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Naturally occurring pressure fluctuations have been observed in two-phase flows by a number of researchers for example Matsui [1984]. This thesis investigates the nature of these pressure fluctuations within vertically upward bubbly two-phase flows with a view to developing a novel non-intrusive pressure correlation technique for use downhole to monitor the area average dispersed phase velocity, Vg. To date non-intrusive correlation flow monitoring techniques suitable for use downhole exhibit a non-uniform field sensitivity characteristic which when correlated between two points reflects the velocity of the dispersed phase within the stronger sensing region. Four sources of pressure fluctuations were Identified In the present study, these being temporal variations in the average gas void fraction a(t), variations in the convected pressure field surrounding a moving bubble, turbulence generated by the wake of a bubble and background turbulence in the continuous phase. Magnitudes and structure length scales of these pressure sources were evaluated differentially at two points in a continuous fluid using simple models and it was found that pressure fluctuations associated with a bubbles motion close to the measurement points dominate the pressure signal. It was also found that the magnitude of pressure fluctuations associated with a bubble's motion decreases rapidly with increasing distance from the bubble and the structure length scale caused by this effect Is of the order of the tapping separation distance. Using numerical simulation techniques and a recirculating air/water flow loop with a test section diameter of 77.8mm, (both of which were developed in this thesis) differential pressure fluctuations generated by an upwardly flowing bubbly two-phase flow w ere studied. Superficial gas and liquid velocities up to 0.35m/s and 1.5m/s respectively and-. average gas void fractions up to 25% were covered. It was concluded that pressure fluctuations caused by bubble motion near the pipe wall dominate the differential pressure signal. The autocorrelogram of these signals is considered to be related to the bubble velocity within the entrapped bubble layer near the pipe wall, which are observed to travel at an almost constant velocity independent of the continuous phase velocity. Cross correlation of two pressure signals are indicated to be related to the convected bubble velocity of bubbles outside the entrapped bubble layer which is related to Vg.

Thesis (M.S.)--University of Nevada, Reno, 2006. / "December 2006." Includes bibliographical references (leaves 55-59). Online version available on the World Wide Web.

A novel acoustic sensor has been developed, capable of remotely monitoring the free surface ‘fingerprint’ of shallow flows. Temporal and spatial properties of this pattern are shown to contain information regarding the nature of the flow itself. The remote measurement can thereby be used to infer the bulk flow properties such as depth, velocity, and the hydraulic roughness of the pipe. The instrument is non-invasive and is also low cost, low maintenance, and low power. Such a device will allow for widespread monitoring of flow conditions in drainage networks, enabling pro-active maintenance and reliable real-time control.

A endarterectomia de carótida tem um papel bem estabelecido na prevenção de AVC ipsilateral em pacientes com mais de 50% de estenose sintomática da artéria carótida interna. No entanto, o dano cerebral isquêmico contribui significativamente para a morbidade e mortalidade perioperatórias aumentadas na endarterectomia de carótida com clampeamento intra-operatório temporário. Portanto a relação entre a gravidade do dano isquêmico neuronal durante o procedimento e o sistema de auto-regulação do funcionamento da relação oferta/consumo de oxigênio cerebral precisa ser explorado. Esta avaliação poderia ser feita usando-se um marcador sensível de estresse hipóxico, tal como a proteína S-100ß, que é liberada das células da astroglia que sofreram dano estrutural, para o interior da circulação sangüínea quando a permeabilidade da barreira hemato-encefálica está alterada. Isto é especialmente verdadeiro porque uma baixa pressão no coto distal ao clampeamento continua a ser o critério principal para shunt, embora ela possa estar normal em 6% a 30% dos pacientes que subseqüentemente desenvolvem sinais neurológicos, e anormal em 3% a 11% daqueles que não desenvolvem