Este trabalho possui como objetivo a realização da simulação numérica do escoamento no interior de um modelo físico da estação de refino secundário Rurhstal-Heraeus (RH). Buscase estabelecer uma metodologia que, utilizando as ferramentas da fluidodinâmica computacional, reproduza as principais características de tal escoamento, especialmente a taxa de circulação e a distribuição de gás na perna de subida. A literatura sobre a modelagem do RH, tanto experimental quanto matemática, é revisada e comentada, com destaque para os principais desafios na simulação dos escoamentos multifásicos. Na simulação do escoamento, foi avaliada a influência de três aspectos da modelagem numérica: modelo de turbulência (modelos k-ε e k-ω), coeficiente de arrastos (modelos de Ishii-Zuber e Grace) e forças de nãoarrasto (massa virtual, sustentação e dispersão turbulenta). O escoamento é solucionado para diversas combinações de tais modelos e seus resultados são comparados com dados da literatura. Dessa comparação concluiu-se que a solução numérica é altamente dependente do modelo de turbulência - foram verificadas grandes alterações na distribuição de gás na perna de subida. O emprego do modelo k-ε mostrou proporcionou maior concordância com o experimento. Em contraste, as alterações na solução numérica em função de diferenças no coeficiente de arrasto e presença de forças de não-arrasto foram pouco significativas. Em todos os casos simulados, a taxa de circulação calculada numericamente diferiu dos dados experimentais. Observou-se o fenômeno de saturação de tal taxa, mas, no entanto, acredita-se que o mecanismo visto na solução numérica e no experimental possuam naturezas distintas. / The purpose of the present work is to evaluate the numerical simulation of the flow in a physical model of secondary refining station Rurhstal-Heraeus (RH). Employing computational fluid dynamics tools, a set of methods is sought in order to reproduce the main features of such flow, focusing mainly the circulation rate and the gas holdup in the upleg. Both physical and mathematical modeling literature are reviewed and commented, highlighting the main challenges of multiphase flow modeling. The effects of three aspects of numerical simulation are weighted: turbulence modeling (k-ε and k-ω models), drag force coefficient (Ishii-Zuber and Grace models) and non-drag forces (virtual mass, lift and turbulent dispersion). The flow is solved using several combinations of those models and the results are subjected to comparison with experimental data. From this comparison, it is verified a major dependence between the numerical solution and the turbulence model adopted - remarkable differences were observed on the gas holdup in the upleg. The employment of k-ε model shown better agreement with experimental data. The influence of different drag coefficients and action of non-drag forces was by far less important. In every numerically solved flow condition, the circulation rate was in disagreement with the experimental data. The saturation behavior has been observed in the numerical solution, although in a diverse fashion of the physical model.

O potencial dos sistemas de aquecimento de água por energia solar no Brasil é excelente devido às características climáticas favoráveis do país. A performance destes sistemas é bastante influenciada também pelos materiais empregados e dimensões de seus equipamentos e componentes. Diante do aquecimento global, a energia solar ganha maior atenção sendo umas das energias renováveis a ser empregada em grande escala para substituir alguns tipos de energias poluentes. Neste trabalho, apresenta-se o aperfeiçoamento de um programa computacional para simulação de sistemas térmicos de aquecimento de água utilizando energia solar em regime de termossifão ou circulação forçada, programa este que teve seu desenvolvimento iniciado no âmbito do Laboratório de Energia Solar da UFRGS, chamado TermoSim, sendo esta sua versão 3.0. A partir desta versão este software é capaz de realizar simulações com seis diferentes possibilidades de arranjos combinados com o tipo de energia auxiliar utilizada: sistemas com coletores solares com energia auxiliar a gás de passagem, elétrico de passagem, elétrico interno ao tanque, elétrico em série na linha de consumo, a gás em série na linha de consumo, e sem energia auxiliar. O programa é uma ferramenta de auxílio para estudos e análises de sistemas de aquecimento solar, com uma interface amigável e de fácil entendimento e utilização dos resultados. Além disso, esta nova versão permite também realizar simulações levando em conta as perdas de calor à noite, situação em que a circulação reversa pode ocorrer resultando na redução da eficiência, dependendo do sistema simulado. Foram realizadas diversas simulações com os modelos matemáticos