Orientador: Eugenio Spano Rosa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-26T14:58:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alves_LourencoGobira_M.pdf: 4043563 bytes, checksum: 2103cfab5b11a0211755324a0f6a0a81 (MD5) Previous issue date: 2000 / Resumo: A literatura especializada em escoamentos é rica em trabalhos experimentais e numéricos sobre escoamentos forçados em dutos curvos e helicoidais. No entanto não foi encontrado pelo autor dados experimentais ou numéricos sobre escoamentos em canais helicoidais com superficie livre. O presente trabalho realizou uma série de 18 testes experimentais, utilizando dois canais diferentes e quatro fluidos de trabalho, mediu a posição da interface e a vazão em cada escoamento e estimou a velocidade média e o fator de atrito correspondente. Variando a curvatura e a torção do canal, a densidade, viscosidade e vazão dos fluidos de trabalho obteve uma variação do número de Reynolds, Re, de 45 100000 caracterizando escoamentos tanto larninares quanto turbulentos. Baseados nos resultados experimentais propôs uma correlação para a razão entre o fator de atrito calculado e o fator de atrito para tubo reto, felf" baseado no número de Dean, De. A técnica de medição mostrou-se adequada para o escoamentos em canais helicoidais principalmente com altos valores de Reynolds. A forma da interface mostrou-se muito mais inclinada nos escoamentos turbulentos do que nos escoamentos laminares. A correlação para o fator de atrito mostrou boa concordância com os dados experimentais. Para todos os casos a correlação apontou fclf;; > 1, que está de acordo com o efeito provocado pela curvatura do canal / Abstract: The specialized literature in fluid flow has many numeric and experimental works on forced fluid flow in curved and helical ducts. The author has not found any experimental or numerical data in helical channels fluid flow with free surface. The present work accomplished a 18 experimental tests, using two different helical channels and four different fluids, it measured the interface position at each test and estimated the average of velocity and the friction factor at each test. Varying the curvature and the torsion channel, density, viscosity and flow rate of the fluids it was obtained a Reynolds number ranging ITom 45 to 100000 characterizing 9 laminar flow tests and 9 turbulent flow tests. Using the experimental results it was proposed a correlation for ratio between the calculated friction factor and the friction factor for straight tube, fc/fs, based on the Dean number, De. The measurement technique has shown to be adequate for the fluid flow in helical channels mainly to the flows with high Reynolds number. The obtained interface shape was very more inclined in turbulent flows than in laminar flow. The friction factor correlation is in good agreement with experimental results. For all the cases a fc/fs> 1 appeared, that is in agreement with the effect provoked by the channel curvature / Mestrado / Termica e Fluidos / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador : Antonio Claudio de França Correa / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-17T04:56:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Portella_RicardoCunhaMattos_M.pdf: 3725309 bytes, checksum: 7f5f88c98b9185e66c8c098b8171c306 (MD5) Previous issue date: 1989 / Resumo: Experimentos de deslocamento miscível são realizados para se determinar a dispersão em meios porosos. Medidas da composição do fluído na saida do testemunho são interpretadas usando-se vários modelos. A equação da convecção-dispersão modela o fluxo miscível em testemunhos homogêneos. Os dados para testemunhos heterogêneos podem ser interpretados usando-se o modelo de Coats-Smith. O modelo das eSleras porosas e o modelo de difusão transversa na matriz. Destes modelos o único que apresenta uma solução analítica simples é a equação da convecção-dispersão. Usualmente as equações dos modelos heterogêneos são resolvidas com métodos de diferenças que tem associada a si uma dispersão numérica, a qual se soma à dispersão física no meio poroso. Assim, estes métodos necessitam corrigir esta dispersão numérica, o que faz com que eles fiquem muito lentos computacionalmente. Além disso, os métodos de ajuste de curva podem nos levar à respostas erradas se a estimativa inicial é muito diferente do conjunto de parâmetros que dão o melhor ajuste. Esta dissertação apresenta uma nova metodologia para interpretar deslocamentos de deslocamento miscível. O modelos heterogêneos são resolvidos invertendo-se numericamente as soluções destes modelos obtidas no espaço de Laplace. A inversão numérica é feita com o algoritmo de Crump que para esta classe de problemas, dá resposta exatas até a sexta casa decimal. A inversão numérica de translormadas de Laplace é virtualmente isenta de