O fenômeno de segregação celular ocorre tanto na estruturação inicial dos organismos (morfogênese) quanto durante a regeneração de tecidos danificados. O reordenamento celular ocorre através do agrupamento de células de um mesmo tipo. A evolução do tamanho destes agregados é objeto de experimentos e de simulações relatados na literatura há mais de vinte anos. Os resultados encontrados, no entanto, são controversos. Ao simular a segregação celular pode-se obter uma lei de potência ou uma dependência logarítmica para a evolução do tamanho desses agregados. Por outro lado, dentro de certos intervalos, os experimentos podem ser ajustados com leis de potência, mas os expoentes obtidos diferem dos sugeridos nas simulações, deixando obscura a compreensão do problema. Para entender a origem física deste fenômeno estendemos os modelos de simulações baseados em diferença de adesão para incluir as hipóteses: de diferença de velocidades, de reconhecimento celular e de motilidade de grupo. Verificamos que as proporções de células de cada tecido são determinantes na distribuição espacial final do agregado e mapeamos isto em um diagrama. Para estudar a evolução do crescimento de agregados utilizamos dois métodos: a aproximação de agregado médio e a abordagem através da equação de coagulação-fragmentação de Smoluchowski. Em ambas abordagens supomos que as células formam agregados com simetria esférica e que o mecanismo principal responsável pela segregação é a fusão binária de agregados. Usando o primeiro método obtivemos resultados analíticos que mostram os efeitos de tamanho finito tanto das células individuais quanto do tamanho do sistema sobre as leis de evolução temporal. Além disso, a partir do ajuste de dados experimentais, mostramos que os expoentes corretos das leis de potência só podem ser obtidos redefinindo-se a dependência da constante de difusão dos agregados com sua massa. Para levar em conta o efeito da flutuação de tamanho dos agregados, uma equação de Smoluchowski generalizada é proposta. A distribuição de tamanhos de agregados é obtida integrando-se esta equação e, após, esse resultado é comparado com experimentos e simulações. / The celular segregation happens both in the initial organism structuration (morphogenesis) and in tissue regeneration. Cell sorting happens by grouping of cells of the same kind. The size evolution of these cluters has been reported in experiments and simulations in the literature in the last twenty years. The results found are, nevertheless, controversial. When simulating cell segregation one may obtain a power law or a logaritmic dependency for their evolution. On the other hand, within a limited range, the experiments suggest a power law, however the exponents differ from those obtained by simulations, leaving the problem undefined. In order to understand the physical origin of this phenomenon we have extended the simulations models based on differential adhesion to include the hypotheses of diferential velocities, cell recognition and diferential group motilities. We have verified that different cell type proportions determine different final cell spatial distribution and mapped this in a diagram. In order to study the evolution of cluster growth we have used two methods: the mean cluster approach and the Smoluchowski coagulation-fragmetation equation approach. In both cases we suppose that the cells form spherical clusters and that the primary aggregating mechanism is through binary cluster fusion. Using the first method we obtain analytic results showing the effects produced by the finite size of the individual cells and of the finite syze of the system on the evolution laws. Besides, from the experimental data fitting, we have shown that the correct exponent for the power laws is obtained only if we redefine the difusion constant dependency with the cluster mass. In order to consider the cluster size fluctuation effect, a generalized Smoluchowski equation is proposed. The system cluster size distribution is obtained integrating this equation and, then, this result is compared with experiments and simulations.

No presente trabalho foi feita a simulação computacional de três salas cirúrgicas e de alguns ambientes contíguos. Este estudo teve como objetivo verificar a influência dos diferentes layouts no conforto térmico dos ocupantes, na qualidade do ar interior, no dimensionamento dos equipamentos de climatização e no gasto energético. Todos os ambientes foram simulados para as condições climáticas de cinco capitais Brasileiras: Belém, Brasília, Porto Alegre, Recife e São Paulo. Estudou-se três tipos de distribuição arquitetônica. No Caso 1, o layout apresentado foi uma sala cirúrgica e um corredor. No Caso 2 foram analisados a sala cirúrgica, um corredor limpo e um corredor “sujo” (corredor de expurgo); enquanto no Caso 3, a sala cirúrgica, antecâmara e corredor. Os ambientes estudados são hipotéticos. As características construtivas e parâmetros ambientais (temperatura, umidade relativa, velocidade do ar, etc.) foram pré-estabelecidos segundo o tipo de cirurgia, baseando-se em normas brasileiras e algumas internacionais. Os tipos de cirurgias estudadas foram a ortopédica e a abdominal, considerando-as, respectivamente, asséptica e séptica. O conforto térmico foi calculado para os seguintes ocupantes: paciente, cirurgiã, anestesista, enfermeira auxiliar, enfermeira instrumentadora, enfermeira circulante, equipe de preparo e equipe de limpeza, pessoas no corredor e pessoas acessando a antecâmara. A escala utilizada para estabelecer as condições de conforto térmico, foi a ISO 7730. O gasto energético foi simulado para o período de um ano de projeto, enquanto os demais parâmetros, para um dia