Aplicações industriais envolvendo escoamentos multifásicos são inúmeras, sendo que, o aprimoramento de alguns desses processos pode resultar em um grande salto tecnológico com significativo impacto econômico. O estudo numérico dessas aplicações é imprescindível, pois fornece informações precisas e mais detalhadas do que a realização de testes experimentais. Um grande desafio é o estudo numérico de escoamentos viscoelásticos multifásicos envolvendo altas taxa de elasticidade, devido às instabilidades causadas por altas tensões elásticas, grandes deformações, e até mudanças topológicas na interface. Assim, a investigação numérica desse tipo de problema exige uma formulação precisa e robusta. No presente trabalho, um novo resolvedor de escoamentos bifásicos envolvendo fluidos complexos é apresentado, com particular interesse em escoamentos com altas taxas de elasticidade. A formulação proposta é baseada no método Volume-of-fluid (VOF) para representação da interface e no algoritmo Continuum Surface Force (CSF) para o balanço de forças na interface. A curvatura e advecção da interface são calculados via métodos geométricos para garantir a precisão dos resultados. Métodos de estabilização são utilizados quando números críticos de Weissenberg (Wi) são encontrados, devido ao famoso problema do alto número de Weissenberg (HWNP). O método da projeção, combinado com um método implícito para solução da equação da quantidade de movimento, são discretizados por um esquema de diferenças finitas em uma malha deslocada. Problemas de benchmarks foram resolvidos para acessar a precisão numérica da formulação em diferentes níveis de complexidade física, tal como representação e advecção da interface, influência das forças interfaciais, e características reológicas do fluido. A fim de demonstrar a capacidade do novo resolvedor, dois problemas bifásicos transientes, envolvendo fluidos viscoelásticos, foram resolvidos: o efeito de Weissenberg e o reômetro extensional (CaBER). O efeito de Weissenberg ou rod-climbing effect consiste em um bastão que gira dentro de um recipiente com fluido viscoelástico e, devido às forças elásticas, o fluido escala o bastão. Os resultados foram comparados com dados teóricos, numéricos e experimentais, encontrados na literatura para pequenas velocidades angulares. Além disso, resultados obtidos com altas velocidades angulares (alta elasticidade) são apresentados com o modelo Oldroyd-B, em que escaladas muito elevadas foram observadas. Valores críticos da velocidade angular foram identificados, e para valores acima foi observada a ocorrência de instabilidades elásticas, originadas pela combinação de tensões elásticas, curvatura interfacial, e escoamentos secundários. Até onde sabemos, numericamente, essas instabilidades nunca foram capturadas antes. O CaBER consiste no comportamento e colapso de um filamento de fluido viscoelástico, formado entre duas placas paralelas devido às forças capilares. Esse experimento envolve consideráveis dificuldades, dentre as quais podemos destacar a grande influência das forças capilares e a diferença de escalas de comprimento no escoamento. Em grande parte dos resultados encontrados na literatura, o CaBER é resolvido por modelos simplificados em uma dimensão. Resultados obtidos foram comparados com tais resultados da literatura e com soluções teóricas, apresentando admirável precisão. / Industrial applications involving multiphase flow are numerous. The improvement of some of these processes can result in a major technological leap with significant economic impact. The numerical study of these applications is essential because it provides accurate and more detailed information than conducting experiments. A challenge is the numerical study of high viscoelastic multiphase flows due to instabilities caused by the high elastic tension, large deformations and even topological changes in the interface. Thus the numerical investigation of this problem requires a robust formulation. In this study a new two-phase solver involving complex fluids is presented, with particular interest in the solution of highly elastic flows of viscoelastic fluids. The proposed formulation is based on the volume-of-fluid method (VOF) to interface representation and continuum surface force algorithm (CSF) for the balance of forces in the interface. The curvature and interface advection are calculated via geometric methods to ensure the accuracy of the results. Stabilization methods are used when critical Weissenberg numbers are found due to the famous high Weissenberg number problem (HWNP). The projection method combined with an implicit method for the solution of the momentum equation are discretized by a finite difference scheme in a staggered grid. Benchmark test problems are solved in order to access the numerical accuracy of different levels of physical complexities, such as the dynamic of the interface and the role of fluid rheology. In order to demonstrate the ability of the new resolver, two-phase transient problems involving viscoelastic fluids have been solved, theWeissenberg effect problem and the extensional rheometer (CaBER). The Weissenberg effect problem or rod-climbing effect consists of a rod that spins inside of a container with viscoelastic fluid and due to the elastic forces the fluid climbs the rod. The results were compared with numerical and experimental data from the literature for small angular velocities. Moreover results obtained for high angular velocities are presented using the Oldroyd-B model, which showed high climbing heights. Critical values of the angular speed have been identified. For values above a critical level were observed the occurrence of elastic instabilities caused by the combination of elastic tension, interfacial curvature and secondary flows. To our knowledge, numerically these instabilities were never captured before. The CaBER consists of the behavior and collapse of a viscoelastic fluid filament formed between two parallel plates due to capillary forces. This experiment involves considerable difficulties, among which we can highlight the great influence of the capillary forces and the difference of the length scales in the flow. In much of the results found in the literature, the CaBER is solved by simplified models. The results were compared with results reported in the literature and theoretical solutions, which showed remarkable accuracy.