empregados e feitas comparações entre os sistemas utilizando dados climáticos da cidade de Caxias do Sul, no Rio Grande do Sul, determinando-se o sistema com a configuração mais eficiente para um dado perfil de consumo de água. Finaliza-se o trabalho com análises econômicas simples com o objetivo de prever o tempo de retorno do investimento, levando-se em conta o preço para tarifa de energia elétrica e as possíveis economias mensais com um sistema utilizando a energia solar. / The potential of solar water heating systems through solar energy in Brazil is excellent due to the climatic features of the country. The performance of these systems is highly influenced also by the materials used to build it and by the dimension of its equipments and components. In face of global warming, solar energy gains more attention, since it´s one of the renewable energy that will be largely used to replace some of the existing polluting types of energy. This paper presents the improvement of a software that conducts simulations of water heating systems using solar energy in thermosiphon regime or forced circulation. TermoSim, as it is called, was initiated at the Solar Labs, and is in its version 3.0. The current version is capable of simulating 6 different arrangements´ possibilities combined with auxiliary energy: systems with solar collectors with auxiliary energy with gas, electric energy, internal electric energy, electric energy in series with the consumption line, and no auxiliary energy. The software is a tool to aid studies and analysis of solar heating systems, it has a friendly interface that is easy to comprehend and results are simple to use. Besides that, this version also allows simulations that consider heat losses at night, situation in which a reverse circulation can occur and mean efficiency loss, depending on the simulated system type. There were many simulations with the mathematical models used and comparisons were maid with the climatic data of the city of Caxias do Sul, in Rio Grande do Sul state, in Brazil. This way we were able to determine the system with the most efficient configuration for the simulated water consume profile. The paper is finalized with simple economic analyses with the intention of foreseeing the time for payback on the investment, taking into account the current prices for electrical energy in the simulated area and the possible monthly economy provided with the use of a solar energy heating system.

O trabalho proposto apresenta um novo método analítico para a resolução da equação de Schrödinger dependente do tempo. Esse método é empregado na simulação de reações químicas envolvendo compostos orgânicos, a fim de estimar o impacto ambiental decorrente do lançamento de substâncias químicas em corpos hídricos. O método é baseado no emprego de transformações de Bäcklund, que fornecem soluções em forma fechada expressas como funções arbitrárias de argumentos conhecidos. Essa formulação proporciona uma redução significativa no tempo de processamento requerido para a obtenção de resultados numéricos, permitindo a simulação de sistemas químicos contendo até 200 átomos. Simulações simbólicas são apresentadas. / This work presents a new analytical method for solving the time dependent Schrödinger equation. This method is employed to simulate chemical reactions involving organic compounds, in order to estimate environmental damages due to the disposal of chemicals in water bodies. The method is based on Bäcklund transformations, which supply closed form solutions as arbitrary functions of known arguments. This formulation provides a significant reduction on the time processing required to obtain numerical results, allowing to carry out the simulation of chemical systems containing up to 200 atoms. Symbolic simulations are reported.

O estudo do escoamento ao redor de corpos submersos tem sido foco de muitas pesquisas. Escoamentos ao redor de cilindros constituem sistemas de grande interesse prático em vários campos da engenharia e outras ciências. Neste trabalho procurou-se estudar a dinâmica do escoamento ao redor de um cilindro circular submetido a um movimento forçado analisando as alterações ocorridas na formação da esteira de vórtices. Para a realização das simulações foi utilizada a técnica de Simulação Numérica Direta (DNS), com um esquema de diferenças finitas compacto de sexta ordem, em associação com um método de representação virtual das fronteiras do cilindro. Quatro tipos de trajetória foram estudadas: uma trajetória com oscilação transversal, onde o cilindro é forçado a mover-se na direção transversal em relação ao escoamento, uma trajetória elíptica, uma trajetória em arco e uma trajetória em oito. Buscou-se identificar as principais características destes escoamentos, como os modos e freqüências de desprendimento