Orientador: Luiz Eduardo de Angelo Sanchez / Banca: Vicente Luiz Scalon / Banca: Renato Goulart Jasinevicius / Resumo: A utilização de fluido de corte geralmente é considerada uma solução para o aumento da produtividade por atuar na redução do desgaste da ferramenta. Contudo, os custos do sistema, manutenção, descarte e os danos à saúde e ao meio ambiente demandam uma evolução tecnológica sustentável. Alguns métodos de refrigeração, como a usinagem criogênica, o uso da mínima quantidade de lubrificante ou mesmo o corte a seco têm sido estudados, mas o desempenho destes métodos é restrito a condições específicas de usinagem. Esta pesquisa trata da concepção, do desenvolvimento e da análise de um método de um método de refrigeração ambientalmente correto, sem prejuízos à saúde, de simples integração em diversos equipamentos, sem alterar a estrutura das ferramentas de corte e tão ou mais eficiente que a aplicação de fluido de corte. Um porta-ferramentas foi adaptado com um canal interno de refrigeração por onde o refrigerante R141-b fluia e evaparava ao remover calor da ferramenta durante o torneamento, sendo em seguida condensado sem liberação para a atmosfera, criando um circuito fechado. Os resultados do método proposto foram comparados à aplicação convencional de fluído de corte e ao corte a seco no torneamento de aço ABNT 1045, utilizando ferramenta de corte de metal duro sem revestimento, bem como no torneamento do aço austenítico de difícil usinabilidade SAE XEV-F, utilizando-se ferramentas revistidas. Os testes mostraram que o novo sistema proporcionou vidas de ferramentas similares ou superiores às obtidas com fluido de corte e superiores ao corte a seco, sugerindo que a redução na temperatura da ferramenta foi capaz de atenuar os mecanismos de desgaste e as alterações na dureza e resistência do metal duro. No torneamento do aço inoxidável o fluído de corte propiciou a refrigeração e lubrificação do processo, superando o método concebido, já que a baixa condutividade térmica e desgaste... / Abstract: The use of cutting fluid are generally considered a solution for the increase of productivity, reducing the cutting tool wear. However, the costs of the system, maintenance and disposal of the fluid, besides the damage to health and to the environment, make necessary the development of a sustainable technological evolution. Sme alternatives such as cryogenic machinig, the use of minimum quantity of lubrificant or even the dry cutting have been studied, but the performance of these methods is restricted to specific conditions. This work presents the conception, development and analysis of an environmental ly friendly method of cooling without health hazards, with integration, into several equipments, without changing the structure of the cutting tools and equally or even more efficient than the application of cutting fluid. A toolholder was desined with an internal cooling circuit in which cooling fluid R141-b flows and evaporates when removing the heat from the cutting tool, and then condensed, creating a closed circuit without release to the atmosphere. The results of using the proposed system were compared to conventional application of cutting fluid and dry cutting in turning of AISI 1045, using uncoated carbide, cutting tools, as well as in the turning of difficult to cut austenitic steel SAE XEC-F, using coated cutting tools. The tests indicated that the proposed system provided a tool life similar to cutting fluid application, suggesting that the reduction in temperature of the cutting tool was able to attenuate the wear mechanisms and the changes in hardness and toughness of the comented carbide. During the turning of stainless steel, the cutting fluid led to cooling and lubrification, exceeding the conceived method, since the low thermal conductivity and high abrasion are common when machining this material / Mestre

Orientador: Geraldo Maciel de Freitas / Co-orientador: Cláudio Kitano / Banca: Elaine Maria Cardoso / Banca: José Junji Ota / Resumo: Esta dissertação de mestrado faz uma abordagem do trabalho experimental desenvolvido no âmbito de pesquisa de escoamento de fluidos não-newtonianos em canais inclinados. Quando estes escoamentos são colocados em condições favoráveis de inclinação e vazão, pode-se constituir um domínio propício à propagação de instabilidades na superfície livre que, eventualmente, podem evoluir para um tipo específico de ondas, conhecidas na literatura como roll waves. Estas ondas, de comprimento e amplitude bem definidos, são especialmente afetadas pelas características do escoamento e do fluido. Em termos de fluido teste, foi confeccionado, caracterizado reologicamente e utilizado o gel de carbopol, de base polimérica e de propriedade não-newtonianas, com bom ajuste do modelo reológico de Herschel-Bulkley. Como existe na literatura uma grande lacuna no que diz respeito a medidas deste fenômeno tanto