Objetivos: Avaliar os níveis de mieloperoxidase do fluido gengival (MPO) e de peroxidase salivar (SPO) de pacientes portadores de diabetes mellitus tipo 2 com periodontite crônica generalizada (DMDP) antes e após o tratamento periodontal. Material e Métodos: Participaram do estudo 31 indivíduos com DMDP, 31 controle com DM 2 (DM), 31 com periodontite crônica generalizada sem diabetes (DP) e 31 Controles(C) saudáveis periodontalmente e sistemicamente. Foram coletados dados de parâmetros clínicos como profundidade clínica de sondagem (PCS), nível clínico de inserção (NCI), sangramento à sondagem (SS), índice de placa (IP) e amostras de sangue para hemoglobina glicada, saliva e fluido gengival (FG) de todos os pacientes antes e 30 dias após o tratamento periodontal (TP). A atividade das enzimas foi determinada pela técnica de espectrofotometria. Os dados clínicos e enzimáticos foram analisados por métodos estatísticos não-paramétricos. Resultados: No baseline, a atividade da MPO estava maior no grupo DMDP: 1893,27 comparado ao grupo DM: 1202,73 (p0,015) e ao grupo C: 6,46 (p0,001). Também se mostrou mais elevada no grupo DP: 2196,10 em relação ao grupo C: 6,46 (p0,007). O tratamento periodontal se mostrou efetivo na redução de MPO nos grupos DMDP e DP (p0,004). A atividade da SPO estava mais elevada na comparação entre os grupos DMDP: 138859,10 e grupo C: 26927,453 (p0,001) e DMDP com o grupo DP: 59115,99(p<0,02). O tratamento periodontal se mostrou eficiente para a redução dos níveis de SPO nos grupos DMDP e DP, mas apenas foi significante para o grupo DP (p<0,005). Conclusão: A SPO apresentou níveis mais elevados nos grupos DMDP comparado ao grupo DP e ao grupo C. A MPO apresentou níveis mais elevados no grupo DMDP comparados aos grupos DM e C. E o grupo DP mostrou maiores níveis de MPO em comparação ao grupo C. O tratamento periodontal foi efetivo na melhora dos parâmetros clínicos periodontais, no volume do FG nos grupos DMDP e DP que se refletiu na redução dos níveis de SPO no grupo DP e de MPO nos grupos DMDP e DP. Após o tratamento periodontal, os níveis de MPO se mostraram maiores para o grupo DMDP comparados aos níveis observados no grupo DP. / Objectives: To evaluate the levels of gingival crevicular fluid (GCF) myeloperoxidase (MPO) and salivary peroxidase (TSP) in type 2 diabetes mellitus patients with generalized chronic periodontitis (DMDP) before and after the nonsurgical periodontal treatment (PT). Material and Methods Thirty-one individuals were included in each group: DMDP, DM, chronic periodontitis (DP), control (C). Plaque index (PI), bleeding on probing (BOP), probing depth (PD) and clinical attachment level (CAL), blood, saliva and GCF of all patients were collected at baseline and 30 days after PT. The enzyme activity was determined by spectrophotometer. Clinical and enzymatic data were analyzed by non-parametric statistical methods. Results: At baseline, the MPO activity was significantly higher in the DMDP: 1893.27 compared to the DM group: 1202.73 (p ) and to C group: 6.46 (p ). Results also showed significantly higher levels in the DP group: 2196.10 compared to the C group: 6.46 (p 0.007). PT reduced MPO levels in DP and DMDP groups (p 0.004). TPS activity was significantly higher in DMDP: 138859.10 and C: 26927.453 groups (p when compared with DMDP and DP: 59115.99 groups (p<0.02). PT effectively reduced TPS levels of DMDP and DP groups, but achieved statistical significance for the PD group (p <0005). Conclusion: TPS showed higher levels for DMDP groups compared to PD and C group. MPO showed higher levels for DMDP group compared to DM and C. PD group showed higher levels of MPO compared to C group. Periodontal treatment resulted in significant improvement of clinical parameters and FG volume for both groups DP and DMDP. That was reflected in the low levels of TPS in DP group and the low levels of MPO in DP and DMDP groups. After periodontal therapy, MPO levels were higher for DMDP group compared to the levels observed in PD group.

Este projeto de pesquisa, com o apoio dos pequenos produtores de café do Estado de São Paulo/Brasil, visou estudar e caracterizar o óleo de grãos de café verde obtido pela extração supercrítica e extração com fluido pressurizado. Foi feita a caracterização deste produto, considerando os componentes minoritários com atividade biológica demonstrada na literatura, como os componentes fenólicos e os diterpenos cafestol e kahweol. Com o objetivo de obter o óleo de café verde enriquecido, principalmente nestes dois principais diterpenos, componentes relevantes para as indústrias cosmética e farmacêutica, aplicaram-se como inovação tecnológica a extração supercrítica (SFE) e extração com fluido pressurizado (PFE). Os ensaios de extração foram realizados no Laboratório a Alta Pressão e Produtos Naturais (FZEA/USP/Brasil) para as SFE e no Laboratoire de Procédés (IUT/Université d\'Orléans/França) para PFE. No desenvolvimento da metodologia de análise dos diterpenos foram realizados estudos do método de saponificação do óleo de café verde Arabica (Coffea arabica) cv. Catuaí amarelo, obtido por prensagem (OP). E, concomitantemente a este estudo analítico, foram feitas as extrações do óleo dos mesmos grãos de café verde via SFE e PFE. Os diferentes óleos de grãos de café verde, obtidos pelos três métodos de extração foram analisados e comparados entre si considerando principalmente a concentração dos diterpenos. A metodologia analítica desenvolvida na primeira fase do trabalho constatou que para uma melhor análise dos diterpenos a reação de saponificação deve ser feita utilizando NaOH e a 70 °C. A fração insaponificável foi analisada para os diferentes extratos. Para os extratos obtidos via SFE, a cafeína teve que ser separada do óleo. A análise de quantificação dos diterpenos via cromatografia