de verão (21 de janeiro) e um dia de inverno (21 de julho). O software utilizado na simulação foi o Energy Plus, versão 1.03. Com o modelamento foi possível observar o comportamento de cada parâmetro requerido, dentro de um espaço de tempo e nas diferentes regiões brasileiras estudadas. Na simulação, verificou-se que as variáveis, temperatura e umidade relativa, mantiveram-se dentro dos parâmetros exigidos. Estas variáveis, estando sob controle, não expuseram o ambiente a condições favoráveis para a amplificação de microorganismos. O controle de contaminantes nos ambientes, fez-se a partir do diferencial de pressão, da política de acesso de pessoas às salas cirúrgicas, bem como as filtragens recomendadas pelas normas. Com o dimensionamento dos equipamentos, foi possível ter as potências de cada fan-coil no dia de verão e de inverno para cada cidade e tipo de cirurgia. A menor potência encontrada para a sala cirúrgica foi no Caso 2. Dentro das análises realizadas, o layout do Caso 2 se mostrou mais eficiente, do ponto de vista energético, e em relação ao conforto térmico. Em todos os casos o anestesista e o paciente encontraram-se em situação de extremo desconforto, porém, no dia de inverno no Caso 2, apresentaram uma pequena melhora na sensação térmica, enquanto as demais pessoas, mantiveram-se em conforto ou pouco desconfortáveis. Analisando a política de acesso às salas cirúrgicas o layout com dois corredores permite um maior controle da sala cirurgica, diminuindo assim o risco de infecção cruzada nestes ambientes. Com o controle do ambiente interior, melhora-se as condições de segurança e saúde do corpo clínico e pacientes. O uso de simulação computacional mostrou-se uma importante ferramenta de suporte, permitindo avaliar o desempenho de diferentes soluções. A simulação computacional permite identificar ainda na fase de projeto, os projetos que são mais adequados ao uso do ambiente e o de maior qualidade, e os mais eficientes do ponto de vista energético. / At the present report, was made a computational simulation of three operating rooms and some adjacent areas. The purpose of this study was to verify the influence of the different layouts in the thermal comfort of the occupants, the indoor air quality, in the HVAC characteristics and in the energy consumption. All the environments were simulated according to the climate conditions of five Brazilian capitals: Belem, Brasilia, Porto Alegre, Recife e Sao Paulo. Three different layouts were studied. In Case 1, the layout consisted of an operating room and a hallway. Case 2 consisted of an operating room, a hallway with ultra-clean air and a second hallway with normal air treatment which is used as exit from the operating room and remove contaminated materials and instruments. Case 3 were considered an operating room, an antechamber and a hallway. The three cases described and studied are hypothetical. The constructive characteristics and the environmental parameters (temperatures, relative humidity, the air velocity, pressure, filters, etc.) were established according to the type of surgery and also based on Brazilian and some International standards. Two types of surgeries were evaluated: the orthopedic and the abdominal, considering them aseptic and septic, respectively. The thermal comfort of the patient, surgical team, support staff and the person, who cleans the operating room, were evaluated. The scale ISO 7730 was used to establish the thermal comfort conditions. The energy consumption was simulated for a one-year project, while the other parameters for one Summer day (21st January) and one Winter day (21st July). The software used in the simulation was the Energy Plus, version 1.03. With the modeling, it was possible to observe the behavior of each required parameters within a time space in the different Brazilian capitals. In the simulation, the environment temperature and the relative humidity were analyzed, and they remained in the demanded parameters. Those variables were under control and, therefore do not exposed the environment to favorable conditions of microorganisms increase. The architectural analysis was made to the politics of people’s access to the operating room. With the equipment dimensioning, it was possible to have the potencies of each fan-coil in the Summer and Winter day for each city and kind of surgery. The lowest power found was the one for the surgery room in Case 2. Based on the results of the simulations, comparing the performance of the three different layouts, Case 2 revealed to be more efficient on the energy consumption and also to the thermal comfort. However, in Case 1, 2 and 3, the anesthesiologist and the patient were in a situation of extreme thermal discomfort, although in winter day Case 2 revealed a small improvement on the feeling of thermal discomfort, while the other people remained in comfort or a little thermal discomfort. Analyzing the politics of people’s access to the operating rooms, Case 2 provides higher control of the indoor environment, since the surgical team and aseptic materials and instruments enter in the operating room for a hallway with clean air and leave the room for another hallway. Case 2 layout works as an architectonic barrier, defining the people behavior in the Operating Unit and, therefore, decreasing the risk of cross-infection. A computational simulation is an important support tool in the performance assessment of architectonic solutions. The use of computational simulation permits to compare and evaluate different design solutions during the design process, and to identify designs that are more efficient, adequate for the use and that provides improved indoor environment quality for the users.