dispersão numérica. Como estimativa inicial do procedimento de ajuste de curva, o método utiliza valores obtidos por métodos gráficos convergência mais rápida para o conjunto ótimo de parâmetros. A aplicação dos métodos gráficos somente é possivel para experimentos de injeção de banco os dados do efluente são deconvoluídos. Isto é, os dados do efluente referentes à injeção de banco são transformados em dados equivalentes à uma injeção contínua. Assim. pode-se aplicar os métodos gráficos nos dados deconvoluidos. Uma análise de vários experimentos de deslocamento miscível apresentados por Bretz e Orr foi realizada com a metodologia aqui proposta, e os resultados obtidos por estes autores. A metodologia provou ser mais rápida e precisa que os métodos usuais de interpretação. Também foi montado um aparato experimental que coleta e envia dados de concentração na saída do testemunho diretamente a um microcomputador permitindo assim um maior controle sobre o teste, uma maior confiabilidade dos dados obtidos e uma estimativa dos parâmetros de deslocamento miscível enquanto se process o teste / Abstract: Miscible displacement experiments are carried out to compute the amount of mixing in porous media. Effluent composition measurements are interpreted using various models. The convection-dispersion equation modeks the mixing behavior in interpreted using the Coats-Smith model, the Porous Sphere model and the Transverse Matrix Difusion Model. Of those models the only one that presents a simple analitycal solution is the convection-dispersion model. Usually the equations of for the heterogeneous models are solved by finite difference method which result in inherent numerical dispersion in adition to the actual physical dispersion. Thys, these methods must correct for the numerical dispersion, what make them too slow to compute. Besides that, the curve fitting methods can lead to uncertain answers if the initial guess is much different from the set of parameters thar gives the best fit. This paper presents a new methodology to interpret miscible displament experiments. He heterogeneous models are solved by numerically inverting the solutions for those models obtained in Laplace domain. The numerical inversion is done by the Crump's algorithm, which for this class of problems, gives exact answers up to six figures. The numerical inversion of Laplace transforms is virtuallu free fromm numerical dispersion. As initial guess of the curve fitting procedure, the method utilizes values obtained by graphical methods, ensuring a faster convergency to the optimal set of parameters. The application of the graphical methods is onlu possible for a step cange inhection experiment. For slug injection experiments the effluent data are deconvolved, that is, the equivalent effluent data of a step change injection. Thus we can apply the graphical methodson the deconvovled data. An analusis of various experiments published on literatyre was carried out by the proposed methods herein and the results conpared with literature's results. The methodology proved to be faster and more accurate than the usual methods of interpretation. Usually, in miscible displacement experiments, only the effluent composition is mesasured supposing that a perfect step change or slug is injected at core inlet. As shown the experiments presented in this paper there is a dispersion of the front before it enters on the core, Thar changes the behavior of the outlet composition profile leading us to make uncertain interpretations. We can avod that by doing measurements of fluid composition on inlet and outlet of the core and the apply the deconvolution method on these data to obtain the equivalent response to a step change / Mestrado / Mestre em Engenharia de Petróleo

Orientador: Reinaldo Wilson Vieira / Tese (doutorado)- Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciencias Medicas / Made available in DSpace on 2018-08-14T08:18:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 VieiraJunior_FranciscoUbaldo_D.pdf: 9716061 bytes, checksum: 94d31e9715d7d77c249963888ed77562 (MD5) Previous issue date: 2009 / Resumo: Introdução: Dentre os equipamentos utilizados em circulação extracorpórea, as bombas de roletes têm grande importância, com modelos disponíveis de vários fabricantes. O ajuste dos roletes é um fator importante nas taxas de hemólise e o potencial hemolítico difere em cada um deles. Pesquisadores nem sempre abordam detalhes sobre os perfis do leito rígido supondo que as formas padronizadas de ajuste garantem valores iguais e comparáveis para todos os modelos de bombas de roletes. Dispomos principalmente de dois métodos para o ajuste de bombas de roletes e nenhum deles considera as características de impulsão do fluido, definida pelo perfil do leito rígido. Objetivo: O objetivo desse trabalho é