na natureza quanto em laboratório, buscou-se neste trabalho, projetar e construir um aparato experimental que fosse capaz de reproduzir as condições necessárias para a geração de roll waves, em condições controladas. Técnicas fotométricas e ultrassônicas foram utilizadas no experimento para aferir informações de altura de escoamento, após o fluido teste (gel de carbopol) ser perturbado, por um sistema específico projetado para este fim. O aparato experimental desenvolvido permite, doravante, simulações de roll waves em diversos cenários para fluidos de reologia diversa, constituindo assim, um suporte de grande valia ao entendimento e controle de roll waves presentes, por exemplo em corridas de lama / Abstract: This dissertation makes an approach to the experimental work carried out within the research of non-Newtonian fluids drained in inclined channels. When these flows are placed in favorable slope and flow, can be a suitable area to the spread of instability at the free surface which may eventually evolve into a specific type of waves, known in the literature as "roll waves". These waves of well- defined length and amplitude are especially affected by the flow characteristics and the fluid. In terms of fluid test was elaborated, rheologically characterized and used carbopol gel, polymer-based and non-Newtonian property, with good adjustment of the rheological model of Herschel-Bulkley. As there is a big gap in the literature regarding to both measures of this phenomenon in nature as in the laboratory, was sought in this work, the formation of an experimental apparatus that was able to reproduce the necessary conditions for the generation of roll waves in the laboratory, under those controlled conditions. Photometric and ultrasonic techniques were used in the experiment for measuring height information of the flow after the test fluid (carbopol gel) being disturbed by a specific system designed for this purpose. The experimental apparatus developed now enables simulations of roll waves in various scenarios for different fluid rheology, is thus an invaluable support to the understanding and control of this "roll waves" present in mud, for example / Mestre

Resumo: Diante do elevado desenvolvimento tecnológico mundial, o processo de retificação surge cada vez mais como um dos processos de usinagem mais importantes dentro das indústrias. Diante disto, na procura incessante por processos mais capazes e econômicos é que as empresas vêm buscando a otimização da retificação, por exemplo, através da redução da quantidade de fluido de corte a ser utilizada. Desta forma este projeto pretendeu explorar o conceito da utilização racional de fluidos de corte no processo de retificação, e a utilização de defletores aerodinâmicos para minimizar os efeitos das camadas de ar provindas da rotação do rebolo. Foram utilizados dois fluidos de corte (uma solução sintética e um óleo emulsionável), duas ferramentas abrasivas (um rebolo convencional e outro superabrasivo de CBN com ligante vitrificado), um bocal convencional (para o sistema de lubri-refrigeração convencional) e um bocal otimizado de formato arredondado (para o sistema otimizado, que conta ainda com o emprego ou não dos sistemas defletores). Nas condições de aplicação otimizada, fez-se quatro variações da velocidade de saída do fluido, partindo-se de uma relação unitária (velocidade de saída do fluido de corte igual à velocidade de corte do rebolo), tentando verificar se uma velocidade de fluido um pouco menor poderia afetar negativamente às variáveis de saída analisadas (força tangencial de corte, energia específica de retificação, emissão acústica, rugosidade, desgaste diametral, circularidade, tensão residual e microscopia eletrônica de varredura), com o intuito de se buscar a mínima quantidade de fluido de corte possível de ser aplicada sem prejudicar o processo e a qualidade final das peças. Os resultados mostraram a eficiência na utilização dos defletores aerodinâmicos na condição otimizada, os quais para todas... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo). / Abstract: Given the high world technological development, the grinding process appears like one of the most important processes inside the industries. Thus, companies are looking for the optmization of the grinding process, for example, through the reduction of the amount of cutting fluid used as the incessant search for more capable and economical processes takes place. Therefore, this project intended to explore the concept of the rational use of cutting fluids in the grinding process, and the utilization of the aerodynamics deflectors to minimize the effects of the air layers created by the grinding wheel rotation. Two cutting fluids (a synthetic cutting fluid and an emulsion oil), two grinding wheels (a conventional and other CBN superabrasive grinding wheel with vitrified bond), a conventional nozzle (for the conventional