Simulação do escoamento monofásico em um estágio de uma bomba centrífuga utilizando técnicas de fluidodinâmica computacional

Oil production and exploration techniques have evolved in the last decades in order to increase fluid flows and optimize how the required equipment are used. The base functioning of Electric Submersible Pumping (ESP) lift method is the use of an electric downhole motor to move a centrifugal pump and transport the fluids to the surface. The Electric Submersible Pumping is an option that has been gaining ground among the methods of Artificial Lift due to the ability to handle a large flow of liquid in onshore and offshore environments. The performance of a well equipped with ESP systems is intrinsically related to the centrifugal pump operation. It is the pump that has the function to turn the motor power into Head. In this present work, a computer model to analyze the three-dimensional flow in a centrifugal pump used in Electric Submersible Pumping has been developed. Through the commercial program, ANSYS® CFX®, initially using water as fluid flow, the geometry and simulation parameters have been defined in order to obtain an approximation of what occurs inside the channels of the impeller and diffuser pump in terms of flow. Three different geometry conditions were initially tested to determine which is most suitable to solving the problem. After choosing the most appropriate geometry, three mesh conditions were analyzed and the obtained values were compared to the experimental characteristic curve of Head provided by the manufacturer. The results have approached the experimental curve, the simulation time and the model convergence were satisfactory if it is considered that the studied problem involves numerical analysis. After the tests with water, oil was used in the simulations. The results were compared to a methodology used in the petroleum industry to correct viscosity. In general, for models with water and oil, the results with single-phase fluids were coherent with the experimental curves and, through three-dimensional computer models, they are a preliminary evaluation for the analysis of the two-phase flow inside the channels of centrifugal pump used in ESP systems

Estudo de manejo de águas pluviais urbanas na cidade Natal-Rio Grande do Norte

Urban stormwater can be considered as potential water resources as well as problems for the proper functioning of the manifold activities of the city, resulting from inappropriate use and occupation of the soil, usually due to poor planning of the occupation of the development areas, with little care for the environmental aspects of the drainage of surface runoff. As a basic premise, we must seek mechanisms to preserve the natural flow in all stages of development of an urban area, preserving the soil infiltration capacity in the scale of the urban area, comprising the mechanisms of natural drainage, and noting preserving natural areas of dynamic water courses, both in the main channel and in the secondary. They are challenges for a sustainable urban development in a harmonious coexistence of modern developmental, which are consistent with the authoritative economic environmental and social quality. Integrated studies involving the quantity and quality of rainwater are absolutely necessary to achieve understanding and obtaining appropriate technologies, involving both aspects of the drainage problems and aspects of use of water when subjected to an adequate management of surface runoff , for example, the accumulation of these reservoirs in detention with the possibility of use for other purposes. The purpose of this study aims to develop a computer model, adjusted to prevailing conditions of an experimental urban watershed in order to enable the implementation of management practices for water resources, hydrological simulations of quantity and, in a preliminary way, the quality of stormwater that flow to a pond located at the downstream end of the basin. To this end, we used in parallel with the distributed model SWMM data raised the basin with the highest possible resolution to allow the simulation of diffuse loads, heterogeneous characteristics of the basin both in terms of hydrological and hydraulic parameters on the use and occupation soil. The parallel work should improve the degree of understanding of the phenomena simulated in the basin as well as the activity of the calibration models, and this is supported by monitoring data acquired during the duration of the project MAPLU (Urban Stormwater Management) belonging to the network PROSAB (Research Program in Basic Sanitation) in the years 2006 to 2008

Finite-Element Analysis of Stress on Dental Implant Prosthesis

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

In silico evaluation of the Eucalyptus transcriptome

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

The use of tuned filters as an attenuator device of harmonics generated by multipulse converters

The purpose of this paper is to present a computer model that enables the operation analysis of a tuned filter as an attenuator device of harmonic generated 12 and 18-pulses converters with Y-generalized differential connection. Are presented in this study physical considerations, mathematical modeling and digital simulations in the frequency domain using the software Orcad-Pspice®, which allows a spectral analysis of the harmonic components and supports the search for an optimal filtering process. It is unequivocally demonstrated the feasibility of the application as an alternative to optimize the use of multipulse converters, and enable the operation of this device within the established regulatory standards. The validation of the proposed model is based on results obtained in the time domain using Matlab/Simulink®. © 2011 IEEE.

