852 research outputs found

    Preliminary Analysis of Irradiance Data for the Generation of a Typical Solar Radiation Year for Évora, Portugal

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    This report presents the generation of a mean solar radiation year using the 2003-2015 data series of solar global and diffuse irradiances on a horizontal surface in Évora, Portugal. The selection of the months/years to be included in the mean solar radiation year is based on the simple comparison of the mean daily solar global irradiation of each month/year with the mean value of the entire series, for each month of the calendar. Additionally, the direct normal irradiance is estimated and compared with the measurements taken at the same location since 2015. These are preliminary results that will be extended in the next step to the generation of a Typical Solar Radiation Year and a Typical Meteorological Year for Évora

    Life-cycle performance of structures: combining expert judgment and results of inspection

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    Life-Cycle Civil Engineering – Biondini & FrangopolCurrent bridge management systems base decisions on the results of visual inspections. These systems consider visual inspection results as accurate and disregard any further information available. In the present study, the result of each inspection is considered as a random variable, dependent of a wide range of factors, that can be integrated with other sources of information, including expert judgment and results of other inspections. The combination of different sources of information results in reliable posterior information and allows more accurate predictions of future deterioration. In the present paper, performance of an existing structure is obtained in terms of the condition index, which describes the effects of deterioration as can be seen by an inspector, and the safety index, which measures the safety margin of the structure. The reduction in uncertainty associated with periodical inspections is considered through updating of performance profiles. The updating of the condition index is direct, as new information on this parameter is collected by the inspector. In terms of safety, however, only indirect information is collected and the uncertainty reduction associated with an inspection is significantly lower. Several realistic examples show the impact of inspections on the predicted life-cycle performance of structures.UNIC - Research Center in the New University of Lisbo

