ANÁLISE TRANSIENTE E ESTIMATIVA DE VARIÁVEIS CRÍTICAS EM UMA COLUNA INDUSTRIAL DE ALTA PUREZA UTILIZANDO REDES NEURAIS ARTIFICIAIS

Colunas de destilação de alta pureza apresentam diversas características inerentes, dentre as quais se destacam as não linearidades, o longo tempo de resposta e a presença de distúrbios não diretamente mensuráveis. Para superar essas e outras dificuldades, nesse trabalho é proposta um estudo sistemático sobre o comportamento transiente de uma coluna de destilação industrial de alta pureza (processo do 1,2-Dicloroetano), propondo melhorias desde a construção do modelo matemático e termodinâmico, validação (simulação) e estudo sobre os efeitos das principais variáveis do processo. Esse estudo é a base para construção de modelos de inferência, sensores virtuais baseados em redes neurais artificiais (RNA), para estimativa dos teores de compostos considerados críticos no processo, concentrações do Tetracloreto de Carbono (CCl4) e Clorofórmio (CHCl3), ambos na corrente de base da coluna. Nesse contexto é utilizado um algoritmo de seleção de variáveis, baseado em estatística multivariável, através de regressão linear múltipla (MLR) e análise de componentes principais (PCA). Os resultados obtidos nos trazem diversas conclusões, tanto do ponto de vista do controle em colunas de alta purezas quanto da seleção de variáveis (regressores), além das avaliações sobre as estimativas do modelo de inferência gerado pelas redes neurais artificiais.Keywords: Coluna de destilação, Compostos críticos, Alta pureza, Rede neurais artificiai

CONTROLE DE TEMPERATURA E MINIMIZAÇÃO DOS EFEITOS TRANSIENTES DE IMPUREZAS UTILIZANDO CONTROLADORES FUZZY EM UMA COLUNA DE DESTILAÇÃO INDUSTRIAL DE ALTA PUREZ

Com o avanço tecnológico recursos computacionais veem sendo aplicados em colunas de destilação, processo de grande consumo energético nas plantas industriais. Além do algoritmo clássico do controlador proporcional-integrativo-derivativo (PID), controladores inteligentes estão sendo aplicados na indústria devido à habilidade de tomada de decisão e capacidade de aprendizagem. Este trabalho apresenta uma estratégia para implementação de um controlador lógico fuzzy (FLC), minimizando os efeitos transientes de compostos contaminantes em uma torre de destilação industrial multicomponente de alta pureza, sistema de purificação do 1,2-Dicloroetano (1,2-DCE). O FLC aplica um conjunto de regras nebulosas a uma malha de temperatura do estágio mais sensível da torre de destilação, e assim mantendo a composição dos compostos dentro do valor desejado. A modelagem e simulação da coluna do 1,2-DCE foi realizada em regime estacionário e dinâmico no software Aspen Plus e DynamicsTM, sendo a estrutura de controle singular (temperatura-composição) implementada no software Matlab-Simulink®. O controlador FLC mostrou-se robusto ao ponto de minimizar os efeitos de distúrbios dinâmicos inerentes ao processo, em comparação com a condição de malha aberta e com o controlador PID clássico.Keywords: Coluna de destilação, Alta pureza, Controle Fuzzy

Sonoelectrochemistry: ultrasound-assisted organic electrosynthesis

The application of ultrasound with electrochemistry in organic chemistry (known as organic sonoelectrochemistry) accelerates the activation process of chemical reactions. This hybrid technology enhances electrical efficiency and modifies and increases the product yield. Moreover, it facilitates the mass transfer phenomena and the processes of cleaning, degassing, and activation of the electrode surfaces; maintains higher current densities for efficient chemical transformations; and also works efficiently for mixing of reactants in multiphase systems. The ultrasound technology has a prominent effect in heterogeneous reaction systems especially during the solid (electrode)–liquid (electrolytic mixture) interfacial cavitation process. The ultrasound technology gains attention due to its fundamental and positive effect in organic chemistry to make possible the challenging electrosynthetic processes. Herein, we report the sonoelectrosynthetic methods that will help researchers to understand and apply this methodology for scale-up of processes in organic synthesis and also in more modern innovative continuous-flow organic electrochemistry. Therefore, this study will provide valuable insight into the effects caused by ultrasound-assisted electrosynthesis and how this technology revolutionizes organic synthesis. It is believed that the hybrid sonoelectrochemical synthesis serves as a solution to the limitations of the commercialization of synthetic processes and offers a new, modern aspect in organic synthesis in a clean, hassle-free, and sustainable approach

