Teses em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (Doutorado) - PRODERNA/ITEC

URI Permanente para esta coleçãohttps://repositorio.ufpa.br/handle/2011/4045

O Doutorado Acadêmico inicou-se em 2006 e pertence ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Recursos Naturais da Amazônia (PRODERNA) do Instituto de Tecnologia da UFPA (ITEC) da Universidade Federal do Pará (UFPA).

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Análise de vibrações mecânicas em estruturas esbeltas e flexíveis, como cordas e vigas, sujeitas à movimentação axial utilizando a técnica da transformada integral generalizada
(Universidade Federal do Pará, 2024-05-28) PORFÍRIO, Rogilson Nazaré da Silva; MACÊDO, Emanuel Negrão; http://lattes.cnpq.br/8718370108324505; QUARESMA, João Nazareno Nonato; http://lattes.cnpq.br/7826389991864785; https://orcid.org/0000-0001-9365-7498
A análise dinâmica das vibrações em estruturas flexíveis é de extrema importância na engenharia e representa um desafio significativo para sua resolução. Este estudo tem como objetivo investigar estruturas esbeltas e flexíveis, como cordas e vigas, que oscilam em apoios do tipo engastado-engastado e engastado-massa concentrada, os quais determinam as condições de contorno do problema em análise. Utilizando a Técnica da Transformada Integral Generalizada (GITT), para converter a equação diferencial parcial desenvolvida nessa pesquisa pelo método de Hamilton em uma equação diferencial ordinária, otimiza o processo numérico e controla eficientemente o erro relativo dos cálculos. Neste estudo, desenvolveu-se e aplicou-se um método inovador que trata as condições de contorno sem recorrer ao uso de filtros para homogeneizar a equação. A metodologia de cálculo estabelecida foi implementada em Fortran, utilizando a sub-rotina DIVPAG da IMSL. Uma análise abrangente da convergência e estabilidade do método foi conduzida, considerando o comportamento de quatro modelos de cordas e dois modelos de vigas como referência. A validação do método abordou aspectos funcionais, como deslocamento transversal, velocidades do sistema, frequências e amortecimento, comparando os resultados obtidos pela GITT com outros estudos anteriores que empregaram as mesmas condições de simulação. Os resultados foram satisfatórios, evidenciando a relevância da aplicação dessa técnica de análise. Além disso, avaliou-se a aplicabilidade do método em diferentes configurações vibracionais de cada modelo, demonstrando seu grande potencial como uma solução para problemas envolvendo as estruturas analisadas. Portanto, este estudo representa uma contribuição significativa para o avanço do conhecimento na modelagem dinâmica de estruturas esbeltas e flexíveis e destacar a influência das condições de contorno nas características vibracionais dessas estruturas. Além disso, introduz uma metodologia inovadora ao tratar as condições de contorno sem o uso de filtros, ampliando as possibilidades de análise e compreensão desse campo específico da engenharia.
Acesso aberto (Open Access)
Aplicação de destilados provenientes do bio- óleo de pirólise de resíduos de gordura animal no asfalto diluído de petróleo
(Universidade Federal do Pará, 2024-08-12) VALENTE, Alex Lopes; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.bhttp://lattes.cnpq.br/1500327307736428r/5698208558551065; https://orcid.org/0009-0002-4461-7611; BERNAR, Lucas Pinto
Os resíduos de gordura animal (RGA) podem ser convertidos em frações destiladas semelhantes a solventes de petróleo e utilizados como biocombustíveis ou em outras aplicações por meio da pirólise e destilação fracionada. As frações destiladas do produto líquido orgânico da pirólise de triglicerídeos apresenta viscosidade e volatilidade adequadas em comparação com os combustíveis derivados de petróleo, mas exibe índices de acidez entre 60- 140 mg KOH/g, impedindo seu uso direto como biocombustíveis sem uma considerável purificação de suas frações destiladas. O asfalto diluído de petróleo (ADP), usado na imprimação do solo para a a construção de pavimento flexível, demanda viscosidade, volatilidade e penetração adequados, e as frações destiladas do óleo da pirólise do RGA podem ser utilizadas como substitutos parciais ou totais do solvente padrão (querosene) na produção do ADP. O objetivo deste estudo foi aferir se há conformidade dos ADPs preparados pela substituição total ou parcial do querosene por frações destiladas do produto da pirólise de RGA de acordo com o padrão normativo do DNIT (Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes). Inicialmente, o RGA foi obtido a partir de resíduos de carne por meio do processo de renderização. Em seguida, o RGA foi submetido a pirólise em um reator de leito fixo semi-batelada (2L) e o bio-óleo resultante foi destilado fracionalmente em frações de gasolina, querosene e diesel, houve análise do processo de pirólise em relação ao tipo de reator utilizado (semi-batelada) no que diz respeito a influência da temperatura e ao tempo de reação e do perfil de destilação. As frações destiladas foram caracterizadas de acordo com a densidade, a viscosidade e ao índice de acidez antes de serem utilizadas na preparação dos ADPs pela substituição parcial e/ou total (0- 40% em peso) do querosene padrão. As misturas foram testadas quanto à viscosidade cinemática e saybolt-furol, ponto de fulgor e penetração à imprimadura, de acordo com as normas de pavimentação rodoviária do DNIT. Os resultados mostraram que as frações de querosene e diesel do PLO da RGA podem ser adequadamente usadas na preparação de ADPs por substituição total do querosene de petróleo normalmente utilizado.