gasosa, utilizando o próprio cafestol e kahweol como padrão externo, indicou que o óleo obtido por SFE apresentou 50.180,41 mg cafestol/kg óleo e 63.764,32 mg kahweol/kg óleo na condição otimizada. Para a PFE as concentrações máximas obtidas foram de 65.876,29 mg cafestol/kg óleo e 53.328,47 mg kahweol/kg óleo e, no óleo de café verde obtido pelo método convencional a concentração dos diterpenos mostrou-se inferior com 7.508 mg cafestol/kg óleo e 12.822 mg kahweol/kg óleo. As propriedades físicas medidas visando a caracterização do óleo dos grãos de café verde obtido por SFE e prensagem dos grãos indicaram que tanto a densidade quanto a viscosidade diminuem com o aumento da temperatura. Para ambos os óleos, os comportamento da densidade foi semelhante, para aquele obtido pelo método convencional, os valores variaram de 0,94177 g/cm3 (25 °C) a 0,92143 g/cm3 (55 °C) e para o óleo obtido por SFE a variação foi de 0,93645 g/cm3 (25 °C) a 0,9157 g/cm3 (55 °C). A viscosidade dinâmica para o óleo obtido por prensagem variou de 127,8798 mPa×s (25 °C) a 35,0510 mPa×s (55 °C) e, para o óleo obtido por SFE, estes valores foram menores, entre 84,0411 mPa×s (25 °C) e 24,2555 mPa×s (55 °C). O índice de refração para ambos os óleos foi semelhante. Na extração com fluido pressurizado, (PFE), um valor ótimo de rendimento do extrato foi obtido quando se empregou metanol como solvente para uma temperatura de 100 °C e tempo de equilíbrio estático de 20 min. Este valor foi 183% superior a media dos resultados obtidos nos outros ensaios. Na concentração de diterpenos nestes extratos, nota-se também que o etanol foi menos eficiente que o metanol. Na comparação dos dois processos inovadores (SFE e PFE), a concentração de kahweol apresenta-se como o principal componente em quase todos os ensaios, com valores da relação cafestol/kahweol entre 0,73 e 0,96. No entanto, ao ser analisado o processo individualmente, percebe-se que a extração com fluido supercrítico indica que a maioria dos extratos obtidos teve uma concentração de kahweol superior ao cafestol. / This research project, with the support of small coffee producers in the State of São Paulo/Brazil, aimed to study and characterize the green coffee oil obtained by the supercritical fluid extraction and pressurized fluid extraction. Was made to characterize this authentic product, considering the minor components with biological activity demonstrated in the literature, such as phenolic compounds and diterpenes cafestol and kahweol. In order to get the green coffee oil enriched, mainly in these two major diterpenos, components relevant to cosmetic and pharmaceutical industries, applied technological innovation as the supercritical fluid extraction (SFE) and pressurized fluid extraction (PFE). The extraction tests were performed at the High Pressure Laboratory and Natural Products (FZEA/USP/Brazil) for SFE and the Laboratoire de Procédés (IUT/Université d\' Orléans/France) for PFE. In the development of methodology for analyzing diterpenes were conducted studies on the method of saponification of the green oil Arabica coffee (Coffea arabica) cv. yellow Catuaí, obtained by pressing (OP). And, concomitantly this analytical study were extracted from the oil of the same green coffee beans by SFE and PFE. Different green coffee beans oils, obtained by the three extraction methods were analyzed and compared with each other considering mainly the concentration of diterpenes. The analytical methodology developed in the first phase of the work found that for a better analysis of the diterpenes saponification reaction must be made using NaOH and 70 °C. The unsaponifiable fraction was analyzed for the different extracts. Specifically for extracts obtained by SFE, caffeine had to be separated from the oil. The analysis and quantification of diterpenes made by gas chromatography, using himself as cafestol and kahweol external standard, indicated that the oil obtained by SFE showed cafestol 50,180.41 mg/kg oil and kahweol 63,764.32 mg/kg oil in optimal condition. For the PFE maximum concentrations were obtained cafestol 65,876.29 mg/kg oil and kahweol 53,328.47 mg/kg oil and the green coffee oil obtained by the conventional method the concentration of diterpenes was lower than with 7,508 mg cafestol/kg oil kahweol and 12,822 mg/kg oil. The physical measures for the characterization of oil from green coffee beans obtained by SFE and pressing the grains indicated that both the density and the viscosity decrease with increasing temperature. For both oils, the density behavior was similar, to that obtained by the conventional method, the values ranged from 0.94177 g/cm3 (25 °C) to 0.92143 g/cm3 (55 °C) and the oil obtained by the SFE variation was 0.93645 g/cm3 (25 °C) to 0.9157 g/cm3 (55 °C). The dynamic viscosity for the oil obtained by pressing ranged from 127.8798 mPa×s (25 °C) to 35.0510 mPa×s (55 °C) and the oil obtained by SFE, these values were lower, between 84.0411 mPa×s (25 °C) and 24.2555 mPa×s (55 °C). The index of refraction for both oils was similar. In the extraction pressure, (PFE), an optimal value of the extract yield was obtained when methanol was used as solvent at a temperature of 100 °C and static equilibrium time of 20 min. This value was 183% above the average of the results obtained in other tests. At the concentration of these diterpenes extracts, note also that the ethanol was less effective than methanol. In comparing the two innovative processes (SFE and PFE), the concentration of kahweol presents itself as the main component in almost all tests, compared with values of cafestol/kahweol between 0.73 and 0.96. However, the process to be analyzed individually, it is clear that the supercritical fluid extraction indicates that most of the extracts had a concentration higher of kahweol than cafestol.