system of coolant and lubrication) and an optimized nozzle with round format (that was used with and without the deflector system) were used. For conditions of optimized coolant and lubrication, four variations of the coolant jet speed were developed, starting from the unitary relationship (coolant jet speed equal to the wheel peripheral speed), trying to verify whether a minor coolant jet speed could affect negatively the output variables (tangential cutting force, grinding specific energy, acoustic emission, roughness, diametrical wear of grinding wheel, roundness, residual stress and scanning electron microscopy), with the intention of looking for the minimal quantity of cutting fluid that can be applied without harming the process and the final quality of the workpieces. The results showed the efficiency of the aerodynamic deflectors in the optimized coolant/lubrication for all the machining conditions. In relation to the different coolant jet speeds used, it has been noticed that the tendency was to improve the final... (Complete abstract, click electronic address below). / Orientador: Eduardo Carlos Bianchi / Coorientador: Marcos Valério Ribeiro / Banca: Paulo Roberto de Aguiar / Banca: Marcos Tadeu Tibúrcio Gonçalves / Banca: Leonardo Roberto da Silva / Banca: Anselmo Eduardo Diniz / Doutor

O presente trabalho encontra-se dividido nas seguintes etapas: primeiramente são expostas algumas limitações presentes nas equações dinâmicas dos plasmas não-colisionais. A seguir obtem-se, de maneira heurística, algumas correções elementares às teorias lineares, correções estas que conduzem diretamente as assim chamadas quase-lienares em suas formas não relavística e relavística. Examina-se então o efeito da variação relativística da girofrequência sobre o coeficiente de difusão, numa aproximação tipicamente perturbativa. / The present work is divided in the following parts: firstly some limitations which are present in the dynamical equations for collisionless plasmas are discussed. Then we obtain, in a heuristic form, some elementary corrections to the linear theories, which directly lead to the so-called quasi-linear theories in its non-relativistic and relativistic forms. The effect of the relativistic variation of the gyrofrequency on the diffusion coefficient is examined in a typically perturbative approximation.

O tempo que a água fica retida nos rios e planícies de inundação afeta diretamente os processos biogeoquímicos e ecológicos relacionados com os ciclos hidrológicos. Apesar de existirem métodos simplificados e sofisticados para estimar o tempo de viagem e o tempo de residência, a análise de grandes sistemas hidrológicos (e.g. maior do que 104 km2) e de sua variabilidade no tempo e no espaço ainda é um desafio. Neste trabalho foi desenvolvido um modelo numérico de rastreamento de águas, numa abordagem probabilística, capaz de fornecer informações associadas à origem, trajetória e dinâmica das escalas de tempo de renovação de água superficial, com enfoque em bacia hidrográficas. Experimentos numéricos foram utilizados para estudar a dinâmica do escoamento de água na bacia Amazônica, com ênfase nas interações e trocas de água entre rio e planícies de inundação. Devido à importância e magnitude dessa bacia, a presença de grandes áreas inundáveis (17% da bacia) e águas de características distintas associadas a sua origem (i.e. águas brancas, claras e negras), a bacia Amazônica configura um estudo de caso interessante para simulações baseadas em rastreamento. Os resultados demonstraram que a planície de inundação tem um efeito de armazenamento importante para a dinâmica da bacia. As simulações sugerem que: (i) o tempo de viagem da água no canal principal, em sua maioria, é menor do que 70 dias; (ii) cerca de 20% das águas da bacia passam pela planície de inundação; (iii) a vazão de troca entre rio e planície de inundação pode chegar a ordem de 105 m3/s, para a bacia inteira; (iv) se as planícies de inundação atuam como áreas de armazenamento durante a cheia, elas podem acarretar um aumento substancial no tempo de viagem das águas (i.e. maior do que 200 dias); (v) e, nesse caso, águas retidas na planície de inundação podem representar uma grande parcela do escoamento da bacia durante o período de águas baixas. Por fim, outros aspectos sobre a variabilidade espacial e temporal do tempo de viagem das águas superficiais e da composição da água, em relação a sua origem, foram estudados. / The time that water is retained in rivers and floodplains directly affects the biogeochemical and ecological processes associated to the hydrological cycles. Although there are both simplified and sophisticated methods to estimate travel time and residence time, the analysis of large hydrological systems (e.g. larger than 104 km2) and their variability in time and space is still a challenge. In this work, we developed a numerical model for water-packet