sinais de isquemia. Então, faz sentido investigar outros métodos para detectar dano cerebral isquêmico em endarterectomia de carótida, tais como a taxa de extração de oxigênio cerebral (ECO2) para permitir a otimização de variáveis acessíveis à intervenção médica, como: shunt, parâmetros ventilatórios e parâmetros hemodinâmicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a correlação entre um marcador de dano cerebral isquêmico, a proteína S-100ß sérica, com a fração de extração de oxigênio cerebral (ECO2) e com a pressão arterial de dióxido de carbono (PaCO2) em pacientes submetidos à endarterectomia de carótida para estenose sintomática, com clampeamento temporário. Este estudo transversal avaliou 33 pacientes, estado físico II e III e média de idade de 70 ± 8 anos que foram submetidos à anestesia geral endovenosa e inalatória . PaCO2 (mmHg) e % ECO2 foram medidas antes do clampeamento da carótida (T1), 5 minutos após o clampeamento (T2) e 5 minutos após o desclampeamento (T3) a partir de amostras sangüíneas retiradas da veia jugular interna. S-100ß foi determinada nos seguintes momentos: antes do clampeamento da carótida (T1), imediatamente antes do desclampeamento (T2) e 6 horas após o desclampeamento (T3). O tempo médio de isquemia cerebral foi de 16 minutos [(IQ25-75) 11,05 a 19,00]. Os coeficientes de correlação de Spearman (rs) para a relação entre os níveis de S-100β em 6 horas após a cirurgia e os níveis de ECO2 e PaCO2 durante o período do estudo foram rs = 0,59 (P = 0,00) e rs = -0,36 (P = 0,00) respectivamente. Em conclusão, os presentes achados sugerem que o dano neuronal isquêmico avaliado pela ECO2 durante o período isquêmico podem predizer um aumento de S-100ß. Contudo, futuros estudos são necessários para determinar o impacto clínico de tais achados. / Carotid endarterectomy (CED) is a well established procedure to prevent ipsilateral stroke in patients with more than 50% symptomatic internal carotid artery (ICA) stenosis. However, ischemic brain injury persists as a significant contributing factor to increased perioperative morbidity and mortality in carotid endarterectomy with temporary intraoperative clamping. Hence, the relationship between the severity of neuronal ischemic damage during carotid endarterectomy (CED) and the autoregulation system of the functioning brain oxygen supply/consumption ratio needs to be further explored. This appraisal could be made using a sensitive marker of hypoxic stress, such as S-100ß released into de bloodstream when structural damage to astroglial cells alter the permeability of the blood-brain barrier. This methodological resource can be valuable since a low stump pressure is generally the main criterion for shunting, although normal in about 6-30% of patients who subsequently develop neurological signs and abnormal in 3-11% in those without signs of ischemia. Thus, it makes sense to search for additional subsidies to detect ischemic brain damage during carotid endarterectomy, such as the rate of brain oxygen extraction (ECO2). This earlier accessible variable at low cost could help medical decision-making such as shunt or changes in hemodynamic and ventilatory parameters. The aim of this study was, therefore, assess the correlation between a marker of neuronal ischemic damage, serum S-100ß, and brain oxygen extraction fraction (ECO2) and PaCO2 (arterial carbon dioxide tension) in patients undergoing carotid endarterectomy for symptomatic stenosis with temporary clamping. This cross-sectional study assessed 33 patients, physical status II-III, and mean age of 70 ± 8 years, who undergoing intravenous general anesthesia. PaCO2 (mmHg) and %ECO2 were measured prior to carotid clamping (T1), 5 min after carotid clamping (T2) and 5 min after carotid unclamping (T3) with blood drawn from the internal jugular vein. Serum S-100β was determined at T1 - prior to carotid clamping, T2 - immediately before carotid unclamping, and T3 - 6 h after carotid unclamping. The median time of brain ischemia was 16 min [(IQ25-75) 11.05 to 19.00]. Spearman correlation coefficients (rs) for the relationship between S-100ß level at 6 h after surgery and PaCO2 and ECO2 levels during the study period were rs = -0.36 (P < 0.01) and rs = 0.59 (P < 0.01), respectively. To conclude, the present findings suggest that brain ischemic neural damage monitored by ECO2 during the ischemic time may predict an increase in S-100ß. Further studies are warranted to assess the clinical impact of these results.

