Este trabalho apresenta a implementação de um sistema de velocimetria de imagens de partícula (VIP) para estudo do escoamento do sangue em um dispositivo de assistência ventricular para uso pediátrico (DAVP). O sistema VIP implementado é constituído por uma fonte de iluminação composta por um par de lasers de Nd:YAG (pulso de aproximadamente 18mJ de energia e duração de 5ns), um sistema óptico contendo duas lentes convergentes, uma câmera CCD e uma câmara para visualização. O DAVP estudado foi construído em acrílico transparente e é constituído de uma câmara de sangue e uma câmara pneumática, divididas por uma membrana flexível. A câmara sanguínea possui dois orifícios dotados de válvulas de tecido biológico para a entrada e saída de sangue. A câmara pneumática é conectada a um gerador de pulsos de pressão positiva. O fluido foi semeado com esferas de poliestireno (10 \"mu\" de diâmetro). Foram determinadas as distribuições de velocidades instantâneas nas freqüências de batimento de 80, 100 e 120 bpm em três campos (65 mm x 65mm) da câmara paralelos à membrana e um campo situado no canal de entrada do DAVP, usando correlação cruzada com base na transformada rápida de Fourier. Um gerador de pulsos foi utilizado para sincronizar a detecção das imagens pelo sistema VIP com as fases de interesse no ciclo de bombeamento. Na freqüência de batimentos de 80 bpm as velocidades máximas foram de 1,94 m/s no canal de entrada durante o período de enchimento e 1,66 m/s nas regiões próximas à membrana durante o período de ejeção. Em 100 bpm, as velocidades máximas foram de 1,68 m/s no canal de entrada e 1,15 m/s nas regiões próximas a membrana. As distribuições de velocidades instantâneas mostram a ocorrência de pequenos vórtices, principalmente durante a fase de enchimento. Estes vórtices apresentam grande variabilidade ciclo-a-ciclo produzindo turbulências no fluxo e tensões de Reynolds elevadas. No ciclo a 80 bpm, ) parte da energia cinética turbulenta é dissipada devido à desaceleração do fluxo na câmara sanguínea antes do inicio da fase de ejeção. Isto ocorre para as freqüências de 100 e 120 bpm. A máxima tensão de Reynolds foi observada no canal de entrada do DAVP no valor de 222 N/m2 durante o enchimento, persistindo por 25 ms. No plano da membrana a maior tensão encontrada foi igual a 250 N/m2 durante o enchimento, persistindo por 25 ms. O campo de velocidades media contém vórtices permanentes durante a fase de enchimento que influenciam significativamente o fluxo na câmara e cujo numero aumenta com a freqüência de batimentos, provocando aumento de turbulências. Estes resultados indicam que existe maior possibilidade de ocorrer o processo de hemólise durante o enchimento do que durante a ejeção. Vetores com baixas velocidades foram observados na região compreendida entre os canais de entrada e saída do fluxo na câmara sanguínea no período de ejeção, sugerindo a possibilidade de ocorrer à formação de trombos nesta. / --

Este trabalho apresenta a implementação de um sistema de velocimetria de imagens de partícula (VIP) para estudo do escoamento do sangue em um dispositivo de assistência ventricular para uso pediátrico (DAVP). O sistema VIP implementado é constituído por uma fonte de iluminação composta por um par de lasers de Nd:YAG (pulso de aproximadamente 18mJ de energia e duração de 5ns), um sistema óptico contendo duas lentes convergentes, uma câmera CCD e uma câmara para visualização. O DAVP estudado foi construído em acrílico transparente e é constituído de uma câmara de sangue e uma câmara pneumática, divididas por uma membrana flexível. A câmara sanguínea possui dois orifícios dotados de válvulas de tecido biológico para a entrada e saída de sangue. A câmara pneumática é conectada a um gerador de pulsos de pressão positiva. O fluido foi semeado com esferas de poliestireno (10 \"mu\" de diâmetro). Foram determinadas as distribuições de velocidades instantâneas nas freqüências de batimento de 80, 100 e 120 bpm em três campos (65 mm x 65mm) da câmara paralelos à membrana e um campo situado no canal de entrada do DAVP, usando correlação cruzada com base na transformada rápida de Fourier. Um gerador de pulsos foi utilizado para sincronizar a detecção das imagens pelo sistema VIP com as fases de interesse no ciclo de bombeamento. Na freqüência de batimentos de 80 bpm as velocidades máximas foram de 1,94 m/s no canal de entrada durante o período de enchimento e 1,66 m/s nas regiões próximas à membrana durante o período de ejeção. Em 100 bpm, as velocidades máximas foram de 1,68 m/s no canal de entrada e 1,15 m/s nas regiões próximas a membrana. As distribuições de velocidades instantâneas mostram a ocorrência de pequenos vórtices, principalmente durante a fase de enchimento. Estes vórtices apresentam grande variabilidade ciclo-a-ciclo produzindo turbulências no fluxo e tensões de Reynolds elevadas. No ciclo a 80 bpm, ) parte da energia cinética turbulenta é dissipada devido à desaceleração do fluxo na câmara sanguínea antes do inicio da fase de ejeção. Isto ocorre para as freqüências de 100 e 120 bpm. A máxima tensão de Reynolds