Objetivos: Avaliar os níveis de mieloperoxidase do fluido gengival (MPO) e de peroxidase salivar (SPO) de pacientes portadores de diabetes mellitus tipo 2 com periodontite crônica generalizada (DMDP) antes e após o tratamento periodontal. Material e Métodos: Participaram do estudo 31 indivíduos com DMDP, 31 controle com DM 2 (DM), 31 com periodontite crônica generalizada sem diabetes (DP) e 31 Controles(C) saudáveis periodontalmente e sistemicamente. Foram coletados dados de parâmetros clínicos como profundidade clínica de sondagem (PCS), nível clínico de inserção (NCI), sangramento à sondagem (SS), índice de placa (IP) e amostras de sangue para hemoglobina glicada, saliva e fluido gengival (FG) de todos os pacientes antes e 30 dias após o tratamento periodontal (TP). A atividade das enzimas foi determinada pela técnica de espectrofotometria. Os dados clínicos e enzimáticos foram analisados por métodos estatísticos não-paramétricos. Resultados: No baseline, a atividade da MPO estava maior no grupo DMDP: 1893,27 comparado ao grupo DM: 1202,73 (p0,015) e ao grupo C: 6,46 (p0,001). Também se mostrou mais elevada no grupo DP: 2196,10 em relação ao grupo C: 6,46 (p0,007). O tratamento periodontal se mostrou efetivo na redução de MPO nos grupos DMDP e DP (p0,004). A atividade da SPO estava mais elevada na comparação entre os grupos DMDP: 138859,10 e grupo C: 26927,453 (p0,001) e DMDP com o grupo DP: 59115,99(p<0,02). O tratamento periodontal se mostrou eficiente para a redução dos níveis de SPO nos grupos DMDP e DP, mas apenas foi significante para o grupo DP (p<0,005). Conclusão: A SPO apresentou níveis mais elevados nos grupos DMDP comparado ao grupo DP e ao grupo C. A MPO apresentou níveis mais elevados no grupo DMDP comparados aos grupos DM e C. E o grupo DP mostrou maiores níveis de MPO em comparação ao grupo C. O tratamento periodontal foi efetivo na melhora dos parâmetros clínicos periodontais, no volume do FG nos grupos DMDP e DP que se refletiu na redução dos níveis de SPO no grupo DP e de MPO nos grupos DMDP e DP. Após o tratamento periodontal, os níveis de MPO se mostraram maiores para o grupo DMDP comparados aos níveis observados no grupo DP. / Objectives: To evaluate the levels of gingival crevicular fluid (GCF) myeloperoxidase (MPO) and salivary peroxidase (TSP) in type 2 diabetes mellitus patients with generalized chronic periodontitis (DMDP) before and after the nonsurgical periodontal treatment (PT). Material and Methods Thirty-one individuals were included in each group: DMDP, DM, chronic periodontitis (DP), control (C). Plaque index (PI), bleeding on probing (BOP), probing depth (PD) and clinical attachment level (CAL), blood, saliva and GCF of all patients were collected at baseline and 30 days after PT. The enzyme activity was determined by spectrophotometer. Clinical and enzymatic data were analyzed by non-parametric statistical methods. Results: At baseline, the MPO activity was significantly higher in the DMDP: 1893.27 compared to the DM group: 1202.73 (p ) and to C group: 6.46 (p ). Results also showed significantly higher levels in the DP group: 2196.10 compared to the C group: 6.46 (p 0.007). PT reduced MPO levels in DP and DMDP groups (p 0.004). TPS activity was significantly higher in DMDP: 138859.10 and C: 26927.453 groups (p when compared with DMDP and DP: 59115.99 groups (p<0.02). PT effectively reduced TPS levels of DMDP and DP groups, but achieved statistical significance for the PD group (p <0005). Conclusion: TPS showed higher levels for DMDP groups compared to PD and C group. MPO showed higher levels for DMDP group compared to DM and C. PD group showed higher levels of MPO compared to C group. Periodontal treatment resulted in significant improvement of clinical parameters and FG volume for both groups DP and DMDP. That was reflected in the low levels of TPS in DP group and the low levels of MPO in DP and DMDP groups. After periodontal therapy, MPO levels were higher for DMDP group compared to the levels observed in PD group.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Hardened steel is usually machined under dry condition. Application of an overhead flood cooling generally leads to premature tool failure because the heat generated that helps the shearing process needed to form the chips is reduced by its cooling action. This work proposes to study the application of MQF (Minimum Quantity of Cutting Fluid) when turning the heat treated hardened AISI D6 steel with PCBN (Polycrystalline Cubic Boron Nitride) tools and compare with the dry machining. The spray of a vegetable based cutting fluid was applied between the workpiece and the flank face of the tool. Overhead direction of the MQF and between the secondary flank face of the tool and the workpiece were also tested. Tool wear (VB), surface roughness (Ra, Rz e Rq) and cutting forces (Fx, Fy e Fz) were considered the output variables and the results were compared to those obtained when cutting in dry condition. The influence of the input parameters: cutting speed and feed rate, as well as their interactions were statistically analyzed. Considering the tool wear and the surface roughness, the application of the cutting fluid by the MQF technique in the direction between the flank face and the workpiece showed better results than the dry condition when employing the lowest feed rate of 0.05 mm/rev, regardless the cutting speed used. This cutting fluid application technique also presented good results when the cutting speed of 310 m/min was tested, regardless the feed rate employed. Therefore, this cutting speed should be recommended for high production in turning of AISI D6 steel with the MQF technique. The application of MQF through other directions (overhead and between the secondary flank face and the workpiece) also showed competitive results. / Aços temperados são geralmente usinados na condição a seco. A aplicação de uma refrigeração geralmente conduz a uma falha prematura da ferramenta porque o calor gerado durante o processo, que ajuda o cisalhamento, é reduzido pela ação refrigerante do fluido de corte. Este trabalho propõe estudar a aplicação do método de MQF (Minima Quantidade de Fluido) ao tornear o aço tratado termicamente, classe AISI D6, utilizando ferramenta de PCBN (Nitreto Cúbico de Boro Policristalino) e comparar com a condição a seco. A pulverização de um fluido de corte de base vegetal foi aplicada entre a peça de trabalho e a superfície de folga da ferramenta. A direção sobre-cabeça e entre a superfície de folga secundária e a peça também foram testadas em algumas condições de corte. O desgaste da ferramenta (VB), a rugosidade superficial (Ra, Rz e Rq) e as forças de usinagem (Fx, Fy e Fz) foram utilizadas como parâmetros de saída e seus resultados foram comparados com os resultados obtidos nos testes na condição a seco. As influências dos parâmetros de entrada: velocidade de corte e avanço, bem como suas interações, nas variáveis de saída (desgaste da ferramenta, rugosidade superficial e forças de usinagem) foram analisados através de métodos estatísticos. Considerando o desgaste da ferramenta e a rugosidade superficial da peça, a aplicação do fluido de corte pela técnica MQF na direção da superfície de folga principal apresentou melhores resultados que a condição a seco, quando se utilizou o menor avanço testado de 0,05 mm/rev, independente da velocidade de corte. Esta técnica também apresentou bons resultados quando a velocidade de corte de 310 m/min foi testada, independente do avanço. Assim, esta velocidade de corte deve ser recomendada para uma boa produção no torneamento do Aço AISI D6 com a técnica MQF. A aplicação do MQF nas outras direções (sobrecabeça e na superfície de folga secundária) também mostrou resultados competitivos. / Mestre em Engenharia Mecânica

