La presente Tesis centra la atención en la simulación numérica y validación experimental del comportamiento térmico y fluido-dinámico de flujos bifásicos (líquido-vapor), así como su aplicación en sistemas y equipos térmicos, propios del campo de la refrigeración y del aire acondicionado. Consecuencia del estudio realizado ha sido la elaboración de códigos informáticos para la simulación numérica de condensadores, evaporadores y dispositivos de expansión del tipo capilar, en base a la formulación de las ecuaciones gobernantes sobre volúmenes de control finitos. La Tesis también aborda la simulación de sistemas frigoríficos completos en base a algoritmos que acoplan la resolución de los elementos que lo integran.El flujo bifásico se ha modelizado en base a la resolución de las ecuaciones gobernantes sobre volúmenes de control finitos, escritas en forma unidimensional y estado permanente o transitorio. Las ecuaciones gobernantes se resuelven mediante esquemas numéricos del tipo implícito que avanzan tramo a tramo en la dirección del flujo o bien esquemas numéricos basados en corrección de presiones. La formulación implementada requiere de información empírica para evaluar la interacción entre el fluido y los contornos sólidos limitantes, así como la estructura del flujo bifásico. Las formulaciones matemáticas implementadas han sido suficientemente contrastadas experimentalmente en base a resultados presentados en la literatura científica. El modelo implementado para la simulación del flujo a través de tubos capilares, utiliza la modelización del flujo bifásico, resolviéndose en base a un algoritmo de tipo tramo a tramo. El caudal másico que circula por el capilar, o alternativamente la presión de entrada, se evalúan en base a un algoritmo Newton-Raphson, tanto para las condiciones de flujo crítico (estrangulado) como de flujo no crítico. La comparación realizada entre resultados numéricos y experimentales de diferentes autores muestra un notable grado de correlación. El modelo implementado para la simulación de condensadores y evaporadores de tipo tubular concéntricos, se ha estructurado en base a un algoritmo que en forma segregada e iterativa resuelve cada una de las partes del dominio: flujo en el interior del tubo, flujo en el ánulo, y los sólidos (tubo interior, tubo exterior, aislante). Para las zonas de flujo de fluido se utiliza el modelo desarrollado para flujo bifásico. Para los sólidos, la ecuación de conducción de calor se ha discretizado en base a un esquema numérico implícito del tipo central difference, resolviéndose el sistema de ecuaciones algebraicas en base a un algoritmo Gauss-Seidel apoyado en un TDMA en las direcciones radiales y axiales alternativamente. El tubo aislado ha recibido un tratamiento tridimensional axialsimétrico, mientras que el tubo interior recibe un tratamiento unidimensional.El estudio de evaporadores y condensadores de tipo compacto (tubos y aletas). La simulación desarrollada del flujo bifásico se ha implementado en un algoritmo numérico detallado de resolución del flujo del aire exterior y de los sólidos. Así de forma acoplada se resuelve el flujo en el interior de los conductos, el flujo de aire exterior y la transferencia de calor por conducción a través de los elementos sólidos (tubos y aletas). Se presentan distintos resultados experimentales con fines a la contrastación y validación de las subrutinas desarrolladas. La integración de los diferentes equipos anteriores mencionados en sistemas de refrigeración por compresión de vapor se realiza mediante un modelo numérico para la resolución tanto de sistemas de refrigeración por compresión de una sola etapa, como de sistemas de refrigeración con sobrealimentación de líquido. Ambos algoritmos numéricos se basan en un programa principal el cual llama de manera secuencial a diferentes subrutinas que evalúan los diferentes equipos y partes del sistema hasta que se alcanza la convergencia deseada. Se detalla la infraestructura experimental desarrollada con el objeto de validar las simulaciones numéricas para cada uno de los elementos integrantes del sistema y del sistema en su conjunto. Se presenta la contrastación entre resultados experimentales y numéricos para los sistemas de refrigeración por compresión de una sola etapa, así como resultados numéricos obtenidos por la simulación para el caso del sistema con sobrealimentación de líquido.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A hipertensão arterial sistêmica (HAS) caracteriza-se pelo aumento crônico da resistência vascular periférica, determinado essencialmente na microcirculação, que resulta de alterações vasculares funcionais e estruturais. Além disso, a redução da densidade arteriolar e capilar (rarefação da microcirculação) contribui para a elevação da pressão arterial na HAS. Nesse contexto, sabe-se que a hiperatividade do sistema nervoso simpático central está envolvida na fisiopatologia das alterações tanto funcionais quanto estruturais da HAS. No presente trabalho, investigamos os efeitos do tratamento crônico (28 dias) com anti-hipertensivos de ação central sobre a rarefação capilar funcional e/ou estrutural na pele, músculo esquelético e miocárdio de ratos espontaneamente hipertensos (SHR) adultos, modelo clássico de hipertensão arterial primária. Os ratos Wistar Kyoto (WKY) foram utilizados como controles normotensos. Foram utilizadas doses equipotentes de clonidina (0,1 mg/kg/dia), rilmenidina (1 mg/kg/dia) e moxonidina (10 mg/kg/dia), com relação ao efeito anti-hipertensivo. Também foram estudados os efeitos dos tratamentos sobre a massa ventricular esquerda. Para avaliação da densidade capilar funcional utilizamos microscopia