Acesso aberto (Open Access)
Avalanche como rede de percolação não homogênea
(Universidade Federal do Pará, 2019-09-13) SOUZA, Raimundo Nonato Carneiro de; TAVARES, Heliton Ribeiro; http://lattes.cnpq.br/1313373547379006; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662
As avalanches podem ser consideradas como um processo de percolação. Esta hipótese será afixada para avaliar se essa abordagem é possível e quais são suas vantagens. Algumas literaturas especulam que existe a possibilidade de considerar avalanches como um evento de percolação. No entanto, não existe uma distinção clara do modelo de percolação que estes eventos descrevem, seja um processo homogêneo ou não homogêneo. Este trabalho trata de simulações de avalanches como casos físicos de percolação. Para caracterizar as avalanches foram simulados dois modelos de percolação: homogênea e heterogênea. Criou-se simulações para comparar avalanches nos dois modelos. Para realizar essas simulações, usou-se a probabilidade de um sítio estar aberto igual a 0:5. Foram medidos os tamanhos e os transientes para cada avalanche nos diferentes modelos. Para o fechamento do trabalho, foram realizados experimentos criando avalanches, a fim de melhor calibrar as simulações usando dados de avalanches reais. Comparando os resultados simulados com dados existente na literatura, percebeu-se um comportamento típico de uma função de probabilidade. Considerando-se esse comportamento pode-se fazer previsões sobre o tamanho das avalanches. Analisando os resultados obtidos, tem-se que o comportamento das avalanches criadas com probabilidade não homogênea apresentaram características bem definidas, possuindo maiores valores de tamanho e transiente. Concluiu-se que o modelo não homogêneo possui acentuada estabilidade sendo melhor no aspecto de evolução da avalanche, portanto com alguns ajustes o modelo heterogêneo pode se aproximar de uma avalanche real com maior precisão.
Acesso aberto (Open Access)
Caracterização morfológica, cristalina e textural de bio-adsorventes produzidos via processamento hidrotérmico de resíduos de palha de milho com H2O sub-crítica: Aplicação na adsorção de ácido acético.
(Universidade Federal do Pará, 2021-12-06) COSTA, Maria Elizabeth Gemaque; MACHADO, Nélio Teixeira; http://lattes.cnpq.br/5698208558551065
Este trabalho tem como objetivo investigar a influência da temperatura na caracterização textural, morfológica e cristalina de bioabsorventes produzidos pelo processamento hidrotérmico de resíduos de palha de milho com H2O quente comprimida. Os experimentos foram realizados a 175, 200, 225 e 250 ºC, 240 minutos, taxa de aquecimento de 2,0 ºC/min e relação biomassa/H2O de 1:10, utilizando um reator em escala piloto de 18.927 L. A eficiência do processo é analisado em termos dos rendimentos dos produtos de reação em função da temperatura. Os resultados mostraram rendimentos de sólidos variando de 62,92 a 35,82% (peso), de gás variando entre 1,49 e 9,59% (peso) e de produtos líquidos variando de 35,43 a 54,59% (peso). O rendimento da fase sólida diminui com a temperatura, apresentando uma região de inflexão entre 200 e 225 °C, na qual ocorre uma mudança drástica, enquanto o da fase líquida aumenta, apresentando a mesma região de inflexão entre 200 e 225 °C. O rendimento da fase gasosa aumenta exponencialmente com a temperatura até aproximadamente 10% (peso) na faixa de temperatura investigada. A análise elementar de produtos sólidos mostra que o teor de carbono aumenta, enquanto o de oxigênio e hidrogênio diminui com a temperatura. A caracterização textural, morfológica e cristalina de produtos em fase sólida analisados por TG/TDG, MEV/EDX, DRX e BET. O produto em fase sólida (bio-adsorvente) obtido por processamento hidrotérmico de resíduos de palha de milho a 225 e 250 °C, 240 minutos, e relação biomassa/H2O de 1:10, foram ativados quimicamente com soluções de NaOH 2,0 M e de HCl 2,0 M para investigar a adsorção de soluções de ácido acético (1,0; 2,0; 3,0; e 4,0 mg/mL). A cinética de adsorção investigada em 30, 60, 120, 240, 480 e 960 segundos. A isoterma de adsorção mostrou que os hidro carvões quimicamente ativados foram capazes de remover o ácido acético de soluções aquosas.
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Descontaminação de máscaras N95 em hospital público de Belém/PA: apresentação e avaliação de protocolo simplificado
(Universidade Federal do Pará, 2024-11-25) MATTOS, Simone Lopes de; DIAS, Carmen Gilda Barroso Tavares; http://lattes.cnpq.br/2113791118142177
A autora apresenta protocolo de descontaminação de máscaras de filtro N95 por meio da irradiação ultravioleta de ondas-curtas (UV-C), assim como, resultados da testagem microbiológica de validação do dispositivo UV-C e de pesquisa qualitativa sobre a adesão de profissionais do Hospital Universitário João de Barros Barreto, do Complexo Hospitalar Universitário da Universidade Federal do Pará (HUJBB), ao referido protocolo. Os testes microbiológicos demonstraram a eficácia do protocolo de descontaminação, pois não houve crescimento bacteriano em meios de cultura inoculados com esfregaços de máscaras usadas no hospital e descontaminadas no dispositivo UV-C, o que comprovou a eficiência germicida da irradiação UV-C. Os resultados da pesquisa qualitativa apontam para adesão dos profissionais da enfermagem à prática de descontaminação das máscaras, reconhecendo a praticidade e a contribuição do protocolo para a biossegurança e segurança ocupacional. Como parte do mesmo protocolo, é apresentada uma alternativa de embalagem para armazenamento das máscaras nos intervalos de uso das máscaras N95, considerando sua reutilização segura. O protocolo apresenta, ainda, como vantagens: o baixo custo e a praticidade de uso, além de contribuir para a redução do lixo infectante.