A endarterectomia de carótida tem um papel bem estabelecido na prevenção de AVC ipsilateral em pacientes com mais de 50% de estenose sintomática da artéria carótida interna. No entanto, o dano cerebral isquêmico contribui significativamente para a morbidade e mortalidade perioperatórias aumentadas na endarterectomia de carótida com clampeamento intra-operatório temporário. Portanto a relação entre a gravidade do dano isquêmico neuronal durante o procedimento e o sistema de auto-regulação do funcionamento da relação oferta/consumo de oxigênio cerebral precisa ser explorado. Esta avaliação poderia ser feita usando-se um marcador sensível de estresse hipóxico, tal como a proteína S-100ß, que é liberada das células da astroglia que sofreram dano estrutural, para o interior da circulação sangüínea quando a permeabilidade da barreira hemato-encefálica está alterada. Isto é especialmente verdadeiro porque uma baixa pressão no coto distal ao clampeamento continua a ser o critério principal para shunt, embora ela possa estar normal em 6% a 30% dos pacientes que subseqüentemente desenvolvem sinais neurológicos, e anormal em 3% a 11% daqueles que não desenvolvem sinais de isquemia. Então, faz sentido investigar outros métodos para detectar dano cerebral isquêmico em endarterectomia de carótida, tais como a taxa de extração de oxigênio cerebral (ECO2) para permitir a otimização de variáveis acessíveis à intervenção médica, como: shunt, parâmetros ventilatórios e parâmetros hemodinâmicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a correlação entre um marcador de dano cerebral isquêmico, a proteína S-100ß sérica, com a fração de extração de oxigênio cerebral (ECO2) e com a pressão arterial de dióxido de carbono (PaCO2) em pacientes submetidos à endarterectomia de carótida para estenose sintomática, com clampeamento temporário. Este estudo transversal avaliou 33 pacientes, estado físico II e III e média de idade de 70 ± 8 anos que foram submetidos à anestesia geral endovenosa e inalatória . PaCO2 (mmHg) e % ECO2 foram medidas antes do clampeamento da carótida (T1), 5 minutos após o clampeamento (T2) e 5 minutos após o desclampeamento (T3) a partir de amostras sangüíneas retiradas da veia jugular interna. S-100ß foi determinada nos seguintes momentos: antes do clampeamento da carótida (T1), imediatamente antes do desclampeamento (T2) e 6 horas após o desclampeamento (T3). O tempo médio de isquemia cerebral foi de 16 minutos [(IQ25-75) 11,05 a 19,00]. Os coeficientes de correlação de Spearman (rs) para a relação entre os níveis de S-100β em 6 horas após a cirurgia e os níveis de ECO2 e PaCO2 durante o período do estudo foram rs = 0,59 (P = 0,00) e rs = -0,36 (P = 0,00) respectivamente. Em conclusão, os presentes achados sugerem que o dano neuronal isquêmico avaliado pela ECO2 durante o período isquêmico podem predizer um aumento de S-100ß. Contudo, futuros estudos são necessários para determinar o impacto clínico de tais achados. / Carotid endarterectomy (CED) is a well established procedure to prevent ipsilateral stroke in patients with more than 50% symptomatic internal carotid artery (ICA) stenosis. However, ischemic brain injury persists as a significant contributing factor to increased perioperative morbidity and mortality in carotid endarterectomy with temporary intraoperative clamping. Hence, the relationship between the severity of neuronal ischemic damage during carotid endarterectomy (CED) and the autoregulation system of the functioning brain oxygen supply/consumption ratio needs to be further explored. This appraisal could be made using a sensitive marker of hypoxic stress, such as S-100ß released into de bloodstream when structural damage to astroglial cells alter the permeability of the blood-brain barrier. This