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Título: Desenvolvimento de fluidos bifásicos análogos ao sangue: estudo reológico, escoamento em microcanais e simulações numéricas
Autor: Calejo, Joana Andreia Conceição
Orientador: Lima, R.
Campo Deaño, Laura
Galindo Rosales, Francisco J.
Sevilla Santiago, Alejandro
Palavras-chave: Fluidos bifásicos
Dinâmica de fluidos computacional (CFD)
Microcanais
Microfluídica
Reologia
Xurografia
Data de Defesa: 2013
Resumo: O sangue humano consiste numa suspensão de elementos celulares (glóbulos vermelhos, glóbulos brancos e plaquetas) numa solução aquosa chamada plasma. Por diversas razões, o estudo do escoamento do sangue tem proporcionado um amplo interesse por parte da comunidade científica em desenvolver fluidos reologicamente análogos ao sangue. Numa primeira fase deste trabalho, foram desenvolvidos fluidos bifásicos com propriedades reológicas análogas ao sangue por meio de estudos de reometria de corte e de sedimentação de micropartículas. Estes análogos são compostos por micropartículas esféricas de polimetilmetacrilato (PMMA) de 6 μm e 10 μm de diâmetro com diferentes concentrações (1% e 5% w/w) dispersas em uma solução polimérica de goma de xantano. Os resultados obtidos foram bastante promissores uma vez que os fluidos análogos apresentaram um comportamento reológico de corte semelhante ao sangue. Na segunda fase foram fabricados microcanais com uma estenose através da técnica de xurografia, com o objetivo de estudar experimentalmente a queda de pressão dos fluidos análogos do sangue e visualizar o escoamento dos mesmos. Com o auxílio de um sistema de microscopia foi possível comparar o escoamento de um destes fluidos (5% de micropartículas com 6 μm de diâmetro) com o escoamento sanguíneo com 5% de glóbulos vermelhos (GVs). Os resultados correspondentes à visualização dos escoamentos de ambos os fluidos confirmaram a existência de uma camada livre de células (CLC) a jusante da contração, analogamente ao escoamento do sangue real. Por último foram realizadas simulações numéricas com o intuito de comparar com os resultados experimentais das quedas de pressão obtidos nos microcanais. Verificou-se que os fluidos com 5% de micropartículas apresentam maior queda de pressão.
The human blood consists in a suspension of cellular elements (red blood cells, white blood cells and platelets) in an aqueous solution called plasma. For several reasons, the study of the blood flow has been promoting large interest in the scientific community to develop rheological fluids similar to blood. In the first step of this work, a two-phase non-Newtonian fluid with rheological properties similar to blood was obtained using shear rheometry and sedimentation experiments. These blood analogues are composed of spherical particles of PMMA with a diameter of 6 μm and 10 μm and different concentrations (1% and 5% w/w) dispersed in a polymer solution of xanthan gum. The results were conclusive as the fluids had a rheological behavior similar to blood. In the second phase, by means of xurography techniques, microchannels with a stenosis were fabricated in order to study experimentally the pressure drop of the fluid and to perform flow visualization. Using a microscopy system, it was possible to compare the flow of a blood analogue (5% of particles with 6 μm of diameter) with 5% blood flow of red blood cells (RBCs). The results for the flow of both fluids confirmed the existence of cell-free layer downstream of the contraction, phenomenon that also happen to the flow of the real blood. Finally, the numerical simulations were performed in order to compare with the experimental results of the pressure drops obtained in microchannels. It was found that fluids with 5% particles have a higher pressure drop.
URI: http://hdl.handle.net/10198/9222
Designação: Mestrado em Tecnologia Biomédica
Aparece nas colecções:TB - Tecnologia Biomédica

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