foi observada no canal de entrada do DAVP no valor de 222 N/m2 durante o enchimento, persistindo por 25 ms. No plano da membrana a maior tensão encontrada foi igual a 250 N/m2 durante o enchimento, persistindo por 25 ms. O campo de velocidades media contém vórtices permanentes durante a fase de enchimento que influenciam significativamente o fluxo na câmara e cujo numero aumenta com a freqüência de batimentos, provocando aumento de turbulências. Estes resultados indicam que existe maior possibilidade de ocorrer o processo de hemólise durante o enchimento do que durante a ejeção. Vetores com baixas velocidades foram observados na região compreendida entre os canais de entrada e saída do fluxo na câmara sanguínea no período de ejeção, sugerindo a possibilidade de ocorrer à formação de trombos nesta. / --

Mancais são elementos importantes para o funcionamento adequado de muitos conjuntos mecânicos. Sendo assim, o contínuo desenvolvimento de novos tipos de mancais permite melhorar as condições atuais de funcionamento de dispositivos com necessidades específicas. Além disso, novos mancais proporcionam novos recursos para novos projetos. Este trabalho visa investigar a funcionalidade de um novo tipo de mancal rotativo híbrido resultante da combinação de um par de mancais magnéticos radiais passivos com um par de mancais de escora. Na direção radial, o eixo é mantido em posição central graças a dois mancais magnéticos compostos por imãs permanentes. Na direção axial, a restrição do movimento é devido a um par de mancais de escora localizados nas extremidades do eixo. Pelo ajuste do entreferro de cada par magnético é possível minimizar a carga axial que age em cada mancal de escora. Por meio de estudos baseados no método dos elementos finitos e experimentações, pretende-se esclarecer a relação entre os parâmetros construtivos e o desempenho do mancal. Os experimentos envolvem a verificação do desempenho do mancal por meio de um conjunto para testes, bem como um estudo de caso. O conjunto para testes possibilitou um ensaio de desgaste acelerado, onde uma esfera de aço, utilizada como pivô, manteve contato com uma superfície de PVC rígido. Tal ensaio resultou em um desgaste desprezível da superfície de contato devido à aplicação do novo conceito proposto, validando o mancal híbrido. Em relação ao estudo de caso, o mancal proposto foi empregado em uma bomba centrífuga representando um dispositivo de assistência ventricular, sendo seu desempenho discutido. Através da comparação entre algumas configurações possíveis para este tipo mancal, a rigidez radial é apresentada e discutida. Embora não constitua objeto principal deste trabalho, são discutidos os aspectos ligados ao desgaste causado pelo contato decorrente do uso dos mancais de escora, analisando o benefício do uso conjunto do mancal magnético com o mancal de escora. A expectativa é a de que este tipo de mancal possa ser utilizado em aplicações onde a existência de uma força resultante na direção radial seja muito pequena se comparada com os esforços presentes na direção axial. / Bearings are important elements for the proper working of many mechanical assemblies. Thus, the continuous development of new types of bearings improves the current operating conditions of devices with specific needs. In addition, new bearings provide new resources for new projects. This research aims to investigate the functionality of a new type of hybrid rotational bearing that combines a pair of radial magnetic bearing with a pair of thrust bearings. In the radial direction, the central axis is kept in position due to two magnetic bearings comprising permanent magnets. In the axial direction, the movement is constrained due to a pair of thrust bearings located at the shaft ends. By adjusting the air gap of each magnetic pair, it is possible to minimize the axial load that acts on each thrust bearing. Through studies based on finite elements methods and experiments, the relationship between the constructive parameters and the performance of the bearing are clarified. The experiments involve the performance checking of the proposed bearing through a test bed and a case study. The test bed allows an accelerated wear test, using a steel sphere as pivot against a rigid PVC surface. This test showed that the wear of PVC contact surface was negligible due to the applications of the proposed bearing concept, validating the hybrid bearing. Regarding the case study, the bearing was used in a centrifugal pump representing a ventricular assist device, and so the performance was discussed. By comparing some possible settings for this bearing type, the radial stiffness is presented and discussed. Although it is not the main goal of this paper, it was discussed the aspects related to the wear caused by contact from the use of thrust bearings in order to analyze the benefits of using magnetic bearing with the thrust bearing. The expectation is that this type of bearing can be used in applications where there is a very small net force acting in the radial direction compared with forces acting in the axial direction.