Photo-microreactor designs applied for gas-phase photocatalytic degradation

Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2023.Neste trabalho, estudos baseados em CFD foram realizados para a otimização e uma investigação detalhada do fluxo de fluido e características de mistura de diferentes projetos de microrreatores. A degradação fotocatalítica de NOx foi utilizada como reação modelo em todos os casos, uma vez que uma discussão abrangente dessa reação foi relatada anteriormente considerando os parâmetros intrínsecos. O documento foi dividido em dois estudos de caso, simbolizando os dois projetos diferentes de microrreator (microrreator comercial Micronit® e reator de canal curvo). No primeiro caso, a simulação computacional baseada em CFD de um chip microfluídico comercial Micronit® usado como microrreator foi realizada de forma abrangente e um método de otimização híbrida foi descrito para investigar os parâmetros operacionais do foto-microrreator combinando modelagem baseada em CFD com redes neurais artificiais (RNA) e algoritmo genético (AG). Nesta etapa, um modelo em CFD tridimensional do microrreator permitiu a investigação dos efeitos do tempo de residência, intensidade luminosa, umidade relativa e concentração inicial de NO no desempenho da reação fotocatalítica de redução de NOx. Além disso, uma RNA foi implementada e um algoritmo genético foi aplicado visando determinar as condições ótimas de operação que maximizam o desempenho do processo fotocatalítico. No segundo caso, um estudo numérico baseado em CFD de um reator de canal curvo foi realizado e comparado com um reator de canal reto convencional. Nesta etapa, foi possível avaliar o efeito do escoamento secundário na dinâmica dos fluidos, no aumento da transferência de massa e no desempenho da reação em um canal curvo de seção transversal quadrada. Ainda há muitas oportunidades para melhorar o desempenho dos foto-microrreatores, otimizando o projeto dos microcanais e os parâmetros operacionais. Assim, esta tese visa estudar alguns diferentes projetos de foto-microrreatores aplicados a um modelo de reação, identificando fatores essenciais que contribuem para o aumento da conversão, bem como comportamentos inerentes a cada projeto.Abstract: In this work, CFD-based studies have been carried out for the optimization and a detailed investigation of the fluid flow and mixing characteristics of different microreactor designs. Photocatalytic NOx abatement was used as a model reaction in all cases since a comprehensive discussion of this reaction was previously reported considering the intrinsic parameters. The document was divided into two cases, symbolizing the two different microreactor designs (Micronit® commercial microreactor and curved channel reactor). In the first case, the CFD- based computer simulation of a Micronit® commercial microfluidic chip used as a microreactor was performed comprehensively, and a hybrid optimization method was described to investigate the operational parameters of the photo-microreactor combining CFD modeling with artificial neural networks (ANN) and genetic algorithm (GA). At this stage, a three- dimensional CFD model of the microreactor allowed the investigation of the effects of residence time, light intensity, relative humidity, and initial NO concentration on the performance of the photocatalytic NOx abatement reaction. In addition, an ANN was implemented, and GA was applied to find the optimal operating conditions that maximize the performance of the photocatalytic process. In the second case, a CFD-based numerical study of a curved channel reactor was carried out and compared with a conventional straight channel reactor. In this step, it was possible to evaluate the effect of the secondary flow on the fluid dynamics, the mass transfer enhancement, and the reaction performance in a curved channel with a square cross-section. There is still a lot of opportunity for improving the performance of photo-microreactors, optimizing the design of the microchannels and the operational parameters. Therefore, this thesis comes to study some different designs of photo-microreactors applied to a model reaction, identifying essential factors that contribute to the conversion enhancement, as well as interesting behaviors inherent to each design