de vórtices na esteira formada, coeficientes hidrodinâmicos e parâmetros estatísticos pertinentes ao fenômeno estudado. As simulações foram realizadas com diferentes amplitudes longitudinais de movimento sendo que a freqüência de movimento do cilindro foi mantida constante para as trajetórias elíptica, em arco e em oito. Os resultados para o caso do cilindro com oscilação transversal representaram bem os fenômenos físicos ocorridos neste tipo de escoamento. Foi possível identificar as fronteiras da região de lock-in primário através das variações bruscas nos coeficientes hidrodinâmicos e do ângulo de fase entre o deslocamento do cilindro e a força de sustentação. No caso das simulações com trajetória elíptica e número de Reynolds Re = 140, alterações significativas foram identificadas na esteira de vórtices à medida que a amplitude longitudinal do movimento era modificada. Nas simulações com Re = 400 e trajetória transversal, notou-se a formação de uma esteira com dois vórtices e duas camadas cisalhantes. Comparando esta simulação com os resultados das simulações em trajetória elíptica, foram observadas alterações no padrão de desprendimento, sendo formado um par de vórtices na região superior da esteira e um vórtice simples na região inferior (padrão assimétrico P+S). Comparando as simulações com trajetória elíptica e sentidos de movimento opostos, notou-se que o escoamento se inverte, evidenciando um efeito de memória deste escoamento que é função do sentido adotado para a trajetória. Tanto a amplitude de deslocamento longitudinal quanto o tipo de trajetória imposta ao cilindro influenciam significativamente os padrões da esteira de vórtices formada. / The study of flow around submerged bodies has been the focus of many researches. Flow around cylinders are systems of great practical interest in many fields of engineering and other sciences. This work aims to study the flow dynamics around a circular cylinder under a forced movement by analysing changes in the patterns of the wake. The simulations were performed through the Direct Numerical Simulation technique (DNS), with a sixth-order compact finite differences scheme associated to a virtual boundary method to represent the cylinder surface. Four trajectories were studied: a trajectory with transversal oscillation; a trajectory on elliptical curve; a trajectory in arc curve and a trajectory in eight curve. The main features of these flows were identified, e.g. modes and vortex shedding frequencies, hydrodynamic coefficients and statistical parameters. The simulations were performed with different streamwise movement amplitude, where the movement frequency was held constant for the elliptical, arc and eight trajectories. The results for the cylinder in transversal oscillation successfully represented the physical phenomena. It was possible to identify the boundaries of the primary lock-in region through jumps in the hydrodynamical coefficients and the phase angle between the cylinder displacement and the lift force. For the simulations with elliptical trajectory and Reynolds number Re = 140, significant changes were identified in the wake as the streamwise displacement of the cylinder was modified. In simulations with Re = 400 and transversal trajectory, two vortex and two shear layers could be observed. Comparing this simulation with simulations in elliptical trajectory, changes in the vortex shedding pattern were observed. A vortex pair was formed in the top of the wake and a single vortex in the lower wake ( asymmetrical mode P+S). Comparing the simulations with elliptical trajectory and opposite directions of movement, it was noted that the flow is reversed showing some effect of memory due to the direction of the trajectory. Both the amplitude of streamwise displacement and the trajectory type may result in different patterns in the wake.

Este trabalho apresenta uma metodologia para a simulação numérica de eventos de capotamento de veículos automotores. Pois apesar de o rolamento veicular não ser o mais comum tipo de acidente, ele é o de maior importância com respeito a lesões e traumas provocados nos ocupantes. Assim, reduzir a incidência de mortes e lesões graves tem aumentado a importância de simulações computacionais e testes físicos. Inicia-se com o desenvolvimento de um modelo computacional de multicorpos para entendimento e avaliação dos parâmetros da suspensão que influenciam no fenômeno de capotamento. Os resultados deste modelo de multicorpos são comparados com testes experimentais. Na segunda etapa são desenvolvidos modelos numéricos computacionais de veículos automotivos para simulação e comparação de diferentes normas e procedimentos que avaliam a resistência da estrutura do teto em suportar as cargas decorrentes do fenômeno de capotamento. Este estudo também apresenta