Dissertação Luiz corrigida final - repositorio.ufpe.br · 3.6 Fundamentos da Reologia 20 3.6.1 Modelos de Escoamento 21 3.6.2 Equações Constitutivas 23 3.6.3 Modelos Semi-empíricos

UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS

Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química

RReeoollooggiiaa ddee BBiiooddiieesseell ddee OOrriiggeennss DDiivveerrssaass ee ddaass MMiissttuurraass DDiieesseell//BBiiooddiieesseell

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Recife/ PE Março / 2008

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Q PPEQ - Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química CEP. 50740-521 – Cidade Universitária- Recife - PE Telefax: 0-xx-81- 21267289

OOrriieennttaaddoorreess:: PPrrooffªª.. DDrraa.. SSaannddrraa MMaarriiaa SSaarrmmeennttoo PPrrooffªª..DDrraa..YYêêddaa MMeeddeeiirrooss BBaassttooss ddee AAllmmeeiiddaa LLiinnhhaa ddee PPeessqquuiissaa:: GGeerraall:: PPrroocceessssooss QQuuíímmiiccooss IInndduussttrriiaaiiss

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Nº109

LUIZ ANTÔNIO PIMENTEL CAVALCANTI

REOLOGIA DE BIODIESEL DE ORIGENS DIVERSAS E DAS MISTURAS DIESEL/BIODIESEL

Dissertação de Mestrado submetida ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química da Universidade Federal de Pernambuco, para a obtenção do grau de Mestre em Engenharia Química. Linha de Pesquisa: Processos Químicos Industriais Orientadores: Profª. Dra Sandra Maria Sarmento

Profª. Dra. Yêda Medeiros Bastos de Almeida

RECIFE/PE Março/2008

C376r Cavalcanti, Luiz Antonio Pimentel.

Reologia de Biodiesel de origens diversas e das misturas Diesel/Biodiesel / Luiz Antonio Pimentel Cavalcanti. - Recife: O Autor, 2008.

xiii, 174 folhas, il : grafs., tabs. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal de Pernambuco.

CTG. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, 2008. Inclui Referências e Anexos. 1. Engenharia Química. 2. Biodiesel. 3. Comportamento reológico.

4.Modelos Fenomenológicos. 5. Predição de Viscosidade. I. Título. UFPE 660.2 CDD (22. ed.) BCTG/2009-047

DEDICATÓRIA

À minha mãe Djane de Souza Pimentel e minha orientadora Profª Dra. Sandra Maria Sarmento, por todo incentivo e dedicação aplicado a minha formação.

AGRADECIMENTOS

Agradeço a Deus

Às Professoras Sandra Maria Sarmento e Yêda Medeiros Bastos de Almeida pela excelente

orientação, paciência e incentivo nas horas difíceis.

Ao Professor Luiz Stragevitch por disponibilizar o Laboratório de Combustíveis para realização

das análises necessárias para conclusão da pesquisa e auxilio financeiro no que toca a adequação

do reômetro para realizar análises nas condições desta pesquisa.

Ao Coordenador do Laboratório de Química de Interfaces, Professor Carlos Adolpho Baltar, por

disponibilizar o reômetro para a realização da pesquisa.

Ao Professor César Augusto Moraes de Abreu pelo empréstimo do banho termostático para

realização da pesquisa.

Ao Professor Carlos Costa Dantas pela colaboração no tratamento e análise estatística dos dados.

Ao Professor Alexandre Schuler pela contribuição indispensável em cromatografia.

A Gerência técnica na pessoa de Claudio Vicente Ferreira pela ajuda nas técnicas de produção de

biodiesel e aos integrantes do Laboratório de Combustíveis da UFPE.

Ao Grupo Bertin S.A., pelo fornecimento do sebo bovino refinado e o biodiesel de sebo bovino

estudados no presente trabalho.

A Empresa Bom Brasil S.A, pelo fornecimento do padrão de ricinoleato de metila para o estudo.

A CAPES pela bolsa de estudos concedida.

i

RESUMO

Com o esgotamento do petróleo e o aumento dos custos dos combustíveis derivados, são necessários estudos sobre os combustíveis alternativos. O Biodiesel (B100) é um composto de ésteres de ácidos graxos, geralmente metílicos (ou etílicos) (FAMES / FAEEs) derivados de óleos vegetais, gorduras animais ou de óleos de rejeitos de frituras, obtidos principalmente através da transesterificação, é uma fonte alternativa de energia. É renovável, disponível localmente, biodegradável e provou ser um combustível limpo. A viscosidade do B100 é uma das propriedades físicas críticas relativas à sua aplicabilidade em motores diesel de injeção direta devido a: a) A temperaturas baixas o B100 torna-se viscoso, podendo gelificar ou cristalizar, causando dificuldades ao escoamento no motor; b) Um aumento na viscosidade do B100 geralmente afeta o processo de atomização propiciando a ocorrência de reações competitivas, como combustão incompleta e polimerização. A viscosidade do B100 é cerca de 1,5 vezes superior à do diesel comercial(B0). A viscosidade do B100 e suas misturas com B0 depende diretamente da temperatura, comportamento semelhante ao do diesel puro, isto é, diminui com a temperatura de forma exponencial. Por outro lado, a viscosidade destes combustíveis aumenta com o comprimento da cadeia e grau de saturação FAMEs / FAEEs. Este trabalho visa investigar o comportamento mecânico do B100 e suas misturas com B0 (B2 a B50), estudando seu comportamento reológico e medir a sua viscosidade dinâmica e massa específica, a uma dada temperatura. Além disso, modelos preditivos da literatura para a viscosidade de misturas de líquidos não associados foram aplicados para B100 (Modelos de Andrade, Krisnangkura e Allen) e suas misturas (Modelo de Andrade). Os dados obtidos para a massa específica do B100 e suas misturas foram considerados adequados para o Modelo de Liew. Os B100 utilizados neste estudo foram derivados do óleo de mamona, algodão, sebo bovino e Oiticica. Os B100 de mamona, algodão e oiticica foram produzidos em uma unidade piloto com reator em batelada (Laboratório de combustíveis da Universidade Federal de Pernambuco), utilizando metanol e hidróxido de sódio como catalisador. As misturas de B100 com diesel (Metropolitano - Tipo D) foram preparadas gravimetricamente. A composição média do B100 foi determinada por um cromatógrafo CG, Modelo CG Master. A massa específica do B100 e suas misturas foram medidas por um densimetro Anton-Paar Digital, modelo DMA 4500. O reômetro Brookfield, modelo LVDV-III (Spindles modelos: SC4-31 e SC14-18) foi utilizado para medir a viscosidade aparente dos fluidos, bem como elucidar os seus comportamentos reológicos. As condições operacionais foram: Temperatura: 20 °C a 60°C; Taxa de cisalhamento: 66s-1 a 333s-1. O valor da viscosidade dinâmica foi obtido utilizando o conceito de viscosidade aparente para fluidos newtonianos. Os Modelos de Andrade e Liew foram usados para predizer os valores da viscosidade e densidade dos óleos vegetais/sebo bovino, B100 e misturas em função da temperatura. Esses modelos foram ajustados por regressão não-linear. Os parâmetros dos Modelos foram obtidos. Os Modelos de Andrade e Liew predizem a viscosidade e densidade do B100 e suas misturas com B0 com desvios em torno de 3%. Por outro lado, os Modelos de Krisnangkura e Allen foram utilizados para a predição de valores da viscosidade em função da composição de FAMEs. Os Modelos de Allen e Krisnangkura predizem viscosidade dinâmica do B100 com desvios de 10% e 5%, respectivamente. Um banco de dados experimental foi criado para estudar o B100 e suas misturas com B0. A técnica da ANOVA foi utilizada para verificar a adequação dos dados experimentais. Palavras-chave: Biodiesel; Biodiesel e misturas com o diesel; Comportamento reológico, Predição de viscosidade e densidade; Modelos Fenomenológicos.