A compreensão dos processos físicos envolvidos no fluxo e no confinamento de fluidos complexos em sistemas manométricos é de grande interesse para físicos, químicos, biólogos e engenheiros, dada a gama de novas tecnologias envolvidas e da busca contínua de uma melhor compreensão da vida no nível molecular. Dentre os métodos teóricos para abordar este tema, a simulação computacional destaca-se como uma das ferramentas mais poderosas para seu o entendimento, muito embora o alto custo computacional ainda representam um grande obstáculo a ser transposto. Assim, o uso de modelos computacionais que permitam simulações simples, capazes de descrever microscopicamente os sistemas estudados, ao mesmo tempo de forma realista e com baixo custo computacional, ´e o desafio que se impõe. É exatamente em resposta a este desafio que nesta tese nos propusemos a estudar a difusão e estruturação de fluidos complexos através de nanocanais. Em uma primeira etapa do trabalho utilizamos um modelo computacional para calcular o fluxo de íons através de nanoporos e canais inseridos em membranas. O método baseia-se na utilização de simulação em Dinâmica Molecular Grande Canônica com Dois Volumes de Controle (DCV-GCMD) e na solução analítica para o potencial eletrostático dentro de um nanoporo cilíndrico recentemente obtida por Levin. A combinação da teoria de Levin com a simulação DCV-GCMD é utilizada para estudar o fluxo iônico através de um canal artificial que imita o comportamento do canal bactericida gramicidin. A, através da obtenção dos perfis corrente-voltagem e corrente-concentração para várias condições experimentais. Uma boa concordância com experimentos foi encontrada. Na segunda etapa do trabalho utilizamos um modelo de potencial contínuo de duas escalas para a água a fim de estudarmos a difusão através de um modelo coarse-grained de nanotubos de carbono. Diferentes estudos para estes fluidos foram realizados. A dependência da constante da difusão com o raio do nanotubo ´e estudada, e encontramos um resultado qualitativamente equivalente ao obtido em simulações de Dinâmica Molecular para modelos atomísticos de água. Analisando o perfil de densidade dentro do canal observamos que a competição entre as escalas gera o aumento anômalo na difusão para canais estreitos. Em seguida, calculamos o fator de aumento de fluxo para fluidos de duas escalas com interações repulsiva ou atrativa. Obtivemos um resultado comparável qualitativamente com experimentos para água em nanotubos, e mostramos como mudanças conformacionais na estrutura do fluido levam a transição de regime de fluxo contínuo para não-contínuo. Por fim, comparamos o comportamento do fluxo quando modificamos as escalas de interação, e mostramos que o comportamento anômalo somente ocorre quando existe competição entre as escalas. / The understanding of physical processes envolved in confinement and flux of complex fluids in nanoscale systems is of great interest to physicists, chemists, biologists and engineers. This knowledge open a large number of possibilities in new technologies and enables a better compreension of live at molecular level. Simulational methods stand out as one of the most powerful theoretical tool to the understanding of such systems. The high computational cost of such simulations, however, remains as a huge obstacle to be transposed. Therefore, the challenge is the use of simple simulational models capable to describe realistically the system of interest at a low computational cost. To this end, we proposed in this thesis ways to study the diffusion and structure of complex fluids confined inside nanotubes. First, we use a computational approach to calculate the ionic fluxes through narrow nano-pores and transmembrane channels. The method relies on a dual-control-volume grand-canonical molecular dynamics (DCV-GCMD) simulation and the analytical solution for the electrostatic potential inside a cylindrical nano-pore recently obtained by Levin. The Levin’s theory is combined with the DCV-GCMD technique to calculate the ionic fluxes through a synthetic channel which mimics the properties of the gramicidin A channel, obtaining the current-voltage and the current-concentration relations under various experimental conditions. A good agreement with experiments is found. Next, we use a two scale continuum potential for water to study the diffusion of water-like fluids through a coarse-grained model of carbon nanotubes. Several studies for this fluids were performed. The diffusion constant behavior for different channel radius was evaluated, and a good qualitative agreement with all atom Molecular Dynamics results was found. Also, we analise the radial density profile inside the nanotube and observe that the competition between the two scales in potential produces a anomalous increase in fluid diffusion for narrow channels. Then, the flow enhancement factor was evaluated for attractive and purelly repulsive water-like fluids. Our results are similar to experimental results for water flowing in carbon nanotubes. We show that structural changes in the fluid leads to a transition from continuum to non-continuum flow. Finally, we compare the effect of the two length scales in the flow behavior, and show that the anomalous behavior only occurs when there is a competition between the scales.