tracking, with a probabilistic approach, capable to provide information associated to the origin, trajectory and dynamics of the surface water renewal time scales, focusing application to watersheds. Numerical experiments were used to study the dynamics of water flow in the Amazon basin, with emphasis on interaction and water exchanges between river and floodplains. Due to the importance and magnitude of this basin, the presence of large floodable areas (17% of the basin) and waters of distinct characteristics associated with its origin (e.g. white waters, clear waters and black waters), the Amazon basin constitutes an interesting case study for simulations Based on tracking. The results showed that the floodplain has an important storage effect for the dynamics of the basin. The simulations suggest that: (i) the travel time of the water in the main channel is less than 70 days; (ii) about 20% of the waters of the basin pass through the floodplain; (iii) the flow between river and floodplain can reach the order of 105 m3/s at basin scale; (iv) if the floodplains act as storage areas during the flooding period, they could increase substantially the travel time of the basin waters (i.e. larger than 200 days); (v) also, in this case, water retained in the floodplains could represent a large portion of the river discharges during the low water period. In addition, other aspects on the spatial and temporal variability of the travel time and composition of surface waters were also explored.

A retenção de particulados oriundos da combustão apresenta-se como um dos maiores problemas em sistemas de geração de energia a partir de carvão (IGCC), e tem como principais objetivos evitar incrustações e minimizar as emissões de poluentes atmosféricos. Para a remoção destes gases e particulados tem se mostrado conveniente a utilização de tecnologias de remoção que não utilizem água como veículo, o que reduziria o impacto ambiental e os custos para o tratamento dos efluentes gerados. Dentro destas características se enquadram os filtros granulares de leito fixo ou móvel. A proposta deste trabalho consiste no estudo de um filtro granular de leito fixo inicialmente em escala de bancada para futura remoção de material particulado seco oriundo da queima do carvão. Primeiramente foi feito um estudo do modelo do filtro utilizando o simulador comercial ANSYS CFX 11.0, como ferramenta computacional. Neste estudo foi possível verificar a perda de carga do leito, a velocidade do gás na entrada do leito, linhas de corrente do gás e pontos de turbulência e recirculação anterior à experimentação. A partir destes resultados preliminares foi possível a continuação do trabalho experimental que se deu em 3 etapas. A primeira foi o cálculo do perfil de velocidade do gás, a segunda a calibração da placa de orifício, instrumento de medida de velocidade e, por fim, as medias de perda de carga por diferença de pressão. Com os dados coletados calculou-se a permeabilidade hidráulica do leito, valor este aplicado ao modelo computacional para comparação com a permeabilidade teórica. Os resultados finais de perda de carga para o filtro, principal objetivo do trabalho, estão dentro do esperado e torna possível a continuidade do projeto para estudos futuros. / The particulate retention from combustion is presented with one of the biggest problems in systems of power generation from coal (IGCC), and has as main objectives to avoid fouling and minimize emissions of air pollutants. For the removal of these gases and particles has been shown convenient to use removal technologies that do not use water as a vehicle, which would reduce the environmental impact and costs for the treatment of effluents. In these characteristics are framed the fixed bed granular filter or moving bed granular filter. The purpose of this work is to study a fixed-bed granular filter initially in bench scale, for future removal of dry particulate material derived from burning coal. First a study was made of the filter model using the commercial simulator ANSYS CFX 11.0 as a computational tool. In this study it was possible to verify the pressure drop of the bed, the gas velocity at the entrance of the bed, current lines and gas recirculation and turbulence points before the experimentation. From these preliminary findings, it was possible to further experimental work was made in three steps. The first was the calculation of the velocity profile of the gas, the second orifice plate calibration, the measuring instrument speed, and finally the medium pressure drop by the pressure difference. With the collected data used to calculate the hydraulic permeability of the bed, a value applied to the computational model for comparison with theoretical permeability. The final results of loss for the filter, the main objective of this study are as expected and makes possible the continuation of the project for future studies.

