Uzun ömürlülük aktivite deneyleri ve reaksiyon sonrası analiz sonuçları

Forma geométrica regular aplica-se melhor que de natureza complexa, principalmen- te para simplificar o processo de fabricação. Salvo em casos estritamente necessários, em ca- sos especiais, configurações geometricamente complexas são empregadas em construções de uma forma geral. É uma premissa natural em construção de máquinas e visa, sobretudo, facili- tar a confecção, beneficiar a resistência mecânica, permitir construção desmontável e modular e, principalmente, atender requisitos indispensáveis de limpeza e manutenção. Formas cilín- dricas, cônicas, tetraédricas cúbicas ou retangulares são mais difundidas quando a utilização destina-se a armazenamento, processamento ou transporte. Em particular formas esféricas são preferidas quando se emprega alta pressão de operação, pela distribuição equitativa de tensão que propicia. Correntemente se vê em tancagem de gases na indústria de petróleo.

No caso particular do sistema em estudo, a premissa de redução de área exigível em operações off-shore sugere baixas relações largura/altura, isto é, pouco espaço plano horizon- tal para grande volume operado. Fez-se necessária, portanto, realização de exame visual com auxílio de microscópio digital dotado de escala de medição (ETM15) e iluminação estroboscó- pica (ETM17). Observou-se que pequena relação altura/largura adéqua razoavelmente o pro- cesso vibratório à perturbação da interface do efluente, oportunamente mostrado através das figuras, Figura 3.4 (a), (b), (c) e (d), página 78.

A literatura corrente não trás artigos que tratem especificamente do assunto, além de fortuitas referências de forma geométrica e influência com enfoque à estabilidade de ondas. Neste sentido, Lakiza (2005) estudou aglomeração de bolhas de gás ao fundo de um tronco cônico acoplado a uma esfera oca na parte superior. Reportou maiores pressões hidrodinâmi- cas do fluxo criado no cone se comparado ao fluxo na esfera oca, quando submetidos à vibra- ção vertical. Issenmann & Falcon (2012) estudaram experimentalmente, lei de força para tur- bulência de capilaridade-gravidade em reservatórios de seção circular e quadrada, estando a força espacialmente localizada e sobre todo o contêiner. Concluiram que embora a direção da força prevaleça em qualquer caso, o vaso circular é mais isotrópico que o retangular. As vá- rias direções de reflexão de onda são proporcionadas pela curvatura da parede.

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A pouca isotropia da forma retangular de reservatórios de líquidos favorece a forma- ção e quebra de ondas, necessárias ao objeto operacional do tratador em estudo. Ensaiou-se várias formas geométricas com fluído, em vibração horizontal, para exame da formação e ele- vação máxima de ondas superficiais. A Figura 3.1 (a) e (b) mostram diversos modelos ensaia- dos para seleção da forma mais apropriada para a cuba de tratamento do sistema. Optou-se, portanto, pela forma piramidal pela capacidade de gerar ondas bolhas de ar.

(a) (b)

Figura 3.1 Conjunto de formas geométricas ensaiadas para verificação da intensidade de perturbação da interface líquida.

Para verificação do comportamento do líquido em vibração, elementos geométricos foram construídos e montados na mesa vibratória. Em seguida, abastecidos d’água ao nível máximo de forma a evitar transbordamento, devidamente fixados com grampo mecânico. Fo- ram utilizadas freqüências de excitação de 14 Hz, 33 Hz e 47 Hz tomando-se por base resulta- dos apresentados na literatura (Waghmare, 2008).

Construiu-se uma mesa vibratória universal. O caráter universal é a versatilidade de vibrar em três modos básicos distintos: horizontal e verticalmente, e em torcedura. Na Figura 3.2, se vê à fonte de tensão e a mesa em fase inicial de construção. Através da Figura 3.2 (a) mostra-se a mesa em estágio de construção com motor posicionado para vibrar à torcedura; a Figura 3.2 (b) mostra a mesa com grãos de areia e o motor posicionado para promover vibra- ção vertical.

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(a) (b)

Figura 3.2 Imagens do sistema em construção e a fonte controladora de tensão: a) Mesa vibratória à torção; b) Mesa vibratória ao linear vertical.

Através das figuras, Figura 3.3 (a) e (b) e Figura 3.4, de (a) a (f) mostram-se imagens do exame de vibração de fluído em cascas de distintas geometrias e a influência da forma no comportamento do fluído em vibração, respectivamente.

(a) (b)

Figura 3.3 Ensaio do comportamento fluídico quanto à forma geométrica: a) Cúbica em distintas alturas; b) Tronco-cônica e piramidal.

As figuras, Figura 3.4 de (a) a (f), mostram comportamentos distintos do fluído a fre- qüências de 14 Hz (Figura 3.4 (a), (c) e (d)) e 47 Hz (Figura 3.4 (b)). Particularmente (Figura 3.4 (b)), observa-se que o comprimento de onda ( ) é pequeno se comparado à dimensão hori- zontal do reservatório (L = 120 mm).

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A menor tendência à desestabilização se deve à pequena amplitude de vibração (X0 ≈ 0,55 mm). Observa-se que a dimensão do reservatório é comparativamente maior que o com- primento de onda formado tomando-se por base reservatórios mostrados através das figuras, Figura (c) e (d). Vê-se (L = 33 mm), e comprimentos médios de onda, ( = 15 mm). Nota-se que a amplitude de vibração imposta é dominante por determinar o comprimento de onda ge- rado. Neste sentido, reservatórios de dimensão industrial certamente apresentarão maior difi- culdade de gerar ondas elevadas e a extrapolação de dimensões à escala industrial requererá pesquisa mais aprofundada. É necessário investigar que comprimento máximo do reservatório limitaria ou esgotaria o desempenho da técnica.

(a) (b)

(c) (d)

Figura 3.4 Ensaio de vibração sobre fluído acondicionado em formas prismáticas: a) e b) Prisma de base retangular; c) e d) Prisma de base quadrada.

As figuras, Figura 3.5 (a) e (b), mostram ensaios de vibração em fluído acondiciona- do em prismas inveridos de base quadrada e retangular. O prisma de seção retangular contém um par de faces paralelas medindo 15 mm por 75 mm de base maior; e 15 mm por 33 mm de base menor. O prisma de seção quadrada mede 33 mm por 33 mm de base e ambos medem 80 mm de altura.

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A imagem do prisma à esquerda (Figura 3.5 (a) e (b)), mostra onda relativamente altas formada com certa estabilidade; ao menos não quebravam em frequências na faixa de 14 Hz a 20 Hz. A inclinação divergente parece tornar menor a influência da perturbação, além de constituir difícil processo de fabricação, sobretudo, no que tange resistência mecânica. A onda central estabilizada não propiciou efeito de autoflotação nas condições empregadas, que re- quer violenta quebra para dissolução de ar aprisionado na cavidade ou rim da onda. Este mo- tivo, associado à dififculdade de construção, parece inviabilizar a utilização destes formatos.

(a) (b)

Figura 3.5 Ensaio com duas classes de prismas piramidais invertidos de faces divergen- tes, e com duas faces paralelas: a) Vista frontal dos prismas invertidos, sendo o da direi-

ta de faces paralelas; b) Vista inclinada.

3.2.4 Considerações sobre configuração geométrica da cuba de tratamento e