por epi-iluminação e fluorescência e para avaliação da densidade capilar estrutural técnicas de marcação histoquímica dos capilares. Os resultados mostraram que houve aumento do número de capilares espontaneamente perfundidos (densidade funcional) na pele e no músculo esquelético de SHR tratados com todos os fármacos, com relação ao grupo SHR não tratado. Além disso, foi observada reversão da rarefação capilar estrutural no músculo esquelético de SHR com todas as drogas utilizadas. Por outro lado, não houve reversão da rarefação capilar estrutural no ventrículo esquerdo em nenhum grupo experimental. Finalmente, a hipertrofia do ventrículo esquerdo foi parcialmente revertida em SHR tratados com rilmenidina. Em conclusão, nossos resultados demonstraram que, além da redução da pressão arterial, a utilização de agentes anti-hipertensivos de ação central resulta na reversão de alterações microcirculatórias de ratos espontaneamente hipertensos e o uso de rilmenidina favorece a regressão da hipertrofia cardíaca. Os resultados também sugerem que a inibição da hiperatividade simpática central induz efeitos benéficos na microcirculação na hipertensão arterial. / Essential hypertension (EH) is characterized by chronic increases in peripheral vascular resistance, mainly resulting from functional and structural alterations of the microcirculation. Moreover, a reduction of arteriolar and capillary density (microvascular rarefaction) is involved in the increase of arterial pressure in EH. In addition, central sympathetic overactivity is involved in the pathophysiology of functional and structural alterations of the cardiovascular system in EH. In the present work, we investigated the effects of a long-term treatment (28 days) with centrally-acting antihypertensive drugs on functional and/or structural capillary rarefaction in the skin, skeletal muscle and heart of adult spontaneously hypertensive rats (SHR), a classical experimental model of EH. We also investigated the effects of the treatments on left ventricular mass in SHR. Wistar Kyoto rats were used as normotensive controls. We used equipotent anihypertensive doses of clonidine (0.1 mg/kg/day), rilmenidine (1 mg/kg/day) and moxonidine (10 mg/kg/day). Functional capillary density was evaluated using epi-illuminated fluorescence video-microscopy while structural capillary density was studied using a histochemical tracer of capillaries. Our results showed that there was an increase in the number of spontaneously perfused capillaries (functional density) in the skin and skeletal muscle of SHR in all treatment groups, when compared to the non-treated SHR group. Moreover, there was a reversion of structural capillary rarefaction in the skeletal muscle with all drug treatments. On the other hand, there was no reversion of structural capillary rarefaction of the left ventricle in any experimental group. Finally, left ventricular hypertrophy was partially reversed in the group of SHR treated with rilmenidine. In conclusion, our results showed that besides arterial pressure reduction, long-term treatment with centrally-acting antihypertensive drugs induces a reversal of microcirculatory alterations in SHR and rilmenidine favors the regression of left ventricular hypertrophy. The results also suggest that the modulation of central sympathetic overactivity induces beneficial effects on the microcirculation in the hypertensive disease.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / A hipertensão arterial sistêmica (HAS) caracteriza-se pelo aumento crônico da resistência vascular periférica, determinado essencialmente na microcirculação, que resulta de alterações vasculares funcionais e estruturais. Além disso, a redução da densidade arteriolar e capilar (rarefação da microcirculação) contribui para a elevação da pressão arterial na HAS. Nesse contexto, sabe-se que a hiperatividade do sistema nervoso simpático central está envolvida na fisiopatologia das alterações tanto funcionais quanto estruturais da HAS. No presente trabalho, investigamos os efeitos do tratamento crônico (28 dias) com anti-hipertensivos de ação central sobre a rarefação capilar funcional e/ou estrutural na pele, músculo esquelético e miocárdio de ratos espontaneamente hipertensos (SHR) adultos, modelo clássico de hipertensão arterial primária. Os ratos Wistar Kyoto (WKY) foram utilizados como controles normotensos. Foram utilizadas doses equipotentes de clonidina (0,1 mg/kg/dia), rilmenidina (1 mg/kg/dia) e moxonidina (10 mg/kg/dia), com relação ao efeito anti-hipertensivo. Também foram estudados os efeitos dos tratamentos sobre a massa ventricular esquerda. Para avaliação da densidade capilar funcional utilizamos microscopia por epi-iluminação e fluorescência e para avaliação da densidade capilar estrutural técnicas de marcação histoquímica dos capilares. Os resultados mostraram que houve aumento do número de capilares espontaneamente perfundidos (densidade funcional) na pele e no músculo esquelético de SHR tratados com todos os fármacos, com relação ao grupo SHR não tratado. Além disso, foi observada reversão da rarefação capilar estrutural no músculo esquelético de SHR com todas as drogas utilizadas. Por outro lado, não houve reversão da rarefação capilar estrutural no ventrículo esquerdo em nenhum grupo experimental. Finalmente, a hipertrofia do ventrículo esquerdo foi parcialmente revertida em SHR tratados com rilmenidina. Em conclusão, nossos resultados demonstraram que, além da redução da pressão arterial, a utilização de agentes anti-hipertensivos de ação central resulta na reversão de alterações microcirculatórias de ratos espontaneamente hipertensos e o uso de rilmenidina favorece