Verificação do comportamento do TOGsc e da Ec

O comportamento do processo pode ser avaliado também em função da variação do TOG na saída do coalescedor e da sua eficiência, em termos de remoção de óleo, ao longo do tempo. As Figuras 41 e 42, 43 e 44 a seguir, mostram o comportamento da evolução do TOGsc e da Ec, ao longo do tempo, para TOGac de 200 e 400 mg.L-1 e v com valores de 4,4 e 8,7 m.h-1.

Figura 41 – Evolução dos TOGsc e de Ec ao longo do tempo, para TOGac = 200 mg.L-1 e v = 4,4 m.h-1

Fonte: Autor (2014).

Figura 42 – Evolução dos TOGsc e de Ec ao longo do tempo, para TOGac = 200 mg.L-1 e v = 8,7 m.h-1

Figura 43 – Evolução dos TOGsc e de Ec ao longo do tempo, para TOGac = 400 mg.L-1 e v = 4,4 m.h-1

Fonte: Autor (2014).

Figura 44 – Evolução dos TOGsc e de Ec ao longo do tempo, para TOGac = 400 mg.L-1 e v = 8,7 m.h-1

Fonte: Autor (2014).

Como pode ser observado nas Figuras, o TOGsc e a Ec variam ao longo do tempo de operação processo, de acordo com três estágios distintos. No caso do Ec, o primeiro estágio é

fortemente ascendente, caracterizando-se pelo crescimento desse parâmetro de forma acentuada, até atingir um ponto máximo.

No segundo estágio, a eficiência decresce, mas de forma relativamente branda, quando comparada com o primeiro estágio. Esse comportamento persiste até que esse parâmetro (Ec) atinja um determinado ponto em que se inicia a sua estabilização. Essa estabilização consiste no terceiro estágio, caracterizado pela tendência de manutenção da Ec constante com o tempo. Uma possível explicação para esse comportamento em três estágios pode estar relacionada com as três possibilidades de captura de uma gota suspensa em uma fase fluida contínua, que são devido à colisão dessa gota com: outra gota suspensa na dispersão, com o grão do leito (nesse caso, com outras gotas que foram capturadas pelo leito e estão ligadas à sua estrutura (SAREEN et al., 1966).

Portanto, no primeiro estágio, como o leito ainda está praticamente limpo, a possibilidade de captura das gotas de óleo pode ocorrer através de duas formas: devido à colisão das mesmas com outra gota suspensa na dispersão ou devido a colisão das mesmas com os grãos que formam o leito. Nesse estágio não existe ainda a possibilidade de captura das gotas devido à colisão das mesmas com outras gotas que foram capturadas pelo leito e estão ligadas à sua estrutura. Por essa razão, a eficiência ainda é baixa. Em outras palavras, o coalescedor só atinge a eficiência máxima quando já possui um determinado volume de gotas de óleo aderido à sua estrutura.

Dessa forma, à medida que as gotas vão se fixando a estrutura do leito, a eficiência do processo começa a aumentar. Desse modo, fica evidenciado que as gotas fixadas a estrutura do leito possuem uma influência maior no processo de captura das gotas suspensas na dispersão do que a estrutura do leito limpa.

O decaimento brando de Ec verificado no segundo estágio pode ter várias causas possíveis. Uma delas é a elevação da velocidade intersticial. O acumulo gradual de óleo no interior do leito reduz a sua permeabilidade real, o que resulta na elevação da velocidade intersticial. Essa elevação contribui para dificultar a captura das gotas, já que a velocidade interfere em todos os mecanismos de captura das gotas, conforme já comentado.

Outra possível causa é a seguinte: quando a gota de óleo que se aproxima do leito se choca contra o filme de óleo ou outras gotas já capturadas e ligados à estrutura do leito, existe um filme formado pela fase contínua (no caso água) entre elas que precisa ser drenado e rompido para que ocorra a coalescência. Esse processo requer um tempo, chamado tempo de descanso (KINTNER; MCAVOY, 1970 apud SHERONY; KINTNER, 1971). É possível que,

no nosso caso, durante esse tempo a gota seja arrastada para fora do leito sem que tenha havido tempo suficiente para a ocorrência da coalescência.