Submitted by Danielle Karla Martins Silva (danielle.martins@ufpe.br) on 2015-03-06T14:59:07Z No. of bitstreams: 2 Tese_Final_Karlla_Adriana.pdf: 7771602 bytes, checksum: 6893c6258f3b4f043524cf6b9d8c3566 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-06T14:59:07Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese_Final_Karlla_Adriana.pdf: 7771602 bytes, checksum: 6893c6258f3b4f043524cf6b9d8c3566 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012 / O efeito do campo magnético na fase vidro de spin a campo nulo de um composto antiferromagn etico Ising tridimensional dilu do, FexZn1xF2, x = 0:25, pr oximo ao limiar da concentra c~ao de percola c~ao de primeiros vizinhos, xp 0:24, e investigado via simula c~oes Monte Carlo e de campo m edio s to-a-s tio. Aqui consideramos as constantes de acoplamento de curto alcance obtidas diretamente do composto em quest~ao, ao inv es de uma distribui c~ao estoc astica de intera c~oes de troca (exchange). Estudamos as din^amicas da fun c~ao de correla c~ao, magnetiza c~oes termo-remanente e isotermo-remanente, e a termodin^amica da histerese e magnetiza c~oes nos ciclos de refriamento a campo nulo (zero eld cooling) e com campo ( eld cooling), assim como as con gura c~oes microsc opicas de spin associadas; os resultados foram obtidos para o aglomerado de spin (cluster ) percolante e para a amostra inteira. Para temperaturas muito baixas, o comportamento do sistema e dominado pela competi c~ao entre as intera c~oes antiferromagn eticas e o campo aplicado. Com o aumento da temperatura, nossas conclus~oes s~ao consistentes com um comportamento v treo ou metaest avel do tipo vidro de spin no contexto de um cen ario do modelo de droplets modi cado, com ativa c~ao t ermica dos dom nios fractais correlacionados sobre barreiras de energia logar tmicas pr oximas ao limiar da concentra c~ao de percola c~ao de primeiros vizinhos.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:28Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2040_1.pdf: 3533292 bytes, checksum: 07ed8a868276b7638a4ad97789d8a9e6 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de Pernambuco / A segunda causa de mortes de mulheres no Brasil é o câncer de mama, apesar de ser uma doença de diagnóstico relativamente fácil. Mesmo sendo antagônicas, essas informações são coerentes, pois as mulheres ainda têm receio de procurar ajuda médica e só o fazem quando a doença já está num estágio avançado, dificultando com isso o diagnóstico precoce. Devido a isso, o Ministério da Saúde tem investido na divulgação do auto-exame, do exame clínico e da mamografia que são vistas como as formas mais eficazes para detecção precoce do câncer de mama. A termografia, técnica que capta a emissão de radiação infravermelha de um objeto, aliada a estes exames tradicionais aumenta em 14% a chance de se detectar um câncer. Trata-se de uma técnica não invasiva, indolor e sem contato físico com o paciente, além de não emitir radiação. A existência de alguma patologia altera a temperatura do corpo que pode ser captada pela termografia. O tumor mamário é uma dessas patologias que com o aumento dos vasos sanguineos causam uma elevação da emissão de calor. Dependendo do tamanho e da posição do tumor este aumento pode influenciar na temperatura na superfície da mama. Dentro de um objetivo maior que é verificar a aplicabilidade do uso da termografia na detecção precoce do câncer de mama, o trabalho em questão apresenta um programa computacional desenvolvido na plataforma Matlab para automatizar várias análises de forma rápida e organizada. O mesmo é capaz de gerenciar a utilização de um programa gerador de malhas e um outro comercial CFD (Computational Fluid Dynamics), FLUENT, de forma seqüenciada, e otimizando a memória de armazenamento de arquivos automatiza várias análises. Inicialmente o programa foi testado com uma geometria bidimensional construída com dois domínios circulares. Para uma análise mais realista foi utilizado um fantoma o qual foi preso a uma máquina de medição de coordenadas para obter as coordenadas dos pontos da mama direita. Sob o gerenciamento do programa implementado no presente trabalho, uma geometria mais realista da mama foi construída com esses pontos e as simulações foram realizadas pelo FLUENT, que usa o Método dos Volumes Finitos para resolver a Equação da Biotransferência de Calor. Apesar de usar uma geometria diferente para o tumor do que se apresenta na realidade, as análises confirmaram as expectativas

Submitted by MARCOS LEANDRO TEIXEIRA DE OLIVEIRA (marcosteixeira@ufv.br) on 2018-07-16T13:21:07Z No. of bitstreams: 1 textocompleto.pdf: 1978404 bytes, checksum: fd19a1e3dca41315586f82e369a28cb0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-16T13:21:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 textocompleto.pdf: 1978404 bytes, checksum: fd19a1e3dca41315586f82e369a28cb0 (MD5) Previous issue date: 2016-11-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Os programas computacionais de simulação são considerados, atualmente, as principais ferramentas para realizar previsões do desempenho de uma edificação. Para tal, estas ferramentas utilizam como dados de entrada descrições sobre a edificação e o entorno, entre estas, informações do climáticas da cidade, inseridas nos programas computacionais por meio de arquivos climáticos. Porém, apesar de serem programas com um alto nível de desenvolvimento tecnológico, apresentam também as suas limitações. A simulação é um processo de emulação da realidade que trabalha a partir de métodos matemáticos teóricos, por isso, possibilita realizar previsões, mas com certo grau de