High Content Screening of a Kinase-Focused Library Reveals Compounds Broadly-Active against Dengue Viruses

Dengue virus is a mosquito-borne flavivirus that has a large impact in global health. It is considered as one of the medically important arboviruses, and developing a preventive or therapeutic solution remains a top priority in the medical and scientific community. Drug discovery programs for potential dengue antivirals have increased dramatically over the last decade, largely in part to the introduction of high-throughput assays. In this study, we have developed an image-based dengue high-throughput/high-content assay (HT/HCA) using an innovative computer vision approach to screen a kinase-focused library for anti-dengue compounds. Using this dengue HT/HCA, we identified a group of compounds with a 4-(1-aminoethyl)-N-methylthiazol-2-amine as a common core structure that inhibits dengue viral infection in a human liver-derived cell line (Huh-7.5 cells). Compounds CND1201, CND1203 and CND1243 exhibited strong antiviral activities against all four dengue serotypes. Plaque reduction and time-of-addition assays suggests that these compounds interfere with the late stage of viral infection cycle. These findings demonstrate that our image-based dengue HT/HCA is a reliable tool that can be used to screen various chemical libraries for potential dengue antiviral candidates. © 2013 Cruz et al.

An Integrative Genomic and Transcriptomic Analysis Reveals Potential Targets Associated with Cell Proliferation in Uterine Leiomyomas

Background: Uterine Leiomyomas (ULs) are the most common benign tumours affecting women of reproductive age. ULs represent a major problem in public health, as they are the main indication for hysterectomy. Approximately 40-50% of ULs have non-random cytogenetic abnormalities, and half of ULs may have copy number alterations (CNAs). Gene expression microarrays studies have demonstrated that cell proliferation genes act in response to growth factors and steroids. However, only a few genes mapping to CNAs regions were found to be associated with ULs. Methodology: We applied an integrative analysis using genomic and transcriptomic data to identify the pathways and molecular markers associated with ULs. Fifty-one fresh frozen specimens were evaluated by array CGH (JISTIC) and gene expression microarrays (SAM). The CONEXIC algorithm was applied to integrate the data. Principal Findings: The integrated analysis identified the top 30 significant genes (P<0.01), which comprised genes associated with cancer, whereas the protein-protein interaction analysis indicated a strong association between FANCA and BRCA1. Functional in silico analysis revealed target molecules for drugs involved in cell proliferation, including FGFR1 and IGFBP5. Transcriptional and protein analyses showed that FGFR1 (P = 0.006 and P<0.01, respectively) and IGFBP5 (P = 0.0002 and P = 0.006, respectively) were up-regulated in the tumours when compared with the adjacent normal myometrium. Conclusions: The integrative genomic and transcriptomic approach indicated that FGFR1 and IGFBP5 amplification, as well as the consequent up-regulation of the protein products, plays an important role in the aetiology of ULs and thus provides data for potential drug therapies development to target genes associated with cellular proliferation in ULs. © 2013 Cirilo et al.