ii

ABSTRACT Cost and depletion of petroleum derived fuels are increasing, thus alternative fuels are quite required. Biodiesel (B100), which is comprised of fatty acid methyl (or ethyl) esters (FAMEs/FAEEs) derived from vegetable oils, animal fats or waste oils mainly through transesterification, is an alternative source of energy. It is renewable, available locally, biodegradable and has proved to be a cleaner fuel. B100 viscosity is a critical physical property concerning the applicability of this fuel in direct injection diesel motors due to: a) B100 viscosity increases at low temperature ultimately leading to flow restrictions and/or filter plugging due to FAMEs/FAEEs crystallisation or gelation; b) An increasing in B100 viscosity diversely affects the atomization process bringing about the occurrence of competitive reactions, such as, charring or coking and polymerization. B100 viscosity is about 1.5 times higher than conventional diesel (B0). B100 and its blends with B0 display temperature-dependent viscosity behaviour similar of that of neat diesel, that is, it decreases with temperature in an exponential fashion. On the other hand, the viscosity of these fuels increases with chain length and saturation degree of FAMEs/FAEEs. This work aims was investigating the mechanical behaviour of B100 and its blends with B0 (B2 to B50) by studying their rheological behaviour and measuring their dynamic viscosity and density at a given temperature. In addition, predictive literature models for viscosity of non-associate liquid mixtures were applied to B100 (Andrade, Krisnangkura and Allen Models) and its blends (Andrade Model). The data obtained for the density of B100 and its blends were fit to the Liew Model. The B100 fuels used in this study were derivate from castor oil; cottonseed oil; oiticica oil and beef tallow. The castor oil B100, cottonseed oil B100 and oiticica oil B100 were produced in a batch transesterification unit (Laboratório de Combustíveis da Universidade Federal de Pernambuco), using methanol and sodium hydroxide as monohydric alcohol and catalyst, respectively. The B100 blends with diesel (Metropolitan - Type D) were prepared on mass-based. The average composition of B100 was determined by a CG Gas Chromatograph, CG Master Model. The density of B100 and its blends was measured by an Anaton-Paar Digital Densimeter, DMA 4500 model. The Brookfield Rheometer, LVDV-III model (spindles models: SC4-31 e SC14-18) was used for measuring the apparent viscosity of these fluids as well as elucidating their rheological behaviour. The operational conditions were: Temperature: 20oC to 60oC; Shear rate: 66s-1 to 333s-1. The dynamic viscosity was obtained using the apparent or Newtonian viscosity concept. The Andrade and Liew Models were used for predicting the vegetable oils/beef tallow, B100 and its blends viscosity and density values in function of temperature. Those models were fit to data by a non-linear regression. Model parameters were obtained. The Andrade and Liew Models predict viscosity and density of the vegetable oils/beef tallow, B100 and their blends with B0 with average errors of 3%. On the other hand, Krisnangkura and Allen Models were used for predicting the vegetable oils/beef tallow and B100 viscosity values in function of FAMEs composition. The Allen and Krisnangkura Models predict dynamic viscosity of the vegetable oils/beef tallow, B100 errors of 10% and 5%, respectively. An experimental data-base was created for the B100 studied and their blends with B0. The ANOVA technique was used for verifying the adequacy of models to the experimental data. Keywords: Biodiesel fuel; Biodiesel fuel blends with diesel fuel; Rheological behaviour; Viscosity and density predictions; Phenomenological models.

iii

SUMÁRIO Resumo i

Abstract ii

Lista de Figuras vi

Lista de Tabelas ix

Nomenclatura xii

1. Introdução 1

2. Objetivos 3

2.1 Objetivo Geral 3

2.2 Objetivos Específicos 3

3. Revisão Bibliográfica 4

3.1 O Biodiesel 4

3.1.1 O Biodiesel no Mundo 5

3.1.2 Biodiesel no Brasil 6

3.2 Composição dos Ácidos Graxos Presentes no Biodiesel 7

3.3 Viscosidade 8

3.4 Matéria-Prima 9

3.4.1 Mamona 9

3.4.2 Algodão 11

3.4.3 Oiticica 14

3.4.4 Sebo Bovino 15

3.5 Óleo Diesel 16

3.5.1 Características do diesel 17

3.5.2 Número de cetano (NC) 18

3.5.3 Viscosidade cinemática e lubricidade do diesel 19

iv

3.5.4 Massa específica do óleo diesel 19

3.6 Fundamentos da Reologia 20

3.6.1 Modelos de Escoamento 21

3.6.2 Equações Constitutivas 23

3.6.3 Modelos Semi-empíricos 25

3.8 Métodos para Análise Estatística de Modelos 29

3.8.1 Análise de Resíduos 29

3.8.2 Análise de Variância (ANOVA) 30

3.8.3 Teste de Aderência de Modelos (Teste χ2) 30

4. Materiais e Metodologia Experimental 32

4.1 Matéria-Prima 32

4.2 Caracterização do Comportamento Reológico 32

4.3 Massa Específica dos Óleos, Biodiesel e Misturas Diesel/Biodiesel 33

4.4 Viscosidade Cinemática dos Óleos, Biodiesel e Misturas Diesel/Biodiesel 34

4.5 Caracterização Química dos Biodiesel e sua Matéria Prima 34

4.6 Metodologia para Verificação de Modelos Semi-empíricos 35

5. Resultados e Discussão 36

5.1 Caracterização Química 36

5.2 Caracterização Reológica dos Biodiesel, suas Respectivas Matérias-primas e Diesel.

39

5.2.1 Biodiesel e suas Respectivas Matérias-primas 39

5.2.2 Óleo Diesel Mineral 47

5.2.3 Misturas Diesel/biodiesel 48

5.3 Propriedades Fluidodinâmicas do Biodiesel, de sua Matéria-prima e das Misturas Diesel/biodiesel

59

5.3.1 Massa Específica 60

5.3.2 Modelo Preditivo para Massa Específica 64

v

5.3.3 Viscosidade Absoluta e Cinemática 66

5.3.4 Predição da Viscosidade Cinemática em Termos da Temperatura 71

5.3 Análise de Modelos Fenomenológicos para a Viscosidade 77

6. Conclusões 83

7. Sugestões para Próximos Trabalhos 84

8. Referências Bibliográficas 85

Anexos 93

vi

LISTA DE FIGURAS Figura 1 - Dispersões em repouso e fluindo através de um tubo 22

Figura 2 - Curvas de fluxo e de viscosidade para fluidos generalizados 22

Figura 3 - Representação esquemática do fluido viscoso 27

Figura 4 - Gráfico para análise de resíduo 29

Figura 5 - Equipamentos utilizados na caracterização reológica 33

Figura 6 - Densímetro de Bancada Anton-Paar DMA 4500 34

Figura 7 – Cromatogramas representativos das amostras. (a) O-M; (b) B100-M 37

Figura 8 – Cromatogramas representativos das amostras. (a) O-A; (b) B100-A 37

Figura 9 – Cromatogramas representativos das amostras. (a) O-SB; (b) B100-SB 38

Figura 10 - Curvas de fluxo a diversas temperaturas: (a) O-M; (b) B100–M 39

Figura 11 - Curvas de fluxo a diversas temperaturas: (a) O-A; (b) B100-A 39

Figura 12 - Curvas de fluxo a diversas temperaturas: (a) O-SB refinado; (b) B100-SB

40

Figura 13 - Curvas de fluxo a diversas temperaturas: a) O-OB; b) B100 – OB. 40

Figura 14 - Curvas de fluxo a diversas temperaturas: a) O-OD; b) B100–OD. 40

Figura 15 - Curvas de viscosidade a diversas temperaturas: (a) O-M; (b) B100-M 41

Figura 16 - Curvas de viscosidade a diversas temperaturas: (a) O-A; (b) B100-A 42

Figura 17 - Curvas de viscosidade a diversas temperaturas: (a) O-SB refinado; (b) B100-SB

42

Figura 18 - Curvas de viscosidade a diversas temperaturas: a) O-OB; b) B100-OB 42

Figura 19 - Curvas de viscosidade a diversas temperaturas: a) O-OD; b) B100-OD 43

Figura 20 – (a) Curvas de fluxo do óleo diesel a diversas temperaturas; (b) Curvas de viscosidade do óleo diesel a diversas temperaturas.

47

Figura 21 – Curvas de fluxo das Misturas B2 a diversas temperaturas: (a) B2-M; (b) B2-A.

48

Figura 22 – Curvas de fluxo das Misturas B2 a diversas temperaturas: (a) B2-SB; (b) B2-OD.

49


49

vii


49

Figura 25 – Curvas de fluxo das Misturas B10 a diversas temperaturas: (a) B10-M; (b) B10-A

50


50


50

Figura 28 – Curvas de fluxo das Misturas B20 a diversas temperaturas: (a) B20-SB; (b)B20-OD.

51


51

Figura 30 – Curvas de fluxo das Misturas B40 a diversas temperaturas: (a) B30-SB; (b) B30-OD

51


52


52


52


53

Figura 35 – Massa específica em função da temperatura (P = 1 atm). (a) O-M, O-A, 0-SB, O-OB e O-OD; (b) Diesel, B100-M; B100-A, B100-SB, B100-OB e B100-OD.

61

Figura 36 – Massa específica em função da temperatura (P = 1 atm). (a) Diesel, B2-M, B2-A, B2-SB e B2-OD; (b) Diesel , B5-M, B5-A, B5-SB e B5-OD.