methodological resource can be valuable since a low stump pressure is generally the main criterion for shunting, although normal in about 6-30% of patients who subsequently develop neurological signs and abnormal in 3-11% in those without signs of ischemia. Thus, it makes sense to search for additional subsidies to detect ischemic brain damage during carotid endarterectomy, such as the rate of brain oxygen extraction (ECO2). This earlier accessible variable at low cost could help medical decision-making such as shunt or changes in hemodynamic and ventilatory parameters. The aim of this study was, therefore, assess the correlation between a marker of neuronal ischemic damage, serum S-100ß, and brain oxygen extraction fraction (ECO2) and PaCO2 (arterial carbon dioxide tension) in patients undergoing carotid endarterectomy for symptomatic stenosis with temporary clamping. This cross-sectional study assessed 33 patients, physical status II-III, and mean age of 70 ± 8 years, who undergoing intravenous general anesthesia. PaCO2 (mmHg) and %ECO2 were measured prior to carotid clamping (T1), 5 min after carotid clamping (T2) and 5 min after carotid unclamping (T3) with blood drawn from the internal jugular vein. Serum S-100β was determined at T1 - prior to carotid clamping, T2 - immediately before carotid unclamping, and T3 - 6 h after carotid unclamping. The median time of brain ischemia was 16 min [(IQ25-75) 11.05 to 19.00]. Spearman correlation coefficients (rs) for the relationship between S-100ß level at 6 h after surgery and PaCO2 and ECO2 levels during the study period were rs = -0.36 (P < 0.01) and rs = 0.59 (P < 0.01), respectively. To conclude, the present findings suggest that brain ischemic neural damage monitored by ECO2 during the ischemic time may predict an increase in S-100ß. Further studies are warranted to assess the clinical impact of these results.

A endarterectomia de carótida tem um papel bem estabelecido na prevenção de AVC ipsilateral em pacientes com mais de 50% de estenose sintomática da artéria carótida interna. No entanto, o dano cerebral isquêmico contribui significativamente para a morbidade e mortalidade perioperatórias aumentadas na endarterectomia de carótida com clampeamento intra-operatório temporário. Portanto a relação entre a gravidade do dano isquêmico neuronal durante o procedimento e o sistema de auto-regulação do funcionamento da relação oferta/consumo de oxigênio cerebral precisa ser explorado. Esta avaliação poderia ser feita usando-se um marcador sensível de estresse hipóxico, tal como a proteína S-100ß, que é liberada das células da astroglia que sofreram dano estrutural, para o interior da circulação sangüínea quando a permeabilidade da barreira hemato-encefálica está alterada. Isto é especialmente verdadeiro porque uma baixa pressão no coto distal ao clampeamento continua a ser o critério principal para shunt, embora ela possa estar normal em 6% a 30% dos pacientes que subseqüentemente desenvolvem sinais neurológicos, e anormal em 3% a 11% daqueles que não desenvolvem sinais de isquemia. Então, faz sentido investigar outros métodos para detectar dano cerebral isquêmico em endarterectomia de carótida, tais como a taxa de extração de oxigênio cerebral (ECO2) para permitir a otimização de variáveis acessíveis à intervenção médica, como: shunt, parâmetros ventilatórios e parâmetros hemodinâmicos. O objetivo deste trabalho foi avaliar a correlação entre um marcador de dano cerebral isquêmico, a proteína S-100ß sérica, com a fração de extração de oxigênio cerebral (ECO2) e com a pressão arterial de dióxido de carbono (PaCO2) em pacientes submetidos à endarterectomia de carótida para estenose sintomática, com clampeamento temporário. Este estudo transversal avaliou 33 