modelos computacionais de elementos finitos para simular eventos de capotamento e predizer possíveis lesões ocasionadas à cabeça, pescoço, tórax e coluna. Modelos numéricos de um veículo de passageiros e de um veículo utilitário esportivo (SUV) são simulados com manequim antropomórfico para representar o condutor. São verificados os riscos de lesões e traumas ao condutor se o mesmo estiver usando ou não cinto de segurança. O risco de lesões ao condutor de um veículo de passageiros é comparado ao risco de um condutor de um SUV. A metodologia computacional desenvolvida mostrou-se bastante eficiente na avaliação da estrutura dos veículos em eventos de capotamento. Resultados computacionais demonstram que algumas normas e procedimentos, que atualmente são amplamente utilizados na indústria automotiva para avaliar a estrutura do teto dos veículos, podem não prevenir a ocorrência de lesões e traumas aos ocupantes. Além disso, os resultados das simulações sugerem que a carga utilizada para avaliar a resistência do teto dos veículos seja aumentada. Demonstrando que métodos numéricos podem ser utilizados na avaliação da estrutura dos veículos e verificação de riscos de lesões ao condutor, reduzindo a quantidade de testes experimentais a serem realizados. / This work presents a methodology for the numerical simulation of vehicle’s rollover events. Even though the rollover is not the most frequent type of accident, it is of the greatest significance with respect to injury and trauma caused to the vehicle occupants. The need to reduce death incidence and serious injuries has increased the importance of computational simulations and prototype testing. Firstly, a multi-body model is developed for understanding and evaluating the parameters of the suspension that most influence in the rollover phenomenon. The results of this numerical model are compared with experimental tests. In the second part, numerical models of automotive vehicles are developed for simulation and comparison of different standards and procedures that evaluate the roof resistance with respect to withstand the rollover loads. This study also presents finite element models to simulate rollover events and to predict possible injuries caused in the head, neck, thorax and cervical spine. Numerical models of passenger's vehicle and a sport utility vehicle (SUV) are simulated including anthropomorphic dummy to represent the driver. The injury risks and traumas are verified to the driver considering belted and unbelted dummies. The driver's risk of injury when driving a passenger car is also compared with the risks when driving a SUV. The computational methodology developed proved to be efficient for the evaluation of the vehicle's roof structure in rollover events. Regarding the computational results, some standards and procedures which are broadly used by the automotive industry to evaluate the vehicle's roof resistance, cannot prevent the occurrence of injuries and traumas to the occupants. Moreover, according to the results of numerical simulations, it is suggested that the load required evaluating the car's roof resistance should be increased. It is shown that numerical methods can be used to assess the structure of the vehicle and verifying the driver's injury risk, reducing the amount of experimental tests to be performed.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação. / Made available in DSpace on 2013-07-16T02:01:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 221394.pdf: 2138999 bytes, checksum: 7e434a1f807eec32b200d7f0650d1768 (MD5) / Com o atual aumento da capacidade computacional, pode-se montar ambientes de alto desempenho com computadores de baixo custo. Dessa forma, esses ambientes têm se tornado cada vez mais populares. Existem vários tipos de configurações que podem prover o alto desempenho. No entanto, há baixa oferta de ambientes de modelagem integrados com grid para o público-alvo (modeladores). Nesta dissertação foi implementada uma ferramenta que possibilita a criação de modelos de simulação discreta e a execução destes em um grid computacional. Essa ferramenta é composta de duas partes: editor e processador de modelos. O editor pode criar e alterar modelos de simulação discreta. O processador foi desenvolvido para interpretá-los e executá-los. As partes se comunicam por meio de um arquivo que contém a representação do modelo, o qual está descrito em XML. Alguns testes foram realizados com o intuito de validar as estatísticas geradas pelo processador de modelos. Esses testes foram satisfatórios e mostram a possibilidade da integração das ferramentas de construção de modelos com os ambientes em grid.