Intermolecular interactions of the malate synthase of Paracoccidioides spp

Background: The fungus Paracoccidioides spp is the agent of paracoccidioidomycosis (PCM), a pulmonary mycosis acquired by the inhalation of fungal propagules. Paracoccidioides malate synthase (PbMLS) is important in the infectious process of Paracoccidioides spp because the transcript is up-regulated during the transition from mycelium to yeast and in yeast cells during phagocytosis by murine macrophages. In addition, PbMLS acts as an adhesin in Paracoccidioides spp. The evidence for the multifunctionality of PbMLS indicates that it could interact with other proteins from the fungus and host. The objective of this study was to identify and analyze proteins that possibly bind to PbMLS (PbMLS-interacting proteins) because protein interactions are intrinsic to cell processes, and it might be possible to infer the function of a protein through the identification of its ligands. Results: The search for interactions was performed using an in vivo assay with a two-hybrid library constructed in S. cerevisiae; the transcripts were sequenced and identified. In addition, an in vitro assay using pull-down GST methodology with different protein extracts (yeast, mycelium, yeast-secreted proteins and macrophage) was performed, and the resulting interactions were identified by mass spectrometry (MS). Some of the protein interactions were confirmed by Far-Western blotting using specific antibodies, and the interaction of PbMLS with macrophages was validated by indirect immunofluorescence and confocal microscopy. In silico analysis using molecular modeling, dynamics and docking identified the amino acids that were involved in the interactions between PbMLS and PbMLS-interacting proteins. Finally, the interactions were visualized graphically using Osprey software. Conclusion: These observations indicate that PbMLS interacts with proteins that are in different functional categories, such as cellular transport, protein biosynthesis, modification and degradation of proteins and signal transduction. These data suggest that PbMLS could play different roles in the fungal cell. © 2013 de Oliveira et al.; licensee BioMed Central Ltd.

Synthesis, cytotoxicity and in vitro antileishmanial activity of naphthothiazoles

The leishmaniasis is a spectral disease caused by the protozoan Leishmania spp., which threatens millions of people worldwide. Current treatments exhibit high toxicity, and there is no vaccine available. The need for new lead compounds with leishmanicidal activity is urgent. Considering that many lead leishmanicidal compounds contain a quinoidal scaffold and the thiazole heterocyclic ring is found in a number of antimicrobial drugs, we proposed a hybridization approach to generate a diverse set of semi-synthetic heterocycles with antileishmanial activity. We found that almost all synthesized compounds demonstrated potent activity against promastigotes of Leishmania (Viannia) braziliensis and reduced the survival index of Leishmania amastigotes in mammalian macrophages. Furthermore, the compounds were not cytotoxic to macrophages at fivefold higher concentrations than the EC50 for promastigotes. All molecules fulfilled Lipinski's Rule of Five, which predicts efficient orally absorption and permeation through biological membranes, the in silico pharmacokinetic profile confirmed these characteristics. The potent and selective activity of semi-synthetic naphthothiazoles against promastigotes and amastigotes reveals that the 2-amino-naphthothiazole ring may represent a scaffold for the design of compounds with leishmanicidal properties and encourage the development of drug formulation and new compounds for further studies in vivo. © 2013 John Wiley & Sons A/S.

Estudo dos critérios de falhas em compósitos PPS/fibras de carbono utilizando elementos finitos

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Simulação numérica da gaseificação de biomassa em leito fixo

O objetivo deste trabalho foi avaliar a potencialidade das sementes de açaí rejeitadas após beneficiamento em Belém – Pará, a fim de ser usada como fonte de biomassa para a produção de energia por gaseificação. Resultados da análise elementar obtidas no LABCAT – UNB em base seca foram obtidas com percentuais de Carbono, 46,06 %, Hidrogênio 6,01 % Oxigênio 43,37 %, Nitrogênio 4,33 % e Enxofre 0,08%. Tais valores entre outros parâmetros obtidos em estudo experimental realizados por Santos 2011 e Cruz, 2010, foram utilizados para realizar uma simulação numérica do processo de gaseificação por meio de um código FORTRAN zero dimensional desenvolvido especificamente para esta finalidade. Variações da influência da razão de equivalência e teor de umidade nas concentrações de CO, H2 e CH4 foram comparados a resultados experimentais. Um modelo transiente unidimensional também foi analisado. Utilizando a aplicação de um mecanismo de pirólise de dois passos onde o alcatrão primário (ou oxigenados) são inicialmente formados e então craqueados em alcatrão secundário (ou hidrocarbonetos) e outros gases combustíveis. Assim se revela a complexidade dos processos físicos e químicos que ocorrem no reator pelo uso do balanço de energia e massa e com informações das taxas de reação das reções químicas e os processos de transporte físicos. O modelo computacional é capaz de prever o perfil da composição de gases, temperatura, alcatrão primário e secundário ao longo do eixo longitudinal do gaseificador. Foram obtidos resultados para simulações realizadas nos dois modelos e posteriormente analisado tal comportamento em comparação ao resultado experimental obtidos por Santos (2011).