incerteza, já que a mesma lida com a simplificações da realidade. E a escolha dos métodos para desenvolver arquivos climáticos é uma destas incertezas, assim, os objetivos principais desta dissertação de mestrado foram: (1) desenvolver arquivos climáticos para a cidade de Viçosa-MG, apresentando todos os procedimentos, desde a coleta de dados em estações meteorológicas até a aplicação de métodos de seleção do ano climático representativo e; (2) avaliar as incertezas dos métodos de seleção do ano climático representativo, que compõe o arquivo climático, apontando o mais confiável. Foram coletados dados climáticos da cidade de Viçosa- MG, entre novembro de 2005 a dezembro de 2015 e, os dados com lacunas ou falhas passaram por procedimentos de tratamento, enquanto os elementos do clima que não foram encontrados na coleta de dados foram calculados. Em um segundo momento, foi realizada uma caracterização estatística do clima da cidade e, por fim foram analisadas diferenças nos resultados de simulações computacionais causadas pelo uso de diferentes tipos de arquivos climáticos. Em relação ao último passo, foram analisados um arquivo climático para cada um dos 10 anos de dados climáticos coletados para a cidade, além de outros desenvolvidos com métodos de seleção tradicionais usados nacional e internacionalmente e também, arquivos desenvolvidos com métodos de seleção inovadores. Os resultados das análises apontaram o método Multianual_3anos como o mais confiável, com destaque também para o TMY3, que foi o melhor entre os métodos tradicionais / Computer simulation programs are currently considered the main tools for performing predictions of building performance. To do so, these tools use descriptions about the building and the environment as input data, for example the city's weather information, which is inserted in the programs through weather files. However, although the high level of technological development of these programs, they also have its limitations. The simulation is a reality emulation process made up of theoretical mathematical methods, therefore, it is possible to make predictions with theses tools, but with a certain degree of uncertainty, since it deals with a reality simplifications. And the selection of the methods to weather files development is one of these uncertainties, so the research objectives were: (1) to develop weather file for the city of Viçosa-MG, presenting all the procedures, from the weather data collection in meteorological stations, to the application of the representative climatic year selection methods; (2) to evaluate the uncertainties of the representative climatic year selection methods, pointing the most reliable. Weather data, from November 2005 to December 2015, from the city of Viçosa-MG were collected. Those of this data with gaps and errors were treated, while the climatic elements not found in the data collection were calculated. In a second moment, a statistical characterization of the city 's weather was carried out and, finally, differences in the results of computational simulations caused by the use of different types of climate files were analyzed. About the last step mentioned, a weather file was developed for each of the 10 years of weather data collected from Viçosa-MG, besides others developed with traditional selection methods, used nationally and internationally, and also files developed with innovative selection methods. The results of the analyzes pointed to the Multianual_3anos method as the most reliable, with special emphasis also to the TMY3, which was the traditional method with the best results

Orientador: Antonio José de Almeida Meirelles / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-19T17:38:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bessa_LarissaCastelloBrancoAlmeida_M.pdf: 3274287 bytes, checksum: 0f57997f7783168db1f2649fc09da7f0 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Apesar da sua alta demanda energética, a destilação é uma das técnicas de separação de misturas líquidas mais amplamente utilizada no mundo. Com o intuito de melhorar a eficiência térmica deste processo, possibilidades de integração térmica e alternativas para a redução do consumo energético de colunas de destilação constituem sempre um tópico de intensa investigação. Dentre as técnicas de integração térmica, podem-se citar as diferentes possibilidades de se empregar colunas de múltiplo efeito e o uso de bomba de calor. Desta forma, este trabalho visou estudar dois modelos propostos de integração térmica de colunas de destilação para produção de etanol, considerando uma grande quantidade de compostos minoritários a fim de representar as condições reais encontradas em destilarias industriais. As configurações propostas foram analisadas via simulação computacional utilizando-se o software comercial Aspen Plus, da Aspen Technology, Inc., e foram comparadas do ponto de vista de seu desempenho energético, recuperação de etanol e qualidade do produto. O processo foi otimizado utilizando-se planejamento experimental fatorial, associado à análise de superfícies de respostas. Como etapa preliminar deste trabalho, os resultados obtidos do simulador para as configurações atuais de colunas de destilação foram comparados com dados industriais, através da análise por cromatografia gasosa de amostras coletadas em plantas industriais em operação. Apesar de apresentar alguns desvios significativos, de modo geral o simulador comercial conseguiu reproduzir de forma satisfatória o processo de destilação alcoólica industrial. Os dois modelos de integração térmica estudados apresentaram bons