[pt] Experimentos referentes ao movimento relativo entre partículas sólidas e um fluido viscoso confinado no interior de cilindros de seção reta arbitrária (circular, quadrangular) foram realizados. Para todos os casos experimentalmente investigados e, para escoamentos variando desde regimes de muito baixo Números de Reynolds (Re menor que 0,1) até um regime bem além do regime de Oseen, constatou-se que a razão entre a força de pressão e a força de arrasto viscoso (Delta P mais A/D) pode ser diretamente medida através de parâmetros do escoamento não perturbado (escoamento em ausência da partícula). De acordo com uma recente teoria (Brenner, 1962) a afirmativa acima que se baseia em uma linearização do tipo Oseen das equações de movimento, deveria apenas ser esperada para regimes de baixos Números de Reynolds (Re menor que 2). Brenner (1962), utilizando-se dos teoremas de momentum e energia, aplicados ao movimento relativo de uma partícula sólida e um fluido viscoso confinado por paredes sólidas, mostrou que, devido ao movimento relativo, uma força de cisalhamento atuando nas paredes do cilindro deve necessariamente existir, ainda que estas paredes estejam infinitamente distantes da perturbação induzida pela partícula. A generalidade da Teoria de Brenner, relativa à geometria da seção reta do cilindro, foi também verificada nos regimes de Stokes e de Oseen. Experimentos realizados em uma coluna curta (1 m) de seção reta circular forneceram um conjunto de dados que foram utilizados para se qualificar, a um baixo nível de incerteza experimental, a técnica experimental utilizada. Experimentos realizados em uma coluna longa (3 m) de seção reta quadrangular permitiram a verificação da teoria em regimes distantes do regime teórico. Medidas da diferença de pressão adicional induzida pelo movimento relativo entre a partícula e o líquido viscoso confinado no duto de seção quadrangular, claramente definiram três diferentes regiões: i) até Re~50, verificou-se que a razão Delta P+A/D aproximadamente 2,093, resultado este que deveria ser esperado apenas para Re < 2,0. Por consideração elementares de momentum aplicáveis a um volume de controle constituído do fluido viscoso no entorno da partícula, pode-se facilmente mostrar que o valor Delta P+A/D diferente de 1,0 confirma a existência de uma força de cisalhamento finita atuando nas paredes do duto infinitamente distantes da partícula; ii) além de Re ~ 50, uma transição abrupta se inicia forçando o valor Delta P+A/D a decrescer. A razão de força Delta P+A/D decresce assintoticamente para o valor 1,0, valor este que corresponde à situação de um fluido ilimitado (meio contínuo fluido sem fronteiras) conforme prescrito pelo Princípio de Momentum; iii) para Re > 2500, a razão Delta P+A/D fortemente aproxima-se do valor 1,0. O maior regime investigado foi Re ~ 36000 mas, fisicamente, não parece existir nenhum argumento que possa contradizer a permanência do comportamento acima descrito. Este trabalho discute também um método bastante preciso conduzindo à medição do arrasto viscoso sobre a partícula e também uma técnica para se medir as pequenas quedas de pressão(~ 1 a 10 elevado à -3 mm Hg) induzidas pelo movimento da partícula. / [en] Experiments concerning the relative motion of solid particles and viscous fluids, confined within cylinders of arbitrary cross-section (circular and quadrangular) have been conducted. For all cases experimentally investigated and for a flow regime extending from a very low particle Reynolds Number (Re less than 0.1) up to far beyond the Oseen s Regime, it has been shown that the additional pressure force to viscous drag ratio (Delta plus A/D) can be directly evaluated by means of parameters of the unperturbed flow. Accordingly to a recent theory (Brenner, 1962) the above statement which uses a Oseen s type linearization of the equation of motion, should only be expected for the very low particle Reynolds Number regime (Re < 2). Brenner (1962), using momentum and energy theorems applied to the relative motion of a particle and a confined viscous fluid has shown that, as a result of the relative motion, a finete shearing force acting on the cylinder walls must existis, even if the walls are infinitely distant from the particle perturbation. The generality of Brenner s theory concerning the cylinder geometry was also verified in the Stokes and in the Oseen s regimes. Experiments conducted in a short (1 m) circular cylinder, filled with a Newtonian fluid, provided the base line data set used to qualify the experimental technique used, within very low experimental uncertainties. Experiments conducted in a long square cylinder (3 m), allowed verification of the theory far beyond the theorectical regime. Measurements of the additional pressure drop created by the relative motion between a solid particle and the viscous fluid, confined in the square cylinder, cleary defined three regions: i) up to about Re ~ 50 it was found that the pressure force to Viscous drag ratio Delta P+A/D approximately 2.093 which should be expected only for Re < 2. By elementary momentum considerations, applied to the fluid control volume around the particle present in the flow, it can easily be show that this value of Delta P+A/D diferente than 1 confirms the existence of a finete shearing force on the far walls of the cylinder; ii) beyond Re = 50 and up to Re ~ 2500 a very complex and not completely understood transition occurs. At about Re ~ 50 an abrupt transition takes place forcing the value of Delta P+A/D to decrease. The ratio Delta P+A/D decreases asymptotically towards the value 1.0 wich corresponds to the situation of an unbounded fluid as can be predicted by the Momentum Principle; iii) for particle Reynolds Number Re > 2500, the Delta P+A/D approaches very closely the value 1.0. The largest flow regime investigated was Re ~ 36000 but, physically, there seems to be no reason to expect any change in the described behaviour. This work also discusses an accurate method for directly measuring the viscous drag force and the diminute dynamic pressure (~ 1 to 10 (-3) mm Hg) created by the motion of the particle.

Orientador: Leonardo Fernandes Fraceto / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-26T15:38:39Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Campos_EstefaniaVangelieRamos_M.pdf: 7315526 bytes, checksum: e92d25c76302901307a5c47fb9437573 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: O Brasil tornou-se um dos maiores consumidores de defensivos agrícolas em função do seu crescimento no cenário mundial na produção agrícola. Embora esses produtos tragam benefícios para a produção agrícola, têm sido encontrados em concentrações alarmantes nos recursos hídricos e no solo, levando a necessidade de se buscarem alternativas para a redução de seus impactos negativos no meio ambiente. O presente trabalho teve como objetivo o preparo e caracterização de nanopartículas poliméricas (NC) e lipídicas sólidas (NLS) para o carreamento conjunto dos fungicidas carbendazim (MBC) e tebuconazol (TBZ), a fim de aumentar a sua eficácia biológica, além de diminuir os processos físico-químicos de degradação que estes ativos sofrem no ambiente. Os dois sistemas carreadores preparados apresentaram alta eficiência de encapsulação para ambos os fungicidas, superior a 99 %. As NC contendo fungicidas apresentaram diâmetro médio em torno de 550 nm, índice de polidispersão inferior a 0,2 e potencial zeta de aproximadamente -17 mV. Enquanto as NLS apresentaram diâmetro médio em torno de 270 nm, índice de polidispersão superior a 0,2 desde o tempo inicial e potencial zeta de -20 mV. As nanopartículas foram capazes modificar o perfil de liberação dos fungicidas. A liberação do MBC quando associado as nanopartículas em 6 dias foi em torno de 30 % Já para o TBZ no mesmo período de tempo a liberação a partir das nanopartículas foi de 50 %. O modelo matemático que mais se ajustou a liberação do MBC de ambas as nanopartículas foi o de Higuchi. Considerando a liberação do TBZ a partir das nanopartículas o modelo de primeira ordem melhor se ajustou. Os ensaios de liberação em solo demonstrou que as nanopartículas reduzem a porcentagem de lixiviação dos fungicidas, onde para o MBC houve liberação de 17 % a partir da formulação comercial e quando associado as nanopartículas esse valor foi inferior a 5 % com um total de 10 lavagens do solo. Já para o TBZ a formulação comercial liberou 20 % e quando associado as nanopartículas foi em torno de 15 %. Ensaios de viabilidade celular demostraram que as partículas diminuem a toxicidade dos fungicidas à célula animal , sendo os valores de IC50 de 67, 89 e 81 µg/mL para a formulação comercial, NC e SLN respectivamente. Ensaios na espécie P. vulgaris evidenciaram que os fungicidas quando encapsulados causam menos impactos no desenvolvimento das plântulas. Os resultados obtidos mostraram que foi possível preparar sistemas carreadores para os fungicidas sendo, desta forma, obtidos bons sistemas carreadores com modificação no perfil de liberação e diminuição da citotoxicidade, desta forma sendo uma alternativa para o combate de pragas que acometem as culturas na agricultura / Abstract: Brazil has become a major consumer of pesticides according to their growth on the world stage in agricultural production. Although these products bring benefits to agriculture, they cause many impacts to the environment because they are found in high concentrations in soil and water resources. This work aimed to prepare and characterize nanoparticles (polymeric and solid lipid) in order to encapsulate two fungicides carbendazim and tebuconazole. This strategy aims to minimize their impacts to the environment and increase their biological effectiveness, besides of decreasing the physicochemical process of degradation of these compounds into the environment. Both carrier systems showed high encapsulation efficiency for both fungicides (higher than 99 %). The polymeric nanocapsules (NC) with fungicides showed mean diameter around 550 nm, polidispersity lower than 0.2 and zeta potential around - 17 mV. While solid lipid nanoparticles (NLS) showed mean diameter around 270 nm, polidispersity higher than 0.2 since initial time and potential zeta around - 20 mV. Nanoparticles were able to modify the release profile of fungicides. The release of the MBC when associated nanoparticles in 6 days was around 30%. For the TBZ in the same period of time the release from the nanoparticles was 50%. The mathematical model that most adjusted the release of MBC of both nanoparticles was to Higuchi. Whereas the release of the nanoparticles