Acesso aberto (Open Access)
Energy generation by renewable hybrid sources with pumped storage
(Universidade Federal do Pará, 2022-10-25) FURTADO, Gilton Carlos de Andrade; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662
Com o aumento do uso das fontes renováveis, a necessidade de armazenamento energético se torna importante para garantir que a geração de energia possa atender a demanda por eletricidade. Este trabalho visa explorar o potencial de geração e armazenamento de energia existente em usinas hidrelétricas e barragens. É analisado o caso de Tucuruí, no qual as Eclusas e as ilhas formadas no reservatório superior oferecem oportunidade de implantação de sistemas renováveis. São pesquisados, em revisão de literatura, os sistemas similares existentes no hemisfério sul, com destaque para os casos do Brasil e África. Para as Eclusas, inicialmente, é avaliada a viabilidade de implantação de um sistema híbrido solar com armazenamento bombeado, comparando-se com uma proposta puramente fotovoltaica. Logo após, um sistema otimizado é proposto considerando as diferenças tarifárias previstas nas regras do setor elétrico brasileiro. Na ilha estudada, são analisadas as vantagens do uso de bombas funcionando como turbina como meio de produção e armazenamento energético. Os casos estudados mostraram resultados interessantes do ponto de vista técnico e econômico, apresentando tempo de retorno do investimento abaixo da média, investimentos iniciais reduzidos e facilidade de manutenção. A estrutura física das Eclusas e barragens já existente mostra-se favorável a sistemas desta natureza demonstrando que a expansão do transporte hidroviário no Brasil e no mundo deve ser planejado para prover armazenamento energético em sincronia com fontes de geração renovável.
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Estudo da eficiência de uma turbina hidrocinética com difusor projetada para o aproveitamento da energia remanescente da barragem de Tucuruí
(Universidade Federal do Pará, 2023-05-15) LIMA, Adry Kleber Ferreira de; LINS, Erb Ferreira; http://lattes.cnpq.br/5272283698536321; https://orcid.org/0000-0002-6643-5889; VAZ, Jerson Rogério Pinheiro; http://lattes.cnpq.br/1623983294183975; https://orcid.org/0000-0001-6440-4811
Aproveitar a energia remanescente à jusante de barragens atingiu, recentemente, grande interesse, uma vez que a energia cinética transportada pela corrente de água é realmente considerável. O presente trabalho, ESTUDO DA EFICIÊNCIA DE UMA TURBINA HIDROCINÉTICA COM DIFUSOR PROJETADA PARA O APROVEITAMENTO DA ENERGIA REMANESCENTE DA BARRAGEM DE TUCURUÍ, desenvolve um estudo sobre o desempenho de uma turbina hidrocinética de eixo horizontal acoplada a um difusor, a fim de quantificar o ganho de energia comparando as duas possibilidades de turbinas com e sem difusor. Utiliza-se uma turbina hidrocinética de 3 pás com 10 m de diâmetro envolta por um difusor cônico flangeado. Uma modelagem numérica usando dinâmica de fluidos computacional (CFD) é realizada com base na formulação Reynolds Averaged Navier- Stokes, usando o modelo de turbulência kÊ ≠ SST (Shear Stress Transport). Os resultados obtidos apresentam boa concordância com dados teóricos e experimentais disponíveis na literatura.
Acesso aberto (Open Access)
Estudo da resistência à corrosão de soldas de ferro fundido branco alto cromo na presença de NaOH (30% p.p)
(Universidade Federal do Pará, 2024-10-03) SANTOS, Renata Soraia Guimarães dos; BRAGA, Eduardo de Magalhães; http://lattes.cnpq.br/4783553888547500; https://orcid.org/0000-0003-0739-7592
Na indústria de mineração, especificamente no beneficiamento da bauxita, são encontradas condições de trabalho adversas, exigindo alta resistência mecânica e química. Para essas condições é necessário a escolha de materiais potencialmente resistentes, como o ferro fundido branco alto Cr (FFBA-Cr). Todavia, na atualidade, não existe a recuperação efetiva dos equipamentos fabricados com FFBA-Cr, devido principalmente a dificuldade de usinabilidade geradas no processo de reparo. Uma alternativa de recuperação vem sendo desenvolvida pelo Laboratório de Caracterização de Materiais Metálicos da UFPA – LCAM, através da soldagem a arco elétrico, utilizando dois metais de adição, o arame inoxidável ER307L e o arame com alto valor de Mn. Nesse contexto, este trabalho propõe-se investigar, a resistência a corrosão da junta soldada, obtidas com esses dois metais de adição. Foram analisados o metal de base (FFBA-Cr) como referência e os metais de soldas formados nas juntas soldadas, o ER307L e com alto Mn. As amostras passaram por ensaios de microscopia óptica (MO), eletrônica de varredura (SEM), espectrometria de energia dispersiva (EDS), difração de RX (DRX) e os ensaios eletroquímicos de potencial de corrosão, polarização e impedância. Foi observado que as amostras apresentavam uma estrutura similar de matriz-carbonetos, mas com organização e volumes diferentes, todavia o comportamento eletroquímico de potencial de corrosão, polarização e impedância foram similares, com seus valores resultantes muito próximos, variações: 50V; 3,53 µA; 0,18 ohm, respectivamente, o que foi corroborado pela taxa de corrosão, 0,4mmpy, e explicado pelos cálculos de volume de Cr e Ni, que apresentam valores inversos de grandeza de concentração entre as amostras. As análises de Raman realizadas após a polarização das amostras indicaram a formação de óxidos importantes nessa superfície e possivelmente a formação de uma camada passivadora, que é corroborado com a análise de perda de massa que mostrou a possibilidade de passivação das juntas soldadas, apesar de processos de corrosão na fase anódica desse processo de imersão ao longo do tempo de exposição.