    Characterisation of Monodisperse Regimes of a Droplet Stream Generator

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    The interest in studying droplet related phenomena has been increasing over the last decades. In the fluid dispensing equipment industry, a major problem is to minimise droplet diameter and to eject droplets in a controlled manner with a low-cost device. Micro-droplet generation has gained its popularity for its multiple applications, such as biotechnology, manufacturing engineering, and fuel dispensing. Taking all this into account, a new low-cost droplet stream generator was designed and fabricated. The material used to manufacture the stream droplet generator structure was PLA, since it is a 3D printable material, which allowed to minimise the device cost. This structure has three separated components: lid, fluid chamber, and pinhole holder. In order to simplify the disturbance mechanism, it was decided that the disruption waves should be applied directly to the fluid. To achieve that, a piezoelectric cell that vibrates through the variation of waveform parameters was placed above the liquid chamber, creating disturbances directly onto the liquid surface in a parallel direction, making this device a push mode generator. The interchangeable nozzle used was a round stainlesssteel high precision optical pinhole with three different sizes: 100 µm, 150 µm, and 200 µm. Jet attribute properties (droplet diameter, droplet velocity, and distance between droplets) were measured as the different conditions changed (piezoelectric diaphragm frequency, outlet pressure, and nozzle size). The present work studied the spray characteristics for water, jet fuel and a jet fuel and biofuel mixture, and different monodisperse regimes were found. A full characterisation of them is presented and discussed in detail. It was found that the range of droplet diameter for a pinhole size of 200 µm that can be used for all three fluids is 401 µm to 472 µm and a range of velocity of 1.24 m/s to 2.48m/s, while for a pinhole size of 150 µm the droplet diameter range that can be obtained is 287 µm to 340 µm and a range of velocity of 2.04 m/s to 4.38 m/s for all three fluids. For a pinhole size of 100 µm the droplet diameter range for all three fluids is 206 µm to 258 µm and the velocity range is 2.36 m/s to 5.99 m/s. It was found that both droplet diameter and spacing decrease with the increase of inlet flow rate and frequency, and the most important property in the jet formation is the nozzle size. The jet velocity is also highly influenced by the flow rate and nozzle size. When compared, the three fluids behave in a different manner, resulting in different droplet diameter and velocity values. This can be explained by the fluids properties, where the mixture of jet fuel and biofuel presents higher viscosity than the other two fluids.O interesse em estudar fenómenos relacionados com as gotas tem vindo a aumentar nas últimas décadas. Na indústria de equipamentos de ejeção de fluidos, um grande problema é minimizar o diâmetro das gotas e ejetá-las de forma controlada utilizando um dispositivo de baixo custo. A geração de micro-gotas ganhou popularidade pelas suas múltiplas aplicações, como biotecnologia, engenharia de fabricação e ejeção de combustível. Tendo tudo isto em conta, um novo gerador de gotas contínuas, de baixo custo, foi projetado e fabricado. PLA foi o material usado para fabricar a estrutura do gerador de gotas dado que é um material de impressão 3D, o que permite minimizar o custo do dispositivo. Esta estrutura tem três componentes separados: tampa da célula piezoelétrica, câmara de fluido e suporte do pinhole. A fim de simplificar o mecanismo de perturbação, foi decidido que as ondas de perturbação devem ser aplicadas diretamente no fluido. Para conseguir isso, uma célula piezoelétrica foi colocada acima da câmara de fluido. O ”nozzle” utilizado é um pinhole óptico redondo de alta precisão, feito de de aço inoxidável e com três tamanhos diferentes: 100 µm, 150 µm e 200 µm. As propriedades do jato (diâmetro da gota, velocidade da gota e distância entre gotas) foram medidas de para diferentes propriedades (frequência da célula piezoelétrica, pressão de fluído e tamanho do ”nozzle”). O presente trabalho estudou as características do spray para três fluidos diferentes (àgua, jet fuel e mistura de biocombustível) e diferentes regimes monodispersos foram encontrados. Uma caracterização destes parametros é apresentada e discutida com detalhe. Verificou-se que o intervalo do diâmetro das gotas para um ”nozzle” com tamanho de 200 µm, que pode ser usado para todos os três fluidos, é de 401 µm até 472 µm e o intervalo de velocidade é de 1, 24 m/s até 2, 48 m/s, enquanto que para um ”nozzle” com um tamanho de 150 µm, a gama de diâmetros que pode ser obtido é de 287 µm até 340 µm e um intervalo de velocidade de 2, 04 m/s até 4, 38 m/s, para os três fluidos. Para um tamanho de pinhole de 100 µm, o intervalo de diâmetros das gotas para todos os três fluidos é de 206 µm a 258 µm e o intervalo de velocidade é 2, 36 m/s a 5, 99 m/s. Verificou-se que, tanto o diâmetro da gota como o espaçamento, diminuem com o aumento da fluxo da entrada e frequência, e a propriedade mais importante na formação do jato é o tamanho do ”nozzle”. A velocidade do jato é muito influenciada pela velocidade do fluxo e pelo tamanho do ”nozzle”. Quando comparados, os três fluidos comportam-se de uma forma diferente, resultando em diferentes diâmetro de gotas e velocidade do jato. Isto pode ser explicado pelas propriedades dos fluidos, onde a mistura de biocombustível apresenta maior viscosidade do que os outros dois fluídos

    Leveraging new knowledge with relational capabilities: an investigation of rural school libraries in southern Portugal

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    Purpose: This paper aims to identify and conceptualize a set of relational capabilities that school libraries in the Alentejo region of Portugal develop for acquiring new knowledge that exists externally in the wider community. Design/methodology/approach: A qualitative research design operationalized via case studies was followed for the empirical analysis. Empirical findings are based on the analysis of the 84 narrative reports submitted by school libraries as part of a national performance evaluation exercise that took place between 2010 and 2012. Data analysis followed the techniques of inductive data categorization, within case-analysis, and cross-case analysis. Findings: The exploration of the relational capabilities that school libraries in the Alentejo region of Portugal develop for acquiring new knowledge that exists externally in the community resulted in the identification of relationships that school libraries in the region have established to acquire new knowledge: connecting with and supporting organizations committed to civic engagement; facilitating discussions about challenging issues through strategic partnerships; convening community conversations to identify shared concerns and solutions; and embracing local culture to foster endogenous development. Originality/value: The ability to seek and recognize the value of new and external knowledge, assimilate it and apply it to organizational ends has been traditionally linked to the concept of absorptive capacity. While absorptive capacity literature in business settings is prolific, literature that focuses on school libraries’ ability to identify and explore external knowledge and applying it to improve their performance is scarce. Focusing on the specific context of the Alentejo region of Portugal as an archetypical rural area, this paper identifies how knowledge existing externally in the community is absorbed by rural school libraries through specific relational capabilities that reflect school libraries’ community orientation and engagement in participatory processes that develop social resilience