62

Figura 37 - Massa específica em função da temperatura (P = 1 atm). (a) Diesel, B10-M, B10-A, B10-SB e B10-OD; (b) Diesel, B20-M, B20-A, B20-SB e B20-OD

62

Figura 38 – Massa específica em função da temperatura (P = 1 atm). (a) Diesel, B30-M, B30-A, B30-SB e B30-OD; (b) Diesel, B40-M, B40-A, B40-SB e B40-OD

62

Figura 39 – Massa específica em função da temperatura (P = 1 atm), Diesel, B50-M, B50-A, B50-SB e B50-OD

63

Figura 40 – Comparação entre dados para a viscosidade cinemática preditos pelo Modelo de Andrade e aqueles empíricos: (a) O-M e O-OD ; (b) O-A e O-SB.

73

Figura 41 – Comparação entre dados para a viscosidade cinemática preditos pelo Modelo de Andrade e aqueles empíricos: (a) B100-M e B100-OD; (b) B100-A e B100-SB.

74

Figura 42 – Comparação entre dados para a viscosidade cinemática preditos pelo Modelo de Andrade e aqueles empíricos: (a)B2-M a B50-M; (b) B2-OD a B50-OD

74

Figura 43 – Comparação entre dados para a viscosidade cinemática preditos pelo Modelo de Andrade e aqueles empíricos: (a) B2-A a B50-A; (b) B2-SB a B50-SB.

74

viii

Figura 44 – Análise de Resíduos para: a) O-M, O-A, O-SB e O-OD; b) B100-M, B100-A, B100-SB e B100-OD.

76

Figura 45 – Análise de Resíduos para: a) B2-M a B50-M; b) B2-OD a B50-OD. 76

Figura 46 – Análise de Resíduos para: a) B2-A a B50-A; b) B2-SB a B50-SB. 76

Figura 47 – Teste F (Modelo de Krisnankgura). (a) O-M; (b) O-A. 78

Figura 48 – Teste F (Modelo de Krisnankgura) para o O-SB. 79

Figura 49 – Teste F para B100-M: (a) Krisnankgura; (b) Krisnankgura-modificado 81

Figura 50 – Teste F (Modelo de Krisnankgura) para: (a) B100-A; (b) B100-SB. 82

ix

LISTA DE TABELAS Tabela 1- Variação da Composição dos Ácidos Graxos no Óleo de Mamona 10

Tabela 2- Especificações do Óleo de Mamona 10

Tabela 3- Parâmetros para o Biodiesel de Mamona 11

Tabela 4- Padrão Recomendado pela AOCS para Óleo de Algodão Refinado 12

Tabela 5 – Parâmetros Físico-químicos do Biodiesel de Algodão 13

Tabela 6 – Propriedades do óleo de oiticica 14

Tabela 7 – Propriedades do biodiesel de oiticica 15

Tabela 8 - Especificações para o Sebo Bovino 15

Tabela 9 – Ponto de Entupimento do Filtro a Frio 17

Tabela 10 - Dados característicos da coluna capilar 35

Tabela 11 – Composição média de ácidos graxos presentes nos óleos/gordura e de ésteres metílicos de ácidos graxos presentes nos biodiesel.

38

Tabela 12 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para os óleo e biodiesel de mamona

44

Tabela 13 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para os óleo e biodiesel de algodão 44

Tabela 14 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para o óleo e biodiesel de oiticica bruto

44

Tabela 15 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para os óleo e biodiesel de oiticica degomado

45

Tabela 16 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para a gordura líquida e seu biodiesel

45

Tabela 17 – Variação do coeficiente angular, φtan , das retas de fluxos para os B100 e suas matérias-primas na faixa de temperatura de estudo

46

Tabela 18 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para o óleo diesel (Tipo D) 48

Tabela 19 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para as Misturas B2-M e B2-A 54

Tabela 20 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para as Misturas B2-SB e B2-OD 54


Tabela 22 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para as Misturas B5-SB e B5-OD 54


x

Tabela 24 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para as Misturas B10-SB e B10-OD

55



55



56



56



57

Tabela 33 – Comparação entre os índices de consistência obtidos para o óleo diesel e as Misturas B2 a B50 (Mamona)

57

Tabela 34 - Comparação entre os índices de consistência obtidos para o óleo diesel e as Misturas B2 a B50 (Algodão)

58

Tabela 35 – Comparação entre os índices de consistência obtidos para o óleo diesel e as Misturas B2 a B50 (Sebo de Boi)

58

Tabela 36 – Comparação entre os índices de consistência obtidos para o óleo diesel e as Misturas B2 a B50 (Oiticica degomado)

58

Tabela 37 – Massa Específica dos O-M, O-A, O-SB e O-OD. 60

Tabela 38 – Massa específicas do diesel e dos B100-M, B100-A, B100-SB e B100-OD

60

Tabela 39 – Percentual de afastamento dos valores da massa especifica das Misturas B2 e B50 para daqueles do diesel a 40º C.

63

Tabela 40 - Parâmetros do Modelo de Liew para os diesel, O-M, O-A, O-SB, O-OB e O-OD

64

Tabela 41: Parâmetros do Modelo de Liew para B100-M e Misturas B2-M a B50-M

64

Tabela 42: Parâmetros do Modelo de Liew para os B100-A e Misturas B2-A a B50-A

65

Tabela 43: Parâmetros do Modelo de Liew para os B100-SB e Misturas B2-SB a B50-SB

65

Tabela 44: Parâmetros do Modelo de Liew para os B100-OB, B100-OD e Misturas B2-OD a B50-OD

65

Tabela 45 – Viscosidade cinemática para O-M, O-A, O-SB e O-OD 67

xi

Tabela 46 – Viscosidade cinemática dos diesel, B100-M, B100-A, B100-SB e B100-OD

67

Tabela 47 – Viscosidade cinemática para as Misturas B2-M, B2-A, B2-SB e B2-OD.

68


68


68


69


69


69


69

Tabela 54 – Comparação entre os valores obtidos para a viscosidade cinemática das Misturas B2 a B50 e aquele para o diesel (Tipo D) a 40º C.

70

Tabela 55 - Parâmetros do Modelo de Andrade para os diesel, O-M, O-A, O-SB, O-OB e O-OD.

72

Tabela 56 - Parâmetros do Modelo de Andrade para os B100 e Mistura B2 a B50 para Mamona e Oiticica Degomado

72

Tabela 57 - Parâmetros do Modelo de Andrade para os B100 e Mistura B2 a B50 para Algodão e Sebo de Boi

73

Tabela 58 – Discrepância entres os valores experimental e predito para viscosidade dinâmica diesel, O-M, O-A, O-SB, O-OD, B100-M, B100-A, B100-SB, B100-OD, Misturas B2 a B50)

75

Tabela 59 – Valores empíricos e preditos para viscosidade cinemática dos B100-M, B100-A e B100-SB (Modelo de Allen) a 40º C. 77

Tabela 60: Valores empíricos e preditos para viscosidade cinemática dos O-M, O-A e O-SB (Modelo de Krisnankgura)

78

Tabela 61 – Parâmetros da ANOVA e 2χ para o O-M, O-A e O-SB (Modelo de Krisnankgura)

79

Tabela 62: Valores empíricos e preditos para viscosidade cinemática dos B100-M, B100-A e B100-SB (Modelo de Krisnankgura)

80

Tabela 63: Valores empíricos e preditos para viscosidade cinemática dos B100-M (Modelo de Krisnankgura-modificado) 81

Tabela 64– Parâmetros da ANOVA e 2χ para o B100-M, B100-A e B100-SB (Modelo de Krisnankgura e Modelo de Krisnankgura-modificado)

82

xii

NOMENCLATURA

d v: Gradiente de velocidade (cm/s);

dx : Distância (cm);

G- Módulo de rigidez cisalhante do fluido, N/m2;

K - Índice de consistência do fluido;

M - Peso molar do componente em estudo;

n - Índice de comportamento;

T - Temperatura absoluta (K),

0t Gν= - Tempo característico do fluido em estudo;

VB - Fração volumétrica (%) de biodiesel na mistura

Letras Gregas

τ - tensão de cisalhamento (tensor) , Pa;

0τ - Tensão de cisalhamento inicial, Pa;

γ - Taxa de cisalhamento, (s-1);

0ν - Constante análoga à viscosidade de fluidos Newtonianos;

ν - Viscosidade cinemática (cSt);

- Massa Específica em função da temperatura (g/cm3)

μ - Viscosidade Dinâmica ou Absoluta (mPa.s)