Contribution to the photocatalytic NOx degradation process using computational fluid dynamics

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Florianópolis, 2019Abstract: In recent years, air pollution has become a worldwide concern because it is one of the most harmful types of environmental pollution to humans. Among the air pollutants, nitrogen oxides (NOx) stand out because they negatively affect the quality of the environment, and they are also one of the major causes of many health problems related to human beings. In this way, numerous researches have been developed with the objective of degrading these gaseous pollutants; in this scenario, heterogeneous photocatalysis becomes a promising technology for this purpose. The Computational Fluid Dynamics (CFD) has been highlighted when it is associated with the heterogeneous photocatalysis phenomenon since it presents advantages over traditional experimental techniques. Besides the cost- and time-economy, this tool allows a more rigorous and detailed analysis of the processes. In this context, the present work aims to develop a 2D and 3D CFD model for the investigation of photocatalytic NOx abatement, taking a flat plate photocatalytic reactor as benchmark. The proposed model was validated with experimental data provide by Ballari et al. (2010). The numerical experiments were carried out in the commercial software ANSYS® CFD (Fluent®), version 14.0, and considered the coupling of fluid flow, chemical species transport and Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW) kinetics model to represent the NOx photocatalytic degradation reaction within the photoreactor. The paper was divided into two parts. Initially, a 2D model was implemented and a comprehensive analysis of the effect of varying several operating parameters (relative humidity, irradiation intensity and NO inlet concentration) as well as geometric characteristics of the reactor was performed. Moreover, a comparison with the 1D ideal plug flow model was carried out. Furthermore, a 3D model was implemented and compared with the 2D approach, identifying the differences between the models. The results of the CFD simulation showed that the 2D model presented good agreement with the experimental data from the literature. It was observed that the process parameters investigated had a strong influence on NOx removal efficiency, especially low values of relative humidity (10%), high values of light intensity (13 W?m 2) and low values of initial concentration of NO (4.5?10 9 kmol?m 3) which provided a NO conversion of approximately 43%, 37%, and 51%, respectively. When varying the reactor s height, it was found a non-linear behavior of this parameter regarding the reaction rates. Moreover, the 2D CFD model resulted in advantages when compared to the ideal 1D plug flow approach, since the NO and NO2 mass fraction profiles presented non-idealities in the reactive flow inside the photocatalytic device. The 3D model was also validated and small variations (< 1%) were observed when compared to the 2D approach, evidencing that the two-dimensional model can be used as a good approximation of the photocatalytic reactor applied to NOx degradation.Nos últimos anos, a poluição atmosférica tem se tornado uma preocupação em escala mundial, pois figura como um dos tipos de poluição ambiental mais danosos aos seres humanos. Dentre os poluentes atmosféricos, os óxidos de nitrogênio (NOx) se destacam, pois, afetam negativamente a qualidade do ambiente e também são uma das maiores causas de vários problemas relacionados a saúde dos seres humanos. Dessa forma, pesquisas vêm sendo desenvolvidas com o objetivo de degradar desses poluentes gasosos, nesse cenário destaca-se a fotocatálise heterogênea como uma tecnologia promissora para esse fim. A tecnologia da fluidodinâmica computacional (CFD) vêm ganhando destaque quando associado ao fenômeno da fotocatálise heterogênea, pois apresenta vantagens sobre as técnicas experimentais tradicionais. Além da economia de custo e tempo, essa ferramenta permite uma análise mais rigorosa e detalhada dos processos. Nesse contexto, o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um modelo 2D e 3D CFD para a investigação do abatimento fotocatalítico de NOx, tomando como referência um reator fotocatalítico de placa plana. O modelo proposto foi validado com os dados experimentais fornecidos por Ballari et al. (2010). Os experimentos numéricos foram realizados no software comercial ANSYS® CFD (Fluent®), versão 14.0, e considerou o acoplamento do fluxo de fluidos, transporte de espécies químicas e modelo cinético de Langmuir-Hinshelwood-Hougen-Watson (LHHW) para representar a reação de degradação fotocatalítica de NOx dentro do fotoreactor. O trabalho foi dividido em duas partes. Inicialmente, um modelo 2D foi implementado e uma análise abrangente do efeito da variação de vários parâmetros operacionais (umidade relativa, intensidade de irradiação e concentração de entrada de NO), bem como características geométricas do reator foi realizada. Adicionalmente, uma comparação com o modelo 1D plug flow ideal foi realizada. A segunda parte do presente trabalho aborda a elaboração de um modelo 3D e comparação com o modelo 2D proposto anteriormente, identificando as diferenças entre os modelos. Os resultados das simulações em CFD mostraram que o modelo 2D apresentou boa concordância com os dados experimentais reportados por Ballari et al. (2010). Observou-se que os efeitos de diversos parâmetros de processo apresentaram forte influência na eficiência de remoção de NOx, com destaque para à baixos valores de umidade relativa (10%), altos valores de intensidade luminosa (13 W?m 2) e baixos valores de concentração inicial de NO (4.5?10 9 kmol?m 3) que proporcionou uma conversão de NO de aproximadamente 43%, 37%, e 51%, respectivamente. Ao variar a altura do reator, foi encontrado um comportamento não-linear deste parâmetro em relação às taxas de reação. Além disso, o modelo 2D CFD resultou em vantagens quando comparado à abordagem ideal 1D plug flow, pois os perfis da fração mássica de NO e NO2 apresentaram não idealidades decorrentes ao fluxo reativo dentro do dispositivo fotocatalítico. O modelo 3D também foi validado, porém foram observadas pequenas variações (erros inferiores à 1%) quando comparado ao modelo 2D, evidenciando que o modelo bidimensional pode ser utilizado como boa aproximação do reator fotocatalítico para a degradação de NOx

