Revisão integrativa da análise de exergia no corpo humano

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v11i8.30990

Palavras-chave:

Análise exergética; Eficiência exergética; Sistemas biológicos; Termodinâmica; Transferência de energia.

Resumo

A combinação das leis fundamentais da termodinâmica resulta na exergia, uma grandeza que representa quantitativamente a capacidade de realizar trabalho útil. Sempre que a energia é usada, nos processos em que a energia é convertida em trabalho útil, uma parte dela é perdida. A eficiência exergética é um fator útil de racionalidade para os consumos e desperdícios de sistemas. Diversos autores destacam a importância da análise exergética em diferentes aspectos da vida, podendo ela ser aplicada ao corpo humano para avaliação da qualidade dos processos de conversão de energia em sistemas biológicos, bem como nos processos bioquímicos do metabolismo. O objetivo do presente artigo é realizar uma revisão integrativa da literatura acerca da relação entre análise de exergia e os processos associados aos sistemas do corpo humano. As pesquisas desenvolvidas ao longo dos anos têm demonstrado um crescente interesse no tema e apresentam um importante aperfeiçoamento dos modelos matemáticos de análise exergética, contribuindo para uma melhor compreensão do rendimento do corpo humano e seus sistemas a partir das leis e conceitos da termodinâmica. Além disso, criam-se perspectivas futuras de utilização do desempenho exergético para auxílio no campo da medicina.

Referências

Araujo, A. A. Q.; Nascimento, R. S. & Oliveira, R. (2019). Exergia e meio ambiente. IN: Anais do Congresso Brasileiro de Gestão Ambiental e Sustentabilidade, 7(1), 401-406.

Bandeira, B. D. (2016). Análise das trocas de calor realizadas entre o corpo humano e o ambiente: estudos de caso para uma pessoa realizando atividade física. 2016. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro.

Batato, M.; Deriaz, O.; Borel L. & Jequier, E. (1990). Analyse exergétique, théorique et expérimentale, du corps human. Entropie, 26, 120-130.

Caliskan, H. (2013). Energetic and exergetic comparison of the human body for the summer season. Energy Conversion and Management, 76, 169–176.

Çatak, J.; Develi, E. & Bayram, S. (2021). How does obesity affect bioenergetics in human respiratory muscles? Human Nutrition and Metabolism, 26, 200136.

Çengel, Y. A. & Boles, M. A. (2013). Termodinâmica. Rio de Janeiro: McGraw-Hill.

Cenzi, J. R.; Albuquerque, C. & Mady, C. E. K. (2018). The Effect of Carbon Monoxide on the Exergy Behavior of the Lungs. Bioengineering, 5(4), 108.

Cenzi, J. R.; Albuquerque, C. & Mady, C. E. K. (2019). Phenomenological and Thermodynamic Model of Gas Exchanges in the Placenta during Pregnancy: A Case Study of Intoxication of Carbon Monoxide. International. Journal of Environmental Research and Public Health, 16(21), 4138-4154.

Deshko, V.; Buyak, N.; Bilous, I. & Voloshchuk, V. (2020). Reference state and exergy based dynamics analysis of energy performance of the “heat source - human - building envelope” system. Energy, 200, 117534.

Diener. J. R. C. (1997). Indirect calorimetry. AMB Revista da Associação Médica Brasileira, 43, 245-253.

Dovjak, M.; Shukuya, M. & Krainer, A. (2015). Connective thinking on building envelope-human body exergy analysis. International Journal of Heat and Mass Transfer, 90, 1015 – 1025.

Dutta, A.; Chattopadhyay, H. (2020). Exergetic analysis of human respiratory system including effect of age and gender. International Journal of Exergy, 31(4), p. 370-385.

Dutta, A. & Chattopadhyay, H. (2021). Performance analysis of human respiratory system based on the second law of thermodynamics. Journal of Thermal Biology, 96, 102862.

Ferreira, M. S. (2001). Um modelo do sistema térmico do corpo humano. 2001. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) - Escola Politécnica, Universidade de São Paulo, São Paulo.