analisar o perfil hidrodinâmico de três diferentes modelos de bombas de roletes comercializados no Brasil e sua influência no fluxo e refluxo. Materiais e Métodos: Foram utilizados tubos de silicone de 9,5x1,6; 9,5x2,4; 13x2,4 mm de diâmetro de dois fornecedores diferentes. Os testes foram realizados em solução fisiológica e solução análoga ao sangue. O perfil hidrodinâmico de três bombas de roletes foi realizado por medidas de velocidade de queda e calibração dinâmica. Foi investigada a variação das medidas de velocidade de queda com o tempo e testes de compressão em equipamento servo-hidráulico. Os refluxos foram visualizados em aspirador de sangue e reservatório de cardiotomia com medidas simultâneas. Resultados: Os perfis hidrodinâmicos apresentaram diferenças em suas variâncias para medidas de velocidade de queda (P<0,01) e calibração dinâmica (P<0,0001). A tensão residual nos tubos de silicone ocasionou redução nas medidas de velocidade de queda com o tempo (P<0,0002) e foram confirmadas pelos testes de compressão (P<0,0001). Conclusão: Os ajustes realizados pelos métodos de velocidade de queda e calibração dinâmica são dependentes da forma do leito rígido. Comparações envolvendo bombas de roletes devem ser feitas com cautela. A tensão residual em tubos de silicone compromete a repetitividade dos ajustes feitos pelo método de velocidade de queda. / Abstract: Introduction: Among the equipment used in cardiopulmonary bypass, roller pumps have great importance, with models available from several manufacturers. The roller adjustment is an important factor in the rates of hemolysis and the hemolytic potential differs in adjustment. Researchers do not always address details on the profiles of the raceway accepting that the forms of standardized settings ensure equal and comparable values for all models of roller pumps. There are two methods for setting roller pumps and none considers the dynamic characteristics of the fluid, defined by the profile of the raceway. Objective: The aim of this study is to analyze the hydrodynamic profile of three different models of roller pumps commercialized in Brazil and its influence on the flow and back flow. Materials and methods: We used silicone tubes of 9.5x1.6, 9.5 x2.4 and 13x2.4 mm in diameter from two different suppliers. The tests were performed in saline and solution analogous to blood. The hydrodynamic profile in three roller pumps was achieved by measurements of drop rate and dynamic calibration. The drop rate variations were investigated in silicone tubes by measurements of drop rate and the compression tests in servo-hydraulic equipment. Retrograde flows were viewed in blood aspirator and cardiotomy reservoir. Results: The hydrodynamic profiles showed differences in their variances for measurements of drop rate (P <0.01) and dynamic calibration (P <0.0001). The residual stress in the silicone tubes caused reduction in drop rate with time (P<0.0002) and were confirmed by compression tests (P <0.0001). Conclusion: The adjustments made by the methods of drop rate and dynamic calibration are dependent on the raceway profile. Comparisons involving roller pumps must be made with caution. The residual stress in the silicone tubes compromises repeatability of adjustments made by the drop rate method. / Doutorado / Pesquisa Experimental / Doutor em Cirurgia

Orientadores: Reinaldo Wilson Vieira, Jorge Humberto Nicola / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Resumo: A circulação extracorpórea (CEC) utiliza-se de um conjunto de máquinas, aparelhos e circuitos, associados a técnicas que permite o isolamento temporário de coração e pulmões. Estudar o comportamento do sangue dentro destes elementos utilizados pela CEC sem alterar substancialmente o seu curso requer técnicas avançadas. A Velocimetria Doppler Laser (VDL) tem se mostrado ideal para estes procedimentos por ter seus sinais de natureza óptica. Dentre as diversas reações suscitadas ao organismo pelo uso da CEC, que produzem alterações do equilíbrio fisiológico de natureza hemodinâmica, fisica e química, ressaltamos, neste estudo, as alterações fisicas geradas pelo trauma mecânico softido pelas células do sangue, principalmente as hemáceas.Objetivos: 1. Estudar e caracterizar os fluxos gerados por bombas centrífugas e de roletes. 2. Estabelecer condições ideais para estudos de turbulência e estagnação do sangue em componente passivo da circulação extracorpórea. 