New Insights on the Maternal Diet Induced-Hypertension: Potential Role of the Phenotypic Plasticity and Sympathetic-Respiratory Overactivity

Systemic arterial hypertension (SAH) is an important risk factor for cardiovascular disease and affects worldwide population. Current environment including life style coupled with genetic programming have been attributed to the rising incidence of hypertension. Besides, environmental conditions during perinatal development such as maternal malnutrition can program changes in the integration among renal, neural and endocrine system leading to hypertension. This phenomenon is termed phenotypic plasticity and refers to the adjustment of a phenotype in response to environmental input without genetic change, following a novel or unusual input during development. Human and animal studies indicate that fetal exposure to an adverse maternal environment may alter the renal morphology and physiology that contribute to the development of hypertension. Recently, it has been shown that the maternal protein restriction alter the central control of SAH by a mechanism that include respiratory dysfunction and enhanced sympathetic-respiratory coupling at early life, which may contribute to adult hypertension. This review will address the new insights on the maternal diet induced-hypertension that include the potential role of the phenotypic plasticity, specifically the perinatal protein malnutrition, and sympathetic-respiratory overactivity

Effects of Lectins from <i>Alpinia purpurata</i> Inflorescence (ApuL) and <i>Schinus terebinthifolia</i> Leaf (SteLL) on Human Leukemic Cell Lines and Mesenchymal Stem Cells

Lectins (carbohydrate-binding proteins) are able to distinguish different patterns of glycosylation on cell surfaces. This study investigated the effects of lectins from Alpinia purpurata inflorescence (ApuL) and Schinus terebinthifolia leaf (SteLL) on the viability of human leukemia cells (K562, chronic myeloid leukemia; JURKAT, acute lymphoblastic leukemia) and mesenchymal stem cells (MSCs) from human umbilical cords. In addition, possible immunomodulatory effects of ApuL and SteLL on MSCs were assessed by determining cytokine levels in cultures. ApuL reduced the viability of JURKAT cells (IC50: 12.5 μg/mL), inducing both apoptosis and necrosis. For K562 cells, ApuL at 50 µg/mL caused a decrease in viability, but of only 8.8%. Conversely, SteLL exerted a cytotoxic effect on K562 (IC50: 6.0 μg/mL), inducing apoptosis, while it was not cytotoxic to JURKAT. ApuL and SteLL (0.19–100 μg/mL) did not decrease MSCs viability. Treatment with ApuL strongly suppressed (99.5% reduction) the release of IL-6 by MSCs. SteLL also reduced the levels of this cytokine in culture supernatant. In conclusion, ApuL and SteLL showed potential to reduce the viability of leukemia cells, as well as immunomodulatory effect on MSCs without being toxic to them. These biological properties can be explored biomedically and biotechnologically in the future

