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Análise comparativa de fluxo através de fístula arteriovenosa in vitro e in silico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-14) Santos, Allan Pedro Silva dos; Bessa, Kleiber Lima de; Lima, Álvaro Augusto Soares; Rangel, Jonhattan Ferreira
A Fístula Arteriovenosa (FAV) é uma ligação cirúrgica entre artéria e veia realizada em pacientes com quadros de Doença Renal Crônica (DRC) que necessitam ser submetidos a sessões de hemodiálise. Condições adversas ocasionadas pelo comportamento hemodinâmico nos vasos sanguíneos acabam dificultando o sucesso do tratamento. Métodos computacionais, como a análise através da Dinâmica dos Fluidos Computacional (DFC) são realizados com o objetivo de entender o comportamento do escoamento na região e maximizar a taxa de sucesso ao entender os parâmetros que influenciam no surgimento de adversidades. Há a comparação dos resultados com o estudo in vitro a fins de validação e entendimento do escoamento interno do sangue, principalmente em regiões de mudança de sentido do fluxo. Dados de velocidade, pressão e tensão de cisalhamento são coletados através da simulação para fins de comparação com o estudo in vitro. Nota-se um comportamento semelhante dos resultados em ambos as análises, relevando a importância da validação acadêmica. É possível dirimir os erros presentes no estudo a fim de se obter resultados mais satisfatórios e precisos.
Análise da formulação em Monte Carlo dos pacotes de energia multiespectrais aplicada a meios constituídos por vapor d'água
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2014-08-30) Bezerra, Yuri Shalom de Freitas; Maurente, André Jesus Soares; ; ; Tapia, Gabriel Ivan Medina; ; Bessa, Kleiber Lima de; ; Cassol, Fabiano;
O método de Monte Carlo é preciso e, quando comparado com outras técnicas numéricas, é de relativamente fácil implementação para a solução de problemas envolvendo geometrias complexas e espalhamento anisotrópico da radiação. Além disso, diferentemente do que ocorre para a maioria das técnicas numéricas, cujo tempo necessário para a execução de simulações tende a crescer exponencialmente à medida que a complexidade do problema aumenta, no Monte Carlo, o aumento no tempo computacional tende a ser linear. Ainda assim, as soluções em Monte Carlo são computacionalmente pesadas para a solução da maioria dos problemas de interesse. O modelo dos Pacotes de Energia Multiespectrais permite a redução dos tempos computacionais associados às soluções através do método de Monte Carlo. O modelo é aqui analisado para aplicações em meios constituídos por espécies não-participantes e vapor d´água, que é um importante emissor de radiação formado na combustão de hidrocarbonetos. Aspectos relacionados à otimização dos tempos computacionais são investigados e soluções obtidas com o modelo são comparadas com soluções linha-por-linha benchmark.
Análise da redução de arrasto em escoamento interno com o uso de extrato de Aloe vera
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2023-07-10) Bezerra, Angélica Laura da Costa; Bessa, Kleiber Lima de; Rangel , Jonhattan Ferreira; Costa, Thércio Henrique de Carvalho
Os polímeros naturais tornam-se uma boa alternativa para substituir os polímeros sintéticos como Redutores de Arrasto, principalmente no âmbito da saúde, por serem mais resistentes, biodegradáveis e atóxicos. Apesar disso, seus comportamentos perante o efeito de redução carecem de informação, pois ainda são poucos os estudos relacionados a eles. A presente pesquisa tem como objetivo analisar a redução de arrasto em escoamento interno com o uso de extrato de Aloe vera. A metodologia do trabalho consistiu em medir o diferencial de pressão entre dois pontos do comprimento na bancada de testes, composta por uma tubulação rígida de PVC, a fim de analisar a redução de arrasto de soluções contendo Extrato de Aloe vera nas concentrações de 8000 ppm, 10000 ppm e 12000 ppm, para cada grupo de tamanho da folhagem, isto é, jovem e madura. Em cada solução, foi analisado o diferencial de pressão por 120 segundos, fazendo-se o registro a cada 30 segundos, totalizando 5 medições. Também foi determinada a densidade, viscosidade das soluções e o número de Reynolds. Além disso, foi analisado o comportamento dos fluidos quando submetidos a variáveis tensões de cisalhamento. Verificou-se que o percentual de redução de arrasto aumenta com o aumento da concentração do polímero e que este percentual sofre diminuição com o passar do tempo, em virtude da degradação polimérica. As soluções estudadas apresentaram um comportamento pseudoplástico, isto é, a viscosidade diminuiu com a aplicação de uma taxa de deformação.