Acesso aberto (Open Access)
Interações com nanotubos de carbono e pontos quânticos de óxido de grafeno com estruturas externas do Sars-cov-2 via simulações de dinâmica e docagem molecular
(Universidade Federal do Pará, 2023-06-02) LOBATO, Júlio César Mendes; OLIVEIRA, Mozaniel Santana de; http://lattes.cnpq.br/0810227136654245; https://orcid.org/0000-0002-4076-2443; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; Lattes: 3507474637884699
Avaliou-se a interação entre nano partículas e as proteínas do vírus SARS-CoV-2, utilizando ligantes como nanotubos de carbono de parede única (NTCPUs) e receptores, incluindo a proteína do envelope (E-pro), a principal protease (M-pro) e a glicoproteína Spike (S-gly). Foram aplicadas técnicas de modelagem molecular de docagem e dinâmica molecular. A dinâmica molecular revelou o desvio quadrático médio de posições atômicas variando de 0,5Å a 3,0Å. Os resultados indicaram que o nanotubo zigzag apresentou melhor energia de afinidade, com valores de energia livre de ligação de -9,48, -9,98 e -10,08 kcal/mol para E-pro, M-pro e S-gly, respectivamente. Além disso, o desvio quadrado médio das posições atômicas se manteve mais estável para este tipo de nanotubo, indicando alta probabilidade de ligação aos sítios ativos das macromoléculas. Os acoplamentos moleculares e a energia livre de ligação mostraram forte interação dos NTCPUs com os resíduos do sítio ativo S-gly, com valores de - 112,73, -94,38 e -80,49 kcal/mol para os ligantes zigzag, quiral e armchair, respectivamente.Numa segunda etapa, foram usados cinco pontos quânticos de óxido de grafeno (OG) com dimensões inferiores a 20 nm, como ligantes, interagindo apenas com os receptores das spikes de três cepas diferentes: S-GLY-OMICRON, S-GLYKAPPA e S-GLY-DELTA. Comparando os dois ligantes, observou-se que a interação S-GLY-OMICRON/OG-E apresentou melhor afinidade com energia livre de Gibbs de - 172,2510 KJ/mol, em comparação com a melhor afinidade dos nanotubos de carbono, S-gly/zig-zag, com ΔG de -112,73 KJ/mol. Os oito ligantes propostos têm alta probabilidade de se ligarem aos sítios ativos das macroestruturas. Em conclusão, tanto os nanotubos de carbono quanto os OGs mostraram-se promissores para aplicação em produtos inibidores do SARS-CoV-2, como o desenvolvimento de materiais parafabricação de equipamentos de proteção individual, sprays e soluções impermeabilizantes em geral.
Acesso aberto (Open Access)
Modelagem numérica-experimental da produção de sedimentos de pequenas bacias hidrográficas da Amazônia
(Universidade Federal do Pará, 2021-04-22) BARBOSA, Ana Júlia Soares da Silva; BLANCO, Claudio José Cavalcante; http://lattes.cnpq.br/8319326553139808; https://orcid.org/0000-0001-8022-2647
A erosão é um processo de impacto direto em ambientes urbanos e rurais. O entendimento desse processo requer o uso de modelos e técnicas de geoprocessamento e de campo, para estimativa aproximada da realizada, já que se trata de um fenômeno com muitas variáveis a serem levadas em consideração. Para o presente estudo utilizou-se de dois modelos para geração de dados em uma pequena bacia hidrográfica amazônica. A USLE (universal soil loss equation) e também a versão modificada MUSLE. Para os dois modelos foram determinados os fatores comuns (K, LS, C e P). Para a USLE a calibração ocorreu para a erosividade da chuva, que é o fator diferencial desse modelo. Após aplicação da USLE com fator R calibrado, o modelo foi aplicado à área de estudo com obtenção de perda de solo média de 1,99 ton. ha-1.ano-1, para um período de 21 anos. Para a MUSLE, as variáveis diferenciais são as hidrológicas (Q e qp) foram determinadas através da análise dos hidrogramas observados com auxílio de um filtro digital. Dois métodos de calibração e validação foram feitos para a MUSLE. O método 1 calibrou os fatores ɑ e b, com dados da produção de sedimentos medidos de 62 eventos de cheia dos anos de 2012 a 2014. Os valores encontrados para os fatores ɑ e b foram iguais a 19,90 e 0,60, respectivamente. A MUSLE foi validada com dados da produção de sedimentos medidos de 62 eventos de cheias dos anos de 2014 e 2015. A equação da MUSLE validada representou de forma satisfatória, em mais de 70%, os dados de perda de solo observados na bacia hidrográfica do igarapé da Prata. O método 2 calibrou apenas o valor de a, por meio do uso da curva de descarga de sólidos com regressão potencial para os anos de 2012 e 2013, as quais apresentaram R2 de 0,70 e de 0,68, respectivamente. O valor de ɑ obtido foi de 17,25, e foi aplicado para a MUSLE, conservado o valor de b em 0,56, valor original do modelo. A validação para esse último método mostrou-se adequada, com R2 de 0,69. Esses resultados validam os modelos empíricos para região com atividades experimentais, o que corrobora para a produção de informações de sedimentos na região amazônica, como forma de amadurecimento e busca de novas pesquisas, para a compreensão dos impactos advindos do transporte de solo entre áreas e no ambiente hídrico.
Acesso aberto (Open Access)
Modelo da dinâmica de crescimento de glioma em meio anisotrópico – influência das interações entre células proliferantes, quiescentes, necróticas e nutrientes no microambiente.