M I Xμ - Viscosidade Dinâmica da Mistura (mPa.s)

ηap – Viscosidade Aparente (mPa.s)

χ2 – Qui-quadrado

)(Tρ

xiii

Abreviaturas

ANP - Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustível;

AOCS - American Oil Chemist’s Society;

ASTM - American Society of Testing and Materials;

B2 – Mistura: 98% de diesel comercial e 2% de biodiesel (v/v);







CR – Comportamento Reológico;

INT - Instituto Nacional de Tecnologia;

IPT - Instituto de Pesquisas Tecnológicas;

NC - Número de cetano;

NDB - número de duplas ligações;

O - A – Óleo de Algodão;

O - M – Óleo de Mamona;

O-OB – Óleo de Oiticica Bruto;

O-OD – Óleo de Oiticica Degomado;

O-SB – Óleo de Sebo Bovino;

OVEG - Programa de Óleos Vegetais;

PEF - Ponto de entupimento a frio;

PN - Ponto de névoa;

RI - Retardo de ignição;

UFC - Universidade Federal do Ceará;

1

1. Introdução

O biodiesel vem ganhando atenção como combustível alternativo. É tipicamente obtido

através da alcoólise de óleos vegetais, gorduras animais ou óleos de rejeito de frituras. A reação

de alcoólise é realizada com um álcool de cadeia curta, como por exemplo, o metanol ou etanol,

podendo ser catalisada por álcalis, ácidos ou enzimas. O biodiesel e suas misturas com o diesel

derivado do petróleo, tal como o combustível de Wilson (mistura B20), já usado no Canadá,

podem ser utilizados em motores de ignição, sem a necessidade de modificação do motor. Além

de reduzir as emissões de hidrocarbonetos, de monóxido de carbono e de outros gases poluentes

na atmosfera, promovendo assim uma combustão limpa (Joshi e Pegg, 2006).

Graboski e McCormick (1998) publicaram uma revisão extensa sobre o uso de biodiesel

em motores de ignição, concluíram que o biodiesel é uma alternativa viável. Há, no entanto,

alguns pontos de discordância entre alguns autores. A viscosidade do biodiesel é um dos pontos

de grande discordância entre a comunidade científica por dois pontos extremos: a) A

temperaturas baixas, o biodiesel torna-se viscoso, podendo gelificar, solidificar e/ou cristalizar,

causando dificuldade ou impossibilidade ao escoamento do combustível ao motor (Joshi e Peg,

2006; Soares et al., 2006); b) O processo de atomização, estágio inicial da combustão, é afetado

significantemente pela viscosidade uma vez que o oxigênio reage rapidamente com o

combustível na superfície da gota de óleo, desprendendo uma grande quantidade de calor, que

iniciará reações secundárias e competitivas tal como a de polimerização. Quanto mais viscoso

for o biodiesel, maior a tendência de formação de gotas de grande diâmetro, favorecendo a

ocorrência de reações secundárias (Joshi et al., 2006; Krisnangkura et al., 2006; Ryan et al.,

1982; Quick et at., 1982).

A viscosidade do biodiesel é aproximadamente 1,5 a 10,0 vezes maior que a do diesel

comercial (Joshi e Pegg, 2006). Diminui com o aumento da temperatura e está diretamente

relacionada com a composição dos ácidos graxos que constitui a matéria-prima, que por sua vez,

depende de fatores como: a) condições climáticas, b) tipo de solo para cultivo das plantas, c)

maturidade da colheita, d) forma de processamento do óleo, etc. (Tate et al., 2006). Assim,

visando reduzir a viscosidade dos óleos vegetais, diferentes alternativas têm sido consideradas,

tais como diluição, microemulsão com metanol ou etanol, craqueamento catalítico (Dantas,

2006), sendo de grande importância a predição da viscosidade do biodiesel e de suas misturas

com o diesel dentro de uma faixa de temperatura de 20 a 300ºC (Kerihuel et al., 2006).

2

Para que a mistura diesel/biodiesel seja utilizada com eficácia em motores de ignição

com compressão, a Agência Nacional do Petróleo, Gás Natural e Biocombustível (ANP) divide

tais propriedades como massa específica e viscosidade cinemática em dois grupos: um deles

contém os parâmetros gerais como aparência, fluidez, combustão, etc, que são usados para o óleo

diesel mineral e o outro grupo descreve a composição química e a pureza dos ésteres que

constituem o biodiesel (Maia et al., 2006).

A investigação sobre a reologia do biodiesel e das misturas diesel/biodiesel mostra que,

dependendo do teor de ácidos graxos encontrados na matéria prima, tem mostrado que o

comportamento daqueles materiais varia de newtoniano para algumas misturas diesel/biodiesel a

fluidos não-newtonianos pseudoplásticos para o caso do diesel e biodiesel puro (Dantas, 2006).

Atualmente, pesquisadores dedicam-se aos estudos que propõem alguns modelos

empíricos e semi-empíricos para predição de viscosidade cinemática da matéria prima, do

biodiesel e das misturas diesel/biodiesel, com base nas temperaturas e adição de solventes

(Krisnangkura, 2005). Porém, há divergências sobre alguns aspectos em torno de eficiência da

combustão e do fator que contribui para isto, que é a viscosidade. Isto porque a atomização, que

é o estágio inicial da combustão do motor a diesel, é significativamente afetada pela viscosidade.

Recentemente, investigações propõem a inclusão da composição de ácidos graxos na formulação

dos modelos para a viscosidade, pois esta varia com aumento de átomos de carbono presente na

composição e também com o grau de saturação, gerando dados sobre a dependência do

comportamento reológico do biodiesel e de suas misturas com o diesel (Knothe, 2005).

3

2. Objetivos

2.1 Objetivo Geral:

Investigar o comportamento reológico de diversos biodiesel e de algumas de suas

misturas com o diesel, levando em consideração a temperatura e composição de ácidos graxos.

2.2 Objetivos Específicos:

Determinar composição química do biodiesel e da matéria-prima que lhe deu origem;

Determinar a viscosidade cinemática e o comportamento reológico do óleo vegetal e

gordura animal, utilizados em função da temperatura;

Determinar a viscosidade cinemática e o comportamento reológico biodiesel e sua

matéria-prima e suas misturas com o diesel em função da temperatura;

Verificar modelos semi-empíricos para a viscosidade dos biodiesel;

Testar modelos clássicos da literatura para o comportamento reológico dos biodiesel e de

suas misturas com o diesel.

4

3. Revisão Bibliográfica 3.1 O Biodiesel

Biodiesel é um combustível biodegradável derivado de fontes renováveis que pode ser

obtido por diferentes processos tais como o craqueamento, a esterificação ou pela alcoólise. Esta

última, mais utilizada, consiste numa reação química de óleos vegetais ou de gorduras animais

com o álcool, etanol ou metanol, estimulada por um catalisador. Desse processo também se

extrai a glicerina, empregada para fabricação de sabonetes e diversos outros cosméticos. Há

dezenas de espécies vegetais no Brasil das quais se pode produzir o biodiesel, tais como

mamona, dendê (palma), girassol, babaçu, amendoim, pinhão manso, soja, dentre outras.

O biodiesel substitui total ou parcialmente o óleo diesel de petróleo em motores

ciclodiesel automotivos (de caminhões, tratores, automóveis, etc.) ou estacionários (geradores de

eletricidade, calor, etc.). Pode ser usado puro ou misturado ao diesel em diversas proporções.

Dentro deste contexto, o biodiesel apresenta as seguintes vantagens: a) é uma alternativa

para o diesel; b) é fonte de combustível renovável; c) reduz impacto sobre o meio-ambiente; d)

os gases de emissão são menos agressivos; e) é biodegradável (Vicente et al., 2004). Levando em

consideração as aplicações do biodiesel e suas vantagens, tem-se que há um grande interesse

atual na expansão do seu processo de produção. Diante deste panorama, os estudos estão

voltados para a melhoria da qualidade do biodiesel, a eficiência de processo e uso de matéria

diversa (Ramadhas et al., 2005).

