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Title: Influência de parâmetros geométricos e operacionais no processo de hemodiálise via CFD.
???metadata.dc.creator???: MAGALHÃES, Hortência Luma Fernandes.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: FARIAS NETO, Severino Rodrigues de.
???metadata.dc.contributor.referee1???: SILVA, José Nilton.
???metadata.dc.contributor.referee2???: LIMA, Antonio Gilson Barbosa de.
???metadata.dc.contributor.referee3???: LIRA, Raniere Henrique Pereira.
???metadata.dc.contributor.referee4???: CUNHA, Acto de Lima.
Keywords: Hemodiálise;Fluidodinâmica computacional;Membranas;Hemodialysis;Computational fluid dynamics;Membranes
Issue Date: 16-Sep-2021
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: MAGALHÃES, Hortência Luma Fernandes. Influência de parâmetros geométricos e operacionais no processo de hemodiálise via CFD. 132 p. Tese (Doutorado em Engenharia Química) - Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologia, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2021.
???metadata.dc.description.resumo???: A incidência da insuficiente renal tem aumentado gradativamente ao longo dos anos, acometendo uma parcela significativa da população mundial. No Brasil aproximadamente 130.000 pessoas encontram-se em tratamento dialítico em decorrência dessa doença, sendo submetidos normalmente a três sessões semanais de diálise com duração média de quatro horas, prática indispensável para paciente com insuficiência renal crônica. Frente ao exposto, diversas pesquisas vêm sendo desenvolvidas tanto no campo experimental, como por vias analíticas e numéricas, visando compreender e aprimorar o rim artificial (hemodialisador). Neste sentido, o presente trabalho tem como finalidade estudar numericamente o processo de hemodiálise em um dialisador de fibraoca, contribuindo para a compreensão da dinâmica no interior do equipamento, bem como, avaliar a influência de parâmetros operacionais sobre a eficiência de remoção de toxinas via fluidodinâmica computacional (CFD), empregando o software Fluent da Ansys®. Um modelo matemático foi desenvolvido e validado pela comparação com dados experimentais e numéricos disponibilizados na literatura; a qualidade da malha foi avaliada usando o método do Índice de Convergência de Malha (ICM), uma análise da membrana de fibraoca foi realizada para diferentes contaminantes; o fluxo de alimentação foi investigado juntamente com as alimentações tangencial e pulsada. Os resultados na forma de campos de pressão, velocidade e fração volumétrica, linhas de fluxo e vetores velocidade e clearance são apresentados e analisados. Os resultados numéricos mostram que o modelo matemático usado é capaz de expressar o comportamento do fluido no interior da membrana de fibraoca, apresentando uma maior remoção de toxinas para elevados fluxos de alimentação. Além disso, foi verificado que a alimentação tangencial exerce pouco influência sobre o processo. Por outro lado, a alimentação pulsada apresentou clearance superior a alimentação axial para a frequência de 30 rad/s, sendo observado o aumento do clearance com a elevação da frequência e diminuição da amplitude de alimentação do lúmen.
Abstract: The incidence of renal insufficiency has gradually increased over the years, affecting a significant portion of the world population. In Brazil, approximately 130,000 people are undergoing dialysis due to this disease, being normally submitted to three weekly dialysis sessions with an average duration of four hours, an indispensable practice for patients with chronic renal failure. In view of the above, several researches have been developed both in the experimental field, as well as in analytical and numerical ways, aiming to understand and improve the artificial kidney (hemodialysis). In this sense, the present work aims to numerically study the hemodialysis process in a hollowfiber dialyzer, contributing to the understanding of the dynamics inside the equipment, as well as to evaluate the influence of operational parameters on the efficiency of toxin removal via Computational Fluid Dynamics (CFD), using Ansys® Fluent software. A mathematical model was developed and validated by comparison with experimental and numerical data available in the literature; the mesh quality was evaluated using the Mesh Convergence Index (ICM) method, an analysis of the hollow fiber membrane was carried out for different contaminants; the feed flow was investigated together with the tangential and pulsed feeds. The results in the form of pressure, velocity and volumetric fraction fields, streamlines, velocity vectors, and clearance are presented and analyzed. The numerical results show that the mathematical model used is capable of expressing the fluid behavior inside the hollowfiber membrane, presenting a greater toxins removal for high inlet fluxes. Furthermore, it was verified that the tangential feeding has little influence on the process. On the other hand, the pulsed inlet had a clearance greater than the axial inlet for the frequency of 30 rad/s, with an increase in clearance being observed with the increase in frequency and a decrease in the amplitude of inletting the lumen.
Keywords: Hemodiálise
Fluidodinâmica computacional
Membranas
Hemodialysis
Computational fluid dynamics
Membranes
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/22610
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HORTÊNCIA LUMA FERNANDES MAGALHÃES - TESE (PPGEQ) 2021.pdf5.07 MBAdobe PDFView/Open


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