resultados, com consumo específico de vapor de 0,995 e 1,431 kg vapor/L álcool hidratado (significando redução de 54 e 33 % no consumo) no processo em duplo efeito tradicional e adaptado, respectivamente. Apesar de apresentar menor redução de consumo energético, na integração em duplo efeito adaptado a diferença de temperatura entre o topo da coluna A e a base da coluna B1 é de 14,3 ºC, exigindo um trocador de calor com menores dimensões que no caso do duplo efeito tradicional, no qual esta diferença é de apenas 5 ºC. Ainda, o vácuo necessário na integração tradicional é maior que na configuração adaptada, o que exige colunas com maiores diâmetros. Por fim, observou-se que os componentes minoritários, em especial os álcoois superiores, exerceram uma grande influência no consumo de vapor do processo / Abstract: Despite its high energetic demand, distillation is one of the most widely used techniques for separating liquid mixtures in the world. In order to improve the energetic efficiency of this process, possibilities of thermal integration and alternatives for reducing the energy consumption of distillation columns are always a topic of intense investigation. Among the techniques of thermal integration, there are different possibilities of employing the multiple effect columns and the use of heat pump. Thus, this work aimed to study two proposed models for thermal integration of distillation columns to produce ethanol, considering a large amount of minor compounds in order to represent the actual conditions found in the industrial mills. Those proposed configurations were analyzed through computer simulation using the commercial software Aspen Plus, from Aspen Technology, Inc., and they were compared regarding their energetic performance, ethanol recovery and final product quality. The process was optimized using experimental factorial design and surface response analysis. As a preliminary step of this work, the results of the simulator for the current distillation columns configurations were compared with industrial data through analysis by gas chromatography of samples collected from mills in operation. Although it has presented some significant deviations, in general the simulator was able to reproduce satisfactorily the industrial process of alcoholic distillation. Both thermally integrated configurations showed good results, with a specific steam consumption of 0.995 and 1.433 kg steam/L hydrated alcohol (reduction in the consumption of 54 and 33 %) in the traditional and adapted double effect process, respectively. Despite the lower reduction in energy consumption, the process in double effect adapted has presented a temperature difference between the top of column A and the bottom of column B1 of 14.3 ºC, requiring a smaller heat exchanger than in the case of traditional double effect process, in which this difference is only 5 ºC. In addition, the necessary vacuum in the traditional double effect process is greater than in the adapted configuration, which requires columns with larger diameters. Finally, it was observed that minor compounds, in special the high alcohols, had a great influence in the steam consumption of the process / Mestrado / Engenharia de Alimentos / Mestre em Engenharia de Alimentos

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:42:33Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7481_1.pdf: 3959713 bytes, checksum: 99ddfc90ddf8fada31385d57672a98ce (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2005 / O presente trabalho tem por objetivo explorar a possibilidade de uso de uma ferramenta de análise de sistemas de manufatura em conjunto com uma ferramenta computacional para simulação de linhas de manufatura. Para o embasamento teórico deste trabalho foi feita uma revisão literária referente aos Sistemas de Manufatura, Cadeia de Valor, Mapeamento de Fluxo de Valor e Simulação Computacional. Onde são investigados os conceitos teóricos ligados a estas áreas. No capítulo 3 deste trabalho é realizado um processo de análise comparativa entre três softwares, para verificar a adequação deles à técnica de Mapeamento de Fluxo de Valor. Técnica também conhecida como Value Stream Mapping (VSM), uma técnica do Sistema Toyota de Produção. Por fim foram definidas algumas conclusões consideradas pertinentes ao trabalho, que se referem aos estudos realizados, o processo de análise, limitações do trabalho e sugestões para futuras pesquisas

Orientador: Douglas Soares Galvão / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T07:20:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Martins_EricPerim_D.pdf: 18114912 bytes, checksum: 6805f6f763df8cbceac6fe6a27143c79 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho nós investigamos propriedades estruturais, dinâmicas, mecânicas e eletrônicas de diferentes nanoestruturas. A tese está dividida em três partes distintas, na primeira tratamos diversos aspectos relacionados a nanoscrolls formados a partir de diferentes materiais, na segunda investigamos estruturas bidimensionais e porosas de nitreto de boro e, na terceira, estudamos novas estruturas unidimensionais de silício e de germânio. Nanoscrolls são estruturas formadas ao se enrolar materiais lamelares em torno de um eixo bem definido e apresentam propriedades interessantes e únicas. Além de preservarem características eletrônicas e mecânicas encontradas em nanotubos, os nanoscrolls, em função de sua morfologia aberta, apresentam grande flexibilidade radial e extensa área de superfície acessível a solventes, o que os torna candidatos interessantes para aplicações como nanoatuadores, tanto mecânicos quanto