Mancais são elementos importantes para o funcionamento adequado de muitos conjuntos mecânicos. Sendo assim, o contínuo desenvolvimento de novos tipos de mancais permite melhorar as condições atuais de funcionamento de dispositivos com necessidades específicas. Além disso, novos mancais proporcionam novos recursos para novos projetos. Este trabalho visa investigar a funcionalidade de um novo tipo de mancal rotativo híbrido resultante da combinação de um par de mancais magnéticos radiais passivos com um par de mancais de escora. Na direção radial, o eixo é mantido em posição central graças a dois mancais magnéticos compostos por imãs permanentes. Na direção axial, a restrição do movimento é devido a um par de mancais de escora localizados nas extremidades do eixo. Pelo ajuste do entreferro de cada par magnético é possível minimizar a carga axial que age em cada mancal de escora. Por meio de estudos baseados no método dos elementos finitos e experimentações, pretende-se esclarecer a relação entre os parâmetros construtivos e o desempenho do mancal. Os experimentos envolvem a verificação do desempenho do mancal por meio de um conjunto para testes, bem como um estudo de caso. O conjunto para testes possibilitou um ensaio de desgaste acelerado, onde uma esfera de aço, utilizada como pivô, manteve contato com uma superfície de PVC rígido. Tal ensaio resultou em um desgaste desprezível da superfície de contato devido à aplicação do novo conceito proposto, validando o mancal híbrido. Em relação ao estudo de caso, o mancal proposto foi empregado em uma bomba centrífuga representando um dispositivo de assistência ventricular, sendo seu desempenho discutido. Através da comparação entre algumas configurações possíveis para este tipo mancal, a rigidez radial é apresentada e discutida. Embora não constitua objeto principal deste trabalho, são discutidos os aspectos ligados ao desgaste causado pelo contato decorrente do uso dos mancais de escora, analisando o benefício do uso conjunto do mancal magnético com o mancal de escora. A expectativa é a de que este tipo de mancal possa ser utilizado em aplicações onde a existência de uma força resultante na direção radial seja muito pequena se comparada com os esforços presentes na direção axial. / Bearings are important elements for the proper working of many mechanical assemblies. Thus, the continuous development of new types of bearings improves the current operating conditions of devices with specific needs. In addition, new bearings provide new resources for new projects. This research aims to investigate the functionality of a new type of hybrid rotational bearing that combines a pair of radial magnetic bearing with a pair of thrust bearings. In the radial direction, the central axis is kept in position due to two magnetic bearings comprising permanent magnets. In the axial direction, the movement is constrained due to a pair of thrust bearings located at the shaft ends. By adjusting the air gap of each magnetic pair, it is possible to minimize the axial load that acts on each thrust bearing. Through studies based on finite elements methods and experiments, the relationship between the constructive parameters and the performance of the bearing are clarified. The experiments involve the performance checking of the proposed bearing through a test bed and a case study. The test bed allows an accelerated wear test, using a steel sphere as pivot against a rigid PVC surface. This test showed that the wear of PVC contact surface was negligible due to the applications of the proposed bearing concept, validating the hybrid bearing. Regarding the case study, the bearing was used in a centrifugal pump representing a ventricular assist device, and so the performance was discussed. By comparing some possible settings for this bearing type, the radial stiffness is presented and discussed. Although it is not the main goal of this paper, it was discussed the aspects related to the wear caused by contact from the use of thrust bearings in order to analyze the benefits of using magnetic bearing with the thrust bearing. The expectation is that this type of bearing can be used in applications where there is a very small net force acting in the radial direction compared with forces acting in the axial direction.