3. Validar a Velocimetria Doppler Laser como método de estudo de componente utilizado em circulação extracorpórea (reservatório de cardioplegia sangüínea), visando a otimização de projeto de tal componente.Material e Método: Foram realizadas medidas não invasivas de velocidades, utilizando um Velocímetro Doppler Laser, de duas dimensões em um equipamento utilizado na CEC denominado reservatório de cardioplegia sangüínea, que nada mais é que um trocador de calor casco e tubo. Utilizamos como fluido a mistura de 36% de solução de glicerina em água, por ser um fluido com características fisicas (viscosidade e densidade) equivalentes ao do sangue. A visualização foi obtida por meio de suspensão de partículas de poliamida de diâmetro de 5 _m no líquido movimentado por uma bomba centrífuga. Resultados e Conclusões : O caráter oscilante do fluxo de uma bomba de roletes é bastante significativo, enquanto que o fluxo produzido por uma bomba centrífuga é bastante constante. Isto foi possível ser verificado por medidas com o velocímetro Doppler laser. Tal resultado permite para experimentos relacionados à turbulência e estagnação em um componente de circulação extracorpórea, a eleição da bomba centrífuga como ideal. A técnica, não invasiva, de velocimetria Doppler laser, devidamente adaptada aos componentes de circulação extracorpórea, associada ainda a defmições e convenções para o fluxo de um líquido hidrodinamicamente semelhante ao sangue, se mostra ideal para estudo de turbulência e estagnação em componentes passivos da circulação extracorpórea. Observamos que não há grandes variações do perfil do escoamento dentro do reservatório de cardioplegia em função dos fluxos utilizados. Por outro lado observamos que as velocidades dentro do reservatório aumentam com o aumento do fluxo, guardando um padrão de semelhança entre as situações equivalentes para os diferentes fluxos, pois há uma pequena impedância no caminho do fluxo, o que nos dá uma idéia da localização de zonas de grande turbulência. Há também confluência de fluxo, representando uma zona de estagnação do fluido, e as demais zonas podem ser definidas como normais ou de baixa turbulência, o que valida a Velocimetria Doppler a Laser como método de estudo para otimização dos componentes descartáveis utilizados em circulação extracorpórea / Made available in DSpace on 2018-08-03T15:30:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Antunes_Nilson_M.pdf: 10886553 bytes, checksum: 307f8538bb6690d26bbc4fc2e77b7339 (MD5) Previous issue date: 2002 / Abstract: Introduction: Cardiopulmonary bypass ( CBP ) associates techniques that allow a temporary cardiopulmonary isolation through utilization of a set of machines, devices and circuits. Sophisticated techniques must be applied in order to study blood behavior inside cardiopulmonary bypass system without interference. The Laser Doppler Velocimetry (LDV) uses light as source for velocity measurements and therefore, appears to be the ideal method for tOOt kind of study. Among several disturbs induced by CBP that can lead to physiologic, hemodynamic, chemical and physical imbalance, physical alterations created by mechanical trauma over blood cells have received special attention on this study. Objectives: 1. To study and describe the flow generated by centrifugal and roller pumps. 2. To establish ideal conditions for the observation of blood turbulence and stagnation inside passive components of CBP. 3. To validate Laser Doppler Velocimetry as an adequate method of study for CBP components. Material and Method: A Laser Doppler Velocimeter was utilized to measure velocity in two dimensions inside blood cardioplegia reservoir, a shell and tube heat exchanger component of CBP. A blender of 36% glycerin water solution was used because of its similarity with blood. Observation was obtained through dislocation by a centrifugal pump of a 5 µm polyamide partic1es fluid suspension. Results aod Cooclusioos: Flow created by the roller pump has significant oscilattory characteristics. Flow produced by centrifugal pump is linear. The technique of Laser Doppler Velocimetry might permit comprehension of fluid drainage behavior under conditions developed on this study. These results indicate centrifugal pump as the ideal one Non-invasive Laser Doppler Velocimetry, well adapted to CPB components and associated to measure flow of hydrostatically blood-like fluid is ideal for study of fluid turbulence and stagnation inside passive CPB components. No great variations were observed on drainage profile inside cardioplegia reservoir related to type of flow employed. On the other hand, velocity inside the reservoir grew higher as flow increased, maintaining a similar pattern between equivalent situations with different flows, because there is mild impedance on the flow pathway, that leads to identification of severe turbulence zones. There have been observed, in a commercial heat exchanger, zones of flow confluence, representing flow stagnation area, and the remainder were defined as normal and low turbulence zones, which therefore attests Laser Doppler Velocimetry as a method of study for improvement of non reusable components of CBP / Mestrado / Cirurgia / Mestre em Cirurgia