    Equipping PhD researchers for social media success

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    Social media is increasingly recognised as an important feature of academic life and institutions are investing in training sessions to help doctoral students towards this. However, what this training consists of, and how sessions are best run is less clear. In this post, Mark Carrigan and Ana Isabel Canhoto share their experience of designing and delivering online social media training “bootcamps”. They highlight the advantages of regular, online sessions over the traditional model of a one-off face-to-face workshop in terms of inclusivity, learning and networking

    LET-and radiation quality-dependence of the complexity of DNA damages

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    Tese de mestrado integrado em Engenharia Física, apresentada à Universidade de Lisboa, através da Faculdade de Ciências, em 2018Esta tese aborda o estudo dos efeitos biol´ogicos induzidos por exposição à radiação-alfa (_) em células endoteliais da veia umbilical humana (HUVEC) e por exposição às radiações alfa e gama () em células saudáveis (não cancerígenas) da próstata humana (RWPE-1). A radiação ionizante pode interagir de duas formas com o DNA (o principal alvo da radiação ionizante): diretamente, ao quebrar as ligações dos pares de bases da cadeia de DNA, ou indiretamente, ao quebrar as ligações de moléculas de água envolventes dando origem a radicais livres que podem interagir com a molécula de DNA. Existem vários tipos de danos, entre eles danos de base (base damage) ou singlestrand breaks, mas os mais graves são os double-strand breaks (DSBs), isto é, quando a radiação é capaz de quebrar as ligações de dois pares de bases (pb, ou, em inglês, bp, base pairs), no mínimo, que distam a 10 bp ou menos e em cadeias opostas. Estas quebras podem resultar na clivagem da molécula de DNA e a célula pode não conseguir repará-las, dando a origem a mutações ou outros efeitos biológicos graves. Quando existe um DSB numa molécula de DNA, começa a existir um aglomerado de proteínas reparadoras nessa zona, proteínas essas que podem ser marcadas com marcadores florescentes e, posteriormente, serem observadas com a técnica de microscopia de florescência como focos (pequenos objetos circulares fluorescentes). Numa altura em que a radioterapia está a ganhar cada vez mais interesse e terreno nas opções de tratamento contra o cancro, é importante perceber como diferentes radiações causam danos nas moléculas de DNA. Numa primeira parte, fez-se um estudo estatístico de dados recolhidos numa experiencia levada a cabo em 2014, no PTB, realizado pelos orientadores. Nesta experiencia células HUVEC foram expostas a radiaço alfa de várias energias (8, 10 e 20 MeV) e a protões de 3 MeV. O PTB possui um sistema de microfeixe capaz de controlar o número de partículas emitido e o local onde são emitidas, dado a possibilidade de atingir diretamente o núcleo das células, em contrapartida aos broadbeam, que irradiam toda a área exposta. Desta maneira podemos controlar o número de focos que esperamos observar em fluorescência. Após uma etapa de reconhecimento das células, cada núcleo reconhecido foi exposto a 5 partículas do tipo de radiação em causa, no padrão quincunce (semelhante ao lado 5 de um dado). Após a radiação, seguiu-se o protocolo do ensaio de focos (Foci Assay). O objetivo deste estudo passou por tentar obter, para cada qualidade de radiação, uma estimativa para a probabilidade de uma partícula dessa radiação induzir um dano na cadeia de DNA. Para tal, as células expostas foram fotografadas com recurso a uma câmara acoplada a um microscópio de fluorescência e as imagens foram analisadas pelo software CellProfiler para identificação dos núcleos e do número de focos em cada um deles, bem como outras características de cada objeto, como intensidade e área. Os dados foram simulados como uma convolução entre uma função I(k) que representa os focos induzidos por radiação e uma função B(k), que representa os focos de background (devidos a