Submitted by Ana Hilda Fonseca (anahilda@ufba.br) on 2016-09-01T17:22:47Z No. of bitstreams: 1 Tese Sandra Virginia A. Hohlemwerger.pdf: 5499646 bytes, checksum: 10ad62e0bf160a9a5e0326cba05adb7f (MD5) / Approved for entry into archive by Vanessa Reis (vanessa.jamile@ufba.br) on 2016-09-02T16:27:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese Sandra Virginia A. Hohlemwerger.pdf: 5499646 bytes, checksum: 10ad62e0bf160a9a5e0326cba05adb7f (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-02T16:27:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Sandra Virginia A. Hohlemwerger.pdf: 5499646 bytes, checksum: 10ad62e0bf160a9a5e0326cba05adb7f (MD5) / Este trabalho tem como objetivo contribuir com o conhecimento fitoquímico das espécies do gênero Zanthoxylum. O presente estudo justifica-se devido ao escasso número de informações sobre a composição química de espécies deste gênero, endêmicas do Brasil, já que espécies pertencem a família Rutaceae vem sendo utilizadas na medicina popular em todo o mundo, inclusive no Brasil, e têm sido apontadas como potencial fonte para protótipos ou novos fármacos. A literatura correlaciona algumas atividades biológicas destas espécies com a presença de alcalóides, dentre eles os alcalóides benzilisoquinolínicos os quais além de serem relacionados com a atividade farmacológica são apontados como possíveis marcadores quimiossistemáticos. As espécies Zanthoxylum rhoifolium, Z. stelligerum e Z. tingoassuiba foram coletadas no semi-árido baiano e submetidas a procedimentos fitoquímicos convencionais os quais levaram a identificação dos alcalóides benzo[c]fenantridinicos (diidroqueleritina), (angolina), (arnotianamida) e (pseudo-norqueleritrina), do alcalóide protoberberínico (cis-N-metilcanadina iodeto) e do alcalóide pseudoprotoberberínico (2,3-metilenodioxi 10,11-dimetoxi tetrahidroprotoberberina iodeto) além disso também foi isolado o alcalóide aporfínico (predicentrina-metil-iodeto) e o alcalóide (metil antranilato de N-metila); as furanocumarinas (imperatorina) (xantotoxina) (isopipinelina) sendo ainda revelada a presença da lignana (senamina) e dos triterpenos (lupeol), (-amirina) e (amirinona), estes dois últimos encontrados apenas na cera epicuticular das folhas de Z. tingoassuiba. O óleo volátil das folhas de Z. tingoassuiba foi obtido pela extração com CO2 super crítico e através da hidrodestilação de onde foram identificados 06 monoterpenos, 10 sesquiterpenos e o alcalóide (metil antranilato de N-metila) este óleo apresentou atividade antifúngica, antibacteriana e capacidade de associação com lipossomas. As identificações destas substâncias foram efetuadas com base nos seus espectros de IV, RMN 1H e 13C uni e bidimensionais, cromatografia gasosa acoplada a espectrômetro de massas, espectrometria de massas por inserção direta e comparações com dados da literatura. Os metabólitos isolados e identificados nas espécies estudadas são condizentes com os já encontrados no gênero Zanthoxylum, como os alcalóides quaternários benzilisoquinolínicos e as furanocumarinas os quais estão associados ao caráter primitivo do gênero. Os resultados promissores das atividades biológicas, antifúngica, antibacteriana, antioxidante e antiparasitária, corroboram para a classificação deste gênero como fonte para o desenvolvimento de novos fármaco / This work aims to improve the knowledge phytochemical for the species of the genus Zanthoxylum. This study is justified due to the scarcity of information about the chemical composition of species of this genus, endemic to Brazil. Species belonging to family Rutaceae has been used in folk medicine around the world, including Brazil, have been identified as a potential source for prototypes or new drugs. The literature correlates the biological activities of some of these species with the presence of alkaloids, among them alkaloids benzylisoquinolines which besides being related to the pharmacological activity are considered possible chemical markers. Species Zanthoxylum rhoifolium, Z. stelligerum and Z. tingoassuiba were collected in semi- arid environments and subjected to conventional procedures phytochemicals which led to the identification of benzo [c] phenanthridine alkaloids (dihydrochelerythrine), (angoline), (arnottianamide) and (pseudo-norchelerythrine), and the protoberberínico alkaloid (cis-N-methylcanadine iodide) and pseudoprotoberberine alkaloid (2,3- methylendioxy 10,11-dimethoxy tetrahydroprotoberberine iodide) was also isolated the aporphine alkaloid (predicentrine-methiodide) and alkaloid (methyl N-methyl anthranilate); the furocumarins (imperatorin) (xanthotoxin) (isopimpinellin) besides the furofuran lignan (sesamin) and the triterpenoids (lupeol), (-amyrin) and (amyrinone) the latter two found only in the wax epicuticular on the leaves of Z. tingoassuiba. The volatile oil from leaves of Z. tingoassuiba was obtained by supercritical CO2 and by hydrodistillation of which were identified 06 monoterpenes, 10 sesquiterpenes and the alkaloid (methyl N-methyl anthranilate) this oil showed antifungal and antibacterial activity and ability to loaded into multilamellar liposomes. The identification of these substances was based on their IR spectra, 1H and 13C NMR single and two-dimensional, gas chromatography-mass spectrometry, mass spectrometry direct insertion, and comparison with literature data. The metabolites isolated and identified in the three species are consistent with those already found in the genus Zanthoxylum, such as quaternary benzylisoquinolines alkaloids and furnocumarinas which are associated with the primitive character of the genus. The promising results of biological activities, antifungal, antibacterial, antioxidant and anti- interference, collaborate with the classification of genus as a source for the development of new drugs.