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Arquitetura e Urbanismo, Florianópolis, 2011 / Made available in DSpace on 2012-10-26T07:45:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 298463.pdf: 5457620 bytes, checksum: b2b288966788f9cb8c5b760108bbc834 (MD5) / A simulação computacional vem se destacando como uma ferramenta de grande potencial para a análise da iluminação natural, mas com a profusão de vários softwares de iluminação fica a dúvida sobre quais são confiáveis nos resultados. Para preencher esta lacuna, a Commission Internationale de l#Eclairege (CIE) publicou o Relatório Técnico CIE 171:2006 com protocolos de análise por estudos de caso, com cenários simples que destacam determinados aspectos da propagação da luz, parametrizados como validadores quantitativos de softwares de iluminação. Esta pesquisa tem como objetivo avaliar o software APOLUX segundo os protocolos de validação 5.8, 5.9, 5.11, 5.13 e 5.14, selecionados do Relatório Técnico CIE 171:2006, utilizando os modelos de céu da norma CIE-ISO 15469:2004, dando continuidade ao trabalho iniciado por Carvalho (2009). A metodologia, para cada protocolo, constituiu-se da construção em 3D e o tratamento da geometria do modelo proposto seguido da simulação com obtenção dos resultados, calculados analiticamente quando necessário, e comparação com as referências analíticas. Para avaliação dos resultados definiu-se como limite aceitável, para o erro simulado e calculado, uma faixa entre ±5%. Constatou-se, então, o alto grau de convergência entre os resultados simulados e calculados, principalmente nas maiores resoluções de visibilidade para as avaliações da Componente Refletida Externa (CRE) e a Componente Celeste (CC). Nos resultados da Componente Refletida Interna (CRI) observou-se que maiores quantidades de ciclos de iterações para maiores refletâncias aliado a menores fracionamentos produziam resultados mais precisos, não constituindo erro do software, mas limitações da equação. O APOLUX mostra-se, então, como um programa que é capaz de produzir resultados precisos e confiáveis na simulação da iluminação natural, podendo contribuir com pesquisas científicas para melhor compreensão do comportamento da iluminação natural e também auxiliar os profissionais na adoção de decisões mais seguras de projeto. / The computer simulation has brought a great help as a tool of large potential for the analysis of daylighting, but due to the amount of various lighting softwares a doubt about which ones of the results are reliable remains. To fill this gap, the Commission Internationale de l'Eclairege (CIE) published the Technical Report CIE 171:2006 with analysis protocols for case studies, with simple sceneries that highlight certain aspects of light propagation, which were acknowledged as quantitative parameters of software lighting. This research aims to evaluate the software APOLUX according to the validation protocols 5.8, 5.9, 5.11, 5.13 and 5.14, selected from the CIE Technical Report 171:2006, using models of the standard skies CIE-ISO 15469:2004, continuing the work initiated by Carvalho (2009). The methodology for each protocol consisted of the construction and processing of 3D geometry of the model proposed, followed by the obtainment of the simulation results, calculated analytically when necessary, and the comparison with analytical references. To evaluate the results, a range of ± 5% was defined as the limit acceptable for the simulated and calculated error. It was found then the high degree of convergence between the simulated and calculated results, especially in higher resolutions for the evaluation of visibility of External Reflected Component (ERC) and Sky Component (SC). In the results of the Internal Reflected Component (IRC) it was observed that larger amounts of cycles for higher reflectances iterations combined with smaller fractionations produced more accurate results not constituting software error, but limitations of the equation. The APOLUX shows up, thus, as a program that is capable of producing accurate and reliable results in the simulation of daylighting, and can contribute to scientific research providing better understanding of natural light behavior, and also help the professionals in the adoption of safer decisions in the project.