pacientes, estado físico II e III e média de idade de 70 ± 8 anos que foram submetidos à anestesia geral endovenosa e inalatória . PaCO2 (mmHg) e % ECO2 foram medidas antes do clampeamento da carótida (T1), 5 minutos após o clampeamento (T2) e 5 minutos após o desclampeamento (T3) a partir de amostras sangüíneas retiradas da veia jugular interna. S-100ß foi determinada nos seguintes momentos: antes do clampeamento da carótida (T1), imediatamente antes do desclampeamento (T2) e 6 horas após o desclampeamento (T3). O tempo médio de isquemia cerebral foi de 16 minutos [(IQ25-75) 11,05 a 19,00]. Os coeficientes de correlação de Spearman (rs) para a relação entre os níveis de S-100β em 6 horas após a cirurgia e os níveis de ECO2 e PaCO2 durante o período do estudo foram rs = 0,59 (P = 0,00) e rs = -0,36 (P = 0,00) respectivamente. Em conclusão, os presentes achados sugerem que o dano neuronal isquêmico avaliado pela ECO2 durante o período isquêmico podem predizer um aumento de S-100ß. Contudo, futuros estudos são necessários para determinar o impacto clínico de tais achados. / Carotid endarterectomy (CED) is a well established procedure to prevent ipsilateral stroke in patients with more than 50% symptomatic internal carotid artery (ICA) stenosis. However, ischemic brain injury persists as a significant contributing factor to increased perioperative morbidity and mortality in carotid endarterectomy with temporary intraoperative clamping. Hence, the relationship between the severity of neuronal ischemic damage during carotid endarterectomy (CED) and the autoregulation system of the functioning brain oxygen supply/consumption ratio needs to be further explored. This appraisal could be made using a sensitive marker of hypoxic stress, such as S-100ß released into de bloodstream when structural damage to astroglial cells alter the permeability of the blood-brain barrier. This methodological resource can be valuable since a low stump pressure is generally the main criterion for shunting, although normal in about 6-30% of patients who subsequently develop neurological signs and abnormal in 3-11% in those without signs of ischemia. Thus, it makes sense to search for additional subsidies to detect ischemic brain damage during carotid endarterectomy, such as the rate of brain oxygen extraction (ECO2). This earlier accessible variable at low cost could help medical decision-making such as shunt or changes in hemodynamic and ventilatory parameters. The aim of this study was, therefore, assess the correlation between a marker of neuronal ischemic damage, serum S-100ß, and brain oxygen extraction fraction (ECO2) and PaCO2 (arterial carbon dioxide tension) in patients undergoing carotid endarterectomy for symptomatic stenosis with temporary clamping. This cross-sectional study assessed 33 patients, physical status II-III, and mean age of 70 ± 8 years, who undergoing intravenous general anesthesia. PaCO2 (mmHg) and %ECO2 were measured prior to carotid clamping (T1), 5 min after carotid clamping (T2) and 5 min after carotid unclamping (T3) with blood drawn from the internal jugular vein. Serum S-100β was determined at T1 - prior to carotid clamping, T2 - immediately before carotid unclamping, and T3 - 6 h after carotid unclamping. The median time of brain ischemia was 16 min [(IQ25-75) 11.05 to 19.00]. Spearman correlation coefficients (rs) for the relationship between S-100ß level at 6 h after surgery and PaCO2 and ECO2 levels during the study period were rs = -0.36 (P < 0.01) and rs = 0.59 (P < 0.01), respectively. To conclude, the present findings suggest that brain ischemic neural damage monitored by ECO2 during the ischemic time may predict an increase in S-100ß. Further studies are warranted to assess the clinical impact of these results.