Aplicações industriais envolvendo escoamentos multifásicos são inúmeras, sendo que, o aprimoramento de alguns desses processos pode resultar em um grande salto tecnológico com significativo impacto econômico. O estudo numérico dessas aplicações é imprescindível, pois fornece informações precisas e mais detalhadas do que a realização de testes experimentais. Um grande desafio é o estudo numérico de escoamentos viscoelásticos multifásicos envolvendo altas taxa de elasticidade, devido às instabilidades causadas por altas tensões elásticas, grandes deformações, e até mudanças topológicas na interface. Assim, a investigação numérica desse tipo de problema exige uma formulação precisa e robusta. No presente trabalho, um novo resolvedor de escoamentos bifásicos envolvendo fluidos complexos é apresentado, com particular interesse em escoamentos com altas taxas de elasticidade. A formulação proposta é baseada no método Volume-of-fluid (VOF) para representação da interface e no algoritmo Continuum Surface Force (CSF) para o balanço de forças na interface. A curvatura e advecção da interface são calculados via métodos geométricos para garantir a precisão dos resultados. Métodos de estabilização são utilizados quando números críticos de Weissenberg (Wi) são encontrados, devido ao famoso problema do alto número de Weissenberg (HWNP). O método da projeção, combinado com um método implícito para solução da equação da quantidade de movimento, são discretizados por um esquema de diferenças finitas em uma malha deslocada. Problemas de benchmarks foram resolvidos para acessar a precisão numérica da formulação em diferentes níveis de complexidade física, tal como representação e advecção da interface, influência das forças interfaciais, e características reológicas do fluido. A fim de demonstrar a capacidade do novo resolvedor, dois problemas bifásicos transientes, envolvendo fluidos viscoelásticos, foram resolvidos: o efeito de Weissenberg e o reômetro extensional (CaBER). O efeito de Weissenberg ou rod-climbing effect consiste em um bastão que gira dentro de um recipiente com fluido viscoelástico e, devido às forças elásticas, o fluido escala o bastão. Os resultados foram comparados com dados teóricos, numéricos e experimentais, encontrados na literatura para pequenas velocidades angulares. Além disso, resultados obtidos com altas velocidades angulares (alta elasticidade) são apresentados com o modelo Oldroyd-B, em que escaladas muito elevadas foram observadas. Valores críticos da velocidade angular foram identificados, e para valores acima foi observada a ocorrência de instabilidades elásticas, originadas pela combinação de tensões elásticas, curvatura interfacial, e escoamentos secundários. Até onde sabemos, numericamente, essas instabilidades nunca foram capturadas antes. O CaBER consiste no comportamento e colapso de um filamento de fluido viscoelástico, formado entre duas placas paralelas devido às forças capilares. Esse experimento envolve consideráveis dificuldades, dentre as quais podemos destacar a grande influência das forças capilares e a diferença de escalas de comprimento no escoamento. Em grande parte dos resultados encontrados na literatura, o CaBER é resolvido por modelos simplificados em uma dimensão. Resultados obtidos foram comparados com tais resultados da literatura e com soluções teóricas, apresentando admirável precisão. / Industrial applications involving multiphase flow are numerous. The improvement of some of these processes can result in a major technological leap with significant economic impact. The numerical study of these applications is essential because it provides accurate and more detailed information than conducting experiments. A challenge is the numerical study of high viscoelastic multiphase flows due to instabilities caused by the high elastic tension, large deformations and even topological changes in the interface. Thus the numerical investigation of this problem requires a robust formulation. In this study a new two-phase solver involving complex fluids is presented, with particular interest in the solution of highly elastic flows of viscoelastic fluids. The proposed formulation is based on the volume-of-fluid method (VOF) to interface representation and continuum surface force algorithm (CSF) for the balance of forces in the interface. The curvature and interface advection are calculated via geometric methods to ensure the accuracy of the results. Stabilization methods are used when critical Weissenberg numbers are found due to the famous high Weissenberg number problem (HWNP). The projection method combined with an implicit method for the solution of the momentum equation are discretized by a finite difference scheme in a staggered grid. Benchmark test problems are solved in order to access the numerical accuracy of different levels of physical complexities, such as the dynamic of the interface and the role of fluid rheology. In order to demonstrate the ability of the new resolver, two-phase transient problems involving viscoelastic fluids have been solved, theWeissenberg effect problem and the extensional rheometer (CaBER). The Weissenberg effect problem or rod-climbing effect consists of a rod that spins inside of a container with viscoelastic fluid and due to the elastic forces the fluid climbs the rod. The results were compared with numerical and experimental data from the literature for small angular velocities. Moreover results obtained for high angular velocities are presented using the Oldroyd-B model, which showed high climbing heights. Critical values of the angular speed have been identified. For values above a critical level were observed the occurrence of elastic instabilities caused by the combination of elastic tension, interfacial curvature and secondary flows. To our knowledge, numerically these instabilities were never captured before. The CaBER consists of the behavior and collapse of a viscoelastic fluid filament formed between two parallel plates due to capillary forces. This experiment involves considerable difficulties, among which we can highlight the great influence of the capillary forces and the difference of the length scales in the flow. In much of the results found in the literature, the CaBER is solved by simplified models. The results were compared with results reported in the literature and theoretical solutions, which showed remarkable accuracy.