O uso direto de biodiesel em motores está restrito as algumas de suas propriedades

físicas, como por exemplo, a sua viscosidade cinemática cujo valor é aproximadamente duas a

dez vezes maior que a do diesel, dependendo da matéria-prima que o originou, (Biodiesel: 6-54

cSt, Diesel: 3,1 cSt a 38o C) (Ramadhas et al.., 2005). Dentre os métodos viáveis existentes para

produzir o biodiesel, reduzindo sua viscosidade, encontra-se a trasesterificação (alcoólise) dos

triacilglicerídeos em presença de catalisadores. De acordo com Branwal e Sharma (2005), as

cadeias longas dos triacilglicerídeos são transformadas em mono-ésteres (biodiesel) e glicerol

através de uma seqüência de reações químicas reversíveis i.e.:

COORReoDiglicerídROHdeosTriglicerí IrCatalisado +⎯⎯⎯⎯ →←+ (01)

5

COORRídeosMonoglicerROHeosDigliceríd IIrCatalisado +⎯⎯⎯⎯ →←+ (02)

COORRGlicerolROHídeosMonoglicer IIIrCatalisado +⎯⎯⎯⎯ →←+ (03)

Sendo os radicais (RI, RII, RIII) da cadeia de mono-ésteres (biodiesel), hidrocarbonetos de

cadeias longas. A reação global de alcoólise é dada por (Furuta et al., 2004; Branwal e Sharma,

2005):

ésteresMonoGlicerolÁlcooldeosTriglicerí rCatalisado −+⎯⎯⎯ →←+ (04)

Com relação ao tipo de álcool a ser utilizado no processo, há indicação na literatura que

este parâmetro não afeta a conversão dos triacilglicerídeos à mono-ésteres. Industrialmente, têm

sido utilizados o metanol, o etanol, o propanol e o butanol. A seleção do álcool tem sido feita a

partir das considerações sobre os custos e desempenho de processo. O metanol tem sido

comumente escolhido devido ao seu baixo custo (Furuta et. al., 2004; Ramadhas et al., 2005;

Branwal e Sharma, 2005).

As variáveis mais importantes que afetam a taxa da reação de alcoólise do óleo vegetal

são: a) temperatura da reação; b) razão molar álcool/óleo; c) catalisador, d) velocidade de

mistura e pureza dos reagentes (Branwal e Sharma, 2005).

3.1.1 O Biodiesel no Mundo

No início da década de 90, o processo de industrialização do biodiesel foi iniciado na

Europa. Portanto, mesmo tendo sido desenvolvido no Brasil, o principal mercado produtor e

consumidor de biodiesel em grande escala foi a Europa.

As refinarias de petróleo da Europa têm buscado a eliminação do enxofre do óleo diesel.

Como a lubricidade do óleo diesel mineral dessulfurado diminui muito, a correção tem sido feita

pela adição do biodiesel, já que sua lubricidade é extremamente elevada. Esse combustível tem

sido designado, por alguns distribuidores europeus, de “Super Diesel” (Lima, 2004). A União

Européia produz anualmente mais de 1,35 milhões de toneladas de biodiesel, em cerca de 40

unidades de produção. Isso corresponde a 90% da produção mundial de biodiesel (Bioflorestal,

2006).

6

Dados obtidos no final de 2005 (Biodieselbr, 2006), indicam que nos EUA estão em

funcionamento 45 fábricas de biodiesel, que produzem uma média de 6,5 milhões de galões (24

milhões de litros) por ano. Está planejada a construção de mais 54 complexos semelhantes nos

próximos anos. A escala de produção tem crescido significativamente e as plantas encontram-se

distribuídas em vários pontos do país.

3.1.2 Biodiesel no Brasil

As informações seguintes são de acordo com Holanda (2006), que relata no Brasil, desde

a década de 20, o Instituto Nacional de Tecnologia (INT), já estudava e testava combustíveis

alternativos e renováveis. Desde a década de 70, por meio do INT, do Instituto de Pesquisas

Tecnológicas (IPT) e da Comissão Executiva do Plano da Lavoura Cacaueira (CEPLAC) vêm

sendo desenvolvidos projetos de óleos vegetais como combustíveis, com destaque para o

DENDIESEL.

Na década de 70, a Universidade Federal do Ceará (UFC), desenvolveu pesquisas com o

intuito de encontrar fontes alternativas de energia. As experiências acabaram por revelar um

novo combustível originário de óleos vegetais e com propriedades semelhantes ao óleo diesel

convencional: o biodiesel.

Com o desenvolvimento de outras instituições de pesquisas, da Petrobrás e do Ministério

da Aeronáutica, foi criado o PRODIESEL em 1980. O combustível foi testado por fabricantes de

veículos a diesel. A UFC também desenvolveu o querosene vegetal de aviação para o Ministério

da Aeronáutica.

Após os testes em aviões a jato, o combustível foi homologado pelo Centro Técnico

Aeroespacial. Em 1983, o Governo Federal, motivado pela alta nos preços de petróleo, lançou o

Programa de Óleos Vegetais (OVEG), na qual foi testada a utilização de biodiesel e misturas

combustíveis em veículos que percorreram mais de 1 milhão de quilômetros. É importante

ressaltar que essa iniciativa, coordenada pela Secretaria de Tecnologia Industrial, contou com a

participação de institutos de pesquisas, de indústrias automobilísticas e de óleos vegetais, de

fabricantes de peças e de produtores de lubrificantes e combustíveis.

A lei 11.097 de 13 de janeiro de 2005, além de dar incentivo às empresas produtoras de

biodiesel tornou obrigatória a adição de 2% de biodiesel no óleo diesel vendido no país de 2008

até 2013, quando o percentual será aumentado para 5%, o que exigirá a produção interna de mais

de 2 bilhões de litros de biodiesel por ano. Se a produção interna de oleaginosas aumentar,

poderemos alcançar os 20% de mistura utilizados em diversos países.

7

Com a adição de apenas 2% ao diesel, o país irá deixar de importar cerca 840 milhões de

litros de óleo diesel por ano. Este programa poderá ser comparado ao PROÁLCOOL e

transformar o Brasil num grande produtor e exportador de biocombustíveis. Entretanto, como a

produção atual é mínima, serão necessários alguns anos para que a Petrobrás possa receber os

800 milhões de litros de biodiesel necessários para a mistura determinada pela lei. Esta situação

cria um nicho de mercado para os pioneiros na produção do biodiesel (Torres, 2006).

3.2 Composição dos Ácidos Graxos Presentes no Biodiesel

As características do biodiesel são determinadas pela composição dos ésteres de ácidos

graxos que o compõe. Muitas das propriedades do biodiesel têm origem nas estruturas dos ácidos

graxos originais de sua matéria-prima e do álcool utilizado na reação de alcoólise. Dentre as

mais importantes podemos citar: a) qualidade da ignição; b) entalpia de combustão; c)

escoamento a frio; d) estabilidade oxidativa; e) viscosidade e lubricidade. A qualidade da

ignição, que é avaliada em função do número de cetano, trata-se de um dos indicadores mais

importantes da qualidade dos combustíveis para motores de compressão interna. Este valor

representa o intervalo de tempo entre a injeção do combustível e sua ignição. Os fatores que

contribuem efetivamente no valor do número de cetano são: a) o tamanho da cadeia carbônica

dos ácidos graxos; b) o número de insaturações presentes na cadeia; c) ramificações. Entretanto,

cadeias longas são suficientes para ocasionar um alto número de cetano mesmo que o álcool

utilizado na esterificação seja ramificado. Essa característica é interessante, já que ésteres

produzidos com álcoois ramificados apresentam melhores propriedades de escoamento a baixas

temperaturas. O número de cetano, entretanto, não pode ser muito elevado, nem muito baixo. O

Biodiesel muito rico em ácidos graxos saturados pode apresentar problema na queima do

combustível (Knothe, 2005; Camargos, 2005).

Um dos maiores problemas com a utilização do biodiesel são suas propriedades de

escoamento a baixas temperaturas, indicadas pelos pontos de fluidez e ponto de névoa. O ponto

de névoa é a temperatura na qual os primeiros cristais aparecem no líquido, quando este é

resfriado abaixo das condições de operação. Como conseqüência o material graxo se torna

nebuloso devido à formação de cristais e a solidificação de saturados. Sólidos e cristais crescem

rapidamente e se aglomeram, entupindo filtros e linhas de combustíveis e causando problemas de

operação e combustão nos motores. Com a diminuição da temperatura, mais sólidos são

formados e o líquido se aproxima do seu ponto de fluidez, temperatura mais baixa na qual ele

ainda escoa. Compostos graxos saturados têm pontos de fusão mais alto que os insaturados e na

8

mistura eles cristalizam a temperaturas mais elevadas. Biodiesel com quantidades significativas

de ésteres de ácidos graxos saturados apresentarão pontos de fluidez e névoa mais altos e serão

menos indicados para climas frios (Knothe, 2005).

A viscosidade é um dos fatores mais importantes no que diz respeito ao funcionamento

correto de motores a diesel. A viscosidade aumenta com o comprimento da cadeia e com a

saturação. Essa característica também é válida para os álcoois, ou seja, quanto maior a cadeia do

álcool utilizado na alcoólise, maior a viscosidade do produto. Logo, ésteres etílicos são mais

viscosos que ésteres metílicos. Ramificações não influenciam na viscosidade. A configuração

das duplas ligações (cis ou trans) tem certa influência, sendo a trans mais viscosa. O número de

duplas ligações não interfere na viscosidade (Knothe, 2005).

3.3 Viscosidade

Define-se viscosidade como a resistência do fluido ao escoamento. Sendo esta definida

como a propriedade física dos fluidos (Schramm, 2006; Costa, 2006). Segundo Moretto e Fett

(1998) a viscosidade aumenta com o comprimento das cadeias dos ácidos graxos dos

triacilglicerídeos;

Os óleos que contêm ácidos graxos de baixa massa molar são ligeiramente menos

viscosos que os com alto peso molecular, mas como em outros líquidos, nos óleos, também a

viscosidade diminui com o aumento da temperatura, havendo uma relação linear entre o

logaritmo da viscosidade e o da temperatura (Costa, 2006). Podemos avaliar a viscosidade de

determinado fluido por três aspectos: a) Viscosidade absoluta que é definida como medida por

um sistema de geometria que não está influenciada pela gravidade para obtenção dessa medida.

É expressa em unidades de Poise ou centiPoise (cP); b) Viscosidade cinemática que é definida

como medida por um sistema de geometria que usa a gravidade para obtenção dessa propriedade;

sua unidade é o Stokes ou centiStokes (cSt), em que o Stokes é igual ao Poise, dividido pela

massa específica do fluido (1 Stoke = 100 centiStokes = mm2/s); c) Viscosidade aparente: É a

viscosidade de um líquido não newtoniano. É a viscosidade em um único ponto ou a uma taxa de

cisalhamento única. É expressa em unidades de Poise ou centiPoise.

9

3.4 Matéria-Prima

3.4.1 Mamona O óleo de mamona é um óleo vegetal, conhecido como óleo de rícino e,

internacionalmente, como castor oil; diferencia-se dos demais óleos vegetais pela grande

quantidade de hidróxidos que contém, especialmente o do ácido ricinoléico. Conforme Savy

Filho et al., (1999), a presença desse triglicerídeo na sua composição, é de 84%, em média,

contendo três grupos altamente reativos, que permitem obter-se grande número de reações

químicas decorrentes da presença do grupo carboxila no carbono 1, uma dupla ligação no

carbono 9 e a hidroxila no carbono 12 que, juntas, permitem qualidades específicas à produção

de uma infinidade de produtos industriais (Costa, 2006).

No cenário de oleaginosas utilizadas para a produção de biodiesel, a mamona vem

ganhando grande destaque por ser abundante no Nordeste brasileiro e também devido ao seu alto

teor de óleo, assumindo um papel de desenvolvimento econômico e social que permitirá o

incentivo da agricultura familiar e melhoria da qualidade de vida no semi-árido (Azevedo e

Lima, 2001). Além disso, o óleo de mamona pode ser usado na fabricação de tintas e isolantes e

serve como lubrificante na Aeronáutica, base na manufatura de cosméticos, drogas e

farmacêuticos e em vários processos industriais, sendo um óleo bastante estável em variadas

condições de temperatura e pressão (Costa et al., 2004).

Do ponto de vista comercial o óleo é o principal componente da semente de mamona

(Ricinus communis, L.), cujo potencial para a indústria química, é indispensável. Caracterizada

por conter um ácido graxo predominante em sua composição, o que não ocorre com os outros

óleos vegetais, devendo conter no mínimo 84% do triglicerídeo do ácido ricinoléico.

Possui três grupos funcionais altamente reativos, e é o único ácido graxo hidroxilado, o

que o torna solúvel em álcool a baixa temperatura e permite a síntese de um grande número de

derivados, razão de sua versatilidade (IEA, 2004). A Tabela 1 mostra a variação da composição

dos ácidos graxos no óleo de mamona.

10

Tabela 1- Variação da Composição dos Ácidos Graxos no Óleo de Mamona (Fonte: Embrapa,

2006)

Ácidos Graxos (%)

Ácido Ricinoléico 84-91

Ácido Oléico 3,1-5,9

Ácido Linoléico 2,9-6,5

Ácido Esteárico 1,4-2,1

Ácido Palmítico 0,9-1,5

O grupo hidroxila confere, a esse composto, estabilidade e alta viscosidade, que é

permitida em amplas faixas de temperatura, explicada pela formação de pontes de hidrogênio

intermoleculares (Muller, 1978); além de solidificarem em baixas temperaturas, possuem

também estabilidade oxidativa. A Tabela 2 mostra a faixa de variação de algumas propriedades

do óleo de mamona.

Tabela 2- Especificações do Óleo de Mamona (Fonte: Proquinor*)

Acidez (mg KOH/g amostra) Valor**

Viscosidade a 25°C (cPs) 500 - 800

Massa específica a 20°C (g / cm ) 0,9 - 1,0 * Produtos Químicos do Nordeste LTDA ** Valor Maximo: 4mg KOH/g .

Embora o grupo hidroxila no óleo de rícino confira estabilidade extra ao óleo, impedindo

a formação dos hidroperóxidos, a sua presença atribui ao óleo características incomuns para um

óleo vegetal, a exemplo da viscosidade elevada e a maior solubilidade em álcoois, decorrentes

das ligações de hidrogênio dos seus grupos hidroxila (Ogunniyi, 2006). Esta última característica

tem sido responsável por uma das grandes dificuldades encontradas na produção de biodiesel

através da alcoólise do óleo de mamona que é a separação da glicerina e o álcool do biodiesel de

forma a atender as especificações da Resolução 042/2004 da Agência Nacional do Petróleo, Gás

Natural e Biocombustíveis – ANP.

Santos et al. (2004) realizou um estudo da viscosidade cinemática do biodiesel de

mamona obtendo os resultados expressos na Tabela 3.

11

Analisando-se a Tabela 3, chegou-se a conclusão que a presença de um maior teor de

hidroxiácidos no óleo de mamona se reflete nas suas propriedades coligativas. Em estudo

similar Maia, 2006, constatou que devido a presença substancial do ácido ricinoléico em sua

composição, cerca de 90,2% a viscosidade do biodiesel de mamona torna-se um dos problemas

mais evidentes do mesmo, tornando-o um dos ésteres de óleos vegetais mais viscosos,

encontrando-se fora dos limites permitidos pela portaria da ANP, que para o óleo diesel mineral

deve apresentar viscosidade cinemática de 2,5 a 5,5 cSt. Para o biodiesel de mamona puro foi

medido um valor de 14,51 cSt. Já para o óleo diesel mineral puro (tipo D-metropolitano), obteve-

se 3,28 cSt (Maia, 2006).

Tabela 3- Parâmetros para o Biodiesel de Mamona (Santos et al., 2004)

Produto Viscosidade (cSt)

Teor de Enxofre

(%)

Massa específica a 15ºC (g/cm3)

Massa específica a 20ºC (g/cm3)

Óleo de Mamona 239,3900 0,0000 0,9573 0,9584

Biodiesel de Mamona 13,7500 0,0001 0,9279 0,9245

Óleo Diesel 3,2000 0,2000 0,8503 0,8542

3.4.3 Algodão

A espécie de algodoeiro G. hirsutum L.r. latifolium Hutch., mais plantada no mundo, com

33,31 milhões de hectares e que produz sementes com línter, é responsável por 90% da produção

mundial de algodão em caroço ou algodão em rama, bastante usada pela humanidade. Devido às

inúmeras aplicações desta malvácea, é considerada “o boi vegetal” e, ainda, por ser totalmente

aproveitada pelo homem.

A semente, coberta com línter e rica em óleo, contém em média 60% de caroço e 40% de

fibra. A amêndoa liberada com a quebra das cascas, possui de 30 % a 40 % de proteínas e de

35% a 40% de lipídios. Constitui uma das principais matérias-primas para a indústria de óleo

comestível (Aboissa, 2007).

12

De acordo com autor (Boccardo, 2004), o rendimento em óleo de algodão varia de 0,1-

0,2(t/ha), com 3 meses de colheita e com ciclo de máximo de eficiência anual.

O óleo obtido das sementes de algodão é de coloração escura, provocada por pigmentos

que acompanham o gossipol no interior das glândulas distribuídas nos cotilédones e hipocótilo.

A presença desses compostos leva à necessidade de se proceder ao refinamento do óleo para

eliminação através do calor, uma vez que os mesmos são termolábeis e durante o refino são

destruídos (Solomons, 2002).