Análise da redução de arrasto em tubulação rígida com o uso de óxido de polietileno
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-07-22) Gomes, Angélica Aline Campelo; Bessa, Kleiber Lima de; http://lattes.cnpq.br/3825553608740400; Rangel, Jonhattan Ferreira; http://lattes.cnpq.br/5205409651221532; Santos, Willyam Brito de Almeida; http://lattes.cnpq.br/3816620642885977
O arrasto produzido por fluidos em escoamento é um importante indicador para avaliar a eficiência de sistemas em que o transporte de fluidos ocorre de forma turbulenta e em tubulações rígidas. Esse arrasto é responsável por perdas energéticas que geram custos elevados de operação. Daí a necessidade de minimizar o efeito do arrasto com o uso de polímeros adicionados ao escoamento. O objetivo deste trabalho é utilizar o polímero óxido de polietileno (poly ethylene oxide - PEO) como forma de reduzir o arrasto em escoamentos internos e turbulentos. Foram testadas soluções com concentrações de 100 ppm e 300 ppm de PEO em uma bancada com tubulação de PVC e com seções de testes de 12 mm e 17 mm de diâmetro interno para verificar a influência da concentração de polímero e do tamanho do diâmetro interno da tubulação na redução de arrasto. Foi observada também a perda de eficiência do polímero conforme o tempo de uso das soluções poliméricas. Além disso, foi constatado o comportamento de fluido newtoniano para todas as soluções estudadas a partir da análise da viscosidade de cada uma delas. Os testes mostraram que a redução de arrasto é mais significativa para uma solução com concentração de 300 ppm de PEO, para os dois diâmetros, e a degradação do polímero é mais evidente na tubulação de maior diâmetro, para as duas concentrações de polímero estudadas. Ademais, o maior valor para redução de arrasto foi obtido para o diâmetro interno de 17 mm e concentração de 300 ppm de PEO, porém, considerando apenas um único passe do volume pela tubulação.
Analise da Rugosidade Superficial de Tubos Manufaturados por Impressão 3D
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-11-26) Santos, Luiz Felipe dos Anjos; Bessa, Kleiber Lima de; Rangel, Jonhattan Ferreira; Pontes, Felipe da Silva
O rápido desenvolvimento de tecnologias de prototipagem permitiu a otimização de projetos de engenharia em várias áreas. Neste trabalho foram utilizados métodos para atingir um valor absoluto para o parâmetro de rugosidade superficial média em tubos fabricados por impressão 3D. O estudo está dividido em duas fases: primeiro, o teste de três amostras retangulares para determinar o valor da rugosidade da superfície com um rugosímetro, produzido por uma impressora de FDM modelo VOID3D 1+. Segundo, a rugosidade superficial foi definida por um teste de perda de carga realizado em uma bancada hidráulica com as tubulação fabricada pelo mesmo material mencionado anteriormente, com diferentes alturas de camada para elas, o que influencia na rugosidade superficial média calculada. Os resultados alcançados mostraram que, embora os valores encontrados apresentem uma grande discrepância, a tendência decrescente apresentada entre o fator de atrito (f) e o número de Reynolds (Re) foi mantida, seguindo a inclinação das curvas do diagrama de Moody. Além disso, a mesma proporção do primeiro experimento foi mantida e, assim, foi possível observar que a maior altura da camada (0,3 mm) apresenta a menor rugosidade superficial média e a menor altura da camada (0,1 mm) apresenta a maior rugosidade superficial.
Análise da vibração induzida pelas pás do rotor principal do helicóptero h-50 (esquilo)
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-01-28) Pinto, Elialdo Avelino; Bessa, Kleiber Lima de; Souza Júnior, Flávio Antonino de; Rangel , Jonhattan Ferreira
A vibração nos helicópteros é um fenômeno extremamente indesejável. Seja por causar um desgaste prematuro nos componentes mecânicos ou por causar um mal imenso à saúde dos tripulantes. A vibração induzida pela diferença de sustentação das pás do helicóptero influencia diretamente a vibração no rotor principal e consequentemente a vibração na cabine da aeronave. A finalidade deste trabalho foi analisar como a vibração induzida pelas pás do rotor principal pode atenuar ou prejudicar a vibração do helicóptero. Para tal análise, foi utilizado na aeronave H-50 (esquilo) um acelerômetro, um pick up magnético, uma pistola estroboscópica e um ACES P2020 equipamento capaz de fazer balanceamentos dinâmicos em rotores, eixos e hélices. A análise comprova por meio de medições feitas antes e depois de ajustes realizados nos links e nos tabs das pás do rotor principal, que a vibração vertical altera-se consideravelmente à medida que as três pás voam em planos diferentes do rotor principal. Os dados obtidos pela análise feita certificam-se de que a vibração induzida pelas pás não podem ser desprezadas, e que para se ter um voo seguro e com níveis aceitáveis de vibração, deve-se ajustar as pás para que elas sempre voem no mesmo plano de rotação.