Este projeto de pesquisa, com o apoio dos pequenos produtores de café do Estado de São Paulo/Brasil, visou estudar e caracterizar o óleo de grãos de café verde obtido pela extração supercrítica e extração com fluido pressurizado. Foi feita a caracterização deste produto, considerando os componentes minoritários com atividade biológica demonstrada na literatura, como os componentes fenólicos e os diterpenos cafestol e kahweol. Com o objetivo de obter o óleo de café verde enriquecido, principalmente nestes dois principais diterpenos, componentes relevantes para as indústrias cosmética e farmacêutica, aplicaram-se como inovação tecnológica a extração supercrítica (SFE) e extração com fluido pressurizado (PFE). Os ensaios de extração foram realizados no Laboratório a Alta Pressão e Produtos Naturais (FZEA/USP/Brasil) para as SFE e no Laboratoire de Procédés (IUT/Université d\'Orléans/França) para PFE. No desenvolvimento da metodologia de análise dos diterpenos foram realizados estudos do método de saponificação do óleo de café verde Arabica (Coffea arabica) cv. Catuaí amarelo, obtido por prensagem (OP). E, concomitantemente a este estudo analítico, foram feitas as extrações do óleo dos mesmos grãos de café verde via SFE e PFE. Os diferentes óleos de grãos de café verde, obtidos pelos três métodos de extração foram analisados e comparados entre si considerando principalmente a concentração dos diterpenos. A metodologia analítica desenvolvida na primeira fase do trabalho constatou que para uma melhor análise dos diterpenos a reação de saponificação deve ser feita utilizando NaOH e a 70 °C. A fração insaponificável foi analisada para os diferentes extratos. Para os extratos obtidos via SFE, a cafeína teve que ser separada do óleo. A análise de quantificação dos diterpenos via cromatografia gasosa, utilizando o próprio cafestol e kahweol como padrão externo, indicou que o óleo obtido por SFE apresentou 50.180,41 mg cafestol/kg óleo e 63.764,32 mg kahweol/kg óleo na condição otimizada. Para a PFE as concentrações máximas obtidas foram de 65.876,29 mg cafestol/kg óleo e 53.328,47 mg kahweol/kg óleo e, no óleo de café verde obtido pelo método convencional a concentração dos diterpenos mostrou-se inferior com 7.508 mg cafestol/kg óleo e 12.822 mg kahweol/kg óleo. As propriedades físicas medidas visando a caracterização do óleo dos grãos de café verde obtido por SFE e prensagem dos grãos indicaram que tanto a densidade quanto a viscosidade diminuem com o aumento da temperatura. Para ambos os óleos, os comportamento da densidade foi semelhante, para aquele obtido pelo método convencional, os valores variaram de 0,94177 g/cm3 (25 °C) a 0,92143 g/cm3 (55 °C) e para o óleo obtido por SFE a variação foi de 0,93645 g/cm3 (25 °C) a 0,9157 g/cm3 (55 °C). A viscosidade dinâmica para o óleo obtido por prensagem variou de 127,8798 mPa×s (25 °C) a 35,0510 mPa×s (55 °C) e, para o óleo obtido por SFE, estes valores foram menores, entre 84,0411 mPa×s (25 °C) e 24,2555 mPa×s (55 °C). O índice de refração para ambos os óleos foi semelhante. Na extração com fluido pressurizado, (PFE), um valor ótimo de rendimento do extrato foi obtido quando se empregou metanol como solvente para uma temperatura de 100 °C e tempo de equilíbrio estático de 20 min. Este valor foi 183% superior a media dos resultados obtidos nos outros ensaios. Na concentração de diterpenos nestes extratos, nota-se também que o etanol foi menos eficiente que o metanol. Na comparação dos dois processos inovadores (SFE e PFE), a concentração de kahweol apresenta-se como o principal componente em quase todos os ensaios, com valores da relação cafestol/kahweol entre 0,73 e 0,96. No entanto, ao ser analisado o processo individualmente, percebe-se que a extração com fluido supercrítico indica que a maioria dos extratos obtidos teve uma concentração de kahweol superior ao cafestol. / This research project, with the support of small coffee producers in the State of São Paulo/Brazil, aimed to study and characterize the green coffee oil obtained by the supercritical fluid extraction and pressurized fluid extraction. Was made to characterize this authentic product, considering the minor components with biological activity demonstrated in the literature, such as phenolic compounds and diterpenes cafestol and kahweol. In order to get the green coffee oil enriched, mainly in these two major diterpenos, components relevant to cosmetic and pharmaceutical industries, applied technological innovation as the supercritical fluid extraction (SFE) and pressurized fluid extraction (PFE). The extraction tests were performed at the High Pressure Laboratory and Natural Products (FZEA/USP/Brazil) for SFE and the Laboratoire de Procédés (IUT/Université d\' Orléans/France) for PFE. In the development of methodology for analyzing diterpenes were conducted studies on the method of saponification of the green oil Arabica coffee (Coffea arabica) cv. yellow Catuaí, obtained by pressing (OP). And, concomitantly this analytical study were extracted from the oil of the same green coffee beans by SFE and PFE. Different green coffee beans oils, obtained by the three extraction methods were analyzed and compared with each other considering mainly the concentration of diterpenes. The analytical methodology developed in the first phase of the work found that for a better analysis of the diterpenes saponification reaction must be made using NaOH and 70 °C. The unsaponifiable fraction was analyzed for the different extracts. Specifically for extracts obtained by SFE, caffeine had to be separated from the oil. The analysis and quantification of diterpenes made by gas chromatography, using himself as cafestol and kahweol external standard, indicated that the oil obtained by SFE showed cafestol 50,180.41 mg/kg oil and kahweol 63,764.32 mg/kg oil in optimal condition. For the PFE maximum concentrations were obtained cafestol 65,876.29 mg/kg oil and kahweol 53,328.47 mg/kg oil and the green coffee oil obtained by the conventional method the concentration of diterpenes was lower than with 7,508 mg cafestol/kg oil kahweol and 12,822 mg/kg oil. The physical measures for the characterization of oil from green coffee beans obtained by SFE and pressing the grains indicated that both the density and the viscosity decrease with increasing temperature. For both oils, the density behavior was similar, to that obtained by the conventional method, the values ranged from 0.94177 g/cm3 (25 °C) to 0.92143 g/cm3 (55 °C) and the oil obtained by the SFE variation was 0.93645 g/cm3 (25 °C) to 0.9157 g/cm3 (55 °C). The dynamic viscosity for the oil obtained by pressing ranged from 127.8798 mPa×s (25 °C) to 35.0510 mPa×s (55 °C) and the oil obtained by SFE, these values were lower, between 84.0411 mPa×s (25 °C) and 24.2555 mPa×s (55 °C). The index of refraction for both oils was similar. In the extraction pressure, (PFE), an optimal value of the extract yield was obtained when methanol was used as solvent at a temperature of 100 °C and static equilibrium time of 20 min. This value was 183% above the average of the results obtained in other tests. At the concentration of these diterpenes extracts, note also that the ethanol was less effective than methanol. In comparing the two innovative processes (SFE and PFE), the concentration of kahweol presents itself as the main component in almost all tests, compared with values of cafestol/kahweol between 0.73 and 0.96. However, the process to be analyzed individually, it is clear that the supercritical fluid extraction indicates that most of the extracts had a concentration higher of kahweol than cafestol.