(Universidade Federal do Pará, 2025-07-09) BORGES, Kalysta de Oliveira Resende; QUARESMA, João Nazareno Nonato; http://lattes.cnpq.br/7826389991864785; MACEDO, Emanuel Negrão; http://lattes.cnpq.br/8718370108324505; VIEGAS, Bruno Marques; DIAS, Ronivaldo Lameira; LIMA, João Alves de; http://lattes.cnpq.br/1196600058247902; http://lattes.cnpq.br/1467586449973313
O câncer é o principal problema de saúde pública no mundo. São estimados, pela IARC, que 20 milhões de novos casos e 9,7 milhões de mortes por câncer tenham ocorrido no mundo em 2022. Os gliomas são tumores cerebrais primários originados no parênquima cerebral conhecidos por seu comportamento agressivo e difusivo. A definição do diagnóstico dos gliomas do adulto é baseada na anatomia patológica que consta de análise morfológica (tipo celular, anaplasia, vascularização, presença de necrose e atividade mitótica) e análise imuno-histoquímica (GFAP, AE1/AE3, IDH1, ATRX, p53, Ki67, H3K27M, H3G34 e H3K27me) além de análise molecular. O tratamento é multimodal e envolve cirurgia, radioterapia e quimioterapia sistêmica. Este estudo propõe e valida um modelo matemático baseado em equações diferenciais parciais (EDPs) para descrever a dinâmica espaço-temporal do crescimento e da dispersão dos gliomas, considerando interações celulares, limitações nutricionais e anisotropia tecidual. A modelagem foi implementada no software Wolfram Mathematica, utilizando os métodos NDSolve e NIntegrate, e incorporou parâmetros críticos como capacidade de carga, taxas de proliferação, quiescência e morte celular, além de coeficientes de difusão específicos para substância branca e cinzenta. Os resultados demonstraram que a evolução tumoral é fortemente modulada pela disponibilidade de nutrientes e pela estrutura do microambiente tumoral. Células gliais e quiescentes concentram-se no centro tumoral, enquanto a dispersão periférica é limitada por barreiras físico-químicas. A taxa de mortalidade celular e o coeficiente de difusão mostraram-se determinantes para a configuração espacial do tumor, refletindo padrões semelhantes aos observados clinicamente, como zonas centrais de hipoxia e necrose. A análise paramétrica evidenciou alta sensibilidade do modelo às variações nos parâmetros biológicos, reforçando sua robustez. O modelo validado apresenta forte potencial clínico e computacional, oferecendo uma ferramenta preditiva para a compreensão da progressão tumoral e o desenvolvimento de estratégias terapêuticas personalizadas. Ao integrar aspectos biológicos e físico-químicos regionais, esta abordagem contribui para a ciência translacional em neuro-oncologia e alinha-se aos ODS da ONU, especialmente no que tange à saúde e bem-estar (ODS 3) e à inovação em pesquisa biomédica (ODS 9).
Acesso aberto (Open Access)
Modelos matemáticos de transferência de calor e massa: extração de metais por membranas poliméricas e sinterização de materiais cerâmicos
(Universidade Federal do Pará, 2024-07-16) VILHENA, Mailson Batista de; SOUZA, José Antônio da Silva; http://lattes.cnpq.br/6157348947425968; MACÊDO, Emanuel Negrão; http://lattes.cnpq.br/8718370108324505
O objetivo geral deste trabalho foi apresentar um estudo matemático da transferência de massa multicomponente em uma célula de extração de íons metálicos através de uma membrana polimérica plana e realizar um estudo experimental e cinético voltado para a produção de agregado sintético a partir de resíduos de bauxita. Na primeira parte do trabalho, desenvolveu-se um modelo de transferência de massa para a recuperação de íons metálicos utilizando membranas poliméricas planas. Diferentemente da maioria dos modelos existentes, que se limitam ao estudo de um único componente e não consideram a seletividade e os efeitos de múltiplos componentes na cinética de reação, propõe-se um modelo capaz de simular a extração simultânea de vários metais. Este modelo é baseado na equação de conservação de massa e foi resolvido utilizando a Abordagem das Equações Integrais Acopladas (CIEA), sendo validado com medições experimentais e simulações anteriores. Na segunda parte, foi realizado um estudo experimental e teórico utilizando um modelo cinético para a produção de agregados graúdos sintéticos a partir de resíduos de bauxita, sílica e argila. O estudo experimental incluiu a produção e caracterização dos agregados em diferentes composições. Para analisar o processo de sinterização de uma pelota em tamanho real, foi construído um pequeno forno elétrico com uma balança acoplada, permitindo o monitoramento das medidas de perda de massa em função da temperatura e do tempo. Além disso, foi realizado um estudo cinético utilizando modelos matemáticos para avaliar as principais reações de estado sólido e suas transformações de fase durante o processo de sinterização, utilizando dados experimentais de análise térmica.