elétricos, e como armazenadores de hidrogênio. Inicialmente, abordamos questões relacionadas à síntese de nanoscrolls de carbono e de nitreto de boro, ambos já produzidos em laboratório. Partimos, então, para os primeiros estudos publicados acerca de nanoscrolls formados por nitreto de carbono, estudando sua estabilidade e suas propriedades dinâmicas. Por último, analisamos o empacotamento de nanoscrolls dentro de nanotubos, demonstrando a falha da teoria elástica contínua em tratar este problema devido a efeitos eletrônicos. Estruturas bidimensionais têm sido exaustivamente estudadas desde o isolamento de monocamadas de grafeno e da confirmação de suas propriedades mecânicas e eletrônicas altamente interessantes. Naturalmente, há busca por novos materiais com características semelhantes e, devido à grande semelhança estrutural, o nitreto de boro hexagonal tem despertado grande interesse, apresentando maior estabilidade térmica e química se comparado ao grafeno. Nós desenvolvemos estudos acerca de estuturas bidimensionais e porosas de nitreto de boro com diferentes morfologias. Estas estruturas, além de preservarem propriedades desejáveis do nitreto de boro hexagonal, são caracterizadas por sua baixa densidade e pela existência de largos poros, que podem ser utilizados em aplicações como de filtros seletivos. Nós mostramos, também, a possibilidade de se controlar o gap eletrônico destas estruturas através de substituições por átomos de carbono. Em função de importantes semelhanças entre suas estruturas eletrônicas e a do carbono, silício e germânio são capazes de gerar uma larga gama de nanoestruturas de interesse, análogas às existentes de carbono. Entretanto, há, também, notáveis diferenças, como a manifestação do efeito pseudo-Jahn Teller que se reflete em nanoestruturas com morfologias distintas. Tendo isso em mente, investigamos a possibilidade destas diferenças levarem à existência de estruturas únicas de silício e de germânio, sem análogos de carbono e mostramos estruturas unidimensionais que satisfazem tais condições. Nós estudamos sua estabilidade e suas propriedades mecânicas e eletrônicas, mostrando que seus valores de gap eletrônico podem ser controlados através de tensão e compressão / Abstract: In this work we investigate structural, dynamical, mechanical and electronic properties of different nanostructures. The thesis is organized in three distinct parts, in the first we analyze some aspects related to nanoscrolls made from different materials, in the second we investigate two dimensional porous boron nitride structures and, in the third, we study novel one dimensional silicon and germanium nanostructures. Nanoscrolls are structures formed by rolling layered materials around a well defined axis and present interesting and unique properties. Besides preserving electronic and mechanical properties shown by nanotubes, nanoscrolls, as a consequence of their open ended morphology, present great radial flexibility and large solvent accessible surface area, making them interesting candidates for aplications as nanoactuators, both mechanical and electronic, and as hydrogen storage mediums. Firstly, we approach aspects related to carbon and boron nitride nanoscrolls synthesis processes, both already having been experimentally produced. We then focus on the first published works on nanoscrolls formed from carbon nitride, studying their stability and dynamical properties. Lastly, we analyze the confinement laws of nanoscrolls inside nanotubes, demonstrating the failure of classical continuous elasticity on solving this problem due to electronic effects. Two dimensional nanostructures have been extensively studied since the successful isolation of monolayer graphene and the confirmation of its highly interesting mechanical and electronic properties. Naturally, other materials with similar characteristics are pursued and, due to its large structural similarity, hexagonal boron nitride has been of great interest, presenting higher thermal and chemical stability when compared to graphene. We investigated two dimensional porous boron nitride structures with distinct morphologies. These structures, besides preserving hexagonal boron nitride desirable properties, are characterized by their low density and the presence of large pores, which can be utilized in applications such as selective filters. We also show the possibility of bandgap tuning through carbon atoms substitution. Due to significant similarities between their electronic structures and that of carbon, silicon and germanium are able to generate a plethora of interesting nanostructures, analogous to the existing carbon ones. Nevertheless, there are notable differences, such as the manifestation of the pseudo-Jahn Teller effect which leads to nanostructures with distinct morphologies. With this in mind, we investigate the possibility of these differences leading to the existence of unique silicon and germanium nanostructres, with no carbon analogue and we show one dimensional structures satisfying such conditions. We study their stability and their mechanical and electronic properties, showing that their bandgap values can be controlled by compressive and tensile strain / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