Os principais ácidos graxos são o palmítico, o oléico e o linoléico. O óleo de algodão está

classificado na categoria dos semi-secativos. Seu índice de iodo varia de 100 a 110; o índice de

acidez de 0,04 a 0,08, o índice de saponificação de 192 a 195, o índice tiocianogênio de 61 a 65 e

o índice de refração de 1,4697 a 1,4698 (Aboissa, 2007). A Tabela 4 mostra o padrão

recomendado pela American Oil Chemist’s Society (AOCS) para o óleo de algodão refinado:

Tabela 4- Padrão Recomendado pela AOCS para Óleo de Algodão Refinado (Fonte: Aboissa, 2007)

Densidade relativa a 25°/25°C 0,916 – 0,918

Índice de refração a 25°C 1,468 – 1,472

Índice de iodo 99 - 113

Índice de saponificação 189 – 198

Material insaponificável (%) Inferior a 1,5

Título (%) 30 - 37

Ácidos graxos livres Inferior a 0,25

13

Ferreira (2007) realizou estudo para otimização do processo de produção do biodiesel de

algodão por rota metílica, os dados físico-químicos são mostrados na Tabela 5.

Tabela 5 – Parâmetros Físico-químicos do Biodiesel de Algodão (Fonte: Ferreira, 2007)

Característica Unidade Limite ANP

R042/2004

Limite EN

14214/2003

Limite

D6751-03a

Resultado

Obtido

Aspecto - LII - - LII

Massa específica a

15ºC kg/m3 - 860 a 900 - 886,0

Massa específica a

20ºC kg/m3 anotar - - 882,3

Viscosidade

cinemática a 40ºC mm2/s anotar 3,5 a 5,0 1,9 a 6,0 4,279

Água e sedimentos,

máx.

%

volume 0,05 - 0,05 0

Ponto de fulgor, mín. ºC 100,0 101,0 130,0 182,0

Teor de éster, mín. % massa anotar 96,5 - 98,3

Enxofre total, máx. mg/kg anotar 10

0,0015

(S15) 0,05

(S500)

<100

Corrosividade ao

cobre, 3h a 50ºC, máx - 1,00 1,00 3 1a

Índice de acidez, máx. mg

KOH/g 0,80 0,50 0,80 0,003

Metanol ou etanol,

máx. % massa 0,50 0,20 - 0,02

14

3.4.3 Oiticica

A oiticica(Licania rígida Benth), da família Chrysobalanaceae, é uma espécie ciliar dos

cursos de água temporários do Semi-Árido do Nordeste, e possui importância, pelo aspecto

ambiental de ser uma espécie arbórea perene sempre verde que preserva as margens do rios e

riachos temporários na região da caatinga, bem como espécie produtora de óleo. Esta é

encontrada geralmente nas margens das bacias hidrográficas nos estados do Piauí, Ceará, Rio

Grande do Norte e Paraíba. A semente de um fruto maduro contém uma amêndoa rica em óleo

secante, sendo suas principais aplicações: a) indústria de tintas automobilística e para

impressoras; b) vernizes. Essa espécie pode ser importante para a sustentabilidade do biodiesel

no Semi-Árido, além do fato que a colheita é realizada no período de entressafra (de dezembro a

fevereiro), que representa uma escassez de renda para agricultura familiar (Melo, 2006).

A história da oiticica começa em 1843, quando Martins a classificou no gênero Moquilia.

Em 1866, Joaquim da Cunha Freire, do Barão de Ibiapaba, montou uma pequena fábrica para a

extração do óleo das sementes, para fins industriais. A empresa fracassou no tratamento de óleo e

no preparo de sabão, que dava um produto de má qualidade atribuído ao mau cheiro do óleo e do

produto.

No período de 1914-1918, a Companhia Fabril e Navegação de natal tentou explorar o

óleo de oiticica, para sabão e para tintas. Os resultados foram medíocres, e a exportação foi mal

sucedida, visto que o óleo endurecia dentro dos tambores por problemas de tratamento.

A fase vitoriosa da indústria da oiticica foi iniciada em 1927. A fábrica Myrian foi posta a

funcionar em 1929. Há, atualmente, 17 usinas de beneficiamento de óleo no nordeste,

trabalhando com óleos de algodão, mamona e algumas com oiticica (Aboissa, 2007).

Segundo Melo (2006), o teor médio de óleo nas amostras de amêndoas das sementes de

oiticica em base seca foi de 54% com variações de 2% no teor de óleo observado entre as

diversas extrações. Na Tabela 6 algumas características do óleo de oiticica.

Tabela 6 – Propriedades do óleo de oiticica (Fonte : Melo, 2006)

Característica Método Unidade Valor

Índice de acidez ASTM D 664 mg KOH/g 1,19

Massa específica a 20°C ASTM D 4052 kg/m3 962,60

Viscosidade Cinemática a 40°C ASTM D 445 cSt 133,90

15

Na Tabela 7 as propriedades são avaliadas em função do biodiesel produzido em

comparação com as especificações da portaria ANP N° 42/2004 e com as especificações do óleo

diesel mineral (petrodiesel).

Tabela 7 – Propriedades do biodiesel de oiticica (Fonte : Melo, 2006)

Característica Método Unidade Valor B100 Diesel

Índice de acidez ASTM D 664 mg KOH/g 0,41 ≤0,80 -

Massa específica a 20°C ASTM D 4052 kg/m3 932,40 - 820 a 880

Ponto de Fulgor ASTM D 93 °C 130,00 ≥100 ≥38

Viscosidade Cinemática

a 40°C ASTM D 445 cSt 12,68 - 2,5 a 5,5

3.4.4 Sebo Bovino

O Brasil possui o segundo maior rebanho de gado bovino do mundo, produzindo

anualmente 200.000 toneladas de sebo bovino. Esse resíduo gorduroso é constituído por

triacilglicerídeos que tem na sua composição principalmente os ácidos palmítico (~ 30%),

esteárico (~ 20-25%) e oléico (~ 45%) (Aboissa, 2005). Considerando a sua alta produção e

baixo custo de comercialização, o sebo bovino apresenta-se como uma opção de matéria-prima

para a produção de biodiesel, combustível alternativo ao diesel de petróleo. As especificações do

sebo bovino são apresentadas na Tabela 8.

Tabela 8- Especificações para o Sebo Bovino (Fonte: Moura, 2006)

Índice de acidez ( mg KOH/g) 1,88

Massa específica a 20°C (kg/m3) 906,00

Viscosidade cinemática a 50°C ( cSt) 34,497

O sebo para ser utilizado na produção de biodiesel deve estar líquido. O transporte da

graxaria até a indústria de biodiesel deve possuir sistema de aquecimento adequado, pois a 30ºC

o sebo já se apresenta na fase sólida.

16

As condições reacionais para a produção do biodiesel metílico do sebo bovino exigem

temperaturas altas, em torno de 70º C, pois essa gordura é sólida até a temperatura de 30 °C

dificultando a transferência de massa (Moura, 2006).

A produção do biodiesel de gordura animal apresenta alguns inconvenientes, pois eles

necessitam de uma esterificação ácida e geralmente há formação de água devido à reação,

podendo levar a formação de sabão.

3.5 Óleo Diesel

O óleo diesel é um derivado do petróleo com faixa de destilação entre 200°C e 300°C,

contendo moléculas com cerca de 12 a 24 átomos de carbono. No Brasil o diesel representa cerca

de 38% em volume do barril de petróleo processado, mesmo assim, cerca de 6% do seu consumo

no mercado interno é importado. O consumo brasileiro de óleo diesel deve-se, basicamente ao

setor de transportes que representa cerca de 80% desse mercado, dos quais, 94% são destinados

ao transporte rodoviário (Valle, 2007).

O diesel é formulado pela mistura de diversas correntes, tais como gasóleos, nafta pesada,

diesel leve e diesel pesado, provenientes das etapas de processamento de petróleo bruto. No

Brasil, os óleos usados em motores automotivos são obtidos, predominantemente, por destilação

atmosférica. O óleo obtido por craqueamento catalítico, denominado óleo leve de resíduo, é de

baixa qualidade e necessita de tratamentos adicionais.

A American Society for Testing and Materials (ASTM), utiliza a norma ASTM D975

para a especificação do diesel. Esta norma está sendo sempre revisada, incorporando novos testes

e alterações nas especificações já existentes, em função da constante demanda pela melhoria da

qualidade do diesel. No Brasil são especificados quatro tipos básicos de óleo diesel para uso em

motores de ônibus, caminhões, carretas, veículos utilitários, embarcações, etc (Valle, 2007).

Óleo diesel automotivo interior – para uso em todas as regiões do Brasil exceto nas

regiões metropolitanas, onde é indispensável o diesel tipo D.