Influência da desidratação no comportamento mecânico do disco intervertebral lombar

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Dynamic development of hydrofractures

Natürliche hydraulische Bruchbildung ist in allen Bereichen der Erdkruste ein wichtiger und stark verbreiteter Prozess. Sie beeinflusst die effektive Permeabilität und Fluidtransport auf mehreren Größenordnungen, indem sie hydraulische Konnektivität bewirkt. Der Prozess der Bruchbildung ist sowohl sehr dynamisch als auch hoch komplex. Die Dynamik stammt von der starken Wechselwirkung tektonischer und hydraulischer Prozesse, während sich die Komplexität aus der potentiellen Abhängigkeit der poroelastischen Eigenschaften von Fluiddruck und Bruchbildung ergibt. Die Bildung hydraulischer Brüche besteht aus drei Phasen: 1) Nukleation, 2) zeitabhängiges quasi-statisches Wachstum so lange der Fluiddruck die Zugfestigkeit des Gesteins übersteigt, und 3) in heterogenen Gesteinen der Einfluss von Lagen unterschiedlicher mechanischer oder sedimentärer Eigenschaften auf die Bruchausbreitung. Auch die mechanische Heterogenität, die durch präexistierende Brüche und Gesteinsdeformation erzeugt wird, hat großen Einfluß auf den Wachstumsverlauf. Die Richtung der Bruchausbreitung wird entweder durch die Verbindung von Diskontinuitäten mit geringer Zugfestigkeit im Bereich vor der Bruchfront bestimmt, oder die Bruchausbreitung kann enden, wenn der Bruch auf Diskontinuitäten mit hoher Festigkeit trifft. Durch diese Wechselwirkungen entsteht ein Kluftnetzwerk mit komplexer Geometrie, das die lokale Deformationsgeschichte und die Dynamik der unterliegenden physikalischen Prozesse reflektiert. rnrnNatürliche hydraulische Bruchbildung hat wesentliche Implikationen für akademische und kommerzielle Fragestellungen in verschiedenen Feldern der Geowissenschaften. Seit den 50er Jahren wird hydraulisches Fracturing eingesetzt, um die Permeabilität von Gas und Öllagerstätten zu erhöhen. Geländebeobachtungen, Isotopenstudien, Laborexperimente und numerische Analysen bestätigen die entscheidende Rolle des Fluiddruckgefälles in Verbindung mit poroelastischen Effekten für den lokalen Spannungszustand und für die Bedingungen, unter denen sich hydraulische Brüche bilden und ausbreiten. Die meisten numerischen hydromechanischen Modelle nehmen für die Kopplung zwischen Fluid und propagierenden Brüchen vordefinierte Bruchgeometrien mit konstantem Fluiddruck an, um das Problem rechnerisch eingrenzen zu können. Da natürliche Gesteine kaum so einfach strukturiert sind, sind diese Modelle generell nicht sonderlich effektiv in der Analyse dieses komplexen Prozesses. Insbesondere