manuseamento, stress, entre outras razões biológicas). Numa primeira abordagem verificou-se que B(k) seguia uma distribuição de decaimento exponencial, no entanto os processos básicos de limpeza de dados resultavam num ajuste fraco. Assim sendo, e como conhecer a função B(k) ou estimá-la corretamente é importante, o foco desta parte passou a ser encontrar a melhor função de ajuste B(k) aos dados aplicando valores limiares a parâmetros intrínsecos aos objetos como a intensidade total dos focos e a área dos núcleos. No que diz respeito à intensidade dos focos, aplicou-se valores limites entre 0 e 100. Em cada situação, focos com intensidade inferior ao limite eram descartados dos dados e procedeu-se ao ajuste de uma função de decaimento exponencial com parâmetros a (amplitude) e b (argumento da exponencial). Os ajustes foram comparados usando o teste do chi-quadrado Goodness of Fit. Neste teste os valores reais e obtidos pela função são comparados e o ajuste que apresenta o menor valor de chi-quadrado representa o melhor ajuste aos dados. Para a intensidade dos focos, verificou-se que o limite de 23 era o parâmetro ótimo (X2 = 0.070), registando uma melhoria em relação à situação em que nenhum limite é aplicado (X2 = 0.124). No passo seguinte, focámo-nos na área dos núcleos. Após observar a distribuição desta variável, escolheu-se três limites inferiores (4000, 7000 e 9000 pxl2) e três superiores (16000, 18000 e 21000 pxl2) e testou-se todas as combinações. O par de limites 7000/21000 (X2 = 0.0044) foi o que apresentou a maior melhoria no ajuste. Apesar da melhoria significativa na função B(k) e também numa notável melhoria na função de ajuste I(k), uma sobreposição linear de três binomiais de parâmetro p (probabilidade de induzir um dano), verificou-se que os parâmetros ótimos para os dados de background não são os mesmos para os dados de células irradiadas, pelo que o processo de limpeza destes últimos necessita de ser revisto no futuro. A segunda parte do trabalho tinha como objetivo avaliar o Relative Biological Effectiveness (RBE) de protões na linha celular RWPE-1, células saudáveis epiteliais da próstata humana, através do Ensaio Clonogénico. O cancro da próstata é tratado mundialmente com recurso à radioterapia, sendo os protões a radiação escolhida, pelo que é importante averiguar qual a resposta das células saudáveis, que são circundantes às células cancerígenas, a esta radiação. Devido a problemas experimentais e questões de calendário, não foi possível realizar a experiência usando um feixe de protões, pelo que se optou por fazer um estudo usando a fonte radioativa Amerício-241, emissora de partículas alfa. Um grupo de células foi exposto a 0.5, 1, 2, 4, 6 e 10 Gy de fotões de Cobalto-60 e um segundo grupo foi exposto a 0.25, 0.5, 1 e 2 Gy de partículas alfa de Am-241. Para os fotões, sendo uma radiação pouco ionizante, usou-se o Modelo Linear Quadrático para se obter um ajuste aos dados, com resultados αϒ = 0:47 +- 0:01 Gy-1 e ϐϒ = 0:006 +- 0:001 Gy-2. Para as partículas alfa, usou-se o Modelo Linear, obtendo-se o parâmetro α = 1:13 +- 0:02 Gy-2. O valor de RBE obtido, para uma fração de sobrevivência de 10%, para a radiação alfa emitida pela fonte de Amerício-241 foi de 2:27 +- 0:06. Este valor encontra-se longe de outros valores reportados por outras equipas, embora a comparação com estes não seja 100% correta, uma vez que o RBE depende não só da radiação escolhida, como da radiação de referência (no nosso caso foi fotões de Co-60, nos outros usou-se Raios-X ou Cs-137) e, ainda mais importante, a linha celular usada. Sentiram-se ainda alguns problemas experimentais que poderão ter afetado o resultado final, uma vez que não foi possível recolher dados suficientes para inferir valores estatisticamente válidos. Em conclusão, os objetivos iniciais desta tese não foram alcançados, mas o trabalho realizado abre portas para uma futura discussão de como analisar dados provenientes de um ensaio de focos, acentuando a importância de corretamente separar os dados obtidos, tentando ao máximo selecionar apenas os dados que são realmente