Orientador: Eduardo Paciência Godoy / Resumo: A colheita de energia emerge como uma das soluções para a alimentação sustentável de sensores e dispositivos de monitoramento em redes sem fio nas aplicações da Internet das Coisas (IoT), permitindo até mesmo prescindir do uso de baterias. Este trabalho descreve o desenvolvimento de uma plataforma de colheita de energia e monitoramento de vazão a partir de redes de distribuição hidráulicas. O sistema experimental montado apresenta um circuito fechado de fluxo variável de água, criado a partir de uma bomba pressurizadora controlável eletronicamente, com sensor de vazão e um micro hidrogerador. A energia elétrica recuperada através do micro hidrogerador é utilizada para alimentar diferentes dispositivos de IoT com comunicação via Wi-Fi dos dados de monitoramento da vazão e volume, assim como, fornece energia para baterias. Os testes operacionais tiveram como objetivo dimensionar a quantidade de energia recuperada, em comparação com a energia consumida pelos dispositivos e bateria conectadas, em função dos valores de vazão obtidos pela plataforma. Nos testes realizados foi possível demonstrar a capacidade da colheita de energia pelo micro hidrogerador, com geração de aproximadamente 1W de energia e sua utilização para a operação contínua de dispositivos em aplicações de IoT. O estudo e implantação de diferentes modos de operação para os dispositivos medidores de vazão possibilitaram a redução do consumo de energia em até 54,4% e maximizaram a eficiência energética da solução, co... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Energy harvesting emerges as one of the solutions for sustainable power supply of sensors and monitoring devices in wireless networks in the Internet of Things (IoT) applications, even allowing to dispense with the use of batteries. This work describes the development of an energy harvesting and flow monitoring platform from hydraulic distribution networks. The assembled experimental system features a variable water flow closed loop, created from an electronically controllable pressurizing pump with flow sensor and a micro hydrogenerator. The electrical energy recovered through the micro-generator supplies different IoT device models with Wi-Fi communication of the flow and volume monitoring data and also provides power for storage batteries. The operational tests aimed to measure the amount of energy recovered, compared to the energy consumed by the connected devices and battery, according to the flow values obtained by the platform. In the tests carried out it was possible to demonstrate the capacity to harvest energy by the micro-generator, generating approximately 1W of energy and its use for the continuous operation of devices in IoT applications. The study and implementation of different modes of operation for flow meter devices make it possible to reduce energy consumption by up to 54.4% and maximize the energy efficiency of the solution, proving the potential of energy recovery as a viable alternative to guarantee the operation of self-sustaining meters for IoT applic... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

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Orientador: José Eduardo Zaine / Resumo: As corridas de detritos ou debris flows são os fenômenos de movimentação de massa mais impactantes no Brasil, com destaque para a região serrana do Estado de São Paulo. São movimentos de massa complexos, que se comportam na forma de fluxos altamente densos, responsáveis pelo grande aporte de material grosseiro no decorrer das drenagens, com grande poder de impacto e raio de destruição. Esta pesquisa buscou aprimorar o conhecimento acerca dos movimentos de massa do tipo corrida de detritos, por meio de uma classificação bibliográfica sistemática do fenômeno, assim como dos seus principais fatores indutores na região da Serra do Mar. A área escolhida para o estudo foi uma bacia hidrográfica no município de Cubatão/SP, devido ao grande histórico de eventos desse tipo, como os ocorridos em 1994, que foram responsáveis pela paralização das operações na Refinaria Presidente Bernardes, resultando em altos prejuízos financeiros. Em 2013, no Rio Pilões, outro evento de magnitude similar comprometeu a infraestrutura da Sabesp, resultando em uma morte. Tomando como recorte de estudo a bacia hidrográfica do Rio das Pedras, o objetivo principal foi desenvolver, por meio de metodologias de gestão e mapeamento uma proposta de gerenciamento preventivo à ocorrência de corridas de detrito em bacias hidrográficas na Serra do Mar. Assim, por meio da avaliação da suscetibilidade, aplicação de equações empíricas, mapeamento geológico-geomorfológico e definição de cenários de risco com precipitação... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The debris flows are the most striking mass movement phenomena in Brazil, with emphasis on the mountain region of the State of São Paulo. They are complex mass movements, which behave in the form of highly dense flows, responsible for the great contribution of coarse material during the drainage, with great impact power and radius of destruction. This research aimed to improve the knowledge about mass movements of the type of debris run, through a systematic bibliographic classification of the phenomenon, as well as its main inductive factors in the Serra do Mar region. The area chosen for the study was a basin in the municipality of Cubatão / SP, due to the great history of events of this type, such as those occurred in 1994, which were responsible for the paralysis of operations at the Presidente Bernardes Refinery, resulting in high financial losses. In 2013, at Rio Pilões, another event of similar magnitude compromised Sabesp's infrastructure, resulting in one death. Taking as a study study the Rio das Pedras river basin, the main objective was to develop, through management and mapping methodologies, a proposal of preventive management to the occurrence of detritus races in watersheds in the Serra do Mar. Thus, through the evaluation of susceptibility, the application of empirical equations, geological-geomorphological mapping and the definition of risk scenarios with critical precipitation, resulted in a better estimate of a risk scenario closer to the real one possible... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre