Os estudos foram realizados em cultura de células HEK-293 (human embrionic kidney cells). Por microscopia de fluorescência, avaliou-se a velocidade de recuperação do pHi (dpHi/dt). Por Western blot, avaliou-se a expressão de SGLTs e NHEs e a translocação dos SGLTs foi avaliada por imunofluorescência. Resultados: No controle, a dpHi/dt foi de 0,169 ± 0,020 unid pH/min (n=6). A glicose modula dose e tempo dependentemente a dpHi/dt. O tratamento crônico aumentou esse parâmetro e somente Florizina (inibidor dos SGLTs), H-89 (inibidor da PKA) e BAPTA (quelante de Ca2+intracelular Ca2+i) reduziram esse efeito. O tratamento crônico induziu a internalização do SGLT1, manteve o SGLT2 no citosol e aumentou sua expressão. Conclusões: No tratamento crônico, a internalização do SGLT1 depende da PKA, independe de Ca2+i e a permanência do SGLT2 no citosol depende tanto da PKA quanto do Ca2+i. Assim, a distribuição celular do SGLT2 altera a atividade dos NHEs. / In this work we used human embryonic kidney (HEK-293 cells). The pHi recovery rate (dpHi/dt) was evaluated through fluorescence microscopy. The expression of SGLT´s and NHEs was analysed through Western blot and translocation of SGLTs was evaluated through Imunofluorescence. Results: In the control situation, the dpHi/dt was 0,169 ± 0,020 units pH/min (n=6). This parameter was modulated by glucose in a concentration and time dependent manner. Chronic treatment increased the dpHi/dt and this stimulatory effect was inhibited by Phlorizin (SGLTs inhibitor), H-89 (PKA inhibitor) and BAPTA (intracellular Ca2+ cheleator - Ca2+i). The chronic treatment induced internalization of SGLT1, increased the expression of SGLT2 and kept it in the cytosol. Conclusions: In chronic treatment, the internalization of SGLT1 involves a PKA-dependent and Ca2+i- independent mechanism. The maintenance of SGLT2 in the cytosol depends on PKA and Ca2+i. Thus, the cellular distribution of SGLT2 is associated with NHEs activity.

Submitted by Maike Costa (maiksebas@gmail.com) on 2017-06-05T13:09:41Z No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2393348 bytes, checksum: eb5e15f967b00de08e5ce2781413ffd5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-06-05T13:09:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 2393348 bytes, checksum: eb5e15f967b00de08e5ce2781413ffd5 (MD5) Previous issue date: 2016-02-17 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Seeking to meet the electricity demand in Brazil, power plants, industries and businesses showed an increase in consumption of natural gas by 17.5% between 2013 and 2014 (RESENHA ENERGÉTICA BRASILEIRA, 2015). Most of these facilities use generators for electricity through natural gas. Such groups are formed generally by a Diesel engine coupled to an electric generator. The engines of these groups may be classified as aspirated or turbocharged. It is known, moreover, that the gaseous emissions generated by the Diesel engine, make replaced by clean fuels such as natural gas, an attractive alternative. Converstion of Diesel engines for the Otto cycle, may be an option for generating electricity from natural gas, mainly because it is a low cost compared to the price of gas gensets technology. However, in turbocharged engines converted to natural gas, are identified during operations, temperatures higher than those allowed in the turbine, limiting thus the possibility of reaching the rated power of these motors. The use, however, a heat exchanger gives rise to a Diesel engine converted to Otto cycle work without restriction in all its power domain. This paper examines the issues related to the choice of a heat exchanger, construction, installation and the results of its operation in a motor Perkins turbocharged converted to Otto cycle for natural gas. In performance tests, we used a hydraulic dynamometer, with a maximum of 500 hp capacity. All tests were performed with the rotation set at 1800 RPM, for all powers of labor, including the original maximum power that had diesel, stand-by time of 153 cv (112.4 kW). The maximum thermal efficieny of the engine was 39.1 % for 153 cv power. The NOx and CO levels, were, respectively, 348 ppm and 3.48 % when the engine is operated at power of 153 cv. The effectiveness of the introduced heat exchanger ranged between 33 and 33.7 %. / Buscando suprir a demanda de energia elétrica no Brasil, as termelétricas, indústrias e estabelecimentos comerciais apresentaram um aumento no consumo de gás natural de 17,5% entre 2013 e 2014 (RESENHA ENERGÉTICA BRASILEIRA, 2015). A maioria dessas instalações utilizam grupos geradores para obter energia elétrica. Tais grupos são formados, geralmente, por um motor Diesel acoplado a um gerador elétrico. Os motores desses grupos, podem ser classificados como aspirados ou turboalimentados. Sabe-se, por outro lado, que os níveis de emissões gasosas geradas pela combustão do diesel, torna sua substituição por combustíveis não poluentes, como o gás natural, uma alternativa atrativa. A conversão dos motores Diesel para o ciclo Otto (Ottolização), pode ser uma opção para a geração de energia elétrica a partir do gás natural, sobretudo, por ser uma tecnologia de baixo custo frente aos preços dos grupos geradores a gás. No entanto, nos motores turboalimentados convertidos para gás natural, são identificadas, durante suas operações, temperaturas superiores àquelas permitidas na turbina, limitando, desta forma, a possibilidade de se chegar às potências nominais desses motores. O uso, todavia, de um trocador de calor dá margem para que um motor Diesel ottolizado funcione, sem restrições, em todo seu domínio de potência. Este trabalho examina os aspectos relacionados à escolha de um trocador de calor, sua construção, instalação e os resultados de seu funcionamento em um motor Perkins turboalimentado Ottolizado para gás natural. Nos testes de desempenho, utilizou-se um dinamômetro hidráulico, com capacidade máxima de 500 cv. Todos os ensaios foram feitos com a rotação fixada em 1800 RPM, para todas as potências de trabalho, inclusive a potência máxima original que se tinha com diesel, em stand-by, de 153 cv (112,4 kW). O máximo rendimento térmico do motor foi de 39,1 % para a potência de 153 cv. Os níveis de NOx e de CO, ficaram, respectivamente, em 348 ppm e 3,48 % quando o motor operava na potência de 153 cv. A efetividade do trocador de calor introduzido variou de 33 a 33,7 %.

Trocadores de Calor Solo-Ar (TCSA) são dispositivos usados para melhorar o condicionamento térmico de ambientes construídos. Eles funcionam através da ventilação do ar por um ou mais dutos enterrados, utilizando o solo como fonte ou sumidouro de calor. Em virtude da defasagem entre as temperaturas do ar e das camadas superficiais da Terra, é possível resfriar o ar no verão e aquecê-lo no inverno. Seus princípios de operação baseiam-se na mecânica dos fluidos e transferência de calor, áreas onde a teoria Construtal tem sido usada para melhorar o desempenho, ou reduzir imperfeições, de vários sistemas térmicos, após uma estratégica análise de suas geometrias (ou de seu design), também chamada de método Design Construtal que se fundamenta na lei construtal. Dessa lei, projetos em engenharia devem começar, por exemplo, descobrindo as arquiteturas que facilitam o escoamento entre uma fonte pontual e um volume, ou vice-versa. Explorando esses conceitos para TCSA, onde a corrente é o calor que flui entre os dutos e o solo, esta tese objetiva centralmente avaliar o desempenho térmico desses dispositivos em função de possíveis desenhos de suas estruturas. Particularmente, isso foi feito: (1) usando um duto e variando seu diâmetro e vazão de ar; (2) inserindo novos dutos, até um total de cinco, mantendo a vazão de ar constante, e estudando diversas disposições geométricas. Numericamente, foram empregados dois modelos testados e validados a partir de dados experimentais, que foram simulados no código comercial de dinâmica dos fluidos computacional, FLUENT, o qual baseia-se em métodos de volumes finitos. As geometrias e malhas foram geradas no software GAMBIT. Dos resultados numéricos, esta tese também avançou desenvolvendo novos modelos para o conceito de potencial térmico instantâneo, que é uma medida das diferenças de temperatura entre a saída e a entrada dos dutos de TCSA. Descobriu-se que estes modelos podiam ser simplificados em termos de funções senoidais, facilitando análises e definições analíticas subsequentes, criando um quadro resumo para grandes volumes de dados simulados. Das avaliações dos resultados nos estudos com um duto, foram encontradas faixas para a obtenção de rendimentos térmicos anuais estimados em pelo menos 80%, com mudanças no diâmetro e/ou vazão do ar. Analisando múltiplos dutos, foram reveladas melhorias significativas de rendimento com: (1) o aumento no número de dutos; (2) a redução, até certos limites, da razão entre os espaçamentos verticais e horizontais entre eles; (3) a ampliação da razão entre o volume da instalação e o volume do domínio computacional. Destaca-se, ainda, que em todos os casos foram calculados balanços energéticos, com a estimativa das taxas (e quantidade) de calor trocado, bem como da energia elétrica consumida pelos ventiladores, mostrando sua viabilidade no condicionamento de ar com redução do consumo de energia elétrica. / The Earth-Air Heat Exchangers (EAHE) are devices used to improve the thermal conditions of built environments. They work by blowing the air inside buried ducts to use the soil as heat source or sink. Due to a phase difference between the air and ground temperatures, it is possible to cool the air in the summer and heat it in the winter. These operating principles are based on the areas of fluid mechanics and heat transfer, where the Constructal theory has been used to improve the performance, or reduce imperfections, of several thermal systems, after a strategic evaluation of their geometries (or their design), also called Constructal Design method, which is anchored by the constructal law. From this law, engineering projects should begin, for example, finding the architectures which ease the flow between a source point and a volume, or vice versa. Bringing these concepts to EAHE, where the current is the heat which flows between the ducts and the soil, this thesis mainly aims to assess the thermal performance of EAHE due to possible designs of their layouts. Particularly, this was done by: (1) adopting one duct and varying its diameter and/or the air flow; (2) using up to five ducts, keeping the air flow constant, and studying various geometric shapes. Numerically, two models were used, which have been tested and validated from experimental data, and the simulations were done in the CFD software FLUENT, which is based in the finite volume methods. The geometries and meshes were generated by the software GAMBIT. From the numerical results, this thesis also pursued developing new models for the concept of the instantaneous thermal potential, which is a measure of the temperatures differences between the ducts outlet and inlet. It was found that these models can be simplified in terms of sinusoidal functions, helping analysis, definitions, and creating a framework to summarize large volumes of simulated data. From the evaluation of the data in the studies with one duct, ranges for changes in their diameter and/or air flow were found to obtain at least 80% of estimated annual efficiency. Analyzing multiple ducts, significant improvements in efficiency were also obtained by: (1) increasing the number of ducts; (2) reducing, to some extent, the ratio between their vertical and horizontal spacings; (3) increasing the ratio between the installation volume and the computational domain. It should also be highlighted that in all cases the energy balances were computed, to find the rates (and amounts) of exchanged heat, as well as the electric energy consumed by the fans, showing the economic viability of using EAHE as devices for air conditioning.

Objetivos: Este trabalho, abrangendo a área da transferência de calor e da mecânica dos fluidos, em seu desenvolvimento envolveu métodos analíticos, numéricos computacionais e experimentais (em ambiente de campo), com a finalidade de analisar o uso de trocadores de calor solo-ar, como estratégia para diminuir o consumo de energia convencional, no aquecimento ou resfriamento de ambientes construídos. Assim, um dos objetivos do estudo foi avaliar, com base em resultados experimentais, a performance do solo como um reservatório de energia, derivada da radiação solar. Buscou-se, pois, identificar parâmetros, procedimentos e condições favoráveis envolvendo esta estratégia. O outro objetivo do estudo foi, usando os softwares GAMBIT e FLUENT, modelar computacionalmente o escoamento do ar no trocador de calor solo-ar. Método: O estudo experimental e numérico foi precedido pela construção de uma edificação, especificamente concebida para a pesquisa, identificada como Casa Ventura. Em continuidade, foram enterrados dutos no solo, que conduziriam ar exterior e água (esta última por um período limitado) ao ambiente interno. No caso da condução de ar, o solo funcionaria como um reservatório de energia, aquecendo ou resfriando a ar. Já, no caso da condução de água, prevista com duto de baixa condutividade térmica, o solo funcionaria apenas como um protetor à radiação solar, para preservar as características térmicas da água, desde um reservatório, de onde a mesma era bombeada, até o interior da casa. Na Casa Ventura foram construídos dois ambientes centrais com características dimensionais e de envolvente equivalentes, constituindo os ambientes monitorados no processo, sendo um, na condição natural, referencial, sem renovação de ar, e o outro, com renovação de ar. Na parte experimental, o ar foi captado do ambiente externo e insuflado por um ventilador nos dutos enterrados, renovou o ar no interior deste último ambiente. Com ajuda de um fan-coil, colocado neste ambiente, o ar renovado trocou calor com a água. Por questões de dificuldades operacionais, o bombeamento de água funcionou por um período muito curto. Durante o experimento, que se desenvolveu por todo o ano de 2007, foram monitoradas e registradas, além da temperatura do solo e da água, a temperatura e a umidade: do ar externo, do ar nos ambientes internos e do ar em escoamento nos dutos enterrados, bem como a velocidade de escoamento nos mesmos. Resultados: De forma geral, o potencial do solo para aquecer foi maior do que o de resfriamento do ar injetado nos dutos enterrados. O potencial de aquecimento foi mais destacado nos meses de maio, junho, julho e agosto, e se mostrou maior que 3K. Para profundidades entre 2 e 3m, estima-se que o potencial possa ser superior a 8K. Por outro lado, o potencial de resfriamento foi maior nos meses de janeiro, fevereiro e dezembro, mas foi baixo para pequenas profundidades (menos de um metro). Para resfriamento, este potencial pode chegar a 4K. Contribuições da pesquisa: Face aos resultados da pesquisa, diversas foram as suas contribuições, dentre as quais se destacam: a construção de um banco de dados experimentais sobre as propriedades e características do solo (índices físicos, difusividade térmica, capacidade térmica volumétrica, condutividade térmica, temperatura e umidade) e do ar ambiente (temperatura e umidade) para o município de Viamão, localizado na região sul do Brasil, e que pode ser usado para a continuidade desta pesquisa ou para a elaboração de novas pesquisas e projetos; e o desenvolvimento de uma metodologia para a modelagem computacional de trocadores de calor solo-ar, validada através dos dados experimentais citados acima, possibilitando, assim, o emprego deste procedimento numérico, para a elaboração de projetos ou novas pesquisas nesta área. / Purpose: The development of the present work, comprising the area of heat transfer and fluids mechanics involved analytical, numerical computational and experimental (in field environment) methods, with the purpose of analyzing the use of earth-to-air heat exchanger, as a strategy to reduce conventional energy consumption, for the heating or cooling of built environments. Thus, one of the study purposes was to evaluate, based on experimental results, the earth performance as an energy reservoir, derived from solar radiation incidence on the surface of the ground. We aimed, then, at identifying favorable parameters, procedures and conditions involving this strategy. The other study purpose was, using the GAMBIT and FLUENT softwares, computationally modeling the air flow in the earth-to-air heat exchanger. Method: The experimental and numerical study was preceded by the construction of a building, specially planned for the research, called Casa Ventura. As a follow-up, ducts were buried on the ground, to conduct external air and water (the latter one for a limited period) to the internal environment of the house. In terms of air conduction, the earth would work as an energy reservoir, heating or cooling the air. Concerning the water conduction, planned to use a duct of low thermal conductivity, the earth would only work as a protector from solar radiation, to preserve the water thermal characteristics, when flowing from the water reservoir, where it would be taken from, to the inside of the house. At Casa Ventura two central environments were built with similar dimensional and envelope characteristics, constituting the environments monitored in the process, in which, one in the natural and referential condition, without air renovation, and the other, with air renovation. In the experimental part, the air was captured from the external environment and inflated by a fan in the buried ducts, and it renovated the air inside this latter environment. With the help of a fan-coil, placed in this environment, the renovated air exchanged heat with the water flowing through the ducts. Due to some operational difficulties, the pumping of water lasted for a very short period. During the experiment, which lasted through the whole year of 2007, besides the water and earth temperature, the temperature and humidity of the following were also monitored and registered: the external air, the air in the internal environments and the air flowing in the buried ducts, as well as the flowing speed of the different fluids. Results: In a general way, the earth potential to heat was higher than the cooling of air injected in the buried ducts. The heating potential was higher in the months of May, June, July and August, doing so by more 3K. For depths between 2 and 3m, it is estimated that the potential might be over 8K. On the other hand, the potential for cooling was higher in the months of January, February and December, but it was low for low depths (less than a meter). For cooling, this potential may reach 4K. Research contributions: Considering the research results, several were the contributions, among which we highlight: the construction of an experimental database on the earth properties and characteristics (physical indexes, thermal diffusivity, volumetric heat capacity, thermal conductivity, temperature and humidity) and the environmental characteristics of the air (temperature and humidity) for the city of Viamão, located in Southern Brazil, and that may be used for the continuation of this research or for the elaboration of new researches and projects; and the development of a methodology for computational modeling of earth-to-air heat exchangers, validated through the experimental data mentioned before, enabling, therefore, the use of this numerical procedure for the elaboration of projects or new researches in this area.

Orientadores: Vivaldo Silveira Junior, Javier Telis Romero / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Alimentos / Made available in DSpace on 2018-08-09T22:31:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Bernardi_Marina_M.pdf: 337845 bytes, checksum: b22d2f1ecde63498948bfd0748a26993 (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Neste trabalho são apresentadas a hidrodinâmica e a transferência de calor no escoamento de ovo líquido integral através de dutos com paredes corrugadas, simulando trocadores de calor a placas. A condição de contorno admitida foi a de temperatura da parede constante durante o aquecimento do fluido. A reologia do ovo integral foi determinada experimentalmente em uma ampla faixa de temperaturas (289 ¿ 335K). O ovo apresentou comportamento reológico dependente do tempo, o qual foi explorado neste trabalho. Para os estudos da perda de carga e transferência de calor objetivando o dimensionamento correto de tubulações e equipamentos destinados ao transporte e processamento de fluidos tixotrópicos os parâmetros reológicos independentes do tempo foram empregados. O modelo de Ostwald-De Waelle foi ajustado às curvas reológicas experimentais desconsiderando a dependência do tempo. Foram realizadas medidas experimentais de perda de carga para a determinação do fator de atrito em função de um número de Reynolds generalizado, cujos resultados foram empregados para determinação dos parâmetros geométricos x e u para o regime laminar e dos parâmetros P1 e P2 para o regime turbulento. Esses parâmetros geométricos foram utilizados para correlacionar os coeficientes de transferência de calor convectivos experimentais com as propriedades físicas do fluido, resultando em equações formato clássico, Nusselt=Nu(Reg,Prg) / Abstract: At this work are showed the heat transference and hydrodynamics of liquid egg flow between ducts with corrugated walls, simulating plate heat exchangers. The contour conditions admitted was the constant temperature in the walls during the fluid heating. The whole egg rheology was experimentally determinated in a extend temperature range (289 ¿ 335K). The egg rheology behavior was time dependent, which was explored at the present work. However, to study the loss of load and heat transference this time dependence behavior was not considerated, because, according to Skelland, the correct sizing of equipments and tubings used to tixotropic fluid transport and processing must be done using time independent rheologic parameters. The Ostwald-De Waelle model was adjusted at the experimental rheologycal curves disrespecting the time dependence. It was realized experimental determinations of loss of load to determination of Fanning factor in function of Reynolds generalized number, and the results was used to determination of x and u geometrics parameters to laminar flow and P1 and P2 to turbulent flow. These geometrics parameters were used to correlated the experimental heat transference coefficient with the fluid physic properties resulting in equations on the classic format, Nusselt=Nu(Reg,Prg) / Mestrado / Mestre em Engenharia de Alimentos

O presente trabalho descreve e introduz uma metodologia numérica de simulação térmica de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo. A metodologia computacional é utilizada para simular doze configurações de arranjos de escoamento de trocadores de calor de fluxo cruzado com número de passes e tubos por passe arbitrários, assim como diversas condições de mistura de ambos os fluidos. O procedimento computacional é desenvolvido, baseado em diversos trabalhos da literatura, para calcular a efetividade de temperatura e o fator de correção da diferença média logarítmica de temperatura para trocadores de calor de fluxo cruzado em escoamentos contracorrente e paralelo. Novos dados da efetividade de temperatura e do fator de correção para configurações complexas de trocadores de calor são apresentados em diversas tabelas e figuras. As condições de mistura do fluido interno depois de cada passe são analisadas e caracterizadas por três configurações: misturado, não misturado com uma ordem idêntica das fileiras e não misturado com uma ordem inversa das fileiras. A influência da mistura do fluido externo entre os tubos do trocador de calor também é analisada. A metodologia computacional também é utilizada para trocadores de calor de casco e tubo tipo TEMA E com um passe de ambos os fluidos (fluidos do casco e dos tubos) em escoamentos contracorrente e paralelo de acordo com as entradas do trocador de calor. O algoritmo é baseado em diversas hipóteses e considerações de modelagem adotadas em diversos trabalhos de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo. Cada seção entre as chicanas é idealizada como um trocador de calor não misturado - não misturado. Além disso, este estudo fornece um sumário de correlações matemáticas exatas e aproximadas para algumas configurações de trocadores de calor de fluxo cruzado e de casco e tubo, que são muito apropriadas para análises computacionais e que facilitam o cálculo de efetividade de temperatura e do fator de correção. Os resultados encontrados são comparados com o algoritmo HETE e com soluções e relações matemáticas disponíveis em outras literaturas e mostram a capacidade dos algoritmos desenvolvidos. / The present thesis describes and introduces the numerical simulation methodologies for thermal modeling of crossflow and shell-and-tube heat exchangers. The computational methodology is used for simulating twelve general flow arrangement configurations of crossflow heat exchangers with arbitrary number of passes and tubes per pass, as well as, several mixture conditions of both fluids. The computational procedures are developed, based on some works from literature, to calculate the temperature effectiveness and the mean logarithm temperature difference (MLTD) correction factor for crossflow and parallel and counter-crossflow heat exchangers. New temperature effectiveness and correction factor data for the treated complex flow arrangements configurations are provided and showed in various tables and plots. Tube fluid mixing conditions after each pass, characterized by three types of configuration: tube fluid mixed; tube fluid unmixed keeping identical order of the rows; and tube fluid unmixed with inverted order of the rows, are analyzed. The influence of external fluid mixing between tube rows along the heat exchanger configurations is also addressed. The computational methodology is also addressed to TEMA E shell-and-tube heat exchangers type with one-pass of both fluids (in-tube and shell side) flowing in counterflow and parallel regarding the heat exchangers inlets. The algorithm is based on various assumptions and modelling considerations adopted in several works of crossflow and shell-and-tube heat exchangers. Each section between two baffles is idealized as an unmixed-unmixed crossflow heat exchanger. In addition, this study provides a summary of exact and approximate correlations for some configurations of crossflow and shell-and-tube heat exchangers, that are very appropriate for computerized analysis and that facilitate the computation of both parameters, the temperature effectiveness and the mean logarithmic temperature difference correction factor. The results found are compared to algorithm HETE and with available relations and solutions of other works and show the capability of the developed algorithm.

In the last few decades, augmentation of heat transfer has emerged as an important research topic. Although many promising heat transfer enhancement techniques have been proposed, such as the use of longitudinal vortex generators, few researches deal with thermal optimization. In the present work, it was conducted an optimization of delta winglet vortex generators position and angles in a fin-tube compact heat exchanger with two rows of tubes in staggered tube arrangement. Two approaches were evaluated: Response Surface Methodology (Neural Networking) and Direct Optimization. Finite-Volume based commercial software (Fluent) was used to analyze heat transfer, flow structure and pressure loss in the presence of longitudinal vortex generators (LVG). The delta winglet aspect ratio was 2 and the Reynolds numbers, based on fin pitch, were 250 and 1400. Four vortex generator parameters which impact heat exchanger performance were analyzed: LVG position in direction x-y, attack angle (θ) and roll angle (ᵩ). The present work is the first to study the influence of LVG roll angle on heat transfer enhancement. In total, eight independent LVG parameters were considered: (x₁y₁θ₁ᵩ₁) for the first tube and (x₂y₂θ₂ᵩ₂) for the second tube. Factor Analysis method (software ModeFrontier) was used to study of the influence of these LVG parameters in heat exchanger performance. The effect of each LVG parameter on heat transfer and pressure loss, expressed in terms of Colburn factor (j) and Friction factor (f), respectively, were evaluated. The optimized LVG configurations led to heat transfer enhancement rates that are much higher than reported in the literature. Direct Optimization reported better results than Response Surface Methodology for all objective functions. Important interactions were found between VG1 and VG2, which influenced the results of Colburn (j) and Friction (f) factors for each Reynolds number. Particularly, it was found that the asymmetry of the LVG, in which the VG2 parameters strongly depend on the VG1 parameters, plays a key role to enhance heat transfer. Moreover, for each Reynolds number and each objective function, there is an optimal LVG arrangement. If the objective is to mitigate pressure drop, VG1 may be suppressed because its main goal is increasing the heat transfer downstream. On the other hand, VG2 was relevant for both increase the heat transfer and decrease the pressure drop. Roll angle had a strong influence on Friction factor (f), especially for VG1 and low Reynolds number. / Por muitos anos, a intensificação da transferência de calor tem despontado como um importante tópico de pesquisa. Embora existam muitas técnicas eficazes de intensificação da transferência de calor, como o uso de geradores de vórtices, poucos trabalhos de pesquisa lidam com a otimização. Neste trabalho, foi realizada a otimização das posições e ângulos dos geradores de vórtice longitudinal (LVG) tipo meia asa delta, considerando um trocador de calor tubo-aleta compacto com duas linhas de tubos desalinhados. Duas abordagens foram empregadas: Método da Superfície de Resposta (Neural Networking) e Otimização Direta. Um software comercial (Fluent), baseado na metodologia de volumes finitos, foi empregado na análise numérica da transferência de calor, estruturas vorticais e perda de pressão no escoamento, na presença de LVG. A razão de aspecto dos geradores de vórtice foi 2 e o número de Reynolds, baseado na distância entre as aletas, foram de 250 e 1400. Foram analisados quatro parâmetros dos LVG, os quais impactam na performance do trocador de calor: a posição do LVG na direção x-y, o ângulo de ataque (θ) e o ângulo de rolamento (ᵩ). O ângulo de rolamento foi primeiramente estudado neste trabalho. No total, oito parâmetros independentes do LVG foram considerados: (x₁y₁θ₁ᵩ₁) para o primeiro tubo e (x₂y₂θ₂ᵩ₂) para o segundo tubo. O método da Análise Fatorial (software ModeFrontier) foi aplicado no estudo da influência destes parâmetros dos LVG na performance do trocador de calor. Também foi avaliado o efeito de cada um destes parâmetros na transferência de calor e perda de pressão do escoamento, expressos em termos do fator de Colburn (j) e do fator de Atrito (f), respectivamente. As configurações otimizadas dos LVG, conduziram à taxas de transferência de calor maiores do que aquelas reportadas pela literatura. A Otimização Direta mostrou resultados melhores do que através da metodologia de Superfície de Resposta para todas as funções objetivas avaliadas neste trabalho. Importantes interações foram identificadas entre VG1 e VG2, os quais influenciaram nos resultados dos fatores de Colburn (j) e Atrito (f) para cada número de Reynolds. Particularmente, foi identificado que a assimetria dos LVG desempenha um papel fundamental na intensificação da transferência de calor, onde os parâmetros de VG2 dependem fortemente dos parâmetros de VG1. Além disso, para cada número de Reynolds e para cada função objetivo, existe uma configuração ótima dos parâmetros do LVG. Se o objetivo é a redução da perda de pressão global, VG1 poderia ser suprimido da modelagem, pois a sua principal função é aumentar a transferência de calor ao longo da aleta. Por outro lado, VG2 foi relevante tanto para aumentar a transferência de calor quanto para diminuir a perda de pressão. O ângulo de rolamento teve grande influência sobre o resultado do fator de Atrito (f), especialmente para VG1 e para baixo número de Reynolds.

O objetivo do presente trabalho foi analisar o papel do ANP na ação não genômica da Aldosterona sobre o trocador Na+/H+ no segmento S3 do túbulo proximal de rato, isolado, in vitro. Os resultados indicam que o pHi basal do segmento S3 proximal de ratos é 7.20 + ou - 0.009 (n = 47/209). O valor médio da velocidade de extrusão celular de H+ na condição controle é de 0.195 + ou - 0.012 pHi/min (n = 16/96). Os dados confirmam que a aldosterona apresenta um efeito bifásico sobre o NHE1: em baixas doses (10-12 M) o estimula, enquanto que em altas doses (10-6M), o inibe. O ANP (10-6 M) não possui efeito sobre o NHE1; contudo, o ANP previne ambos os efeitos da aldosterona sobre esse trocador. O valor médio da concentração do cálcio no citosol ([Ca2+]i) na condição controle é 100 ± 1 (n = 5) hM Adicionalmente, nossos estudos mostram que o ANP diminui a [Ca2+]i e inibe o efeito estimulatório de ambas as doses de aldosterona sobre esse parâmetro. / The effects of aldosterone and ANP(2 min preincubation) on the intracellular pH recovery rate (pHirr) after the acid load induced by NH4Cl and on the [Ca2+]i were investigated in isolated rat S3 segment. The basal pHi was 7.20 + ou - 0.009(n=47/209) and the basal pHirr via the Na+/H+ exchanger was 0.195 + ou - 0.012 pHi/min(n=16/96). Aldosterone(10-12M) caused an increase in the pHirr, but aldosterone(10-6M) decreased it. ANP(10-6M) alone or plus aldosterone(10-12 or 10-6 M) had no effect on pHirr. The basal [Ca2+]i was 100 + ou - 1(n=5)hM. After 1 min of Aldosterone pi there was a transient and dose-dependent increase of the [Ca2+]i and after 6 min pi there was a new increase of [Ca2+]i. ANP alone decreased the [Ca2+]i and prevented the stimulatory effects of aldosterone(10-12 or 10-6M) on this parameter. The data indicate a nongenomic action of aldosterone and ANP on the Na+/H+ exchanger and on [Ca2+]i and are compatible with stimulation of the this exchanger by increases in [Ca2+]i in the lower range (at10-12M aldosterone) and inhibition by increases at high levels (at10-6M aldosterone).

[pt] Esta dissertação teve como objetivo desenvolver uma sistemática de monitoramento para avaliar, em tempo real, a efetividade térmica de trocadores de calor (água-ar) do sistema de arrefecimento de hidrogeradores. A motivação resultou da possibilidade de se estabelecer ganhos de efetividade pela racionalização do procedimento de limpeza. Como metodologia de desenvolvimento do trabalho, duas estratégias foram perseguidas: (i) proposição de alternativas de cálculo da efetividade sem a necessidade de medir a temperatura de saída do ar (fluido quente do trocador) em um complexo escoamento perturbado por sucessivos descolamentos da camada limite em torno de cada tubo do trocador e (ii) validação da alternativa de cálculo da efetividade com base em dados reais de monitoramento de um trocador de calor de hidrogerador, em operação contínua, mesmo durante a sua limpeza on-line, portanto sem requerer a parada técnica das turbinas. Dentre os resultados, duas alternativas de cálculo da efetividade do trocador foram desenvolvidas: (i) via solução numérica do sistema de equações que governam os mecanismos de transferência de calor e (ii) via uma versão adaptada do método Épsilon-NTU, que avalia a efetividade de um trocador de calor de seis passes modelando-o como um arranjo em série de seis trocadores de um único passe. As alternativas de cálculo da efetividade apresentam concordância de cerca de 1 por cento e com baixo nível de incerteza (0,012), podendo diferir em até 30 por cento quando confrontadas com o método usual fundamentado na medição da temperatura de saída do ar. Como conclusão, as alternativas propostas mostraram-se adequadas para calcular a efetividade do trocador de calor do sistema de arrefecimento dos hidrogeradores da usina Fontes Nova (Piraí/RJ), monitorado ao longo de um período de 11 meses e sem requerer a interrupção da geração. / [en] This dissertation aimed to develop a monitoring system to evaluate, in real time, the thermal effectiveness of heat exchangers (water-air) of the cooling system of hydrogenerators. The motivation resulted from the possibility of establishing gains in effectiveness by rationalizing the cleaning procedure. As a methodology for the development of the work, two strategies were pursued: (i) proposition of alternatives for calculating effectiveness without the need to measure the outlet temperature of the air (hot fluid of the exchanger) in a complex flow disturbed by successive detachments of the boundary layer around each tube of the exchanger and (ii) validation of the alternative of calculating the exchanger effectiveness based on real data acquired during the continuous operation of the hydrogenerator unit, including the online cleaning process of the exchanger without the technical stop of the turbines. Among the results, two alternatives for calculating the effectiveness of the exchanger were developed: (i) via a numerical solution of the system of equations that govern the heat transfer mechanisms involved and (ii) via an adapted version of the Epsilon-NTU method, which evaluates the effectiveness of a six-pass heat exchanger modeling it as a series arrangement of six single pass heat exchangers. The alternatives for calculating the exchanger effectiveness have an agreement of about 1 percent and with low level of uncertainty (0.012), which may differ by up to 30 percent when compared with the usual method based on the measurement of the outlet air temperature. In conclusion, the proposed alternatives proved to be adequate to calculate the effectiveness of the heat exchanger of the cooling system of the hydrogenerators at the Fontes Nova plant (Piraí / RJ), monitored over a period of 11 months and without requiring interruption of the generation.

O trocador de Na+/Ca2+ (NCX) constitui um dos principais mecanismos de extrusão de Ca2+ intracelular em células excitáveis. Foi demonstrado que alterações no funcionamento do NCX estão relacionadas a diversas situações patológicas. Por este motivo, o entendimento do mecanismo molecular da manutenção da concentração de Ca2+ intracelular via NCX é importante para a compreensão do funcionamento do trocador, bem como para o desenvolvimento de fármacos. Além de transportar Na+/Ca2+, o NCX também é regulado por esses íons. Este trocador é composto por dois domínios transmembranares, cada um deles contendo 5 α-hélices (TM), e uma grande alça intracelular que conecta as hélices TM5 e TM6. O domínio transmembranar é responsável por catalisar o transporte de Na+/Ca2+ através da bicamada lipídica, enquanto que a alça citoplasmática está envolvida com a regulação do trocador. Esta alça contém dois domínios sensores de Ca2+ adjacentes, denominados CBD1 e CBD2. Apesar da importância fisiológica do NCX, o mecanismo de regulação alostérica do trocador por Ca2+ intracelular permanece desconhecido. Neste trabalho, a espectroscopia de ressonância magnética nuclear (RMN) de alta resolução foi utilizada para investigar a conformação e a dinâmica de CBD1 e CBD2 do trocador de Na+/Ca2+ de Drosophila melanogaster (CALX), isolados ou conectados covalentemente em uma construção denominada CBD12. Um total de 98% das ressonâncias da cadeia principal de CBD1 isolado na presença de Ca2+ foi assinalado, enquanto que na ausência de Ca2+, assinalamentos para apenas uma parte da cadeia principal puderam ser obtidos. Os assinalamentos adquiridos para CBD12 foram baseados na análise de um conjunto de espectros de RMN tridimensional heteronuclear e por comparação com os espectros dos domínios isolados. Uma análise preliminar dos deslocamentos químicos e dos parâmetros de relaxação de 15N obtidos para CBD1 indicou que este domínio é flexível na ausência de Ca2+, mas torna-se rígido após a adição deste íon. As medidas das velocidades de relaxação de 15N e de acoplamentos dipolares residuais (RDCs) de 1H-15N realizadas para CBD12 nas formas apo e holo indicaram que a ligação de Ca2+ em CBD1 estabiliza uma orientação rígida entre os domínios. A análise dos RDCs de 1H-15N mostrou ainda que a orientação média entre CBD1 e CBD2 é praticamente linear na ausência de Ca2+, enquanto que um ângulo menor é assumido após a adição deste íon. Os dados descritos nesta tese suportam um modelo de regulação alostérica em que a modulação da plasticidade de CBD12 pela ligação de Ca2+ no domínio CBD1 controla a abertura e o fechamento do trocador. / The Na+/Ca2+ exchanger (NCX) is a major mechanism for the extrusion of intracellular Ca2+ in excitable cells. It was demonstrated that altered functioning of this protein is related to various pathological situations. Therefore, the understanding of the molecular mechanism for maintaining the intracellular Ca2+ concentration by means of the NCX is important to understand the functioning of the exchanger and to develop drug-based therapies. Besides transporting Na+/Ca2+, the exchanger is also regulated by these ions. The NCX is composed of two transmembrane domains, each of them containing 5 transmembrane alpha-helices (TM), and a very large cytosolic loop that connects TM5 to TM6. The transmembrane domains are responsible for catalyzing the transport of Na+ and Ca2+ ions across the lipid bilayer, while the cytosolic loop is involved in regulation of the exchanger activity. It contains two regulatory Ca2+- binding domains, called CBD1 and CBD2, that appear in tandem. Despite the physiological importance of the NCX, the mechanism of allosteric regulation of the exchanger by intracellular calcium remains unclear. In this work we used high-resolution NMR spectroscopy to study the conformation and the dynamics of the two Ca2+-binding regulatory domains of Drosophila\'s Na+/Ca2+ exchanger (CALX), CBD1 and CBD2, in isolation as well as in a covalent construct called CBD12. Complete backbone NMR resonance assignments were obtained for the isolated CBD1 domain in the Ca2+-bound state, while partial assignments were obtained for CBD1 in the free state. Partial backbone NMR resonance assignments were obtained for the CBD12 construct through the analysis of a standard set of triple resonance NMR spectra. Additional assignments were obtained by comparison with the isolated CBD1 and CBD2 domains. A preliminary analysis of NMR chemical shifts and 15N relaxation data obtained for CBD1 indicates that this domain displays considerable amount of flexibility in the free state, but becomes more rigid upon Ca2+-binding. NMR 15N relaxation rates and 1H-15N residual dipolar couplings (RDCs) obtained for the Apo and Ca2+-bound states of the CBD12 domain indicate that calcium binding stabilizes a rigid inter-domain orientation. Analysis of 1H-15N RDCs further shows that Drosophila\'s CBD12 domain assumes an almost linear inter-domain orientation in the absence of Ca2+, while a smaller inter-domain angle was found in its presence. These findings support a model in which modulation of CBD12 plasticity by the binding of Ca2+ to the CBD1 domain controls the opening and closing of the exchanger.