[pt] A perfuração de poços de petróleo, principalmente em ambientes offshore, é uma operação que demanda um custo muito elevado, portanto a minimização de problemas e danos ao reservatório produtor é muito importante. O projeto de um fluido de perfuração que garanta a mínima invasão na rocha reservatório é um tópico fundamental, como consequência a indústria petrolífera tem investido em estudos com o intuito de evitar que este problema ocorra. Sendo assim, nesse trabalho estudou-se o escoamento de fluidos em um meio poroso ideal, a célula de Hele-Shaw. Para realizar esse trabalho foram utilizados dois fluidos não newtonianos: uma solução aquosa de um polímero flexível, a poliacrilamida; e uma solução aquosa de um polímero rígido, a goma xantana. Esses fluidos não newtonianos representaram o fluido de perfuração, já o papel do petróleo presente na rocha reservatório foi desempenhado pelo óleo mineral. A partir desse experimento é possível observar a instabilidade de Saffman-Taylor ou viscous fingers, que é um fenômeno observado quando um fluido de menor viscosidade desloca outro de maior viscosidade. Esse fenômeno é muito importante em diversas aplicações, tais como: invasão de fluido de perfuração em meios porosos (caso que será estudado), recuperação secundária e terciária de petróleo, fraturamento hidráulico, processamento de polímeros, hidrologia e filtração. O experimento consiste em analisar a evolução da interface entre os dois fluidos através de uma câmera filmadora. A partir das imagens é determinada qualitativamente a eficiência do deslocamento. Com o conjunto de imagens é possível observar também em quais parâmetros dinâmicos e reológicos ocorre a transição fingers (interface instável) para plug (interface estável), e viceversa. Também foram realizados testes reológicos nos quais foi possível conhecer o comportamento dos fluidos não newtonianos utilizados. Com base nos dados coletados observou-se que tanto para a poliacrilamida quanto para a goma xantana a transição ocorre a uma taxa de cisalhamento adimensional próxima de 3. / [en] The drilling of oil wells, particularly in offshore environments, is an operation which demands a high cost, thus, the minimization of problems and damage to the producing reservoir is very important. The design of a drilling fluid that ensures minimum invasion into the reservoir rock is a major topic, consequently the oil industry has invested in research in order to prevent this problem from occurring. Therefore, this research studied the displacement of fluids in an ideal porous medium, a Hele-Shaw cell. To accomplish this task, the following two non-Newtonian fluids were used: an aqueous solution of a flexible polymer, polyacrylamide; and the other an aqueous solution of a rigid polymer, xanthan gum. Such non-Newtonian fluids represent the drilling fluid, while the function of oil present in the reservoir rock was represented by mineral oil. From this experiment it is possible to observe the Saffman-Taylor instability or viscous fingers, which is a phenomenon observed when a low viscosity fluid displaces a higher viscosity fluid. This phenomenon is very important in many applications, such as drilling fluid invasion in porous media, secondary and tertiary oil recovery, hydraulic fracturing, polymer processing, hydrology and filtration. The experiment consists in analyzing the evolution of the interface between two fluids through a digital camera, and determining the displacement efficiency qualitatively from the imagens. With the set of images is possible to observe in which dynamic and rheological parameters the transition from fingers (unstable interface) to plug (stable interface) occurs, and vice versa. Also, rheological tests were performed in which it was possible to know the behavior of non-Newtonian fluids used in the study. From the data collected it was observed that both the polyacrylamide and for xanthan gum transition occurs near the dimensionless shear rate of 3.

[pt] Na última década em Computação Gráfica, foram desenvolvidas várias técnicas de simulação do comportamento de objetos como corpos rígidos, água, fumaça, cabelo e tecido. Enquanto essas técnicas se concentram em modelos físicos simplificados através de fluidos newtonianos monofásicos ou de sólidos ideais, propomos aqui novas técnicas de simulação de fluidos viscoplásticos e multifásicos baseadas numa abordagem lagrangeana da equação de quantidade de movimento. Essas técnicas consistem na discretização do fluido através de um sistema de partículas ao invés dos tradicionais métodos baseados em malhas. A simulação computacional da dinâmica de fluidos é feita utilizando o método numérico conhecido como SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics). Nessa tese, representamos um material viscoplástico como um fluido não-newtoniano que varia entre os estados sólido e líquido, e de alta para baixa viscosidade dependendo de uma força externa aplicada ao material ou de sua própria temperatura. A simulação de fluidos multifásicos é realizada através de um método híbrido malha-partícula a fim de garantir a incompressibilidade no método SPH. / [en] In the last decade in Computer Graphics, they were development many techniques to simulate the behavior of objects such as rigid bodies, water, smoke, hair and cloth. While these techniques focus in simplifled physical models through monophase fluids or ideal solids, we propose new simulation techniques of viscoplastic and multiphase fluids based on a lagrangian approach of momentum equation. These techniques consist in the fluid discretization through particles system instead of traditional grid-based methods. The computational fluid dynamics is performed using the method called SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics). In this thesis, we represent a viscoplastic material like a non-newtonian fluid that it varies between solid and liquid states, and from low to high viscosity depending on the external force applied on material or its own temperature. The simulation of multiphase fluids is made using a hybrid method grid- particle to guarantee the incompressibility of SPH method.