A indústria automotiva vem dando muita atenção à área de dinâmica dos fluidos computacional, pois simular os efeitos do escoamento em geometrias automobilísticas ou através de peças componentes do motor vem a auxiliar na concepção dos projetos. Com o estudo da dinâmica dos fluidos, criar protótipos e realizar testes experimentais exaustivamente já não é necessário, o que implica em diminuir os custos de projeto. O presente trabalho consiste em modelar o escoamento através de um coletor semelhante ao presente num motor. O modelo é composto pelas equações de conservação da massa e de Navier-Stokes, sujeitas a condições iniciais e de contorno apropriadas. Elas são transformadas para o sistema de coordenadas generalizadas, discretizadas em diferenças finitas e, iterativamente, obtém-se as componentes do vetor velocidade satisfazendo a pressão em todo o domínio. Os resultados obtidos comparam adequadamente com dados experimentais e analíticos encontrados na literatura. / The automotive industry is paying more attention at computational fluid dynamics nowadays, because to simulate the flow over automobile geometries or engine components helps the design of such components. With the fluid dynamics analysis many experimental tests are not more necessary, reducing design costs. The aim of the present work is to model the flow through an intake system similar to the one found in an engine. The model is based on the mass conservation and N-Stokes equations, submitted to appropriate initial and boundary conditions. They are transformed into their generalized form, aproximated by finite differences and solved (iteratively) in order to obtain velocity fields satisfying pressure gradients over all domain. Obtained results showed to compare well with numerical and analytical data found in the literature.

Bancos de tubos ou de barras são encontrados nas indústrias nucleares e de processos, constituindo-se nos dispositivos mais comumente utilizados no desenvolvimento de trocadores de calor. As tentativas de elevar as taxas de transferência de calor nos trocadores de calor não consideram, como uma prioridade do critério de projeto, os efeitos estruturais causados pelo escoamento turbulento de fluido através do banco de tubos, a menos que ocorram falhas. Com a redução da relação entre passo e diâmetro do banco de tubos (espaçamento relativo), para otimizar o processo de transferência de calor, surgirão cargas dinâmicas, que não estão associadas ao processo de desprendimento de vórtices, como nos bancos de tubos com grandes espaçamentos relativos. Enquanto as cargas estáticas parecem surgir, principalmente, devido à forte queda de pressão que ocorre nas fendas estreitas entre os tubos, em bancos de tubos com pequeno espaçamento relativo, as cargas dinâmicas, provenientes do campo de pressões flutuantes, têm um comportamento aleatório, sem qualquer freqüência característica. As flutuações de pressão resultam das flutuações de velocidade nas diversas posições do campo de escoamento. O propósito desta tese é investigar o comportamento das flutuações de pressão e de velocidade, e sua interdependência, em bancos de tubos com arranjos triangulares e quadrangulares e diversos espaçamentos relativos e, baseado nos resultados obtidos, contribuir para o desenvolvimento dos critérios de projeto destes equipamentos. A seção de testes é constituída por um canal retangular com 1370 mm de comprimento, 146 mm de altura e uma largura máxima (ajustável) de 193 mm. O fluido de trabalho é o ar, impulsionado por um ventilador centrífugo, passando por uma câmara de tranqüilização e um conjunto de grades e telas, antes de alcançar o banco de tubos segundo um ângulo de incidência de 90o e com um valor em torno de 2 % de intensidade da turbulência. Tanto os arranjos triangulares como os quadrangulares possuem relação entre passo e diâmetro P/D = 1,60 , 1,26 , 1,16 e 1,05 com números de Reynolds calculados com base no diâmetro dos tubos (32,1 mm para todas as geometrias) e na velocidade do escoamento nas fendas estreitas entre os tubos, desde Re = 4•104 até 7•104. As velocidades e as flutuações de velocidade foram medidas por um anemômetro de fio quente a temperatura constante, enquanto as flutuações de pressão foram medidas por um transdutor de pressão piezo-resistivo, montado no interior de um dos tubos do banco e conectado a tomadas de pressão por mangueiras plásticas. O tubo instrumentado com o transdutor de pressão nos bancos podia girar de forma que foram efetuadas medições a cada 10o. A sonda de fio quente podia