unterschätzen sie die Rückkopplung von poroelastischen Effekten und gekoppelte Fluid-Festgestein Prozesse, d.h. die Entwicklung des Porendrucks in Abhängigkeit vom Gesteinsversagen und umgekehrt.rnrnIn dieser Arbeit wird ein zweidimensionales gekoppeltes poro-elasto-plastisches Computer-Model für die qualitative und zum Teil auch quantitativ Analyse der Rolle lokalisierter oder homogen verteilter Fluiddrücke auf die dynamische Ausbreitung von hydraulischen Brüchen und die zeitgleiche Evolution der effektiven Permeabilität entwickelt. Das Programm ist rechnerisch effizient, indem es die Fluiddynamik mittels einer Druckdiffusions-Gleichung nach Darcy ohne redundante Komponenten beschreibt. Es berücksichtigt auch die Biot-Kompressibilität poröser Gesteine, die implementiert wurde um die Kontrollparameter in der Mechanik hydraulischer Bruchbildung in verschiedenen geologischen Szenarien mit homogenen und heterogenen Sedimentären Abfolgen zu bestimmen. Als Resultat ergibt sich, dass der Fluiddruck-Gradient in geschlossenen Systemen lokal zu Störungen des homogenen Spannungsfeldes führen. Abhängig von den Randbedingungen können sich diese Störungen eine Neuausrichtung der Bruchausbreitung zur Folge haben kann. Durch den Effekt auf den lokalen Spannungszustand können hohe Druckgradienten auch schichtparallele Bruchbildung oder Schlupf in nicht-entwässerten heterogenen Medien erzeugen. Ein Beispiel von besonderer Bedeutung ist die Evolution von Akkretionskeilen, wo die große Dynamik der tektonischen Aktivität zusammen mit extremen Porendrücken lokal starke Störungen des Spannungsfeldes erzeugt, die eine hoch-komplexe strukturelle Entwicklung inklusive vertikaler und horizontaler hydraulischer Bruch-Netzwerke bewirkt. Die Transport-Eigenschaften der Gesteine werden stark durch die Dynamik in der Entwicklung lokaler Permeabilitäten durch Dehnungsbrüche und Störungen bestimmt. Möglicherweise besteht ein enger Zusammenhang zwischen der Bildung von Grabenstrukturen und großmaßstäblicher Fluid-Migration. rnrnDie Konsistenz zwischen den Resultaten der Simulationen und vorhergehender experimenteller Untersuchungen deutet darauf hin, dass das beschriebene numerische Verfahren zur qualitativen Analyse hydraulischer Brüche gut geeignet ist. Das Schema hat auch Nachteile wenn es um die quantitative Analyse des Fluidflusses durch induzierte Bruchflächen in deformierten Gesteinen geht. Es empfiehlt sich zudem, das vorgestellte numerische Schema um die Kopplung mit thermo-chemischen Prozessen zu erweitern, um dynamische Probleme im Zusammenhang mit dem Wachstum von Kluftfüllungen in hydraulischen Brüchen zu untersuchen.