a regressão da hipertrofia cardíaca. Os resultados também sugerem que a inibição da hiperatividade simpática central induz efeitos benéficos na microcirculação na hipertensão arterial. / Essential hypertension (EH) is characterized by chronic increases in peripheral vascular resistance, mainly resulting from functional and structural alterations of the microcirculation. Moreover, a reduction of arteriolar and capillary density (microvascular rarefaction) is involved in the increase of arterial pressure in EH. In addition, central sympathetic overactivity is involved in the pathophysiology of functional and structural alterations of the cardiovascular system in EH. In the present work, we investigated the effects of a long-term treatment (28 days) with centrally-acting antihypertensive drugs on functional and/or structural capillary rarefaction in the skin, skeletal muscle and heart of adult spontaneously hypertensive rats (SHR), a classical experimental model of EH. We also investigated the effects of the treatments on left ventricular mass in SHR. Wistar Kyoto rats were used as normotensive controls. We used equipotent anihypertensive doses of clonidine (0.1 mg/kg/day), rilmenidine (1 mg/kg/day) and moxonidine (10 mg/kg/day). Functional capillary density was evaluated using epi-illuminated fluorescence video-microscopy while structural capillary density was studied using a histochemical tracer of capillaries. Our results showed that there was an increase in the number of spontaneously perfused capillaries (functional density) in the skin and skeletal muscle of SHR in all treatment groups, when compared to the non-treated SHR group. Moreover, there was a reversion of structural capillary rarefaction in the skeletal muscle with all drug treatments. On the other hand, there was no reversion of structural capillary rarefaction of the left ventricle in any experimental group. Finally, left ventricular hypertrophy was partially reversed in the group of SHR treated with rilmenidine. In conclusion, our results showed that besides arterial pressure reduction, long-term treatment with centrally-acting antihypertensive drugs induces a reversal of microcirculatory alterations in SHR and rilmenidine favors the regression of left ventricular hypertrophy. The results also suggest that the modulation of central sympathetic overactivity induces beneficial effects on the microcirculation in the hypertensive disease.

Orientador: Marcia Miguel Castro Ferreira / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T22:13:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ribeiro_FabianaAlvesdeLima_D.pdf: 3726334 bytes, checksum: 73ef285be301366b14be78adce7c034e (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: Imagens são utilizadas na investigação científica há muito tempo, inicialmente apenas como ferramentas para a representação da prática científica, e após o surgimento das técnicas de microscopia, como instrumento para registro e análise instrumental. Com o aperfeiçoamento das técnicas de obtenção de imagens, cresceu a demanda por técnicas quantitativas e sistematizadas para extrair-lhes informações, e capazes de estabelecer critérios estatisticamente confiáveis para, por exemplo, detectar similaridades, padrões, classificar, e até mesmo gerar modelos preditivos. Neste trabalho, métodos quimiométricos foram utilizados como ferramenta quantitativa para a análise de imagens nível de cinza, utilizando como exemplos imagens de microscopia de força atômica de fibras capilares de diferentes classes. Fibras capilares são frequentemente utilizadas em clínicas, indústrias ambientais e análises forenses, para o diagnóstico de doenças, avaliação da exposição aos agentes tóxicos e poluentes e detecção de abuso de drogas. Para este trabalho foram utilizados dois conjuntos de dados: um deles formado por amostras de fibras caucasianas submetidas ao tratamento de descoloração e outro com fibras de diferentes etnias. O objetivo foi utilizar métodos quimiométricos para construir modelos classificatórios capazes de identificar corretamente novas imagens. Diversas estratégias foram testadas e os melhores resultados foram obtidos utilizando os métodos SIMCA (Soft Independent Modeling of Class Analogy), PARAFAC (Parallel Factor Analysis), MPCA (Multi-way Principal Component Analysis) e NPLS (Multi-way Partial Least Squares). Os modelos quantitativos apresentaram erros de calibração abaixo de 10% e erros de predição em torno de 10%. Com exceção de uma das aplicações, que é específica para fibras capilares, os outros métodos de análise de imagens propostos podem ser utilizados na análise quantitativa de qualquer tipo de imagem nível de cinza / Abstract: Images have been used in scientific investigation for a long time, initially as a tool for representation of the scientific practice and, after the microscopy development, as an instrument for registration and instrumental analysis. With the improvement of microscopic techniques, there was an increase on the demand for quantitative and systematic tools to extract relevant information from images and for techniques capable to establish reliable statistical approaches, for example, to detect similarities, patterns and for classification. In this work, multivariate methods were used as quantitative tools for the analysis of nível de cinza images of different classes of hair fibers. These images were obtained by atomic force microscopy. Hair fibers are frequently used in medical clinics, environmental industries and forensic analyses, for the diagnosis of diseases, evaluation of the exposure to toxic agents and pollutants, and detection of abuse of drugs. In this work two data sets