4. BULGULAR
4.2. Metanın Kuru Reformlanma Reaksiyonu Aktivite Sonuçları
4.2.1. Ni içerikli monometalik silika mikro küre katalizörlerin aktivite deneyler
Diante do exposto pode-se constatar variados princípios físicos operados em sistemas vibracionais, passíveis de se levar à prática em aplicações como operações unitárias de sepa- ração de emulsões. O sistema em apreço, embora em fase preliminar de estudo, foi projetado, como será mostrado no próximo capítulo, para extrair com máximo rendimento, benefícios de processos meramente naturais que podem ser reproduzidos em condições controladas. Pertur- bação vibracional de meios fluídicos, por exemplo, surge como promissora técnica de fomen- to de choque interpartículas e de desestabilização de ondas superficiais para geração de mi- crobolhas de ar.
O mecanismo que se utiliza para provocar choque de gotículas de óleo contra o labi- rinto adsorvente metálico espiral é energia cinética imposta ao fluído por efeito vibratório e, por conseguinte, às gotas dispersas. A perturbação da interface ar/água provocada por movi- mentos oscilatórios do sistema induz movimento às partículas, sobretudo na região interfacial,
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Jônatas Araújo de Lacerda Júnior, Abril/2014 67 de acordo com a teoria da ondulação de Faraday mostrada através das figuras, Figura 2.32 (a) e (b). A velocidade de ascensão da interface e, por extensão, de gotículas, ilustrada através da Figura 2.37, pode ser calculada com aproximação através da Tabela 2.3, item 2.5. Por outro lado, partículas dispersas em meio ao campo vibracional são atraídas por paredes ou corpos imersos, na proporção de suas dimensões, e por movimento induzido por vórtices. Saadat-
mand & Kawaji (2010) e Hassan & Kawaji (2007) derivaram uma expressão para a força de
atração entre partículas e parede de uma célula em microgravidade. Reportaram que a acele- ração da partícula é proporcional à quarta potência da distância instantânea do centroide da partícula à parede mais próxima.
Figura 2.37 Ilustração do movimento de gotas na interface fluídica (Velocidade de fase) (Extraída de: Hsu, (s/d))
O mútuo movimento relativo de corpos imersos cria grandes áreas de baixa pressão localizadas à vizinhança desses corpos por descolamento da camada limite (Fox & McDonald, 1988). Isto se explica, si se considerar o movimento da partícula no fluído e o movimento re- lativo do fluído contra o adsorvente, devido ao fluxo normal ao plano horizontal e à oscilação da cuba ou reservatório de tratamento, Isto é extensivo ao efluente por se enquadrar na classe de fluído invíscido. Esse efeito pode eventualmente contribuir para aproximar partículas umas das outras e do adsorvente metálico.
O fluxo natural do sistema contínuo é também propulsor do processo em que se le- vam gotículas de óleo ao choque contra o adsorvente. A velocidade dependerá da vazão ope- racional empregada, incrementada ou não por bolhas de ar de flotação, ou autoflotação, quan- do adsorvidas às gotículas. A velocidade terminal de ascensão, segundo reporta (Goldman, 2009), pode ser dada por:
gr Y Yb g 3 2 (44)
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Quando diâmetros são de 1 mm, afirma Minnaert (1933), a frequência de pulsação é de, 3,0 kHz. Neste estudo nenhuma consideração se faz com relação à frequência de pulsação e possíveis efeitos no processo de separação objeto de estudo.
Finalmente, atenção se dá à eclosão de bolhas de ar à superfície livre. O processo gera aerossóis que podem contribuir com o mecanismo de choques que se verificam à região emer- sa do adsorvente, através do lançamento de gotículas de óleo à superfície e vizinhança fluídica da bolha de ar (Duchemin et al., (2002) e Goldman (2009)). Imagens espetaculares de eclosão de bolhas podem ser vistas em Jato de Worthintona (2013) e Jato de Worthintonb (2013).
Sobre choque de gotas contra superfícies fluídicas emersas, Farrall; Hibberd; Sim- mons (2006) realizaram estudo numérico do lançamento de gotas de óleo de 25 m de diâme- tro médio contra superfície com fina camada de óleo e compararam com resultados experi- mentais. Trata-se de ambiente típico de câmara de mancais rotacionais de 10.000 rpm capazes de lançar gotas com 5.0 m/s de velocidade. A consequência é a queda de rendimento de lubri- ficação, verificada em máquinas de aviação, por resvalamento de gotas (splash). Isto se expli- ca por manter até 25% da capacidade mássica de óleo da câmara sem realizar troca de calor por perda de contacto e tempo de residência na câmara ou, flutuação. A Figura 2.38 mostra resutados do estudo de Farrall; Hibberd; Simmons (2006).
Figura 2.38 Fluxograma lógico do coeficiente de salpicos de óleo (Ks).
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Jônatas Araújo de Lacerda Júnior, Abril/2014 69 A adesão séssil de gotas às paredes da câmara, portanto, pode evitar resvalamento. Faixas de velocidade de impacto são governadas pelo número de Weber (We).
No estudo mostrado através da Figura 2.38, pesquisadores definiram o coeficiente de salpicos (Ks), para avaliação lógica da quebra de gotas. A densidade do ar foi considerada 2,932 kg/m3, o que pressupõe pressão ambiente de aproximadamente 2 atm no interior da câ- mara; a viscosidade absoluta: 1,837 kg/m.s. Segundo os autores, resultados numéricos estão em boa concordância com dados experimentais.
Em âmbito similar, Orme (1997) investigou eventos que ocorrem na colisão entre duas ou mais gotas. O estudo se aplica à combustão de orgânicos de aviação e representa extensivo conjunto de dados de colisão entre gotas de água e óleo. O resultado da colisão pode ser coa- lescência seguida ou não de separação, fragmentação catastrófica ou resvalamento.
Muito se tem estudado sobre colisão de gotas de água (Ashgriz & Poo (1990), Ernest et al., (1995), James et al., (2003), Pasandideh-Fard (1996), Ashley; Marc; Ari (2003) e Chen (2005), mas, segundo Orme (1997), o comportamento de óleo em colisão é notavelmente dife- rente do comportamento da água. Abaixo, Figura 2.39, são mostrados resultados de Jiang et al., (1990) apud Orme (1997) em que se relata parâmetros de impacto em função do Número de Weber.
Figura 2.39 Parâmetro de impacto (b/D) versus Número de Weber (We) com destacadas
regiões de observação experimental: I - Colisões que resultam em coalescência; II - Resvalamento; III - Regime estável de coalescênia; IV - Separação reflexiva; V - Separação com alongamento. Wea (1,2 – 2,9);Web (5 – 15,5); Wec (aprox. 23,5 – 42).
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Jônatas Araújo de Lacerda Júnior, Abril/2014 70 Eis um criterioso método de busca de descrição unificada do problema da colisão en- tre gotas de óleos. Na investigação foram utilizadas gotas de 150 m e intervalo de número de Weber de 0 a 100. O parâmetro de impacto (b/D) é confrontado com o número de Weber, on- de (b) é a distância entre centroides de gotas e (D) é o diâmetro da gota. A descrição do mode- lo de impacto encontra-se em Wunch (2009).