relevantes para a análise. Relativamente ao segundo estudo, mantém-se ainda de grande interesse avaliar a resposta de células saudáveis da próstata aos protões, não só porque é importante registar a possível letalidade, como a falta de dados para esta linha celular pode tornar o tratamento perigoso.This thesis addresses the study of the biological effects induced by ionising radiation, such as alphaparticles, photons and protons, in Human Umbilical Vein Endothelial cells (HUVEC) and normal (noncancerous) human epithelial prostate cells (RWPE-1). In the first part of the thesis, we aimed to obtain an estimative of the probability that different radiation qualities have in inducing DNA damage. HUVEC cells were exposed to 8, 10 and 20 MeV alphaparticles and 3 MeV protons in the microbeam facility at Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), Braunschweig, Germany, in a quincunx pattern (face-5 of a dice) so that each focus could be easily distinguished. For each radiation type, cells were imaged in a fluorescence microscope and the images of nuclei containing foci were analysed using the free software CellProfiler (CP) for identification and counting of nuclei and foci per nucleus. The data retrieved from CP can be seen as a convolution between radiation-induced foci and background foci (foci already present in the cells due to handling, stress or other biological factors) and, therefore, we modulated the data as D(k) = I(k) = B(k). The aim was to find I(k), a linear superposition of binomial distributions of parameter p, that would best fit our data, p being the probability that the chosen radiation induces DNA damage. After our first try, where we found that the background data was better represented by an exponential decay rather than a Poisson distribution (X2 Exp = 0:124 against X2 Poisson = 133526 in the Goodness of Fit Test, where a small values represents a good agreement between the data and the function) we noticed that our current function B(k) didn’t reproduce correctly our real data, which is important. We turned our focus to the background data and the cleaning process, in order to obtain a more realistic function. Besides the basic cleaning steps (remove artefacts, cells with a high number of foci, due to division, and cells close to the border of the image) we studied the influence, on the resulting frequency distribution, of parameters such as foci intensity and nuclei area. We started by applying a threshold on the foci intensity (meaning, that focus with an intensity below the threshold would be eliminated from our data) from 0 to 100 and found that when applying a threshold of 23 the agreement between the values given by the function and our data improved (X2 = 0:0070). The agreement gets even better (X2 = 0:0044) when we applied upper and lower thresholds for the nuclei area, with the best threshold being 7000 and 21000 pxl2 for lower and upper thresholds, respectively. Although our background function greatly improved, the fitting of the irradiated data was still not good, which shows that further improvements in the cleaning of the irradiated data is necessary before trying to fit the function. In the second part of the thesis we used RWPE-1 cells (non-cancerous human epithelial prostate cells). The prostate cancer is highly treated with radiotherapy and the radiation of choice is protons, so it is important to assess the impact of this radiation on the healthy cells. For this purpose, we planned a clonogenic assay where we would exposed RWPE-1 cells to Co-60 photons (reference radiation) and 3 MeV protons to assess the RBE value of the latter. However, due to experimental problems, that was not possible to do. Since RBE also depends on the cell line, we decided to evaluate the RBE value for Am-241 α-particles. The cells were exposed to 0.5, 1, 2, 4,6 and 10 Gy of photons and 0.25, 0.5, 1 and 2 Gy of α-particles. The resulting RBE value was of 2:27 +-0:06. This value was far from values reported by other teams around the world, although they used different cell lines and reference radiations

