Discussão

A correlação para baixas temperaturas, na qual o subcooling relativo à (ΔTTIAC) é

utilizado como variável proporcional a quantidade parafinas precipitadas, permite uma discussão acerca da relação entre as variáveis e os fenômenos que governam a viscosidade das emulsões. De acordo com a correlação, as Figuras 23 a 26 exploram a relação entre a viscosidade relativa de emulsões e ΔTTIAC com frações de água de 10% a

70%, compostas por óleos de graus API 15, 20, 25 e 30.

Figura 23. Logaritmo Natural da Viscosidade Relativa x ΔTTIAC para diferentes graus

API para fração de água de 10% (Fonte: Elaboração Própria)

Nas proximidades da TIAC, a viscosidade relativa é sempre menor para as emulsões formadas por óleo pesado, e maior para as emulsões formadas por óleo leve. Isso porque nessa região a influência da viscosidade do óleo sobre a viscosidade relativa é mais preponderante para o óleo pesado (𝜇𝑒⁄↑ 𝜇𝑜 ∝ ↓ 𝜇𝑟) do que para o óleo leve. Portanto,

48 óleos de grau API 15, ou seja, a viscosidade relativa é mais baixa em uma região onde existe pouca formação de parafina.

Com o decréscimo da temperatura, surgem dois efeitos que atuam de forma antagônica: o primeiro é uma taxa importante de aumento relativo da viscosidade do óleo, que causa uma diminuição na viscosidade relativa (𝜇_𝑒⁄↑ 𝜇_𝑜∝ ↓ 𝜇_𝑟). Já o segundo refere-se à fricção entre água, óleo e precipitado parafínico dominando a viscosidade relativa (↑ 𝜇_𝑒⁄𝜇_𝑜∝ ↑ 𝜇_𝑟). Para a fração de água de 10%, o segundo efeito se sobressai em todos os casos de grau API avaliados, exceto o grau API 30.

Aproximadamente 13 °C abaixo da TIAC ocorre um cruzamento em todos os gráficos (diferentes frações de água), a partir do qual as emulsões formadas por óleo com grau API menor (óleo pesado) ficam com viscosidade relativa maior. Isso se deve ao maior teor de parafinas dos óleos leves em relação aos óleos pesados. No caso, a precipitação de mais parafinas abaixo da TIAC faz com que a viscosidade do óleo leve aumente de forma mais pronunciada em relação ao aumento da viscosidade do óleo pesado, fazendo com que a viscosidade relativa seja menor para os óleos leves. (𝜇𝑒⁄↑ 𝜇𝑜∝ ↓ 𝜇𝑟),

Na Figura 23 (fração de água de 10%), percebe-se que a viscosidade relativa aumenta à medida que ΔTTIAC se afasta de zero para todos os tipos de óleo (↑ 𝜇𝑒⁄𝜇𝑜 ∝ ↑ 𝜇𝑟), sendo

que, para o óleo mais leve, a viscosidade relativa praticamente se mantém constante (↑ 𝜇_𝑒⁄↑ 𝜇_𝑜 ∝ 𝜇_𝑟). É possível notar que óleos mais pesados apresentam maior variação de viscosidade relativa. Dessa forma, a viscosidade relativa para óleo pesado sofre um efeito maior da viscosidade da emulsão, provinda do atrito entre a água dispersa, o óleo e a parafina precipitada (↑ 𝜇_𝑒⁄𝜇_𝑜∝ ↑ 𝜇_𝑟).

49 Figura 24. Logaritmo Natural da Viscosidade Relativa x ΔTTIAC para diferentes graus

API para fração de água de 30% (Fonte: Elaboração Própria)

Para a fração de água de 30% (Figura 24), a viscosidade relativa das emulsões de óleos mais leves (graus API 25 e 30) apresenta uma redução com o subresfriamento de precipitação de parafinas (ΔTTIAC), o que é diferente do encontrado no caso da fração de

água de 10%. Nota-se também que a fração de água de 30% representa um caso intermediário, pois emulsões de óleos mais pesados (graus API 15 e 20) apresentam um aumento da viscosidade relativa (menos pronunciado que no caso de 10% de fração de água) com o decréscimo de temperatura. Essa mudança de padrão vai ocorrendo do óleo mais leve para o mais pesado com o aumento de fração de água (da Figura 23 até a Figura 26).

Para explicar o efeito ocasionado pelo aumento da fração da fase água, é possível sugerir que uma diminuição gradual da viscosidade relativa, que se dá com o decréscimo da temperatura abaixo da temperatura inicial de aparecimento de parafinas, ocorre porque o óleo mais viscoso faz com que a eficiência na geração de pequenas

50 gotículas (maior fricção – maior viscosidade) seja relativamente menor, resultando em um decréscimo da viscosidade relativa. Esse efeito acontece primeiro nos óleos mais leves com o aumento de fração de água, pois estes têm mais parafinas, o que causa um aumento maior na viscosidade do óleo. Isso vai se tornando mais proeminente para elevadas frações de água, pois há mais fase interna para dissipar uma mesma energia de cisalhamento, empregada na formação de uma dispersão pela competição entre quebra e coalescência. Ou seja, há uma menor eficiência de cisalhamento por unidade de volume da mistura com o aumento da fração de água.

Essa discussão mostra a dificuldade no tratamento de sistemas complexos e dinâmicos como as emulsões.

Figura 25. Logaritmo Natural da Viscosidade Relativa x ΔTTIAC para diferentes graus

API para fração de água de 50% (Fonte: Elaboração Própria)

Seguindo o que foi explicado anteriormente, para a fração de água de 50% (Figura 25), a tendência de queda da viscosidade relativa com a diminuição da temperatura se

51 manteve para os óleos mais leves, com a diferença que, nessa situação, a curva de API igual a 20 também se comportou como as curvas que representam óleos de menor densidade. Além disso, percebe-se que a viscosidade relativa da curva caracterizada por óleos mais pesados vem tendo sua variação diminuída conforme a fração de água foi aumentando.

Figura 26. Logaritmo Natural da Viscosidade Relativa x ΔTTIAC para diferentes graus

API para fração de água de 70% (Fonte: Elaboração Própria)

Para a fração de água de 70% (Figura 26), seguindo a mesma lógica, a viscosidade relativa de todos os tipos de óleo selecionados diminui à medida que ΔTTIAC se afasta de

zero.

Analisando os quatro gráficos simultaneamente é possível perceber que, para os 4 tipos de óleo a uma mesma ΔTTIAC, ocorre um aumento na viscosidade relativa conforme a

52 mais compactadas e mais energia é dissipada na interação entre elas e a fase contínua quando a emulsão está em escoamento (↑ 𝜇_𝑒⁄𝜇_𝑜∝ ↑ 𝜇_𝑟).

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