Genc, S.; Sorguven, E.; Ozilgen, M. & Kurnaz, I. A. (2013). Unsteady exergy destruction of the neuron under dynamic stress conditions. Energy, 59, 422-431.

Gonçalves, L. C. & Gaspar, P. D. (2011). Energia, Entropia, Exergia – Conceitos úteis e eficiências. International Conference on Engineering UBI2011, University of Beira Interior, Covilhã – Portugal.

Guo, H.; Luo, Y.; Meggers, F. & Simonetti, M. Human Body Exergy Consumption Models’ Evaluation and Their Sensitivities towards Different Environmental Conditions. Energy, 183, 1075-1088.

Henriques, I. B. (2013). Desempenho exergético do corpo humano e de seu sistema respiratório em função de parâmetros ambientais e da intensidade de atividade física. 2013. 101 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade de São Paulo, São Paulo.

Henriques, I. B.; Mady, C. E. K. & Oliveira Junior, S. (2016). Exergy model of the human heart. Energy, 117, 612-619.

Henriques, I. B.; Mady, C. E. K. & Oliveira Junior, S. (2017). Assessment of thermal comfort conditions during physical exercise by means of exergy analysis. Energy, 128, 609-617.

Lima, S. V. M. A.; Nunes, J.; Santos, L.; Silva, G.; Melo, H. & Chaves, S. (2017). O Programa Mais Médicos e a atenção básica no Brasil: uma revisão integrativa. Gestão e Sociedade, 11(30), 1963-1975.

Mady, C. E. K.; Ferreira, M. S.; Yanagihara, J. I.; Nascimento, P. H. S. & Oliveira Junior, S. (2012). Modeling the exergy behavior of human body. Energy, 45(1), 546-553.

Mady, C. E. K. & Oliveira Junior, S. (2013). Human body exergy metabolism. International Journal of Thermodynamics, 16 (2), 73-80.

Mady, C. E. K.; Albuquerque, C.; Fernandes, T. L.; Hernandez, A. J.; Saldiva, P. H. N.; Yanagihara, J. I. & Oliveira Junior, S. (2013). Exergy performance of human body under physical activities. Energy, 62, 370-378.

Mady, C. E. K. (2014). Desempenho termodinâmico do corpo humano e seus subsistemas: aplicações à medicina, desempenho esportivo e conforto térmico. 2014. 168 f. Tese (Doutorado em Engenharia Mecânica) – Universidade de São Paulo, São Paulo.

Mady, C. E. K.; Ferreira, M. S.; Yanagihara, J. I. & Oliveira Junior, S. (2014a). Human body exergy analysis and the assessment of thermal comfort conditions. International journal of heat and mass transfer, 77, 577-584.

Mady, C. E. K.; Henriques, I. B. & Oliveira Junior, S. (2014b). Method to perform exergy analysis to the human body and daily exergy balance. In: 15th Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering.

Mahmood, I.; Raza, A.; Mehmood, A.; Ahmad, N. & Arif, K. (2020). Evaluation of human brain hyperthermia using exergy balance equation. Journal of Thermal Biology, 93, 102723.

Molliet, D. S. & Mady, C. E. K. (2021). Exergy analysis of the human body to assess thermal comfort conditions: Comparison of the thermal responses of males and females. Case Studies in Thermal Engineering, 25, 100972.

Nóbrega, M. L.; Freire Junior, O. & Pinho, S. T. R. (2013). Max Planck e os enunciados da segunda lei da termodinâmica. Revista Brasileira de Ensino de Física, 35(3).

Oliveira Junior, J. B.; Santos, I. S.; Santana, R. C. R.; Alves, G. A. & Santos, N. A. S. (2021). Segunda lei da termodinâmica: Uma revisão bibliográfica. Cadernos de Graduação - Ciências exatas e tecnológicas, 7(1), 97-106.

Patel, A. K. & Rajput, S. P. S. (2021). Thermodynamic life cycle assessment of humans with considering food habits and energy intake. Saudi Journal of Biological Sciences, 28(1), 531-540.

Pennes, H. H. (1948). Analysis of tissue and arterial blood temperatures in the resting human forearm. Journal of Applied Physiology, 1(2), 93–122.