were used: the first one contained caucasian hair fibers submitted to peroxide treatment and the second one contained fibers from different ethnic origin (oriental, african and caucasian). The goal was to use chemometric methods to build classification models capable to identify new images correctly. Several strategies were tested and the best results were obtained by using SIMCA (Soft Independent Modeling of Class Analogy), PARAFAC (Parallel Factor Analysis), MPCA (Multi-way Principal Component Analysis) and NPLS (Multi-way Partial Least Squares). The models presented calibration errors below 10% and prediction errors around 10 %. With exception of the descriptor analysis, which is specific for hair fibers images, the proposed methods can be useful for quantitative analysis of any kind of nível de cinza images / Doutorado / Físico-Química / Doutor em Ciências

Submitted by Rosa Assis (rosa_assis@yahoo.com.br) on 2017-09-21T13:40:28Z No. of bitstreams: 2 PILAR GREGORY VIANNA.pdf: 4126013 bytes, checksum: c4320ab5ecb2ec5dfc641f96b6c6fa51 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Paola Damato (repositorio@mackenzie.br) on 2017-09-22T13:35:43Z (GMT) No. of bitstreams: 2 PILAR GREGORY VIANNA.pdf: 4126013 bytes, checksum: c4320ab5ecb2ec5dfc641f96b6c6fa51 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-09-22T13:35:43Z (GMT). No. of bitstreams: 2 PILAR GREGORY VIANNA.pdf: 4126013 bytes, checksum: c4320ab5ecb2ec5dfc641f96b6c6fa51 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2017-01-24 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Fundação de Amparo a Ciência e Tecnologia / Fundo Mackenzie de Pesquisa / Light interaction with the electronic cloud of metallic nanoparticles at frequencies that are resonant with the natural oscillation frequency of the cloud is known to excite localized surface plasmons. This phenomenon is widely used to enhance the Raman signal, known to have small cross sections. The technique, known as surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS), enables the detection of chemical and biological species with high sensitivity. However, charge transfer mechanisms, adsorption/desorption and changes in the substrate morphology induce temporal instability of the SERS signal, known as blinking, which is an obstacle to the precise detection of the molecules under analysis. In this work, we, therefore, propose a SERS substrate composed of graphene oxide and gold nanorods, capable of suppressing the temporal fluctuations in the intensity of the spectrum. Temporal stability is statistically determined by the coefficient of variation of the integrated spectra, from which it is verified that, with the addition of graphene oxide, the nanocomposite is five times more stable than with gold nanorods only. The stability improvement is attributed to the removal of the nanorods’ surfactant from plasmonic hot spots due to graphene oxide-surfactant interaction. Thus, the nanocomposite is used as a reliable SERS substrate in the detection of Rhodamine 640. The analysis indicates a Rodamine detection that is four times more stable with the nanocomposite, than without graphene oxide. The nanocomposite is then used for the coating of the inner surface of microcapillaries. Graphene oxide and gold nanorod suspensions are subsequently used to fill the capillaries, with a drying step for the evaporation of solvents in between each filling stage. The continuous coating of the capillary fibers with the nanocomposite is verified by Raman spectroscopy, and Rhodamine 640 is used as a probe molecule, this time inside the capillaries, for SERS analysis. The microcapillaries allow for the use of small amounts of sample, and smaller concentrations than those detected with other reported optofluidic substrates are measured. / A interação da luz com a nuvem eletrônica de nanopartículas metálicas em frequências que apresentam ressonância com a frequência natural de oscilação da nuvem é conhecida por gerar a excitação de plásmons localizados de superfície. Este efeito é amplamente utilizado na amplificação do sinal Raman, conhecido por possuir baixas seções de choque. A técnica, conhecida como espectroscopia Raman amplificada por superfície (SERS), possibilita a detecção de espécies químicas e biológicas com altíssima sensibilidade. Entretanto, mecanismos de troca de carga, adsorção/dessorção e alterações na morfologia do substrato induzem uma instabilidade temporal do sinal SERS, fenômeno conhecido como blinking, que é um obstáculo na detecção precisa das moléculas em análise. Neste trabalho, propomos, portanto, um substrato SERS composto de óxido de grafeno e nanobastões de ouro, capaz de suprimir as flutuações temporais na intensidade do espectro. A estabilidade temporal é estatisticamente determinada pelo coeficiente de variação da integral do espectro, de onde verifica-se que com a adição de óxido de grafeno, o nanocompósito apresenta estabilidade cinco vezes superior comparado à detecção com nanobastões de ouro somente. A melhoria na estabilidade é atribuída à remoção do surfactante dos nanobastões dos hot spots, o que ocorre devido à interação óxido de grafeno-surfactante. Assim, o nanocompósito é utilizado como um substrato SERS confiável na detecção de Rodamina 640. A análise aponta para uma detecção quatro vezes mais estável da Rodamina no nanocompósito comparada ao sinal proveniente da molécula em nanobastões sem óxido de grafeno. O nanocomposito é, então, utilizado no revestimento das paredes internas de microcapilares para detecção SERS optofluídica. Para isso, suspensões de óxido de grafeno e de nanobastões de ouro eram subsequentemente utilizadas para preencher os capilares, com secagem por evaporação dos solventes entre as etapas de preenchimento. Verifica-se o revestimento contínuo das fibras capilares com o nanocompósito por espectroscopia Raman, e Rodamina 640 é utilizada como mólecula de prova, dessa vez introduzida no interior dos capilares para análises de SERS. Os microcapilares permitem a utilização de pequenas quantidades de amostra, e concentrações inferiores àquelas detectadas com outros substratos optofluídicos reportados na literatura são medidas.