ser movimentada para diversas posições entre dois tubos no banco, ao longo de uma linha na direção do escoamento. A aquisição de dados de flutuações de velocidade e de pressão foi efetuada simultaneamente, para permitir a obtenção de resultados de correlações cruzadas, por uma placa conversora analógico-digital controlada por um micro computador. Os resultados experimentais estão apresentados, na forma adimensional, em médias quadráticas, funções de densidade auto-espectral e funções de correlação cruzada. As médias quadráticas das flutuações de pressão indicam uma distribuição mais uniforme das cargas dinâmicas em torno dos tubos na medida em que a razão P/D é diminuída. O comportamento dos espectros de flutuações de velocidade mostram diferentes decaimentos para os arranjos triangulares e quadrangulares, com valores decrescentes na medida em que a razão P/D é reduzida. A análise dos resultados dos espectros de flutuações de pressão mostra exponentes de -1 e -10/3, sendo a extensão da faixa deste último, maior para as maiores razões P/D. Os picos correspondentes ao processo de desprendimento de vórtices aparecem somente no arranjo com a maior relação P/D. Reduzindo a razão P/D, observa-se um aumento na energia dos menores vórtices do escoamento turbulento, degenerando em turbulência de banda larga. Os coeficientes de correlação cruzada entre flutuações de velocidade e de pressão diminuem enquanto a razão P/D aumenta. A análise dos resultados experimentais permite a identificação dos principais aspectos do processo de excitação das vibrações induzidas pelo escoamento em bancos de tubos conduzindo a recomendações para o projeto destes equipamentos. / Banks of tubes or rods are found in the nuclear and process industries, being the most common device used in the development of heat exchangers. Attempts to increase heat exchange ratios in heat transfer equipments do not consider, as a priority of project criteria, structural effects caused by the turbulent fluid flow across the tube bank, unless failures occur. By reducing the aspect ratio (pitch-to-diameter ratio) of a tube bank, to improve the heat transfer process, dynamic loads will appear, which are not associated to vortex shedding, as in large aspect ratios tube banks. While static loads seem to appear mainly due to the strong pressure drop which occurs in the narrow gaps between the tubes, in small aspect ratio tube banks, dynamic loads, arising from the fluctuating pressure field, have a random behavior, without any characteristic frequency. Pressure fluctuations result from velocity fluctuations at several positions of the flow field. The purpose of this thesis is to investigate the behavior of pressure and velocity fluctuations, and their interdependence, in tube banks with triangular and square arrangements and several aspect ratios and, based on the obtained results, to contribute for the development of the design criteria of these devices. The test section is a 1370 mm long rectangular channel, with 146 mm height and a maximal (adjustable) width of 193 mm. Air is the working fluid, driven by a centrifugal blower, passed by a settling chamber and a set of honeycombs and screens, before reaching the tube bank at an incidence angle of 90o and about 2 % turbulence intensity. Both triangular and square arrangements have pitch-to-diameter ratios P/D = 1.60, 1.26, 1.16 and 1.05 with Reynolds numbers, calculated with the tube diameter (32.1 mm for all geometries) and the velocity of the flow in the narrow gap between the tubes from Re = 4•104 to 7•104. Velocity and velocity fluctuations were measured by a constant temperature hot wire anemometer, while pressure fluctuations were measured by a piezo-resistive pressure transducer mounted inside one of the tubes in the bank and connected to pressure taps by plastic tubes. The tube instrumented with the pressure transducer in the banks could be rotated, so that measurements at each 10o were performed. The hot wire probe could be moved to several positions between two tubes in the bank, along a line in the flow direction. Data acquisition of velocity and pressure fluctuations was performed simultaneously, to allow cross-correlations results, by an analog-to-digital converter board controlled by a personal computer. Experimental results are presented in form of dimensionless RMS values, autospectral density functions and cross-correlation functions. RMS values of pressure fluctuations indicate a more uniform distribution of dynamic loads around the tubes as the P/D ratio decrease. Behavior