Análise de confiabilidade de um moto-ventilador centrífugo: aplicação no sistema de pressurização de subestação industrial para garantia da segurança operacional na indústria petroquímica
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2015-12-17) Paiva, Rodrigo Anderson de; Mendes, José Ubiragi de Lima; ; http://lattes.cnpq.br/7103009428184656; ; http://lattes.cnpq.br/9468173943477062; Bessa, Kleiber Lima de; ; http://lattes.cnpq.br/3825553608740400; Oliveira, Adelci Menezes de; ; http://lattes.cnpq.br/7673440916658787
A necessidade da indústria do petróleo de garantir a segurança das instalações, empregados e meio ambiente, sem esquecer a busca pela máxima eficiência das suas instalações, faz com que se busque atingir um alto nível de excelência em todas as etapas de seus processos produtivos a fim de se obter a qualidade requerida do seu produto final. Conhecer a confiabilidade de um equipamento e o que esta representa para um sistema é de fundamental importância para a garantia da segurança operacional. A técnica de analise de confiabilidade vem sendo cada vez mais aplicada na indústria do petróleo como ferramenta de predileção de falhas e eventos indesejáveis que podem afetar a continuidade operacional. É uma metodologia cientifica aplicada que envolve conhecimentos nas áreas de Engenharia e Estatística para conhecer e ou analisar a performance de componentes, equipamentos ou sistemas, de forma a assegurar que estes executem sua função, sem falhar, por um período de tempo determinado e sob uma condição especifica. Os resultados das analises de confiabilidade auxiliam na tomada de decisão acerca da melhor estratégia de manutenção das plantas petroquímicas. A análise de confiabilidade foi aplicada em um equipamento (moto-ventilador centrífugo) entre o período de 2010 a 2014 no Polo Industrial Petrobras de Guamaré, situado na zona rural do município de Guamaré no estado do Rio Grande do Norte, onde foram coletados dados de campo, analisado histórico do equipamento e observado o comportamento das falhas e seus impactos. Os dados obtidos foram processados em software comercial de confiabilidade. Os resultados obtidos foram comparados com uma pesquisa realizada junto aos especialistas da área a fim de se obter a melhor estratégia de manutenção para o sistema estudado. As análises foram satisfatórias e comprovaram a eficácia da aplicação da metodologia, apontando possibilidades de ganhos relevantes e melhoria no plano de manutenção dos equipamentos, bem como, aumento significativo da confiabilidade dos equipamentos analisados.
Análise de confiabilidade de uma bomba centrífuga: aplicação na injeção de água para recuperação de petróleo
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2011-09-17) Santos, Júlio César dos; Fontes, Francisco de Assis Oliveira; Furukava, Marciano; ; http://lattes.cnpq.br/7046131809246694; ; http://lattes.cnpq.br/9043538628554844; ; Barbosa, Cleiton Rubens Formiga; ; http://lattes.cnpq.br/8673332414572221; Bessa, Kleiber Lima de; ; http://lattes.cnpq.br/3825553608740400
A necessidade da indústria do petróleo de produzir com o máximo de eficiência, sem esquecer os aspectos de segurança e meio ambiente, incentiva a otimização dos processos produtivos, faz com que se busque atingir um nível de excelência na aquisição de equipamentos, garantindo a qualidade sem prejuízo da segurança de instalações e de pessoas. Conhecer a confiabilidade de um equipamento e o que esta representa para um sistema é de fundamental importância à estratégia de produção quando se visa o máximo de retorno sobre o capital investido. As técnicas de análise de confiabilidade vêm sendo cada vez mais aplicadas na indústria como uma ferramenta estratégica para a predição da probabilidade de falhas e a garantia da integridade dos processos. Alguns fundamentos e teorias na área de confiabilidade embasam as decisões de se utilizar cálculos estocásticos na estimativa de falhas de equipamentos. Esta dissertação propõe o uso de duas técnicas capazes de associar aspectos qualitativos (através de informações coletadas no campo com a opinião de especialistas) e quantitativos (provenientes de bancos de dados de registros de falhas elaborados por empresas do segmento petrolífero do mar do norte Europeu, mais conhecidos como Oreda). Este trabalho trata do uso dessas duas técnicas aplicadas em uma bomba centrífuga, cujo sistema de injeção de água produzida ocorre em dois cenários possíveis de operação : com manutenção e sem manutenção. Os dados obtidos nas avaliações foram processados em software comercial de confiabilidade. Com o resultado desse hibridismo, foi possível determinar o ciclo de vida da Bomba Centrífuga e sua disponibilidade nesse período e qual será o impacto na produção caso este venha a falhar. O uso dessa técnica permitirá orientar qual a melhor política de manutenção ferramenta importante para a tomada de decisões estratégicas na gestão do ativo.