Acesso aberto (Open Access)
Nanofiltração de hormônios e metais pesados em nanotubos de carbono e de boro por dinâmica molecular
(Universidade Federal do Pará, 2020-02-27) CAVALEIRO, Rosely Maria dos Santos; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699; https://orcid.org/0000-0002-9730-3512
As Estações de Tratamento de Esgotos recebem diversos efluentes e realizam a filtração seletiva de moléculas que podem, se persistirem nas águas, contaminar o meio ambiente. Os processos de separação iniciam por partículas maiores até às nanopartículas. Entre as moléculas denominadas contaminantes emergentes, os hormônios e os metais pesados impactam em graves consequências nos organismos pela ação desreguladora endócrina. Quando as águas superficiais recebem efluentes com traços de contaminação de hormônios ou metais pesados, causam doenças nos seres vivos, principalmente em mulheres grávidas e crianças, além de interferir nas cadeias de DNA, afetando também as próximas gerações. Este estudo de Dinâmica Molecular realizou a nanofiltração de água com hormônios e de água com metais pesados em nanotubos de carbono e de nitreto de boro, sob ação de 8 (oito) campos elétricos com duração de 100 (cem) ps. Os hormônios do estudo foram: estrona, estradiol, estriol, progesterona, etinilestradiol, levonorgestrel, dietilbestrol e os íons de metal pesado: chumbo, cádmio, ferro, zinco e mercúrio. Cada uma das moléculas de hormônio e íon de metal pesado foram filtradas nos dois nanotubos, sob as mesmas condições de contorno. Os resultados indicam que é possível criar sistemas de nanofiltração eficazes na remoção destes micropoluentes utilizando nanotubos de carbono e nanotubos de nitreto de boro sob ação de CEUs uniformes de 10-5 a.u. até 10-8 a.u.
Acesso aberto (Open Access)
Obtenção de extratos com potencial bioativo a partir da polpa do piquiá (caryocar villosum (aubl.) pers.) utilizando dióxido de carbono no estado supercrítico
(Universidade Federal do Pará, 2024-09-30) CORDEIRO, Renato Macedo; CARVALHO JÚNIOR, Raul Nunes de; http://lattes.cnpq.br/5544305606838748; https://orcid.org/0000-0002-4433-6580
Em um contexto de crescente demanda por substâncias com propriedades benéficas para a saúde, os extratos provenientes de algumas espécies vegetais encontradas na Amazônia são uma fonte promissora de compostos bioativos. Caryocar villosum (Aubl.) Pers. é uma fruta nativa da região amazônica, popularmente conhecida como piquiá, considerada uma fonte de compostos bioativos. O processo de extração supercrítica da polpa do piquiá foi investigado neste trabalho com o objetivo de avaliar os parâmetros do processo, rendimento global, cinética de extração, perfil de ácidos graxos, teor de α-tocoferol, qualidade funcional e caracterização físico-química. Para isso, foi considerada a influência da temperatura de extração, pressão e densidade do solvente no rendimento da extração. A qualidade dos extratos obtidos foi avaliada em termos de perfil de ácidos graxos, índices de qualidade funcional, caracterização físicoquímica e teor de α-tocoferol. Foi realizado o estudo cinético da extração do piquiá com fluido supercrítico, por meio de dados experimentais e modelos matemáticos. O rendimento da extração resultou ser maior com o aumento da pressão em cada isoterma. O maior rendimento obtido foi de 62,74 %, enquanto o menor foi de 44,01%. Os modelos matemáticos cinéticos de Martinez e Barton mostraram ter um bom desempenho para correlacionar o processo de extração da polpa do piquiá. Os principais ácidos graxos observados nos extratos obtidos em todas as condições operacionais foram o oleico e o palmítico. O extrato obtido na condição operacional de 60 °C e 250 bar apresentou o maior teor de α-tocoferol comparado com as outras condições experimentais deste trabalho. Os resultados indicaram que os extratos da polpa de piquiá obtidos por meio da extração com CO2 supercrítico apresentam-se como um produto com potencial para avii indústria devido à sua qualidade funcional.
Acesso aberto (Open Access)
Obtenção do óleo e da polpa sem gordura do açaí (euterpe oleracea) por extração supercrítica: caracterização físico-química, estudo da citotoxicidade e vida de prateleira
(Universidade Federal do Pará, 2025-01-06) SIQUEIRA, Letícia Maria Martins; BRASIL, Davi do Socorro Barros; http://lattes.cnpq.br/0931007460545219; https://orcid.org/0000-0002-1461-7306; CARVALHO JÚNIOR, Raul Nunes de; http://lattes.cnpq.br/5544305606838748; https://orcid.org/0000-0002-4433-6580
O açaí é um produto muito importante para o desenvolvimento do estado do Pará, para a bioeconomia e o mercado tem se mostrado crescente. Atualmente a maioria da produção do estado é apenas da polpa do fruto, logo a importância de novos produtos com valor agregado e a necessidade de investir em novos processos sustentáveis para o desenvolvimento da região. Portanto o objetivo desse trabalho foi obter o óleo e a polpa sem gordura da polpa de açaí por extração supercrítica, determinar os principais compostos bioativos, avaliar a possível citotoxicidade em células MRC-5 e VERO in vitro e avaliar a vida de prateleira dos produtos. A polpa liofilizada de açaí foi submetida à extração com CO2 supercrítico nas condições 323,15 K a 35 MPa, 333,15 K a 42 MPa e 343,15 K a 49 MPa. O maior rendimento (51,74 %), carotenoides (277,09 µg / g), DPPH (2,55 μmol TE / g), ABTS (2,60 μmol TE / g) e FRAP (15,25 μm de sulfato ferroso / g) do óleo e ABTS (644,23 μmol TE / g) da polpa sem gordura foram encontrados na condição 343,15 K a 49 MPa. Os maiores teores de compostos fenólicos (150,20 mg GAE / g b.s.), DPPH (414,99 μmol TE / g b.s.) e FRAP (746,2 μm de sulfato ferroso / g) da polpa sem gordura foram encontrados na condição 323,15 K a 35 MPa. A polpa sem gordura apresentou altos teores de antocianinas sem variação significativa. Os produtos não apresentaram citotoxicidade. O tempo de meia vida da polpa liofilizada e da sem gordura na presença de luz (Becker) foi menor que a das embalagens, sendo que a embalagem selada obteve maior tempo de meia vida comparada com a selada a vácuo para a polpa liofilizada, já para a polpa sem gordura a embalagem selada a vácuo obteve maior tempo de meia vida comparada com a selada. Os resultados obtidos para a estabilidade do óleo de açaí qualificam-no como óleo de mesa e não como óleo de fritura, já que em temperaturas mais altas ele sofre degradação mais rápido. Os resultados mostraram que os produtos têm potencial aplicação na indústria.