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química / Made available in DSpace on 2012-10-22T08:22:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 228129.pdf: 996747 bytes, checksum: 2ce34c3419e447e55435fd9c7ab2b5a5 (MD5) / A presente dissertação de mestrado teve por objetivo propor um modelo matemático dinâmico que possa ser utilizado para estudo de casos no processo de oxigenação das células do tecido cerebral. A geometria utilizada considera que os capilares são organizados espacialmente de acordo com uma distribuição homogênea na qual se tem um capilar cilíndrico central rodeado por uma região de tecido cilíndrico. No capilar, desenvolveu-se um balanço de massa para o oxigênio livre e para o oxigênio ligado a hemoglobina e os fenômenos considerados são a convecção, a difusão na direção axial e radial e a reação reversível entre a hemoglobina e o oxigênio. Os transportes de monóxido e dióxido de carbono não são considerados. No tecido, desenvolveu-se um balanço de massa para o oxigênio no qual é considerada uma difusão na direção radial e a reação de consumo de oxigênio no metabolismo celular. A equação cinética para a hemoglobina e para o oxigênio no capilar foi simplificada e seus coeficientes são expressos como uma função da saturação hemoglobínica. As equações diferenciais parciais obtidas no modelo matemático são discretizadas por diferenças finitas explícitas e solucionadas pelo método das linhas para a implementação de um programa computacional. A validação do modelo é feita por meio de uma comparação com dados da literatura e se mostra adequado para descrever o comportamento dinâmico da oxigenação tecidual.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-17T03:05:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336029.pdf: 5635838 bytes, checksum: d12d5cb0c2293c0248e67f7011d9d368 (MD5) Previous issue date: 2015 / Com o contínuo desenvolvimento e competitividade da indústria automotiva, tem-se a crescente necessidade de melhorias, tanto de durabilidade quanto de desempenho dos componentes e sistemas, sendo acompanhado da constante busca de menores prazos e custos possíveis, o que gera intenso desenvolvimento de modelos para testes. Neste trabalho são desenvolvidos modelos de dinâmica veicular através de modelagem dinâmica (1D) com o uso da metodologia fluxo de potência, no ambiente computacional AMESim. Essa metodologia é largamente utilizada para simulação de sistemas de várias áreas da engenharia, como hidráulica e pneumática, mas ainda é pouco utilizada na análise de veículos quando comparada com modelagens computacionais por Elementos Finitos (FEA) ou Multi Corpos, apesar de sua fundamentação teórica. No trabalho é realizada a construção de modelos de subsistemas de veículos da categoria universitária Baja SAE, utilizados como estudo de caso. Mais especificamente são estudados os sistemas de transmissão e suspensão, no intuito de representar situações reais de falhas e de desempenho adequado, ocorridas nos veículos da Equipe UFSC Baja SAE. A pesquisa também tem o objetivo de demonstrar os benefícios da modelagem 1D para simulação de sistemas automotivos, destacando essa alternativa como uma ferramenta pra aprimorar o projeto desde suas fases iniciais, fase de projeto preliminar do processo de desenvolvimento de produtos (PDP), diminuindo custos e tempo do projeto. Para contextualizar o trabalho, são apresentadas metodologias de desenvolvimento de produto, da área academia e do setor automotivo; a metodologia fluxo de potência é apresentada; seguida de uma descrição dos aspectos gerais da dinâmica veicular e de alguns dos subsistemas que compõe um automóvel; e por fim são apresentados os modelos propostos, juntamente com as hipóteses matemáticas, simplificações adotadas e resultados obtidos.<br> / Abstract : With increasing development and competitiveness of the automotive industry, there is a growing need for improvements both in durability and performance of components and systems, followed by a constant search for shorter terms and costs, which generates intense development of models for tests. In this work, dynamic models are developed by 1D modeling using power flow methodology in AMESim computing environment. This methodology is widely used for systems simulation in several areas of engineering, such as hydraulics and pneumatics, but despite its theoretical foundation, it has been less used in vehicles analysis compared to other computational modeling, such as finite elements (FEM) or Multibody Systems. This research presents the development of vehicle subsystems models, using Baja SAE competition vehicles as study case. Specifically transmission and suspension systems are studied in order to represent real situations of failures and adequate performance that occurred in vehicles of Team UFSC Baja SAE. The research also aims to demonstrate the benefits of 1D modeling for automotive systems simulation, highlighting it as one tool to enhance the design process since its early stages, preliminary design phase of the product development process (PDP), reducing costs and project time. To contextualize the work, product development methodologies are presented, both from academic area and automotive sector; the power flow methodology is presented followed by a description of the general aspects of vehicle dynamics and some of the subsystems that compose a car and finally the proposed models are presented, along with the mathematical assumptions, simplifications adopted and results.