    Modelagem numérica do escoamento transiente churn-anular em tubulações verticais e sua aplicação na simulação de carga de líquido em poços de gás

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    Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica, Florianópolis, 2014.Na produção de gás natural, é de grande importância que todo e qualquer líquido presente no poço seja carregado pelo gás até o separador. O acúmulo de líquido no poço devido à perda de capacidade do gás em arrastá-lo decorre do próprio envelhecimento do reservatório, mas também da sensibilidade das propriedades dos hidrocarbonetos a variações de pressão e temperatura durante transientes de produção. Desta forma, a redução da quantidade de movimento do gás ascendente gera um escoamento oscilatório do líquido que, ao se acumular no poço, aumenta sua queda de pressão, reduzindo assim, ou até mesmo interrompendo, a produção. A fim de abordar o fenômeno acima descrito, denominado carga de líquido (liquid loading), é necessário compreender a interação entre o poço e a região adjacente do reservatório. Adicionalmente, é necessário possuir ferramentas capazes de resolver o escoamento bifásico no poço em função tanto do espaço quanto do tempo. Embora a literatura seja rica em trabalhos sobre escoamentos gás-líquido em canais ver ticais, estes resultam, em sua maioria, em correlações empíricas ou modelos simplificados para o cálculo da queda de pressão e das frações volumétricas das fases em condições de regime permanente. Mesmo que tais relações sirvam de critério para a ocorrência do fenômeno de liquid loading, elas não possibilitam a descrição da sequência de eventos que levam à transição entre os regimes de escoamento unidirecional ascendente e oscilatório. Este trabalho apresenta um modelo diferencial unidimensional para o cálculo do escoamento gás-líquido transiente em tubos verticais com altas frações de gás (padrões anular e churn). Equações de conservação de natureza hiperbólica para a massa, quantidade de movimento e energia são propostas para as fases gasosa e líquida, a qual é dividida entre os campos de filme contínuo e gotículas arrastadas pelo núcleo de gás. Relações de fechamento para o cálculo do atrito na parede e na interface do filme, além de expressões para as taxas de entranhamento e deposição de gotículas, foram obtidas da literatura. Um algoritmo de solução por diferenças finitas baseado no método da separação da matriz de coeficientes foi implementado a fim de melhor lidar com variações acentuadas no domínio espaço-temporal, tais como ondas de pressão e de retenção de fases. Os resultados do modelo foram comparados com dados experimentais de regime permanente obtidos de oito referências da literatura, somando mais de 1300 pontos para o gradiente de pressão, a vazão do filme de líquido e a retenção gasosa. Para estas variáveis, a concordância entre o modelo e os dados foi em margens inferiores a ± 20%. O modelo foi avaliado também contra dados experimentais para escoamentos gás-líquido transientes em um tubo vertical de 42 m de comprimento e diâmetro de 0,049 m (Waltrich, 2012). Transientes induzidos por variações de pressão e de vazão de líquido na seção de testes foram simulados, conferindo níveis de concordância entre dados experimentais e modelo matemático também inferiores a ± 20%.Abstract : In the production of natural gas, it is essential that all liquids are carried upwards by the flowing gas up to the separator. The accumu- lation of liquid in the well and the decrease in the gas capability to lift the liquid are natural processes associated with the ageing of the reservoir itself, but are also related to sensitivity of the properties of hydrocarbons to pressure and temperature variations during transient production. At a given point, a reduction in the gas momentum gives rise to an oscillatory motion of the liquid, which increases the pressure drop in the well, thereby reducing or even interrupting the production prematurely. To understand the phenomenon of liquid loading described above, it is necessary to understand the interaction between the well and the near wellbore region of the reservoir. Additionally, mathematical tools are needed to solve the two-phase flow of gas and liquid in the time and space domains. Despite the large number of works on gas-liquid flows in vertical channels available in the literature, these are mostly either empirical correlations or simplified models for the calculation of pressure drop and phase fractions at steady state. Although sim- ple relationships serve as criteria for the occurrence of liquid loading, they fail to describe the sequence of events that lead to the transition between the unidirectional and bidirectional (oscillatory) flow regimes. This work presents a one-dimensional differential model for calcu- lating gas-liquid transient flow in vertical tubes with high gas fractions (annular and churn flow patterns). Hyperbolic conservation equations for mass, momentum and energy are proposed for the gas and liquid phases, which is split between a continuous film and droplets entrained in the gas core. Closure relationships to calculate the wall and in- terfacial friction and the rates of droplet entrainment and deposition were obtained from the literature. A finite-difference solution algo- rithm based on the Split Coefficient Matrix Method was implemented to deal with sharp variations in the spatial and temporal domain, such as pressure and phases holdup waves. The model results were com- pared with steady-state experimental data from eight different sources, totaling more than 1300 data points for pressure gradient, liquid film flow rate and gas holdup. For these variables, the agreement between the model and the data was within less than ± 20%. The model was also compared against experimental data for transient gas-liquid flows in a 42-m long, 0.049-m ID vertical tube (WALTRICH, 2012). Pressure and flow rate-induced transients were simulated, with levels of agree- ment between the experimental data and the mathematical model also smaller than ± 20%

    Research collaboration between universities and industry: Five practical principles to make it work.