Acesso aberto (Open Access)
Problemas inversos aplicados em caracterização hidrodinâmica de reator anaeróbio de leito fixo
(Universidade Federal do Pará, 2025-04-25) FERREIRA, Jackline Rodrigues; ESTUMANO, Diego Cardoso; http://lattes.cnpq.br/5521162828533153; MACEDO, Emanuel Negrão; http://lattes.cnpq.br/8718370108324505; CRUZ, Antônio Guilherme Barbosa da; VIEGAS, Bruno Marques; BLANCO, Cláudio José Cavalcante; SILVA, Nilton Pereira da; SILVA, Wellington Betencurte da; http://lattes.cnpq.br/1532040836360610; http://lattes.cnpq.br/1196600058247902; http://lattes.cnpq.br/8319326553139808; http://lattes.cnpq.br/6900925458823632
Os reatores anaeróbios de leito fixo (RALF) são uma excelente alternativa para o tratamento de água, esgoto e resíduos industriais. Com isso, muitas áreas da engenharia passaram a realizar a modelagem hidrodinâmica destes equipamentos a partir da técnica de Distribuição do Tempo de Residência (DTR). A aplicação de Problemas Inversos tornou-se interessante neste contexto por possibilitar a estimativa de parâmetros que não poderiam ser obtidos experimentalmente e que forneceriam informações importantes sobre condições de projeto e de operação. Neste trabalho, propôs-se a aplicação do Método de Monte Carlo via Cadeia de Markov (MCMC) para realizar a estimativa de parâmetros do modelo hidrodinâmico Pistão, Dispersão e Transferência de massa (PDE), ajustado para avaliar a variação das propriedades físicas ao longo do comprimento do reator. Dados experimentais de ensaio de estímulo-resposta do tipo pulso foram obtidos com os traçadores eosina y, azul de bromofenol e verde de bromocresol em alta e em baixa vazão. Os resultados mostraram que o azul de bromofenol foi o melhor traçador e que as melhores condições de operação foram em alta vazão, pois as baixas favoreceram o aumento de curtos-circuitos e diminuíram a eficiência hidráulica do reator. Os valores de eficiência hidráulica (λH > 0,5), variância (0 < < 1) e curtos-circuitos (ѰCC > 0,3) 2 mostraram que o RALF estava bem projetado. Portanto, conclui-se que a adaptação proposta ao Modelo PDE ajustou-se bem aos dados experimentais e que a aplicação de Problemas Inversos para realizar a caracterização hidrodinâmica de reatores foi uma boa alternativa.
Acesso aberto (Open Access)
Secagem de açaí branco por liofilização e em leito de jorro: influência da concentração e de diferentes agentes carreadores nas características físicas, químicas, bioativas e colorimétricas do pó obtido
(Universidade Federal do Pará, 2024-04-05) BARROS, Hellen Carvalho; COSTA, Cristiane Maria Leal; http://lattes.cnpq.br/0581730621014796; FARIA, Lênio José Guerreiro de; http://lattes.cnpq.br/7428609361678173; https://orcid.org/0000-0002-9534-9998
O objetivo deste estudo foi analisar como o uso de quatro diferentes agentes carreadores (amido modificado, goma arábica, maltodextrina e colágeno hidrolisado) e diferentes concentrações (10, 20 e 30%) influenciam no pó de açaí branco produzido por liofilização e em leito de jorro. Rendimento, umidade, polifenóis totais, atividade antioxidante, higroscopicidade, solubilidade, fluidez, cor, estrutura química e morfologia foram as respostas avaliadas. Na liofilização, o rendimento do processo (≥ 75,40%) e a umidade do açaí branco em pó (≤ 4,93 g 100 g-1), não diferiram estatisticamente (p ≤ 0,05), independentemente do agente carreador utilizado. Na secagem em leito de jorro, a adição de amido modificado ou do colágeno hidrolisado promoveu maior rendimento do processo (≥ 42,70%). Entretanto, o açaí branco produzido com colágeno hidrolisado foi o único que apresentou teor de umidade ≥ 6,00g 100 g-1. Em ambos os processos de secagem, os pós produzidos com amido modificado foram menos solúveis (≤ 48,96%), apesar de baixa higroscopicidade (≤ 13,73 g 100 g-1). As amostras produzidas com maltodextrina ou goma arábica apresentaram maiores teores de polifenóis totais (≥ 8,52 mg EAG g-1) e atividade antioxidante (≥ 42,75 μmol ET g-1). Além disso, as amostras foram mais solúveis (≥ 94,36%), fluidas (11 a 15% segundo o índice de carr), e melhor preservaram a coloração original da polpa em detrimento as demais formulações. A estrutura química dos pós de açaí branco obtido com os diferentes agentes carreadores foi similar ao da polpa, indicando uma encapsulação eficiente de compostos bioativos e boa preservação de grupos funcionais presentes na matéria prima original, mesmo após os processos de secagem.