Petela, R. (2010). Engineering thermodynamics of thermal radiation for solar power. New York: McGraw Hill.

Prek, M. & Butala, V. (2010). Principles of exergy analysis of human heat and mass exchange with the indoor environment. International Journal of Heat and Mass Transfer, 53(25), 5806–5814.

Rabi, J. A.; Silva, R. L. & Oliveira, C. E. L. (2012). Human termal comfort: na irreversibility-based approach emulating empirical clothed-body correlations and the conceptual energy balance equation. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 34(4), 450-458.

Rahman, A. (2007). A novel method for estimating the entropy generation rate in a human body. Thermal Science, 11(1), 75-92.

Reis, M. C.& Bassi, A. B. M. S. (2012). A segunda lei da termodinâmica. Química Nova, 35(5), 1057-1061.

Reis, M. T. & Mady, C. E. K. (2019). Análise exergética do sistema respiratório em fumantes passivos asmáticos. Revista dos Trabalhos de Iniciação Científica da UNICAMP, 27.

Ribeiro, T. J. S. (2018). Análise exergética do sistema térmico do corpo humano para avaliação de conforto térmico. 2018. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Estadual de Campinas, Campinas.

Ribeiro, T. J. S. & Mady, C. E. K. (2022). Comparison among exergy analysis methods applied to a human body thermal model. Energy, 239, 122446.

Rodriguez-Illera, M.; Nikiforidis, C. V.; Goot, A. J. & Boom, R. M. (2017). Exergy efficiency from staple food ingredients to body metabolism: The case of carbohydrates. Journal of Cleaner Production, 142, 4101-4113.

Roll, J. B.; Borges, M. L.; Mady, C. E. K. & Oliveira Junior, S. (2019). Exergy Analysis of the Heart with a Stenosis in the Arterial Valve. Entropy, 21(6), 563-575.

Santos, T. A. (2017). Educação Física na recuperação de usuários de Álcool e Drogas: uma revisão sistemática. 2017. Monografia (Graduação em Educação Física) – Universidade do Estado da Bahia, Jacobina.

Silva, S. R.; Niquini, G. R.; Turetta, L. F. & Costa, A. O. S. (2018). Aplicação da Propriedade Termodinâmica Exergia na Avaliação de Processos de Produção de Etanol Lignocelulósico: Uma Revisão. Revista Virtual de Química, 10(5), 1263-1279.

Smith, J. M.; Van Ness, H. C. & Abbot, M. M. (2007). Introdução à Termodinâmica da Engenharia Química. Rio de Janeiro: Editora LTC.

Sousa, W. B.; Alencar, M. C. B.; Silveira, D. C.; Moreira, H. W. D. & Martins, K. Y. N. (2020). Análise da influência da exergia no conforto térmico do corpo humano: Uma revisão integrativa. Revista Valore, 5, 5016.

Souza, C. J. M. (2020). Análise exergética de um coração: Aplicações a corações sujeitos à Doença de Chagas. XXVIII - Congresso Virtual de Iniciação científica da Unicamp, Campinas.

Spanghero, G. M.; Albuquerque, C.; Fernandes, T. L.; Hernandez, A. J. & Mady, C. E. K. (2018). Exergy Analysis of the Musculoskeletal System Efficiency during Aerobic and Anaerobic Activities. Entropy, 20 (2),119.

Turhan, C. & Akkurt, G. G. (2019). The relation between thermal comfort and human-body exergy consumption in a temperate climate zone. Energy & Buildings, 205, 109548.

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Publicado

23/06/2022

Como Citar

LEITE, A. C. N. .; SOUSA, G. de M. .; ALBUQUERQUE, J. C. .; CATÃO, M. das N. de S. .; DINIZ, P. P. .; CARVALHO, R. de O. .; OLIVEIRA, H. L. .; NASCIMENTO, J. J. da S. . Revisão integrativa da análise de exergia no corpo humano. Research, Society and Development, [S. l.], v. 11, n. 8, p. e37711830990, 2022. DOI: 10.33448/rsd-v11i8.30990. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/30990. Acesso em: 16 dez. 2024.

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Seção

Artigos de Revisão