A Disfunção temporomandibular (DTM) é um termo coletivo que abrange um largo espectro de problemas clínicos da articulação e dos músculos na área orofacial; estas disfunções são caracterizadas principalmente por dor, sons na articulação, e função irregular ou limitada da mandíbula. Os músculos da mastigação podem estar envolvidos na DTM de origem muscular, e por definição são os músculos que promovem o toque dental, portanto os elevadores da mandíbula: masseter, temporal, pterigóideos medial e lateral. A origem muscular da DTM é a mais prevalente, sendo portanto,o entendimento funcional e estrutural da composição dos músculos da mastigação essencial para a compreensão desta DTM. Este estudo tem como objetivo analisar a estrutura dos músculos da mastigação quanto a variação do calibre das fibras lentas e rápidas, densidade capilar e da expressão da miosina neonatal com a variação da idade. Foram estudadas 37 amostras dos músculos temporal e masseter (20 amostras do sexo masculino e 17 do sexo feminino) de autópsias do Serviço de Verificação de Óbitos de São Paulo com intervalo pós-mortem de até 18 horas, de ambos os gêneros e com idades divididas por décadas (1a a 9a décadas). Foram realizadas reações imunoistoquímicas com os anticorpos Ulex europaeus biotinilada aglutinina, anti-miosina neonatal, anti-miosina rápida, anti-miosina lenta para análise da expressão das proteínas. A avaliação foi feita por dois observadores, após calibração intra observador, (duas contagens no mesmo campo pelo mesmo observador em tempos diferentes) e inter observador (contagem do mesmo campo por dois observadores), até se atingir uma margem de erro menor que 10%. Em relação ao número de capilares/fibra, nos músculos masseter e temporal, da primeira a nona década, em média respectivamente foi de 1 e 0,7 respectivamente. O número de capilares por mm², nos músculos masseter e temporal, não variou ao longo das nove décadas estudadas, e o número de capilares por mm², foi significantemente maior no músculo masseter quando comparado ao temporal, (p=0,025). A miosina neonatal manteve-se presente embora com decréscimo em todas as décadas dos músculos masseter e temporal. Observou-se o diâmetro das fibras do tipo II menores que as fibras do tipo I / Temporomandibular disfunction (TMD) is a colletive term that refers to different clinical problems of the temporomandibular joint and the jaw muscles. These disfunctions are characterizied meanly by pain, joint sounds and irregular or limited mandibular function. The jaw muscles can be involved in the TMD of muscle etiology, and by definition they are the ones which provide the teeth touch, then the jaw elevators: masseter, temporalis, medial pterygoid and lateral pterygoid. As the muscular etiology is the most prevalent cause of TMD, the detailed understanding of structural and functional composition of the masticatory muscles is paramount to better comprehend TMD due to muscle disorder. This study has the aim to analyze the jaw muscle structure concerning capillarie density, neonatal myosin expression, and the cross sectional area of the fast and slow fibers in temporalis and masseter muscles in autopsy samples from 1st to 9th decades of age. Thirty seven temporalis and masseter muscles samples were studied (20 from male and 17 from female) from Serviço de Verificação de Óbitos of São Paulo. The specimens were divided by gender and ages. The samples were collected up to 18 hours post-mortem. Imunohistochemistry stainning were made with antibodies to analize the protein expression. The evaluations were made by two observers, after intra observer calibration (two evaluations on the same field by the same observer in different times) and inter observer (evaluation of the same field by two observers), unti getting less than 10% of error. The number of capillaries per fiber in the masseter and temporalis muscle was in average 1 and 0,7 respectively. The number of capillaries per mm² was significantly higher in the masseter when compared to temporalis muscle (p=0.025). The neonatal myosin was present in all decades in both muscles, and it was observed that the cross sectional area of the type II fibers was smaller than the type I fibers

[pt] A produtividade de poços produtores de gás, que operam com pressões de fundo inferiores à pressão de orvalho, é afetada pelo aparecimento da saturação de líquido em seus entornos. Para entender esse fenômeno, conhecido como bloqueio por condensado, os simuladores em escala de poros são ferramentas úteis na investigação dos parâmetros que influenciam na quantidade e na distribuição da saturação de condensado, assim como seus efeitos na redução do fluxo de gás. Esse trabalho apresenta um modelo de rede de capilares composicional e isotérmico para o estudo do escoamento de gás retrógrado em meios porosos. Forças capilares e gravitacionais não foram consideradas. O escoamento monofásico é comutado para bifásico de padrão anular quando a pressão e a composição do fluido atingem um critério de estabilidade. O método de Newton é aplicado para resolver as equações de fluxo e consistência dos volumes e calcular o transporte de cada um dos componentes ao longo