from the TBZ model best fit was observed by the first-order. Cell viability assays showed that particles decrease the toxicity of fungicides, which IC50 values of 67, 89 and 81 µg/mL for the commercial formulation, NC and SLN respectively. The plant assays with P. vulgaris showed that fungicides when encapsulated provoke less impact on seedling development in relation to commercial formulation. The results obtained with these formulations showed that it was possible to prepare nanoparticlescarrier systems for both fungicides in the same carrier and that the fungicide encapsulation decreased the cytotoxicity, increase fungicides effectiveness and thus being a possible alternative to control diseases that affect crops in agriculture / Mestrado / Bioquimica / Mestra em Biologia Funcional e Molecular

Orientador: Maria Helena Andrade Santana / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Química / Made available in DSpace on 2018-08-18T18:45:10Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rossan_MarcosRoberto_M.pdf: 4251170 bytes, checksum: f64611ade06535fb615dbd4f23afd20f (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Neste trabalho, estudou-se o desenvolvimento tecnológico de micro/ nanopartículas lipídicas sólidas para aplicação cosmética capilar. As micropartículas foram produzidas por spray cooling, onde incorporou-se na matriz lipídica, composta por ceras naturais de origem vegetal (cera de carnaúba), mineral (microparafina) e sintética (cera de silicone), um ativo doador de brilho capilar, de nome comercial Activeshine Amazon, composto por uma mistura de triglicerídeos de murumuru e babaçú. As micropartículas foram obtidas a partir de misturas contendo 30% das ceras, porém a incorporação total do ativo na matriz lipídica ocorreu a partir de 70% de cera. A produção das micropartículas foi estudada através de um planejamento estatístico de experimentos e analise de superfície de resposta, onde determinou-se a influência da pressão do ar de atomização e concentração da cera, sobre o diâmetro médio. Os resultados mostraram que a pressão do ar de atomização foi a principal variável de significância estatística para os três tipos de ceras. Foram obtidas micropartículas esféricas, com diâmetro entre 30 - 320 ?m. As nanopartículas foram obtidas a partir da mistura lipídica composta por 50% de Activeshine Amazon e 50% de cera de carnaúba, além de sorbitol, óleo de mamona PEG-40 e quaternários de amônio (CTAC, BTAC e SDBAC), via nano-emulsificação de baixa energia, através do processo de inversão de fase por temperatura. Foram obtidas partículas com 0,08 a 0,35 de polidispersidade, 45 - 190 nm de diâmetro médio, e -20 A +70 mV de potencial zeta. Nestes estudos, verificou-se a influência destes componentes da formulação sobre o ponto de inversão de fase, comprovado por medidas de condutividade elétrica. Estes resultados mostram que os processos de spray cooling e nano-emulsificação utilizando ceras e triglicerídios produzem micro e nanopartículas que atendem aos requisitos de diâmetro médio, polidispersidade e potencial zeta para aplicação capilar. Essas partículas são também potencialmente úteis para a encapsulação de bioativos e desenvolvimento de formulações mais eficazes comparadas às que utilizam os compostos livres / Abstract: This work studied the technological development of solid lipid micro and nanopaparticles for cosmetic hair application. The microparticles were produced through spray cooling process, in which an active donator of hair brightness, commercially named Activeshine Amanzon was incorporated. The solid lipid matrix was composed by waxes from vegetal (carnauba), mineral (microparaffin) and synthetic (silicon) origin. The Activeshine Amazon is a mixture of triglycerides from murumuru butter and babassu oil. The microparticles were obtained from admixtures containing 30% of the waxes, but the total incorporation of the active in the lipid matrix occurred from 70% only. The production of microparticles was studied through a statistical experimental planning and surface response analysis from which it was determined the influence of the inlet atomization air pressure and wax concentration on the mean diameter of the particles. The results shown the air pressure was the statistically main significant variable for the three studied waxes. The mean diameter of the obtained spherical microparticles was in the range of 30 to 320 ?m. The nanoparticles were obtained through low-energy