of the velocity fluctuation spectra show different decay for triangular and square arrays, with decreasing values as the P/D ratio is reduced. Analysis of the results of spectra of pressure fluctuations shows exponents of -1 and -10/3, being the extension range of the latter larger for the widest P/D ratios. Peaks corresponding to vortex shedding appear only at the bank with the largest P/D ratio. By reducing the P/D ratio an increase on the energy of the smallest eddies of the turbulent flow is observed, degenerating in to broad band turbulence. Cross-correlation coefficients between velocity and pressure fluctuations decrease as the P/D ratio is increased. Analysis of the experimental results allows the identification of the main features of the excitation process of flow induced vibrations in tube banks leading to recommendations for the design of these equipments.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Instituto de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Nanociências e Nanobiotecnologia, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-11-05T19:19:17Z No. of bitstreams: 1 2014_AnaPauladeOliveiraRicaldideCastilho.pdf: 4670064 bytes, checksum: c3bbaf5f40e72fd1501ab28dcd2a73ec (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2014-11-10T17:07:31Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_AnaPauladeOliveiraRicaldideCastilho.pdf: 4670064 bytes, checksum: c3bbaf5f40e72fd1501ab28dcd2a73ec (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-10T17:07:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_AnaPauladeOliveiraRicaldideCastilho.pdf: 4670064 bytes, checksum: c3bbaf5f40e72fd1501ab28dcd2a73ec (MD5) / O objetivo deste trabalho é a fabricação de novas nanoestruturas de nanofilmes compostos por nanopartículas de óxidos de ferro e biopolímeros (quitosana ou o álcool polivinílico) por meio da técnica de automontagem camada por camada, assim como estudar o processo de adsorção das NPs de óxidos de ferro e realizar testes toxicológicos das nanoestruturas fabricadas. As NPs de óxidos de ferro (diâmetro  10nm) funcionalizadas com citrato foram sintetizadas por meio da técnica de coprecipitação química em meio aquoso e dispersas para formar suspensões coloidais com pH adequado às aplicações biológicas. Os nanofilmes compostos por NPs de óxidos de ferro e polímero foram depositados em substrato de vidro óptico BK7 ou em celulose bacteriana. O monitoramento do crescimento dos nanofilmes foi realizado por meio da espectroscopia de UV-Vis, enquanto a estrutura e a morfologia foram estudadas por meio das técnicas de espectroscopia Raman, de microscopias eletrônica de transmissão, de varredura e de força atômica. Em adição, foram realizados testes toxicológicos por meio da avaliação da viabilidade celular in vitro em culturas de células de linhagem NIH-3T3, empregando-se o método colorimétrico do brometo de 3(4,5dimetiltiazol-2il)-2,5-difenil-tetrazólio (MTT). Os nanofilmes formados por quitosana e nanopartículas, denotados por (QUI/CIT-MAG), depositados sobre substratos de vidro, apresentaram espessuras na faixa de 5 a 40 nm e crescimento linear, conforme se espera para amostras obtidas com a técnica de automontagem. Por outro lado, os filmes compostos por (PVA/CIT-MAG) apresentaram baixa adsorção de partículas. Os resultados obtidos pelas diversas técnicas de análise de superfície mostraram a uniformidade dos nanofilmes depositados em substratos de vidro ou celulose bacteriana. Os testes de viabilidade celular mostraram que os nanofilmes produzidos não apresentam efeitos citotóxicos, e indicaram o seu potencial para aplicações biomédicas. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The objective of this study is the fabrication of new nanofilms comprising iron oxide nanoparticles and biopolymers (chitosan or polyvinyl alcohol) via the layer-by-layer technique, as well as studying the process of adsorption of the iron oxide nanoparticles, and perform toxicity tests of the produced nanostructures. Citrate-coated iron oxide nanoparticles (diameter  10 nm) were synthesized via the chemical co-precipitation route in aqueous medium and dispersed to produce colloidal suspension for biological applications. The nanofilms composed of iron oxide nanoparticles and polymer were deposited onto optic glass BK7 as well as on bacterial cellulose substrates. The growth of the nanofilms was monitored using UV-Vis spectroscopy, while the morphology and structure was studied by Raman spectroscopy, transmission electron microscopy, scanning electron