da rede. As propriedades do fluido e o comportamento do escoamento foram testadas contra os resultados de um simulador termodinâmico comercial e soluções analíticas, respectivamente. Após validação, o simulador foi utilizado para obter curvas de permeabilidade relativa gás-líquido através da despressurização de uma rede 2D e alguns resultados são discutidos. / [en] Gas well deliverability in retrograde gas reservoirs is affected by the appearance of liquid saturation around the wellbore when the bottom-hole pressure is below the dew point. Pore-scale simulators are used to model this phenomenon, known as condensate blockage, and to investigate parameters that ifluence the amount and the distribution of condensate saturation, as well as how it chokes the gas flow. Here, a fully-implicit isothermal compositional pore-scale network model is presented for retrograde gas flow in porous media. Capillary and gravitational forces are neglected. The model shifts from single-phase flow to annular flow regime when the pressure and the fluid composition reach a stability criteria. Newton s method is applied on flow and volume consistency equations to calculate the transport of each component through the network. Fluid properties and flow behavior were tested against a commercial thermodynamic simulator and analytical solutions respectively. After validation, the simulator was used to predict gas-liquid relative permeability from a depletion process in a 2D network and some results are discussed.

Este trabalho apresenta os resultados da pesquisa "Análise do Escoamento de Fluidos Refrigerantes Alternativos ao HCFC 22 em Tubos Capilares Adiabáticos", desenvolvida para obtenção do título de Doutor em Engenharia no Departamento de Engenharia Mecânica da EPUSP. Essa pesquisa foi motivada pelas resoluções do Protocolo de Montreal, que prevêem a eliminação gradativa do HCFC 22 e, conseqüentemente, impõem a necessidade da realização de estudos sobre o comportamento de fluidos alternativos ecologicamente aceitáveis nos sistemas de refrigeração e seus componentes. Até o momento, as pesquisas e as referências bibliográficas indicam a utilização de misturas zeotrópicas e quase-azeotrópicas como a melhor alternativa para substituição do HCFC 22. Desta forma, foi realizado um extenso levantamento experimental do escoamento do R-407C (uma mistura zeotrópica) e do R-410A (uma mistura quase-azeotrópica) através de tubos capilares, em uma unidade laboratorial construída para essa finalidade. Esse levantamento, realizado para condições de entrada subresfriada e saturada, caracterizou a influência destes fluidos refrigerantes e dos diversos parâmetros operacionais e geométricos no comportamento do tubo capilar em sistemas de refrigeração. Foram desenvolvidos dois modelos (fases separadas e homogêneo) para a modelagem matemática do escoamento de fluidos refrigerantes através de tubos capilares, a fim de verificar o efeito do tipo de escoamento adotado nessa modelagem. A validação dos programas de simulação desenvolvidos, tanto para os dados experimentais obtidos no presente trabalho quanto para dados de literatura, mostra que os dois modelos podem ser utilizados para essa modelagem, apresentando desvios semelhantes em relação aos dados experimentais. A fim de aprimorar os modelos, é necessária a realização de estudos mais aprofundados sobre o atraso de vaporização e a ocorrência de blocagem na saída do tubo capilar. Por fim, foi realizado um estudo numérico comparativo do desempenho do HCFC 22 e dos alternativos R-407C e R-410A, que indicou que o primeiro é adequado tanto para o "retrofit" de equipamentos existentes quanto para utilização em novos equipamentos, enquanto que o segundo deve ser utilizado apenas em novos equipamentos. / This work presents the results of the research activities on the "Analysis of HCFC 22 Alternatives Flow Through Adiabatic Capillary Tubes", developed at the Mechanical Engineering Department of Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. Such research was motivated by the resolutions of Montreal Protocol, which imposes gradational elimination of several refrigerants, among them HCFC 22. This leads to the necessity of carrying out studies on the behaviour of ecologically acceptable refrigerants in refrigeration systems and components. So far, researches and literature indicate the usage of zeotropic and near azeotropic refrigerant mixtures as the best alternative to HCFC 22. Therefore, it was performed an extensive experimental survey on R-407C (a zeotropic mixture) and R-410A (a near azeotropic mixture) flow through capillary tubes. Such survey, which was carried out for both subcooled and two-phase inlet conditions, characterised the influence of these refrigerants, as well as the several operating and geometric parameters on the behaviour of capillary tubes used in refrigeration systems. In order to analyse the effect of different approaches for two-phase flow, it was developed two models (separated flow model and homogeneous model) for mathematical simulation of refrigerant flow through adiabatic capillary tubes. Models validation using both experimental and literature data shows that the two models are suitable for such simulation, with the same error level in relation to experimental data. It was also noticed that it is necessary to perform more comprehensive studies on the delay of vaporisation and capillary tube outlet shocking flow phenomena. Finally, it was performed a comparative study on the performance of HCFC 22, R-407C and R-410A, which indicates that R-407C is suitable both for retrofitting actual equipment and for new ones, while R-410A is suitable only for new equipment.