Acesso aberto (Open Access)
Secagem de minério de ferro em vagões e pilha: experimentos e simulação computacional
(Universidade Federal do Pará, 2023-05-26) FURTADO, Maciel da Costa; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662
A emissão de poeira decorrente do manuseio e transporte de materiais particulados representa um empecilho de produção e processo para as indústrias mineradoras. Estas emissões são mais acentuadas quando tais materiais se encontram pouco úmidos, pois a umidade reduzida torna as partículas mais leves e mais susceptíveis à dispersão. Diante dessas questões, este trabalho propõe uma metodologia para o estudo teórico e experimental do processo de secagem que ocorre em finos de minério de ferro quando os mesmos são transportados em vagão ou armazenados em pilhas a céu aberto. O objetivo é esclarecer o efeito da umidade superficial no processo de arraste eólico de minérios de ferro em superfícies úmidas, como ocorre no transporte de minério de ferro em vagões abertos e nos pátios de estocagem de pilha de minério. Neste estudo, foram realizados testes em túnel de vento utilizando um modelo de vagão com finos de minério de ferro e um modelo de pilha de minério de ferro. Um estudo de secagem com leito de minério de ferro a baixa velocidade é também apresentado usando um túnel de vento de secagem. Um modelo matemático em CFD foi desenvolvido e os resultados concordaram bem com os resultados experimentais. O modelo matemático permitiu a avaliação do comportamento da secagem para diferentes valores de velocidade do fluxo de ar. Através da metodologia de estudo estabelecida foi possível mapear a distribuição a umidade interna do leito que ajuda a compreender a dinâmica do mecanismo de secagem e como isso pode influenciar na emissão de partículas na superfície umidade desses materiais.
Acesso aberto (Open Access)
Sensores de narcóticos, gás natural e syngás utilizando nanotubos de carbono sob ação de campo elétrico externo
(Universidade Federal do Pará, 2021-02-15) AIRES, Júlio Cesar Nunes; CHAVES NETO, Antonio Maia de Jesus; http://lattes.cnpq.br/3507474637884699; https://orcid.org/0000-0002-9730-3512
Este trabalho apresenta uma análise da dinâmica molecular entre vários fármacos ilícitos: benzoilmetilecgonina, diacetilmorfina, 3,4 metilenodioximetanfetamina, D-Deoxefedrina, dietilamida do ácido lisérgico e, interagindo com uma seção de nanotubos de carbono a baixa temperatura inicial de simulação, correspondendo a 10−3 K, e sob um campo elétrico uniforme, como um sistema de detecção de drogas. Além da análise do comportamento das moléculas de gás natural e do SYNGAS interagindo com um nanotubo de carbono a uma temperatura inicial de simulação de 300K, com todos os sistemas sendo relaxados por 50 ps fora do nanotubo de carbono, descrevendo cada arranjo possível para captura, um campo elétrico externo constante foi então aplicado aos sistemas, longitudinalmente, ao longo do comprimento do nanotubo de carbono, promovendo um efeito evanescente, capaz de prende-los orbitando o nanotubo de carbono. Simulações para intensidades de campo elétrico dentro de uma faixa de 10-5 a 10-1 u.a. foram realizados, para verificação do comportamento dos fármacos, enquanto para as moléculas componentes do gás natural e SYNGAS, uma faixa de 10-8 a 10-1 u.a foi adotada. Raios orbitais médios foram estimados, além de um número de propriedades termodinâmicas. Nossos resultados indicam que a combinação de um campo elétrico uniforme externo e interações de van der Waals em um nanotubo derivado de carbono é suficiente para criar um campo evanescente de potencial atrativo, apresentando-o como um sistema para a detecção de temperaturas e raios de fármacos.
Acesso aberto (Open Access)
Viabilidade da geração de energia a partir de resíduos sólidos urbanos em pequenos municípios do estado do Pará
(UFPA - Universidade Federal do Pará, 2022-07-01) PADILHA, Jessé Luís; MESQUITA, André Luiz Amarante; http://lattes.cnpq.br/1331279630816662
A disposição de resíduos sólidos urbanos mais comum no Brasil é o aterro sanitário. Além disso, ainda existem unidades de descarte inadequadas em aterros controlados (lixões), mas existem alternativas tecnológicas para esse descarte e projetos já estão instalados no Brasil. É fundamental identificar a opção tecnológica adequada por meio de análises econômicas, transformando um problema ambiental em uma solução viável. Este trabalho tem como objetivo analisar a viabilidade financeira da combinação de destinos consolidados para a gestão de Resíduos Sólidos Urbanos identificados neste trabalho como rotas tecnológicas, que utilizam resíduos para energia, considerando inicialmente cidades de com população até 250.000 habitantes, posteriormente foi realizada uma análise de viabilidade utilizando as duas melhores rotas desta primeira analise em função do agrupamento de municípios paraenses tomando como base as distâncias, integridade das estradas e usabilidade ao longo do ano segundo o plano regional de resíduos sólidos do estado do Pará. Foi elaborado um algoritmo estruturado com foco na estimativa da receita a partir da taxa de contribuição da população (TCP), utilizando os indicadores econômicos: Valor Presente Líquido (VPL), Taxa Interna de Retorno (TIR), Tempo de Retorno Descontado (TRD) e Custo Nivelado da Eletricidade (LCOE), foi realizada ainda uma análise de sensibilidade de todos os componentes de custo com base no VPL. Os melhores resultados são as rotas com aterro e gás de aterro, e com reciclagem e digestão anaeróbica, considerando a venda de digerido e posteriormente encaminhados ao aterro sanitário. Estas apresentaram os melhores valores financeiros, com payback descontado de 15 e 20 anos, TCP máximo de R$ 0,22 e R$ 1,82, por habitante/mês, respectivamente, com TIR de 11,61%, para ambos. A análise de sensibilidade indicou maior influência nos custos de investimento do gás de aterro sanitário e serviços de coleta e limpeza urbana para a rota de reciclagem, digestão anaeróbica, digestato e aterro sanitário. Com relação ao agrupamento de municípios, o percentual médio estimados dos gastos com a renda de meio salário mínimo da população foi em média um pouco acima dos 3 %.