Análise de deformações teórico - experimental em modelos de fístula arteriovenosa artificial
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-12-14) Rangel, Jonhattan Ferreira; Bessa, Kleiber Lima de; Bessa, Kleiber Lima de; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Santos, Willyam Brito de Almeida
A fístula arteriovenosa (FAV) é reconhecida como o melhor acesso para o tratamento de hemodiálise, porém devido ao seu uso contínuo, alguns problemas podem vir a inutilizá-la. O presente trabalho reconstruiu uma fístula arteriovenosa de um paciente real, através de ensaios mecânicos foram analisadas as deformações da mesma relacionando-as as advindas de modelos teóricos. Inicialmente fez-se a reconstrução da tomografia computadorizada, executou-se a impressão 3D da fístula e em seguida a confecção do molde bipartido. Com o molde, deu-se inicio o processo de fabricação das fístulas em parafina e posteriormente, por meio de pintura, fabricaram-se as fístulas em silicone que foram ensaiadas. Para uma faixa de pressão variando de 20 ~ 120 mmHg foram obtidas deformações para distintas seções da FAV, sendo no menor pseudoaneurisma variando de 0.005914 ~ 0.048793, no maior 0.013889 ~ 0.042115 e na artéria 0.008683 ~ 0.056439. Os valores obtidos possuem uma disparidade em comparação aos dos modelos matemáticos. Procurar-se-á em projetos futuros melhorar a superfície e manter uma espessura de parede constante, além de analisar por extensometria ótica diminuindo os erros e aproximar ao máximo os resultados experimentais dos teóricos, melhorando assim a metodologia desenvolvida.
Análise de sistema híbrido solar-eólico de geração de energia on grid em assentamento rural
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-11-22) Mateus, Ana Geddara Cerqueira; Tapia, Gabriel Ivan Medina; Bessa, Kleiber Lima de; Marinho, George Santos
O presente trabalho refere-se à análise de utilização de um sistema híbrido eólico/solar de geração de energia distribuída conectados à rede (on grid). O trabalho propõe a utilização de fontes renováveis de energia em uma pequena comunidade de assentamento rural no município potiguar de Touros, com módulos fotovoltaicos e turbina eólica. Tal sistema deverá gerar a maior parte da energia consumida pela população local, tendo a rede pública de energia elétrica apenas como complemento nos momentos em que nenhuma das outras fontes gere energia suficiente. A partir de dados de consumo de energia das famílias no período de um ano e dados climatológicos, o software HOMER Pro analisa e simula diversos cenários admissíveis, retornando o melhor resultado econômico possível. O arranjo que se mostrou mais eficiente do ponto de vista econômico foi o híbrido, dispondo de módulos fotovoltaicos com capacidade de geração total de 50 kW, uma turbina eólica de 10 kW e 24 metros de altura mínima, além de inversor com capacidade de 40,6 kW e eficiência de 95%, gerando energia suficiente para suprir as necessidades atuais de consumo. Uma vez que a quantidade de energia produzida é maior do que a consumida atualmente pela comunidade em suas residências, torna-se possível suprir um provável aumento de demanda futura.