Atualmente as agências reguladoras estão focadas no controle de resíduos de antimicrobianos, pesticidas entre outros que são prejudiciais no meio ambiente, saúde humana e animal e que podem ser encontrados em alimentos, água de rio entre outros, como por exemplo, resíduos de sulfonamidas (SAs) no leite bovino. A quantificação desses compostos em amostras complexas requer o preparo da amostra, extração, préconcentração dos analitos e eliminação dos interferentes que são necessários para o desenvolvimento de métodos cromatográficos. Por isso, é vantajoso que se utilize métodos simples, rápidos, baixo consumo de reagente, alta sensibilidade, maior precisão analítica e automação das análises. Neste contexto, este estudo explora uma das técnicas de preparo de amostra baseadas em sorvente mais empregadas a SPE na sua vertente automatizada, SPE on-line. Recentemente, o uso de novos sorventes mais seletivos têm recebido grande interesse como os líquidos iônicos (ILs) imobilizados na sílica. Diferentes abordagens para a síntese da sílica modificada por ILs foram estudadas. O sorvente sintetizado pela reação sol-gel através via catálise básica apresentou maior eficiência de extração para as SAs. Os resultados obtidos por espectroscopia vibracional na região do infravermelho e microscopia eletrônica de varredura sugerem que o IL foi ancorado à sílica. O sorvente baseado em sílica modificada por IL ([C4MIM] [PF6]) foi selecionada como fase extratora para o isolamento e pré-concentração de SAs em leite bovino utilizando um sistema SPE on-line -LC-ESIQToF / MS. O método desenvolvido mostrou um LOQ de 5-7,5 µg mL-1, enquanto que a faixa de recuperação relativa da extração foi de 74-93%. A faixa de precisão e exatidão intra e inter-dia obtida foi de 1,5-12,5 e 2,3-13,1, respectivamente. Outra vertente explorada neste trabalho foi o uso de colunas tubulares abertas (OT) em cromatografia líquida. Até agora, as colunas OT foram usadas principalmente para análise de peptídeos e proteínas, e seu potencial para a separação de pequenas moléculas ainda não foi totalmente explorado. Preparou-se uma coluna de SPE de 5 cm em um tubo capilar aberto composto por 84 canais (10 μm de diâmetro interno (id) cada) de um capilar de fibra de cristal e a parede interna de cada canal foi revestida com um polímero orgânico -OD –DVB – mPLOT SPE). A mPLOT SPE foi acoplada com uma coluna tubular aberta PS-DVB de 10 μm x 2 m com detecção em espectrometria de massa por nanospray (OTLC-MS) no modo positivo. Num estudo comparativo com colunas de SPE monolíticas e empacotadas a mPLOT SPE-OTLC melhorou significativamente a préconcentração e o formato do pico das SAs e seus metabolitos (~ 300 Da). A baixa backpressure e a geometria da mPLOT SPE combinada com a filtração automática (AFFL). / Nowadays health regulatory agencies are focusing on the presence of residues of antimicrobials, pesticides among other that are harmful to the environment, human and animal health that are found on food, river water among others, as example, the residues of sulfonamides (SAs) in bovine milk. The quantification of these compounds in complex matrices requires the sample preparation, extraction and preconcentration of the analytes, besides the elimination of the interferents for the development of chromatographic methods high sensitivity and analytical selectivity. Therefore, it is advantageous to use simple, fast methods that exhibit high selectivity, low reagent consumption, high sensitivity, higher analytical precision and automation of analyzes. In this context, this study explores one of the most employed sample preparation techniques, solid phase extraction (SPE) on automatization approach, the on-line SPE. Recently, the use of new sorbents more selective have received great interest as the ionic liquids (ILs) immobilized on the silica surface. Different approaches to the synthesis of silica modified by ILs were studied. The sorbent synthesized by sol-gel methodology through basic catalysis showed higher extraction efficiency for SAs. The results obtained by infrared spectroscopy and scanning electron microscopy suggested that IL was anchored to the silica surface. The silica modified by IL ([C4MIM] [PF6]) was selected as sorbent for the isolation and preconcentration of SAs in bovine milk using an on-line SPE system -LC-ESI-QToF / MS. The method showed a LOQ of 5-7.5 μg mL-1, while the relative extraction recovery range was 74-93%. The accuracy and precision intra- and inter-day range was 1.5-12.5 and 2.3-13.1, respectively. Another aspect explored was the use of open tubular