Optisch detektierte Magnetresonanz an NV-Zentren in Diamant

Die rasante Entwicklung der Computerindustrie durch die stetige Verkleinerung der Transistoren führt immer schneller zum Erreichen der Grenze der Si-Technologie, ab der die Tunnelprozesse in den Transistoren ihre weitere Verkleinerung und Erhöhung ihrer Dichte in den Prozessoren nicht mehr zulassen. Die Zukunft der Computertechnologie liegt in der Verarbeitung der Quanteninformation. Für die Entwicklung von Quantencomputern ist die Detektion und gezielte Manipulation einzelner Spins in Festkörpern von größter Bedeutung. Die Standardmethoden der Spindetektion, wie ESR, erlauben jedoch nur die Detektion von Spinensembles. Die Idee, die das Auslesen von einzelnen Spins ermöglich sollte, besteht darin, die Manipulation getrennt von der Detektion auszuführen.rn Bei dem NV−-Zentrum handelt es sich um eine spezielle Gitterfehlstelle im Diamant, die sich als einen atomaren, optisch auslesbaren Magnetfeldsensor benutzen lässt. Durch die Messung seiner Fluoreszenz sollte es möglich sein die Manipulation anderer, optisch nicht detektierbaren, “Dunkelspins“ in unmittelbarer Nähe des NV-Zentrums mittels der Spin-Spin-Kopplung zu detektieren. Das vorgeschlagene Modell des Quantencomputers basiert auf dem in SWCNT eingeschlossenen N@C60.Die Peapods, wie die Einheiten aus den in Kohlenstoffnanoröhre gepackten Fullerenen mit eingefangenem Stickstoff genannt werden, sollen die Grundlage für die Recheneinheiten eines wahren skalierbaren Quantencomputers bilden. Die in ihnen mit dem Stickstoff-Elektronenspin durchgeführten Rechnungen sollen mit den oberflächennahen NV-Zentren (von Diamantplatten), über denen sie positioniert sein sollen, optisch ausgelesen werden.rnrnDie vorliegende Arbeit hatte das primäre Ziel, die Kopplung der oberflächennahen NV-Einzelzentren an die optisch nicht detektierbaren Spins der Radikal-Moleküle auf der Diamantoberfläche mittels der ODMR-Kopplungsexperimente optisch zu detektieren und damit entscheidende Schritte auf dem Wege der Realisierung eines Quantenregisters zu tun.rn Es wurde ein sich im Entwicklungsstadium befindende ODMR-Setup wieder aufgebaut und seine bisherige Funktionsweise wurde an kommerziellen NV-Zentrum-reichen Nanodiamanten verifiziert. Im nächsten Schritt wurde die Effektivität und Weise der Messung an die Detektion und Manipulation der oberflächennah (< 7 nm Tiefe) implantieren NV-Einzelzenten in Diamantplatten angepasst.Ein sehr großer Teil der Arbeit, der hier nur bedingt beschrieben werden kann, bestand aus derrnAnpassung der existierenden Steuersoftware an die Problematik der praktischen Messung. Anschließend wurde die korrekte Funktion aller implementierten Pulssequenzen und anderer Software-Verbesserungen durch die Messung an oberflächennah implantierten NV-Einzelzentren verifiziert. Auch wurde der Messplatz um die zur Messung der Doppelresonanz notwendigen Komponenten wie einen steuerbaren Elektromagneten und RF-Signalquelle erweitert. Unter der Berücksichtigung der thermischen Stabilität von N@C60 wurde für zukünftige Experimente auch ein optischer Kryostat geplant, gebaut, in das Setup integriert und charakterisiert.rn Die Spin-Spin-Kopplungsexperimente wurden mit dem sauerstoffstabilen Galvinoxyl-Radikalals einem Modell-System für Kopplung durchgeführt. Dabei wurde über die Kopplung mit einem NVZentrum das RF-Spektrum des gekoppelten Radikal-Spins beobachtet. Auch konnte von dem gekoppelten Spin eine Rabi-Nutation aufgenommen werden.rn Es wurden auch weitere Aspekte der Peapod Messung und Oberflächenimplantation betrachtet.Es wurde untersucht, ob sich die NV-Detektion durch die SWCNTs, Peapods oder Fullerene stören lässt. Es zeigte sich, dass die Komponenten des geplanten Quantencomputers, bis auf die C60-Cluster, für eine ODMR-Messanordnung nicht detektierbar sind und die NV-Messung nicht stören werden. Es wurde auch betrachtet, welche Arten von kommerziellen Diamantplatten für die Oberflächenimplantation geeignet sind, für die Kopplungsmessungen geeignete Dichte der implantierten NV-Zentren abgeschätzt und eine Implantation mit abgeschätzter Dichte betrachtet.

ITP in dynamically double-coated fused-silica capillaries

Bidirectional ITP in fused-silica capillaries double-coated with Polybrene and poly-(vinylsulfonate) is a robust approach for analysis of low-molecular-mass compounds. EOF towards the cathode is strong (mobility >4.0 x 10(-8) m(2)/Vs) within the entire pH range investigated (2.40-8.08), dependent on ionic strength and buffer used and, at constant ionic strength, higher at alkaline pH. Electrokinetic separations and transport in such coated capillaries can be described with a dynamic computer model which permits the combined simulation of electrophoresis and electroosmosis in which the EOF is predicted either with a constant (i.e. pH- and ionic strength-independent) or a pH- and ionic strength-dependent electroosmotic mobility. Detector profiles predicted by computer simulation agree qualitatively well with bidirectional isotachopherograms that are monitored with a setup comprising two axial contactless conductivity detectors and a UV absorbance detector. The varying EOF predicted with a pH- and ionic strength-dependent electroosmotic mobility can be regarded as being realistic.