Análise de trocador de calor compacto em unidades de potência de carros de fórmula 1
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2025-07-10) Feitosa, Guilherme Augusto da Silva; Tapia, Gabriel Ivan Medina; Lima, Álvaro Augusto Soares; Bessa, Kleiber Lima de
Um dos maiores desafios na engenharia automotiva da Fórmula 1 é o gerenciamento térmico. As modernas unidades de potência, com seus motores híbridos de alta eficiência, geram calor intenso em espaços muito limitados. Nesse contexto, os radiadores são componentes cruciais para manter a temperatura ideal de operação e, ao mesmo tempo, contribuir para a redução de peso e otimização do espaço no carro. Este trabalho tem como objetivo principal analisar o funcionamento do radiador de água em carros de Fórmula 1 e determinar a menor área necessária para garantir que o motor opere de forma segura durante as corridas e em qualquer pista. O estudo se concentra em um radiador vertical do tipo ar-líquido com tubos planos e aletas venezianas. Para isso, foi realizada uma análise comparativa utilizando dois fluidos refrigerantes: água pura e uma mistura de água e etilenoglicol. Os resultados demonstraram que a mistura de água e etilenoglicol permite uma redução significativa na área do radiador, evidenciando suas vantagens térmicas para aplicações de alta performance. Isso ocorre porque a mistura permite que o sistema opere em temperaturas mais elevadas sem entrar em ebulição, o que otimiza a eficiência do arrefecimento. A análise em regime permanente do comportamento dos fluidos, focando na carga térmica solicitada, possibilitou determinar as áreas ideais para cada cenário, com a mistura de etilenoglicol oferecendo um design mais compacto.
Análise do campo de pressão através de estenose
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-02-18) Bezerra, Ariane Lucas Cabral; Bessa, Kleiber Lima de; Rangel, Jonhattan Ferreira; Santos, Willyam Brito de Almeida
Diversos estudos tentam analisar a influência da estenose nas propriedades do fluxo hemodinâmico no sistema cardiovascular, que são desde pressão, velocidade, tensões na parede dos vasos a vazão. Esse trabalho tem como objetivo, observar essa influência especificamente para a variação de pressão e vazão nas regiões de pré e pós estenose em diversos graus de severidade (25%, 50% e 75%). Para isso, foi realizado no software Fusion 360, desenhos de tubulações que simulam artérias humanas com as respectivas porcentagens de redução de área. Logo após, as modelagens foram impressas em 3D e montadas em uma bancada de teste, o qual os dados encontrados foram extraídos pelo Arduino. Como resultado, foi possível concluir que a vazão não sofreu alteração em seu comportamento, se mantendo constante durante o escoamento em todas os graus de constrição. Outro ponto importante, relacionado a pressão, é que quanto maior era o grau de severidade da obstrução, maior foi a perda de carga no sistema. Observou – se também que o ponto logo após estenose possuía uma queda abrupta da pressão e ao longo do escoamento era recuperada de forma parcial.
Análise do coeficiente de pressão em torno de um cilindro de acrílico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-06-28) Freire, Thiago Augusto Duarte; Bessa, Kleiber Lima de; Santos, Willyam Brito de Almeida; Rangel, Jonhattan Ferreira
Para uma melhor análise do escoamento externo sobre a superfície de um objeto é necessário que seja executado em um ambiente com condições controladas, como em um túnel de vento e onde se têm os parâmetros conhecidos para aquisição de dados, como o coeficiente de pressão, com o objetivo de melhorar o estudo da aerodinâmica. Este estudo procurou analisar o coeficiente de pressão em torno de um cilindro circular de acrílico com diâmetro de 19 mm dentro do túnel de vento e submetido a um escoamento uniforme com velocidade de 18,81 m/s. Para isto foi necessário a fabricação do cilindro, de uma estrutura para redução da área de teste (582 c), uso de anemômetro e também sendo necessária a calibração para utilização dos sensores. Com isso, o cilindro foi anexado a estrutura com os sensores instalados ao cilindro, para aquisição de dados. Desta forma, a estrutura testada, de acordo com os dados adquiridos, comprovou o comportamento do desenvolvimento do coeficiente de pressão, teórico e prático, em torno do cilindro de acrílico, ocorrendo a compatibilidade entre os dados obtidos neste estudo com os dados apresentados pela literatura.