microscopy and atomic force microscopy. In addition, toxicity tests were performed via cell viability in vitro in cultures of NIH-3T3 cells using the colorimetric assay of 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT). The nanofilms constituted of chitosan and nanoparticles deposited on BK7, presented thickness from 5 up to 40 nm and linear growth. Otherwise, the films constituted of PVA and nanoparticles presented low nanoparticle adsorption. The analysis of the results showed nanofilms deposited on both substrates are uniform. The cell viability assay showed that the produced nanofilms don’t show toxicity effects, indicating their potential for biomedical applications.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2014. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2014-12-01T19:11:55Z No. of bitstreams: 1 2014_AlejandroAugustoOspinaLopez.pdf: 4341563 bytes, checksum: 8bfee1d950b9f7572999a80254f5922a (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2014-12-02T10:47:52Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2014_AlejandroAugustoOspinaLopez.pdf: 4341563 bytes, checksum: 8bfee1d950b9f7572999a80254f5922a (MD5) / Made available in DSpace on 2014-12-02T10:47:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2014_AlejandroAugustoOspinaLopez.pdf: 4341563 bytes, checksum: 8bfee1d950b9f7572999a80254f5922a (MD5) / Neste trabalho estuda-se o comportamento dinâmico de cascas cilíndricas em vibrações livres e vibrações livres considerando o acoplamento fluido-estrutura. O estudo das características dos movimentos vibratórios destas estruturas cilíndricas, onde a influência das restrições na sua vinculação e o acoplamento com o meio fluido representam parâmetros importantes para a compreensão geral dos fundamentos do seu comportamento. Tais fatores se observam nas aplicações industriais, quando se deve evitar efeitos destrutivos como a ressonância, assim como garantir o desempenho da estrutura de modo a satisfazer as exigências necessárias evitando acidentes com incidências ambientais, sociais e econômicas. As soluções analíticas para a vibração livre de cascas circulares são obtidas considerando o campo de deformações proposto pela teoria de Donnell. Foram estudadas diferentes condições de contorno, modeladas por funções de viga, sendo que os deslocamentos da superfície media são assumidos como expansões modais de funções trigonométricas. No estudo do Fluido acústico (cavidade cilíndrica) efeituou-se a solução da equação da onda mediante o método de separação de variáveis, Quanto a análise das vibrações acopladas fluido-estrutura, aplicou-se um método pseudo-acoplado, onde implementou-se um fator de massa adicional de fluido na equação de movimento. Em todas as análises realizadas, utilizou-se o software ANSYS, baseado no método numérico dos elementos finitos. Posteriormente com os resultados obtidos, procedeu-se um estudo comparativo analítico e numérico que mostra uma boa aproximação. ______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In this paper we study the dynamic behavior of cylindrical shells in free vibration and free vibration considering the fluid-structure coupling. The study of the characteristics of vibratory movements of these cylindrical structures, including the influence of the restrictions on its binding and coupling with the fluid medium are important parameters for the general understanding of the fundamentals of their behavior. Such factors are observed in industrial applications, when to avoid destructive effects such as resonance, as well as ensure the performance of the structure in order to meet the necessary requirements avoiding accidents with environmental, social and economic implications. The analytical solutions for the free vibration of circular shells are obtained considering the strain field theory proposed by Donnell. Different boundary conditions, modeled by beam functions, and the average surface displacements are assumed to modal expansions of trigonometric function were studied. The study of acoustic fluid (cylindrical cavity) was done by the solution of the wave equation using the method of separation of variables, for the analysis of the vibrations coupled fluid-structure applied a pseudo-coupled method, which implemented a factor additional mass of fluid in the radial coordinate movement. In all analyzes, we used the ANSYS software based on numerical finite element method. After these results proceeded a comparative study between analytical and numerical data which shows a good approximation.