O ozônio (O3) representa o principal poluente atmosférico para a Região Metropolitana de São Paulo (RMSP), sendo freqüentes os dias em que sua concentração excede os padrões nacionais de qualidade do ar. Por se tratar de um poluente secundário, resultante principalmente, da interação entre os óxidos de nitrogênio (NOx) e compostos orgânicos voláteis (COVs) na presença de luz solar, torna-se muito difícil a elaboração de estratégias eficazes para a redução deste poluente. A utilização de simulação computacional se mostra como uma interessante alternativa para avaliar os muitos fatores que afetam a formação de O3, para o desenvolvimento de escalas de reatividade para COVs e para definição de possíveis estratégias que visem a redução dos níveis de O3. Neste trabalho foi utilizado o modelo de trajetórias OZIPR (Ozone Isopleth Package for Research) em conjunto com o modelo químico SAPRC (Statewide Air Pollution Research Center) para se determinar a escala de reatividade incremental para COVs para a cidade de São Paulo e para a simulação de diversas situações de redução das emissões de NOx e COVs. Para alimentar os modelos foram utilizadas medidas de COVs de duas campanhas: uma realizada pelo Laboratório de Química Atmosférica (LQA-IPEN) em conjunto com a CETESB na estação Cerqueira César, no período de agosto e setembro de 2006 e outra realizada somente pelo LQA durante todo o ano de 2006 com amostragens na Cidade Universitária. Dados de CO, NOx e parâmetros meteorológicos foram obtidos através dos monitores automáticos da mesma estação e da estação Pinheiros. Foram criados cinco casos base: um com os dados de COVs da estação Cerqueira César e quatro com os dados da Cidade Universitária, sendo estes, um para cada estação do ano. Após o ajuste dos casos base, cada COV presente na mistura teve sua concentração aumentada e diminuída em 0,2% dos COVs totais para se verificar a variação no máximo de ozônio e assim se determinar o potencial de formação de ozônio de cada COV. Estes resultados forneceram uma escala de reatividade para ozônio para cada caso base criado. Foram também realizadas simulações, onde as emissões horárias de NOx e COVs foram reduzidas em 5, 10, 20 e 30% independente e simultaneamente afim de se verificar as variações na formação de O3. Com os dados de saída do simulador foram construídos gráficos de isopletas de ozônio para a cidade de São Paulo. A análise dos resultados obtidos mostrou que os compostos encontrados com mais freqüência entre os dez principais precursores de ozônio na cidade de São Paulo nas escalas de reatividade criadas a partir dos cinco casos base são: formaldeído, acetaldeído, propeno, isopreno, cis e trans 2-buteno, sendo o formaldeído sempre o principal composto formador de ozônio. As simulações mostraram também que uma estratégia eficaz para se reduzir os níveis de O3 na cidade de São Paulo é diminuir as emissões totais de COVs. O mesmo não foi observado para os NOx, já que a redução destes poluentes faria aumentar as concentrações de O3. / Ozone (O3) represents the main atmospheric pollutant for the São Paulo Metropolitan Area (SPMA), being frequent the days when its concentration exceeds the national standards of air quality. Because ozone is a secondary pollutant, which results mainly, of the interaction between nitrogen oxides (NOx) and volatile organic compounds (VOCs) in the presence of solar light, it becomes very hard to elaborate efficient strategies for the reduction of this pollutant. The use of computational simulation appears as an interesting alternative to evaluate the many factors that affect the O3 formation, for the development of reactivity scales for VOCs and for definition of efficient strategies for the reduction of the concentrations of O3. In this study was used the trajectory model OZIPR (Ozone Isopleth Package for Research) together with the chemical model SAPRC (Statewide Air Pollution Research Center) to determine the incremental reactivity scale for VOCs in the São Paulo City and to the simulation of diverse situations of reduction of the emissions of NOx and VOCs. The input data of VOCs were obtained from two campaigns: one realized by the Atmospheric Chemistry Laboratory (ACL-IPEN) together with the CETESB in the Cerqueira Cesar station, in the period of August and September of 2006 and the other one realized only by the ACL during all the year of 2006 with samplings in the Cidade Universitária. CO, NOx and meteorological parameters data had been gotten through the automatic monitors from the same station and from the Pinheiros station. Five base cases had been created: one with the VOCs data from the Cerqueira Cesar station and four with the Cidade Universitária data, being these, one for each station of the year. After the adjustment of the base cases, each present VOC in the mixture had its concentration increased and diminished in 0,2% of the total VOCs to verify the variation in the maximum ozone and thus to determine the ozone formation potential of each VOC. These results had supplied a ozone reactivity scale for each base case created. Simulations where the hourly emissions of NOx and VOCs had been reduced in 5, 10, 20 and 30% independent and simultaneously were realized to verify the variations in the O3 formation. With the simulator output data it was created ozone isopleths charts for the São Paulo City. The analysis of the obtained results shows that the most frequent found compounds between the ten main ozone precursors in the São Paulo City in the reactivity scales created from the five base cases are: formaldehyde, acetaldehyde, propene, isoprene, cis 2-butene and trans 2-butene, being formaldehyde always the main ozone precursor compound. The simulations had also shown that an efficient strategy to decrease the concentrations of O3 in the São Paulo City is to reduce the total emissions of VOCs. The same strategy is not posible for the NOx, since the reduction of these pollutants would make to increase the concentrations of O3.