Análise do efeito esteira sobre a produção de energia em parques eólicos
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-11-06) Jamar, Andressa Azevedo; Tapia, Gabriel Ivan Medina; Bessa, Kleiber Lima de; Gonzales, Mario Orestes Aguirre
Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um algoritmo com o intuito de estudar a influência do efeito esteira na produção energética de um parque eólico. O algoritmo calcula a velocidade do vento após incidir nas hélices de um aerogerador para em seguida determinar a curva de potência. A variação da velocidade do vento, no período de um ano, foi representada pela distribuição de frequência de Weibull, uma função de densidade probabilística de dois parâmetros denominados fatores de forma e escala. A partir da multiplicação dessa função pela curva de potência estima-se a produção anual de energia para cada aerogerador. Os resultados são comparados para vários intervalos de distância entre torres eólicas, considerando uma região disponível com 2400 m de comprimento, sendo possível encontrar um espaçamento equivalente a 600 m em que ocorre um maior rendimento energético. O distanciamento entre os aerogeradores influencia na capacidade de produção de uma usina, por isso, é indispensável avaliar o tamanho da região disponível para a construção de um parque eólico, o número de aerogeradores e a velocidade do vento incidente.
Análise do escoamento pulsátil em fístula arteriovenosa com variação do ângulo de anastomose in vitro e in silico
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-01-26) Santos, Willyam Brito de Almeida; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Bessa, Kleiber Lima de; ; http://lattes.cnpq.br/3825553608740400; ; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; ; http://lattes.cnpq.br/3816620642885977; Ortiz, Jayme Pinto; ; http://lattes.cnpq.br/5094668880534974; Rossoni, Luciana Venturini; ; http://lattes.cnpq.br/0029962971009244; Reis, Rômulo Pierre Batista dos;
A Fístula Arteriovenosa (FAV) é uma ligação direta entre um vaso arterial e um venoso utilizado como acesso vascular (AV) para pacientes em tratamento de Hemodiálise (HD). A confecção da FAV causa condições não fisiológicas do escoamento sanguíneo, induzindo perturbações no fluxo como zonas de recirculações, pontos de estagnação, níveis de tensão cisalhamento altos e baixos. Essas perturbações estão associadas ao desenvolvimento de patologias que promovem estenoses no vaso, podendo comprometer o fluxo sanguíneo ou até a perda da FAV. Com o intuito de analisar essas perturbações com a variação do Ângulo de Anastomose (AA), construiu-se uma bancada experimental para provimento de fluxo pulsátil em modelos de FAV. Foram utilizados sensores de Pressão MPU5050DP, sensores de vazão digital Tipo Turbina, bomba diafragma S-60-12 e microprocessadores Arduino UNO, Arduino Nano e ESP32. Foram modeladas FAV com AA de 30 °, 45 °, 60 °, 75 °, 90 °, 105 °, 120 °, 135 ° e 150 °. Linhas piezométricas (LP) foram delineadas para indicar a energia dissipada na anastomose. Utilizando técnica Fused Deposition Modeling (FDM), modelos in vitro da FAV foram fabricados por impressão 3D. Utilizando técnica de blocos, modelos in silico da FAV foram discretizados em malhas estruturadas. O perfil de pressão obtido na bancada mostrou-se equivalente ao pulso de pressão arterial. Não foram observados colapso estrutural e vazamento na FAV in vitro para pressões entre 0 a 45 kPa (337,53 mmHg). Nos experimentos em FAV in vitro, o diferencial de pressão diminuiu com o aumento do AA, variando de 12,0 kPa para 3,1 kPa. A linha piezométrica indica que a anastomose é responsável pela maior parte da energia dissipada. As simulações em FAV in silico resultam em campo de velocidade com ponto de estagnação na parede externa da veia para FAV com AA de 30°. Ponto de separação e zona de recirculação na parede interna da veia para FAV com AA de 30 °, 45 °, 60 °, 75 °, 90 ° e 105 °, essas perturbações não são observadas em FAV com AA de 120 °, 135 ° e 150 °. Todos os AA apresentam regiões com níveis elevados e baixos da tensão de cisalhamento na parede (𝜏𝑤). As regiões com 𝜏𝑤 acima de 40 Pa apresentam-se na junção anastomótica e no início do segmento venoso. Tensão de cisalhamento abaixo de 0,4 Pa apresentam-se na parede interna da veia e na porção oposta a junção anastomótica na artéria. Conclui-se que as FAV com AA de 120 ° e 135 ° proporcionaram menores valores no diferencial de pressão, menores valores de energia dissipada na anastomose e menores variações entre a carga de pressão e a linha piezométrica. As FAV com AA de 120 ° e 135 ° apresentam menores áreas com 𝜏𝑤 elevadas e menores áreas com 𝜏𝑤 baixas. Nesse contexto os AA de 120 °, 135 ° e 150 ° aparentam ser as mais favoráveis para construção da Fístula Arteriovenosa.