O papel do PET-CTI-UFABC em compartilhar conhecimento: aulas de Redação e Matemática preparatórias para o ENEM para alunos de escolas públicas do Grande ABC-SP.

The National High School Exam - ENEM is the opportunity for many young people to enter higher education. For this reason, PET - Science, Technology and Information at UFABC developed a course that met this demand. The course received about 500 enrollments, with 90 students selected, in order of enrollment, which was carried out using a specific form on the page PET-CTI and consisted of three classes with two hours for each axis (Writing and Mathematics) offered on Saturdays, at the Santo André campus of the Universidade Federal do ABC - UFABC, comprising theoretical classes and review exercises and simulation proposal at writing area.O Exame Nacional do Ensino Médio - ENEM é para muitos jovens a oportunidade de ingresso no ensino superior, porém muitos alunos de escola pública apresentam dificuldades. Por isso, o PET – Ciência Tecnologia e Informação da UFABC elaborou um curso que atendesse a essa demanda, O curso recebeu cerca de 500 inscrições, sendo selecionados 90 alunos, por ordem de inscrição, a qual foi realizada por meio de formulário próprio na página do PET-CTI e foi composto por três aulas com duas horas para cada eixo (Redação e Matemática) ofertadas aos sábados, no campus Santo André da Fundação Universidade Federal do ABC - UFABC, compreendendo aulas teóricas e exercícios de revisão e proposta de simulado na área de redação

NEOTROPICAL XENARTHRANS: a data set of occurrence of xenarthran species in the Neotropics

Xenarthrans—anteaters, sloths, and armadillos—have essential functions for ecosystem maintenance, such as insect control and nutrient cycling, playing key roles as ecosystem engineers. Because of habitat loss and fragmentation, hunting pressure, and conflicts with domestic dogs, these species have been threatened locally, regionally, or even across their full distribution ranges. The Neotropics harbor 21 species of armadillos, 10 anteaters, and 6 sloths. Our data set includes the families Chlamyphoridae (13), Dasypodidae (7), Myrmecophagidae (3), Bradypodidae (4), and Megalonychidae (2). We have no occurrence data on Dasypus pilosus (Dasypodidae). Regarding Cyclopedidae, until recently, only one species was recognized, but new genetic studies have revealed that the group is represented by seven species. In this data paper, we compiled a total of 42,528 records of 31 species, represented by occurrence and quantitative data, totaling 24,847 unique georeferenced records. The geographic range is from the southern United States, Mexico, and Caribbean countries at the northern portion of the Neotropics, to the austral distribution in Argentina, Paraguay, Chile, and Uruguay. Regarding anteaters, Myrmecophaga tridactyla has the most records (n = 5,941), and Cyclopes sp. have the fewest (n = 240). The armadillo species with the most data is Dasypus novemcinctus (n = 11,588), and the fewest data are recorded for Calyptophractus retusus (n = 33). With regard to sloth species, Bradypus variegatus has the most records (n = 962), and Bradypus pygmaeus has the fewest (n = 12). Our main objective with Neotropical Xenarthrans is to make occurrence and quantitative data available to facilitate more ecological research, particularly if we integrate the xenarthran data with other data sets of Neotropical Series that will become available very soon (i.e., Neotropical Carnivores, Neotropical Invasive Mammals, and Neotropical Hunters and Dogs). Therefore, studies on trophic cascades, hunting pressure, habitat loss, fragmentation effects, species invasion, and climate change effects will be possible with the Neotropical Xenarthrans data set. Please cite this data paper when using its data in publications. We also request that researchers and teachers inform us of how they are using these data