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    Increasingly, academics and practitioners in the UK are urged to work together in collaborative research. Ana Isabel Canhoto and Sarah Quinton discuss how social features, material characteristics, and the attributes of the individuals engaged in research collaboration can support the success of a collaborative research project

    Long-term hypercaloric diet consumption exacerbates age-induced metabolic dysfunction: Beneficial effects of CSN denervation

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    RESUMO: A crescente incidência de distúrbios metabólicos, como resistência à insulina, diabetes tipo 2 (T2D), dislipidemia, doença hepática gordurosa não alcoólica (NAFLD), obesidade e síndrome metabólica (SM), atingiu proporções epidêmicas. A expectativa de vida está a aumentar mundialmente e o envelhecimento está associado a uma alta prevalência desses distúrbios, sendo crucial parar esta epidemia. Os corpos carotídeos (CB) são quimiorreceptores periféricos, classicamente definidos como sensores de O2 implicados na homeostase energética. Trabalhos anteriores mostraram em animais jovens com 25 semanas de dietas hipercalóricas, que a abolição da atividade do CB restaurava a sensibilidade à insulina e a tolerância à glucose. Sabendo que a idade contribui para a resistência à insulina, o objetivo geral deste trabalho foi investigar em ratos velhos o impacto de dietas hipercalóricas perlongadas e abolição da atividade do CB, através da ressecção do nervo do seio carotídeo (CSN) na homeostase da glucose. Sabendo que a NAFLD é uma das principais comorbidades associadas ao dismetabolismo, focamos no metabolismo hepático. Ratos idosos foram alimentados com dieta hipercalórica (HFHSu) por 44 semanas, após esse período, metade foi submetido à ressecção do CSN e a outra à cirurgia sham. Os animais foram acompanhados durante 9 semanas, avaliando-se a sensibilidade à insulina, tolerância à glucose, glicemia em jejum, variação de peso e gordura. Após o procedimento terminal o perfil lipídico, conteúdo lipídico hepático e análise hepatocelular foram avaliados. A abolição da atividade CB/CSN em ratos idosos reduziu o ganho de peso, restaurou a sensibilidade à insulina e a tolerância à glucose, diminuiu os triglicerídeos plasmáticos e teve um impacto benéfico na função hepática. Concluindo, este estudo demonstrou pela primeira vez que a modulação da atividade do CB pode ser uma potencial intervenção terapêutica em disfunções metabólicas induzidas pela idade, exacerbadas pela dieta, assim como dismetabolismo associado ao fígado em animais jovens e velhos.ABSTRACT: The increasing incidence of metabolic disorders, like insulin resistance, type 2 diabetes (T2D), dyslipidemia, non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD), obesity and metabolic syndrome (MS), has reached epidemic proportions. Knowing that life expectancy is increasing worldwide and that ageing is associated with a high prevalence of these disorders, it is crucial to stop this epidemic. The carotid bodies (CB) are peripheral chemoreceptors, classically defined as O2 sensors, also implicated in energy homeostasis. Our previous work showed in young animals submitted to 25 weeks of hypercaloric diets that the abolition of the CB activity restored the insulin sensitivity and glucose tolerance. Knowing that age is associated with the development of insulin resistance, the general aim of this work was to investigate the impact of long-term hypercaloric diet consumption and the abolishment of CB activity, through the CB sensitive nerve resection, the carotid sinus nerve (CSN) on glucose homeostasis in older rats. Also, knowing that NAFLD is one of the core comorbidities associated with dysmetabolism, we have focus on liver metabolism. Aged rats were fed with high-fat high-sucrose (HFHSu) diet for 44 weeks and after this period half was submitted to CSN resection and the other to a sham surgery. Animals were followed-up during 9 weeks for insulin sensitivity, glucose tolerance, fasting plasma glucose, weight and fat variation. After a terminal experiment lipid profile, liver lipid content and hepatocellular analysis were assessed. Abolishment of the CB/CSN activity in old rats reduced weight gain, restored insulin sensitivity and glucose tolerance, decreased plasma triglycerides and had beneficial impact on liver function. Concluding, this study demonstrated for the first time that the modulation of the CB activity might be a potential therapeutic intervention in age-induced and diet exacerbated metabolic dysfunctions, as well in liver-associated metabolic dysfunction in young and old animals
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