Em ambos os casos acima, pelo fato de não terem coalescido, essas gotas não tem diâmetro suficientemente elevado para possibilitar com que flotem e cheguem ao topo do coalescedor (segundo a lei de Stokes). Como consequência, as gotas não coalescidas são arrastadas pela corrente do fluido para fora dessa unidade.

Um aspecto que pode contribuir para agravar ainda mais a situação em ambos os casos citados acima é a existência de emulsificantes ou tensoativos na dispersão, compostos que são adsorvidos na superfície das gotas e contribuem para dificultar a ocorrência de coalescência. Esse é o caso da dispersão utilizada para os ensaios deste trabalho que, pelo fato de ter o petróleo, na sua composição, possui também tensoativos naturais. Desses tensoativos se destacam os asfaltenos e resinas, emulsificantes naturais do petróleo (THOMAS, 2001).

O terceiro estágio ocorre a partir de um tempo aproximado de 6 a 6,5 horas. Nesse estágio, o sistema opera em estado estacionário e a eficiência do processo tende a se manter constante.

Um aspecto importante relacionado com o comportamento do processo é a avaliação da repetibilidade dos ensaios. Essa avaliação foi feita com base nos vários valores de Ec (e TOGsc) que foram determinados a partir de ensaios com o equipamento operando com os mesmos parâmetros de teste e condições de ensaio similares.

Com relação à repetibilidade, conforme pode-se observar nas Figuras 41, 42, 43 e 44, de um modo geral, as curvas em cada uma das Figuras, apresentam uma determinada convergência. Para as curvas Ec x tempo, no primeiro estágio (trechos fortemente ascendentes) as curvas apresentam um comportamento similar, apesar de apresentam alguma divergência. No segundo estágio (trecho decescente de forma branda), o comportamento é entre elas é também similar.

No terceiro estágio, contudo (estado estacionário), além de apresentarem comportamentos similares, as curvas estão bastante convergentes.

Apesar dessa convergência verificada, algumas exceções ocorrem e determinadas curvas apresentam leves variações, como relaçao às demais. Nas curvas de Ec x tempo esses são os casos dos ensaios 14CM (Figura 42) e 24CM (Figura 43), que estão, respectivamente, um pouco abaixo e um pouco acima das demais curvas.

Um aspecto relevante observado nas Figuras, é que a eficiência do coalescedor não variou de forma significativa para os dois valores de TOGac testados, quando o estado estacionário é atingido (terceiro estágio da curva); Para v =4,4 m.h-1, os valores de eficiência

foram em torno de 50%, tanto para o TOGac de 200 quanto de 400 mg.L. Para v=8,7 m.h-1, os valores de eficiência foam um pouco menores, variando entre 30 e 35% para ambos os valores de TOGac testados.

Para v =4,4 m.h-1, portanto, os valores de TOGsc são aproximadamente de 100 e 200 mg.L-1, para TOGac de 200 e 400 mg.L-1, respectivamente. Para v= 8,7 m.h-1, os valores de TOGsc variam entre 130 a 140 e entre 260 a 280 mg.L-1, para TOGac de 200 e 400 mg.L-1, respectivamente.

Dessa forma, para as mesmas condições dos ensaios e para as faixas de valores testados, a eficiência do processo independe do TOGac. Em outras palavras, alterando-se o valor de TOGac para qualquer um dos dois testados (200 ou 400 mg.L-1), e mantendo-se a mesma velocidade dentro da faixa testada nos ensaios (4,4 e 8,7 m.h-1) os valores de eficiência não sofrerão alterações significativas.

Ressalta-se que o aspecto observado acima é importante, considerando-se que existem divergências na literatura. Conforme visto anteriormente, enquanto alguns pesquisadores afirmaram que a probabilidade de ocorrência da captura da gota por colisão da mesma com outras da fase suspensa é muito baixa (SAREEN et al., 1966), outros afirmaram que essa possibilidade pode ser relevante, uma vez que uma maior concentração de óleo pode resultar em uma maior colisão das gotas entre si, independententemente da influência do leito (LI; GU, 2005).

Neste trabalho, portanto, o TOG na alimentação do coalescedor não influenciou no TOG na saída dese processo e na sua eficiência de remoção de óleo (Ec), para a faixa de valores de v testados (4,4 e 8,7 m.h-1).