescer de ano para ano, contribuindo para um aumento da dose a que está exposta a população em geral. No entanto e apesar de os benefícios serem ainda superiores aos riscos, os princípios de radioproteção exigem que se tenha em linha de conta os cuidados com a proteção radiológica e que se pratiquem procedimentos seguros e com o mínimo de radiação possível. Isto é particularmente importante no caso da Medicina Nuclear (PET e SPECT), visto que a fonte de radiação é interna e continua a irradiar o doente mesmo depois de terminado o exame radiológico em causa. Nesse sentido, este projeto tem como principal objetivo criar um modelo dosimétrico com base em medidas de área retiradas do local de estudo, a fim de se conseguir prever a dose de radiação a que cada utilizador das instalações pode estar sujeito e ajudar a perceber os locais que determinado grupo de indivíduos (profissionais ou doentes) devem evitar. Para retirar as medidas de área foi usado um detetor de débito de dose RadEyeTM B20, que permite detetar com fiabilidade e rapidez taxas de dose de radiação alfa, beta, gama e X. Com recurso a este detetor, fez-se então uma aquisição metódica das medidas em pontos previamente marcados no piso 0 e no piso -1 do ICNAS, considerados os mais importantes pois é nestes que se realiza a circulação dos utentes. No entanto, a aquisição era só uma parte do projeto, visto que foi necessário depois inseri-los num algoritmo de simulação de Monte Carlo em conjunto com uma interface gráfica para se poder obter os cálculos de dose de exposição com uma interação simples e intuitiva com o utilizador. De acordo com as medidas de dose retiradas com recurso ao detetor utilizado, podemos verificar que os locais com mais radiação associada são no piso 0 a radiofarmácia, a sala de espera dos injetados e as salas das câmaras gama. No piso -1 os pontos considerados mais quentes em termos de radiação são a sala da PET/TC e as salas de espera dos doentes injetados. Com os dados retirados construiu-se uma base estatística adequada, sendo inserida num algoritmo construído para se conseguir criar o modelo de simulação para cálculo de doses para diversas trajetórias dos mais variados utilizadores das instalações do Instituto. Este modelo dosimétrico, criado a partir do estudo das medidas de dose retiradas nos pontos selecionados, pode vir a tornar-se útil visto que pode ser utilizado como uma ferramenta de simulação e por conseguinte, conseguir prever a quantidade de radiação a que cada indivíduo está sujeito quando percorrer os diversos locais nos diferentes pisos do ICNAS. Esta pode vir a ser usada em conjunto com as ferramentas de monitorização pessoal, contribuindo assim para reduzir o valor de dose ocupacional de cada utilizador.