“Estudo experimental da evolução da distribuição do tamanho de gotas em emulsões água-em-óleo em escoamento laminar vertical e horizontal
Nome: LIGIA GAIGHER FRANCO
Data de publicação: 24/08/2026
Banca:
Nome |
Papel |
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| ANA PAULA MENEGUELO | Examinador Interno |
| BRUNO VENTURINI LOUREIRO | Examinador Interno |
| MARCOS AURÉLIO DE SOUZA | Examinador Externo |
| OSCAR MAURÍCIO HERNANDEZ RODRIGUEZ | Examinador Externo |
| RENATO DO NASCIMENTO SIQUEIRA | Presidente |
Páginas
Resumo: Emulsões são frequentemente formadas durante o escoamento de líquidos imiscíveis em sistemas industriais, em decorrência das tensões hidrodinâmicas que promovem a dispersão de uma fase na outra. O cisalhamento e a turbulência modificam a distribuição do tamanho de gotas (DTG), devido à deformação e colisão entre gotas, que podem resultar na quebra ou coalescência. O diâmetro das gotas é um parâmetro de grande relevância em engenharia, pois influência a estabilidade das gotas, a eficiência dos processos de separação de fases, as propriedades físico-químicas e na perda de carga do escoamento. Apesar dos avanços nas pesquisas sobre o tema, ainda há lacunas tanto na modelagem numérica quanto nos modelos empíricos para descrever a evolução da DTG em emulsões concentradas, sobretudo na previsão do tamanho de gotas, pois a quebra e alescência de gotas são mecanismos concorrentes. Esta tese investiga experimentalmente os mecanismos de evolução da DTG em emulsões água-em-óleo (A/O) escoando em regime laminar nas direções vertical ascendente e horizontal, representando escoamentos típicos da indústria. O estudo pretende contribuir para o entendimento dos mecanismos de quebra e coalescência por cisalhamento em escoamento internos, utilizando emulsões A/O com fração volumétrica de fase dispersa entre 5% e 20%
(v/v) de água, em condições pouco exploradas na literatura. As emulsões são compostas por óleo mineral, surfactante Triton X-114, água deionizada e NaCl, gerando emulsões metaestáveis. Os experimentos foram realizados no circuito de escoamento de emulsões do laboratório NEMOG/UFES, em que as emulsões escoam em regime de batelada. Amostras das emulsões são coletadas em dispositivos amostradores de emulsão instalados no início e no fim dos trechos vertical ascendente e horizontal, e DTG é determinada por difração a laser. Foi desenvolvido um método para reciclagem de emulsões, baseado no reaproveitamento da emulsão escoada após cada batelada de teste, com comportamento validado por meio da análise da DTG. No escoamento vertical ascendente, observou-se a predominância da quebra de gotas e relação da evolução da DTG principalmente com o número de Capilaridade e com o diâmetro inicial das gotas, evidenciando que o histórico hidrodinâmico da emulsão afeta sua estabilidade ao escoamento. Já no escoamento horizontal, foi identificado o aumento do tamanho das gotas,
consistente com a predominância dos mecanismos de coalescência em tubulações horizontais longas, também relacionado principalmente com o número de Capilaridade. Os resultados demonstram que a evolução da DTG em emulsões A/O escoando em regime laminar não é governada exclusivamente pelas tensões hidrodinâmicas do escoamento sobre as gotas, mas também pela estrutura inicial da emulsão, que determinam a competição entre os mecanismos de quebra e coalescência.
Palavras-chave: Emulsão água-em-óleo, Gotas, Quebra, Coalescência, Distribuição do Tamanho de Gotas.