Análise do escoamento pulsátil em fístula arteriovenosa rígida e flexível: estudo in vitro
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2021-01-27) Rangel, Jonhattan Ferreira; Costa, Thercio Henrique de Carvalho; Bessa, Kleiber Lima de; ; http://lattes.cnpq.br/3825553608740400; ; http://lattes.cnpq.br/3647710047561421; ; http://lattes.cnpq.br/5205409651221532; Ortiz, Jayme Pinto; ; http://lattes.cnpq.br/5094668880534974; Rossoni, Luciana Venturini; ; http://lattes.cnpq.br/0029962971009244
A fístula arteriovenosa (FAV) é o acesso vascular mais indicado para a execução do tratamento de hemodiálise. Problemas relacionados a sua confecção, novas condições de escoamento e remodelamento vascular causam falhas precoce em cerca de 60% desse tipo de acesso. O atual estudo procura analisar experimentalmente um modelo de FAV de um paciente específico com paredes rígida e flexível submetido a escoamento pulsátil, investigando as condições de escoamento em pontos distintos do acesso e a deformação sofrida de acordo com o carregamento imposto. Através de uma tomografia computadorizada (HUOL – UFRN) executou-se a extração do modelo virtual da FAV braquiocefálica de um paciente submetido a tratamento de hemodiálise onde, com o uso dos softwares Meshmixer e Fusion 360 (Autodesk. São Rafael, Califórnia, EUA), desenvolve-se processos de correção da geometria, de melhoria superficial e alocação de pontos para as tomas tomadas de pressão e fixação no sistema de bombeamento. A fabricação da FAV rígida foi feita de maneira direta através de impressão 3D e a FAV flexível foi manufaturada através de injeção em molde, fabricado também por meio de impressão 3D, sendo executada essa etapa do processo na empresa VOID3D (Metrópole Digital – IMD – UFRN). Durante os ensaios experimentais foram coletados os pulsos de pressão em 7 pontos distintos (entrada e saída da FAV, dois pontos na região arterial, dois pontos na região venosa e um ponto na região da anastomose), o pulso de vazão na saída do sistema e a deformação no modelo flexível da FAV. A partir dos resultados obtidos, observouse a influência da deformação das paredes do acesso no amortecimento dos pulsos, mostrando pulsos com menores picos no modelo de FAV flexível, com uma diminuição média 21,7% nos picos dos pulsos pressão e de 15,1% no pico do pulso de vazão na FAV flexível em comparação a rígida. Os resultados da deformação evidenciaram regiões susceptíveis a maiores solicitações mecânicas, como os pseudoaneurismas e regiões de curvatura acentuada do acesso, sendo estas regiões de maiores cuidados e monitoramento, podendo ser susceptíveis a problemas fisiopatológicos. Evidenciou-se que modelos de FAV com maior flexibilidade apresentam escoamento mais amortecido, com menos picos e com perdas relativamente pequenas quando comparados aos rígidos.
Análise exergética de planta termelétrica de ciclo combinado e cogeração
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2019-10-11) Monteiro, Guilherme Bezerra; Tapia, Gabriel Ivan Medina; Manuel Ernani Cruz; Marinho, George Santos; Bessa, Kleiber Lima de
A necessidade do aumento na produção de energia se tornou uma das maiores preocupações contemporâneas, criando uma demanda por uma geração de energia cada vez mais eficiente. A partir disso, a associação de ciclos termodinâmicos combinados (Rankine-Brayton) e de sistemas de cogeração, apresentam uma alta eficiência energética e têm uma larga aplicação na geração de energia, sendo utilizadas largamente em termelétricas. Neste contexto que a realização de uma análise exegética é inserida com o objetivo de identificar os locais de perda de eficiência do sistema. Neste trabalho, foi realizada uma análise exegética de um planta de cogeração termelétrica, utilizando o simulador de processos IPSE-pro 6.0, que foi responsável por calcular a exergia específica de cada fluxo de massa. Após a simulação, foi feita a análise exergética de cada componente da termelétrica e comparados os valores da eficiência e destruição exergética dos componentes. Os resultados demonstram que as maiores perdas de energia ocorrem nas turbinas a gás e nos combustores suplementares, somando 315,22 MW, 74% de toda a exergia destruída pela planta. Ambos componentes realizam a queima de gás natural, evidenciando que as irreversibilidades no processo de combustão são consideravelmente altos. Ao fim, foi feita uma comparação com o resultado obtido em um trabalho com analise similar, a fim de validar as conclusões e resultados obtidos.