SALES,F.A.M. Investigação da Atividade de Complexos Inorgânicos Inibidores da trans-2-enoil redutase. 2008. 169 f. Tese (Doutorado em Química Inorgânica) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by irlana araujo (irlanaaraujo@gmail.com) on 2011-11-16T18:52:04Z No. of bitstreams: 1 2008_tes_Fran Sales.pdf: 25351865 bytes, checksum: 98c8ae0f32a8c17d0af0f667597800a3 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Nascimento(vieiraaline@yahoo.com.br) on 2011-11-17T11:19:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_tes_Fran Sales.pdf: 25351865 bytes, checksum: 98c8ae0f32a8c17d0af0f667597800a3 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-11-17T11:19:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_tes_Fran Sales.pdf: 25351865 bytes, checksum: 98c8ae0f32a8c17d0af0f667597800a3 (MD5) Previous issue date: 2008-04-10 / Tuberculosis has been one of the major causes of death in the World. Unfortunately, there is still a lack of new drugs available, which has stimulated research in this field. Here, it was prepared a spectrum of new metallo-compounds based on Na3[Fe(CN)5L].H2O, where L is hydrazones or oxadiazols derivatives, which are metallodrug candidates for tuberculosis treatment. These compounds were fully characterized by spectroscopic and electrochemical techniques. Regarding to the electronic spectroscopy, it was showed the relative intensity of the π-backbonding effect among these compounds using the oscillator strength. This result was further supported by other techniques such as infrared spectroscopy, where a shift on the CN- (cyanide) stretching to higher frequency indicates stronger backbonding Fe(II) to L. Additionally, NMR and electrochemical results reinforced the back-bonding effect previously assigned in these compounds. NMR results showed these compounds were also coordinated through the nitrogen atom of the pyridine ring, while cyclic voltammetry showed the iron was made more stable in the reduced form (2+). Theoretical calculations were done to evaluate the charge distribution of these compounds and also correlate them with the backbonding effect. The relevance of this study lies on the observation that several inhibitors interact with the proteic target through intermolecular forces. These compounds were prepared aiming to inhibit the InhA enzyme, which is responsible for the biosynthesis of the mycobacterial cell-wall, by knowing the effect of charge distribution on enzyme inhibition it provides extra information to design better drugs. This result was important to draw a reactivity map. Biochemical investigations were carried out to evaluate the inhibition of the wild-type and mutant of the enzyme enoyl reductase (InhA). The complexes of oxadiazol derivatives were very efficient enzyme inhibitor, including toward strains resistant to conventional drugs. Toxicity tests showed these compounds presented low toxicity. An interesting map of reactivity was drawn, where charge distribution and electrochemical potential were correlated to the efficiency to inhibit InhA. This can lead to a better rational design of other anti-tuberculosis metallodrugs / A tuberculose tem sido uma das principais causas de morte no Mundo. Infelizmente, não existem ainda novas drogas disponíveis, o que tem desestimulado a investigação neste campo. Neste trabalho, preparou-se novos metalo-compostos baseado no sistema Na3[Fe(CN)5L].H2O, sendo L = oxadiazois, hidrazonas ou derivados, que são drogas estudas no tratamento para tuberculose. Esses compostos foram sintetizados e totalmente caracterizados por técnicas espectroscópicas e eletroquímicas. Em relação à espectroscopia eletrônica, foi mostrada a intensidade relativa das interações de retrodoação - π entre os compostos utilizando a força do oscilador. Este resultado foi reforçado por outras técnicas espectroscópicas, tal como espectroscopia na região do infravermelho, onde uma mudança no estiramento CN- (cianeto) para mais altas frequências indica maior interação de retrodoação - π (Fe(II) L). Além disso, resultados de RMN e eletroquímicos reforça a coordenação do ligante ao centro metálico. Os resultados de RMN mostraram que estes compostos foram igualmente coordenados através do átomo de nitrogênio do anel piridinico, ao mesmo tempo a voltametria cíclica mostrou que o ferro foi estabilizado na sua forma reduzida (2+). Foram realizados cálculos teóricos para avaliar a distribuição de carga desses compostos e também correlacionou com as interações de retrodoação - π. A relevância deste estudo reside na constatação de que vários inibidores interagem de forma direta com a enzima alvo. Estes compostos foram preparados com o objetivo de inibir a enzima InhA, que é responsável pela a biossíntese da parede celular da micobacteria, conhecendo o efeito da distribuição de carga do complexo na inibição da enzima podemos fornecer informações adicionais para desenhar uma melhor droga. Este resultado foi importante para estabelecer um mapa de reatividade. Estudos bioquímicos foram realizados para avaliar a inibição da enzima enoil redutase (InhA) tipo selvagem e mutante (S94A). Os complexos derivados de oxadiazois foram muito eficientes na inibição da enzima selvagem, incluindo a enzima resistente às drogas convencionais. Testes de toxicidade mostraram que estes compostos apresentaram baixa toxicidade. Um interessante mapa de reatividade foi apresentado, onde foi correlacionado a distribuição de carga e o potencial eletroquímico do metal para investigar a eficiência de inibição. Isso pode levar a uma melhor concepção racional de outras metalodrogas anti-tuberculose