nano-emulsification process, known as temperature phase inversion. They were composed by a mixture of 50% Activeshine Amazon and 50% of carnauba wax, in which was also added sorbitol, castor oil PEG-40 and the ammonium quaternaries CTAC, BTAC and SDBAC. They presented 0.08 to 0.35 polydispersity, 45 to 190 nm mean diameter and -20 to + 70 mV zeta potential. The visual influence of the components of the formulation on the inversion phase temperature was comproved by electrical conductivity measurements. From these results we conclude that the spray cooling and nano-emulsification processes which use triglycerides as raw materials produce nano and microparticles which to meet the mean diameter, polydispersity and zeta potential requirements for hair care application. In addition to that, the particles are potentially useful for encapsulation of bioactives and also for the development of more efficient formulations than the free compounds ones / Mestrado / Desenvolvimento de Processos Biotecnologicos / Mestre em Engenharia Química

[pt] A deposição de parafina é um dos principais problemas quando se trata de garantia de escoamento. O fluido que sai quente dos reservatórios é transportado por dutos que trocam calor com o ambiente frio. Quando o fluido atinge temperaturas abaixo da TIAC (Temperatura Inicial de Aparecimento de Cristais), partículas de sólido se precipitam. Isto causa não só aumento da viscosidade, mas também a formação de depósito nas paredes dos dutos, diminuindo a seção livre de escoamento e consequentemente a produção, ou até mesmo obstruindo totalmente o duto, resultando em um grande esforço de manutenção e causando grandes perdas de capital. Este problema é bastante recorrente, sendo assim, prever a deposição da parafina é crucial para projetos e operações de dutos, sendo preciso desenvolver modelos numéricos que forneçam resultados de forma acurada e eficiente. Considerando que os dutos são muito longos, o presente trabalho propõe um modelo hidrodinâmico unidimensional, com um modelo bidimensional de transferência de calor obtido através de um processo de marcha ao longo do duto. Todas as propriedades e fração volumétrica de sólido são determinadas em função da composição do fluido, pressão e temperatura, a partir de interpolações de tabelas criadas com um modelo termodinâmico em uma etapa de pré-processamento. O modelo considera a existência de depósito na parede do duto quando a fração de volume de sólido é igual ou maior do que 2 por cento. A modelagem proposta foi avaliada em diferentes situações, em escala laboratorial e de campo, apresentando dados de temperatura, pressão e espessura do depósito com concordância razoável com dados da literatura, mostrando que a modelagem implementada reproduz satisfatoriamente o comportamento físico do fenômeno de deposição de parafina. / [en] Wax deposition is one of the main problems when it comes to flow assurance. The hot fluid which leaves the reservoirs is transported by pipelines that exchange heat with the cold environment. Solid particles precipitate when the fluid reaches temperatures below the WAT (Wax Appearance Temperature). It causes not only an increase in viscosity, but also the formation of deposits on the pipe walls, reducing the cross-flow area and the production, or even totally obstructing the pipe, resulting in a significant maintenance effort and causing large capital losses. This problem is quite recurrent, therefore, predicting of wax deposition is crucial for pipeline projects and operations, and it is necessary to develop numerical models that provide accurate and efficient results. Considering that pipelines are very long, the present work proposes a one-dimensional hydrodynamic model with a two-dimensional heat transfer model being obtained through a marching process along the pipeline. All properties and solid volumetric fraction are determined as a function of fluid composition, pressure and temperature, from tables interpolation created with a thermodynamic model in a pre-processing step. The model considers the deposit existence on the pipe wall when the solid volume fraction is equal to or greater than 2 percent. The proposed model was evaluated in different situations, in a laboratory and field scale, presenting temperature, pressure and deposit thickness data in reasonable agreement with literature data, showing that the implemented model reproduces satisfactorily the physical behavior of the wax deposition phenomenon.