Analysis of pulsatile flow in arteriovenous fistula through numerical simulation
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2018-06-28) Santos, Willyam Brito de Almeida; Bessa, Kleiber Lima de; Bessa, Kleiber Lima de; Tapia, Gabriel Ivan Medina; Costa, Thercio Henrique de Carvalho
This work aim to analyze the hemodynamic factors in the flow within an Arteriovenous Fistula (AVF) using a flow field calculated by numerical simulation as a visualization technique. The geometrical model is virtually reconstructed from a computed tomography scan. The considerations made are of Newtonian fluid, laminar and incompressible flow and pulsatile flow. Primary and secondary flows are observed in the velocity field along the AVF. In the artery, the velocity profile is typical of a laminar flow. In the anastomosis and distal regions, axial and radial recirculations are observed. The maximum velocity calculated along the AVF is 1.38 m/s. The maximum wall shear stress is of 49 Pa and shows no uniformity, varying according to velocity. The presence of recirculations allows blood formed elements to collide excessively against the endothelial wall. At regions with wall shear stress above 35 Pa, the endothelial cells can suffer damage and myointimal hyperplasia may form.
Analysis of the pressure field in arteriovenous fistula
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2024-12-20) Penha, Lucas Matheus Silva da; Rangel, Jonhattan Ferreira; http://lattes.cnpq.br/5205409651221532; http://lattes.cnpq.br/4571538700605641; Gomes, Angelica Alines Campelo; http://lattes.cnpq.br/0290030500157899; Bessa, Kleiber Lima de; http://lattes.cnpq.br/3825553608740400; Santos, Willyam Brito de Almeida; http://lattes.cnpq.br/3816620642885977
Hemodialysis is considered the best treatment for patients with chronic kidney failure. For this treatment, the creation of a vascular access is necessary. One common complication in the arteriovenous fistula (AVF) is the steal syndrome (SD), characterized by reduced distal blood flow that is redirected to the low-resistance venous fistula. This study analyzed the pressure field in an AVF model (in vitro) under SS conditions. The ideal AVF was manufactured using 3D printing, with five pressure acquisition points and an anastomosis angle (AA) of 45º. For the experimental analysis, MPX5050DP pressure transducers, ⅓″ ball valves, USN-HS41TA flow sensors, an S-60-12 pump, and an Arduino UNO microcontroller were used. The AVF was subjected to two configurations: Configuration A, with a maximum average flow rate of 2163.26 ml/min in the proximal artery and zero flow in the distal artery, and Configuration B, with 70% of the maximum average flow rate in the proximal artery and 30% in the distal artery. In the experiments, for Configuration A, the pressure differential ranged from 14.20 kPa at Pressure Point 1 (P1) to 1.00 kPa at Pressure Point 5 (P5). For Configuration B, the pressure ranged from 11.65 kPa at P1 to 1.20 kPa at P5. It can be inferred that the AA is responsible for most of the energy dissipation in the flow.
Analysis of the pressure field in rigid arteriovenous fistula with variation in the area of the anastomosis
(Universidade Federal do Rio Grande do Norte, 2022-11-22) Santos, Alexsandra Tome dos; Bessa, Kleiber Lima de; Santos, Willyam Brito de Almeida; Rangel, Jonhattan Ferreira
In recent years, the number of patients with chronic renal failure (CRF) has increased. For the treatment of these patients, hemodialysis is performed. Arteriovenous fistula (AVF) is an access that provides continuous and longterm treatment, however, failure in maturation of the AVF and thrombosis in mature fistulas has been the main cause of morbidity and mortality in hemodialysis patients. This work aims to analyze the pressure field in a rigid wall arteriovenous fistula with variation in the anastomotic area, trying to establish a relationship between pathological regions and pressure values. From the computational modeling and 3D printing, three AVFs were made with variation in the anastomotic area, the anastomosis width (W) was fixed at 4 mm while the anastomosis length value (L) was varied by 5 mm, 6 mm and 7 mm, resulting in a cross-sectional area (AST) of 15.7 mm², 18.8 mm² and 22.0 mm² respectively. From the results obtained, it was observed that the variation in the size of the anastomosis considerably influences the pressures downstream of the anastomosis, with greater energy dissipation the shorter the anastomosis length.

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