column (OT) for separation of small molecules. OT columns have been used primarily for peptide and protein analysis, and their potential for small molecules separation has not yet been fully explored. A 5 cm SPE column (mPLOT) was prepared in an open capillary tube composed by 84 channels (10 μm inner diameter (id) each) of a crystal fiber capillary and the inner wall of each channel was coated by organic polymer (PS-OD–DVB). The mPLOT was coupled with a 10 μm x 2 m PS-OD-DVB open tubular column with positive mode nanospray mass spectrometry (OTLC-MS) detection. Compared to the use of monolithic / particulate SPE columns, SPE-OTLC mPLOT significantly improved the preconcentration and peak forms of SAs and their metabolites (~ 300 Da). Low backpressure, mPLOT geometry and the combination with automatic filtration (AFFL) was essential to sample preparation and separation of small molecules on complex matrices.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de novas instrumentações baseadas em efeitos fototérmicos para o estudo de interfaces sólido-líquido e líquido-gás, incluindo no último caso o efeito de surfactantes. O trabalho está dividido em capítulos, cada um enfocando o desenvolvimento e/ou aplicação de uma nova técnica. O Capítulo I apresenta uma introdução aos fenômenos fototérmicos e desecreve a construção de instrumentos clássicos de Lente Térmica (LT) nas configurações de simples e duplo feixe. Interfaces sólido-líquido foram estudadas nos capítulos II-IV usando variações da instrumentação clássica de LT. Um novo sinal fototérmico foi caracterizado, indicando a formação de uma lente térmica invertida na interface. Experimentos de varredura-z na configuração por reflexão foram usados para determinar a mudança no índice de refração da interface próximo ao ângulo crítico, e uma metodologia similar foi utilizada para a medida da difusividade térmica de amostras opacas. Nos capítulos V-VII, a deformação de superfícies líquidas foi estudada pelo efeito Marangoni induzido por laser e pela geração de ondas capilares. A transferência de calor pela interface líquido-gás foi monitorada por Deflexão Fototérmica Transversal. Em todos os casos, a influência de surfactantes foi estudada pela formação de uma monocamada na superfície dos líquidos. Observou-se que uma pequena quantidade de surfactante é capaz de cessar a movimentação de líquidos induzida por gradientes de tensão superficial e aumentar significativamente a transferência de calor pela interface. Os resultados indicam uma correlação entre as transições de fase das monocamadas e a atenuação da deformação superficial bem como o aumento na transferência de calor. Finalmente, o capítulo VIII apresenta uma coleção de trabalhos que derivaram dos estudos relacionados com as instrumentações desenvolvidas. / This work presents the development of new instrumentations based on photothermal phenomena to study solid-liquid and liquid-gas interfaces, including in the latter the effect of surfactants. The work is divided into chapters, each one focusing on the development and/or application of a new technique. Chapter I presents an introduction to photothermal phenomena and describes the construction of classical Thermal Lens (TL) instruments in the single and double-beam configurations. Solid-liquid interfaces were studied in chapters II-IV using variations of the classical TL instrumentation. A new photothermal signal was characterized, indicating the formation of an inverted thermal lens at the interface. Z-scan experiments in the reflection configuration were used to determine the change in the refractive index of an interface close to the critical angle, and a similar methodolody was used to measure the thermal diffusivity of opaque samples. In Chapters V-VII, the deformation of liquid surfaces was studied by laser-induced Marangoni effect and the generation of capillary waves. Heat transfer through the liquid-gas interface was monitored by Transverse Photothermal Deflection. In all cases, the influence of surfactants was studied by forming a monolayer on the surface of the liquids. It was observed that a tiny amount of surfactants was able to cease the motion of liquid induced by surface tension gradients and to increase significantly the heat transfer through the interface. The results indicate a correlation between phase transitions of the monolayers and the attenuation of the surface deformation as well as the increase in the heat transfer. Finally, chapter VIII is a collection of other works that derived from the studies related to the instrumentations developed.