Viscosidade de líquidos puros em altas pressões - A equação de Andrade-Guzmán

ISBN 978-85-85905-19-4

Área

Físico-Química

Autores

Trintim, N. (Universidade Federal Fluminense) ; Martins, R.J. (UFF) ; Lamego, L.S.R. (UFF)

Resumo

Investigou-se a aplicabilidade da equação de Andrade-Guzmán na descrição da viscosidade de líquidos puros em pressões superiores à atmosférica. O comportamento viscoso de alguns álcoois (C₁OH - C₁₀OH) foi analisado em diferentes intervalos de temperatura e pressão. A equação, originalmente proposta para descrever o efeito da temperatura na viscosidade de líquidos à pressão ambiente, mostrou-se adequada para as altas pressões. Buscou-se, também, analisar a dependência dos coeficientes dos parâmetros das equações obtidas com o número de carbonos dos compostos estudados. O tratamento permitiu identificar uma dependência quadrática dos parâmetros para com a pressão, além de um tendência no comportamento dos coeficientes ai e bi dos parâmetros com o número de carbonos.

Palavras chaves

viscosidade; pressão; temperatura

Introdução

Uma das propriedades mais importantes dos fluidos para a indústria é a viscosidade, que é uma propriedade que caracteriza o seu comportamento durante o regime de fluxo. Devido à escassez de valores de viscosidade em condições de pressão de operação industrial, faz-se necessário estimá-los. A aplicabilidade da equação de Andrade-Guzmán foi estudada, na correlação de dados de viscosidade de álcoois puros lineares, encontrados na literatura, especialmente em pressões superiores a 101,325 kPa.

Material e métodos

Dados experimentais dos compostos metanol, etanol, propanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, nonanol e decanol puros foram correlacionados com a equação de Andrade-Guzmán linearizada (ln η = A + B/T) através do método dos mínimos quadrados para conjuntos de dados isobáricos. Para cada composto o efeito da pressão sobre os parâmetros A e B foi analisado e, para descrever a dependência desses parâmetros com a pressão, utilizou-se novamente o método dos mínimos quadrados e um conjunto de equações pré-definidas. Verificou-se que, tanto A como B obedecem a uma equação de 2^o grau na pressão: A=a_o+a₁p+a₂p² e B=b_o+b₁p+b₂p². Analisou-se, também, a dependência dos coeficientes a_i e b_i com o número de carbonos dos álcoois estudados. O programa utilizado para fazer as correlações foi escrito em Pascal, em ambiente Lazarus, sob sistema Linux - Ubuntu.

Resultado e discussão

Apesar de, originalmente, a equação de Andrade-Guzmán ter sido elaborada para previsão da viscosidade de líquidos à pressão ambiente, ela foi capaz de descrever o comportamento viscoso, dos líquidos investigados, em pressões elevadas (~100 MPa) [1-22]. A figura 1 mostra o bom acordo entre os valores experimentais e os calculados com a equação para o etanol às pressões de 0,1; 20; 40; 60; 80 e 100 MPa. Os desvios relativos médios percentuais observados foram menores que 3,5 % para todos os compostos investigados. Analisando-se o comportamento dos parâmetros A e B com a pressão, verificou se que os mesmos satisfazem equações de 2° grau, cujos coeficientes de ordem zero, um e dois, mostram um perfil de dependência com o número de carbonos presentes na cadeia. A figura 2 mostra o comportamento dos parâmetros A e B da equação de Andrade-Guzmán com a pressão. A análise preliminar dos parâmetros a₀, a₁ e a₂ mostrou um comportamento linear entre o ln do parâmetro e o número de carbonos dos alcoóis e um comportamento polinomial entre os parâmetros b₀, b₁ e b₂, e o número de carbonos para a faixa de pressão de 0,1-100 MPa. Na figura 2 estão locados os valores dos parâmetros A e B calculados para os diversos conjuntos de dados experimentais utilizados neste trabalho, onde cada ponto representa um diferente conjunto de dados isobáricos.

Resultados da modelagem da viscosidade do etanol em altas pressõescom a equação de Andrade-Guzmán


Dependência dos parâmetros A e B com a pressão.

Conclusões

A equação de Andrade-Guzmán é apropriada para descrever o efeito da temperatura sobre a viscosidade dos líquidos investigados neste trabalho em pressões diferentes da atmosférica. Para os compostos investigados, os resultados são considerados bons pois os desvios encontrados são menores que 3,5 %. E, percebeu-se não só a dependência dos parãmetros A e B da equação com a pressão do sistema, como também foi possível identificar uma dependência quadrática dos parâmetros com a pressão, viabilizando assim a utilização dessa equação a sistemas com pressões elevadas, e uma dependência dos coeficiente

Agradecimentos

Os autores agradeçem à FAPERJ e ao PIBIC/UFF pelo apoio financeiro.

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