Óleo diesel automotivo metropolitano – obrigatório para uso nas regiões metropolitanas

especificadas pela ANP, tais como São Paulo, Santos, Cubatão, Salvador, Aracaju, Rio

de Janeiro, Recife e Fortaleza.

17

Óleo padrão – desenvolvido para atender às exigências específicas dos testes de aviação,

de consumo de emissão de poluentes pelos motores diesel. É utilizado pelos fabricantes

de motores e pelos órgãos responsáveis pela homologação dos mesmos.

Óleo diesel marítimo – produzido exclusivamente para utilização em motores de

embarcações marítimas (fragatas e corvetas).

Como propriedades do escoamento de um combustível a frio têm-se o ponto de névoa

(PN) e o ponto de entupimento a frio (PEF). Ressalta-se que em um motor a diesel, o

combustível passa por filtros muito finos antes de alimentar a bomba de injeção. O combustível

deve estar livre de contaminantes e partículas em suspensão. Entretanto, no caso do óleo diesel,

certas parafinas podem cristalizar e entupir o filtro. Este fato faz com que as especificações do

diesel a baixas temperaturas sejam muito rígidas e, em veículos mais modernos, sejam instalados

sistemas de aquecimento do combustível (Valle, 2007). O PN indica o início da formação de

parafina durante o escoamento de um combustível em temperaturas baixas. Seu valor deve estar

a baixo da menor temperatura externa, a ambiente, para evitar que os filtros entupam

dificultando a partida do motor. O PN do diesel deve ficar entre 2 a 8º C.

A Tabela 9 mostra a propriedade para o ponto de entupimento do filtro a frio para o diesel

automotivo.

Tabela 9 – Ponto de Entupimento do Filtro a Frio (Fonte: Valle, 2007)

Unidades da

Federação

Limite Máximo (°C)

Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez

SP;MG;MS 12 12 12 7 3 3 3 3 7 9 9 12

GO;DF;ES;RJ 12 12 12 10 5 5 5 8 8 10 12 12

PR;SC;RS 10 10 7 7 0 0 0 0 0 7 7 10

3.5.1 Características do diesel

Segundo Valle (2007) um bom combustível para motores a diesel deve ter como

características: a) Apresentar ótima qualidade de ignição, de maneira que a combustão se inicie o

mais rápido possível após a injeção; b) Proporcionar queima limpa e completa, com o mínimo de

resíduos, depósitos e cinzas; c) Não ser corrosivo e não produzir pela combustão gases tóxicos e

18

corrosivos; d) Ser facilmente atomizável, de forma a se obter uma ótima mistura com o ar; e)

Escoar perfeitamente em baixas temperaturas; f) Não conter água, nem sedimentos, os quais

ocasionariam a interrupção do fluxo de combustível para os cilindros e proporcionar segurança

de manuseio e estocagem.

Quando é dada a partida a frio em um motor diesel, o calor de compressão da mistura

ar/combustível é a única fonte de energia disponível para aquecer a câmara de combustão, até

cerca de 400 °C, onde há início da combustão espontânea do diesel. Com as paredes da câmara

de combustão a temperatura ambiente, a maior parte do calor de combustão é usada para aquecer

o motor. Na partida o movimento dos pistões é mais lento, para dar mais tempo ao ar para

aquecer as paredes da câmara (Valle, 2007).

As propriedades que definem as características do diesel como combustível são: a) massa

específica; b) volatilidade, expressa pela curva de destilação ASTM; c) viscosidade; d)

características a baixa temperatura.

O diesel passa através de filtros muito finos antes de entrar na bomba de injeção, um

sistema complexo, e deve estar livre de contaminantes e partículas em suspensão. Entretanto,

certas parafinas podem cristalizar, entupir o filtro e paralisar o veículo. Isto faz com que as

especificações do diesel a baixas temperaturas sejam rígidas e, em veículos mais modernos, são

instalados sistemas de aquecimento do combustível.

3.5.2 Número de cetano (NC)

Para motores a diesel, o combustível deve ter uma estrutura química que favoreça a auto-

ignição e quanto mais parafínico for o óleo, melhores serão suas características de ignição. A

qualidade de um óleo diesel é medida por comparação com padrões: um de boa qualidade

(produto parafínico) e outro de má qualidade (produto aromático). Esta propriedade é expressa

pelo número de cetano.

O número de cetano é uma medida da capacidade do combustível entrar em combustão

(auto-ignição) sob as condições do motor. O combustível inicia a queima após um período de

tempo pequeno, logo após a injeção, isto é, existe um tempo de retardo de ignição (RI). Quanto

maior o NC, menor o RI, porém a relação entre essas duas propriedades obtida da medida do

número de cetano pode ser diferente quando usada em outro motor.

Além de afetarem a auto-ignição, maiores números de cetano levam a: a) menor

temperatura de partida da máquina; b) redução dos esforços sobre os componentes metálicos do

19

cilindro, em decorrência da redução da detonação; c) menor formação de depósitos de carbono

na câmara de combustão, devido esta ser mais completa; d) menor produção de fuligem (material

particulado) e NOx (Valle, 2007).

3.5.3 Viscosidade cinemática e lubricidade do diesel

A viscosidade é, também, uma propriedade cujos limites devem ser especificados. Um

fluido muito viscoso aumenta a queda de pressão na bomba e nos injetores, o que tende a

diminuir a pressão de injeção e o grau de atomização do combustível no cilindro do motor. Por

outro lado, uma viscosidade muito baixa pode causar problemas na bomba de injeção. A

viscosidade está relacionada ao peso molecular mais do que à classe a qual pertence a molécula.

Para um mesmo número de carbonos, os naftênicos possuem uma viscosidade ligeiramente

superior à das parafinas e a dos aromáticos (Valle, 2007; Knothe, 2005).

A lubricidade é a capacidade de reduzir o atrito entre duas superfícies sólidas em

movimento e está associada diretamente à viscosidade. Combustíveis com alta viscosidade

possibilitam uma melhor lubrificação hidrodinâmica, porém a especificação ASTM D975

estabelece um valor máximo para a viscosidade. Em geral, o diesel é um bom lubrificante,

devido à presença de traços de compostos contendo oxigênio e nitrogênio na molécula e de

certas classes de compostos aromáticos. Estes compostos estão presentes no diesel, mas podem

ser alterados após os processos de hidrotratamento. Porém, reduzir o teor de aromáticos e de

enxofre não significa, necessariamente, ter um diesel de baixa lubricidade (Valle, 2007).

A viscosidade cinemática de um diesel é controlada em uma faixa, com vistas a

minimizar os problemas acarretados pelas altas e baixas viscosidades. Estas devem ser evitadas

de forma a: a) Diminuir o desgaste das partes do sistema de injeção auto-lubrificadas do diesel, o

que levaria a vazamentos e conseqüente formação de resíduos de carbono nestes pontos; b)

Minimizar os vazamentos na bomba de combustível, para reduzir as perdas; c) Evitar a injeção

insuficiente de produtos na câmara de combustão, o que acarretaria em uma mistura inadequada

com o ar e combustão deficiente.

3.5.4 Massa específica do óleo diesel

A especificação de uma massa específica máxima e mínima é necessária, porque a bomba

de injeção de combustível é regulada por vazão volumétrica. Uma massa específica baixa

significa massa inferior ao desejado, o que resulta em perda de potência no motor. Por outro

20

lado, massa específica acima do valor máximo especificado pode resultar em uma queima

incompleta na câmara de combustão, resultando no aumento de produção de poluentes.

A massa específica está ligada ao poder calorífico do diesel. Para compostos de uma

mesma família, a massa específica aumenta com o número de carbonos e, para compostos com o

mesmo número de carbonos, a ordem crescente do valor desta propriedade é: parafinas,

naftênicos e aromáticos. Alteração na massa específica do combustível afeta o conteúdo

energético introduzido no motor. Estudos mostram que a redução da massa específica tende a

aumentar a emissão de NOx nos motores não equipados com injeção eletrônica (Valle, 2007).

3.6 Fundamentos da Reologia

A reologia é o estudo do comportamento deformacional e do fluxo de matéria submetido

a tensões, sob determinadas condições termodinâmicas (Schramm, 2006). Uma propriedade

importante a ser estudada é a viscosidade que é a medida da resistência interna ou fricção interna

de uma substância ao fluxo quando submetida a uma tensão. Quanto mais viscosa a massa, mais

difícil de escoar e maior o seu coeficiente de viscosidade. Um fluido é uma substância que se

deforma continuamente quando sujeito à ação de uma força. Os fluidos reais (líquidos, gases,

sólidos fluidizados) apresentam uma resistência à deformação ou ao escoamento quando

submetidos a uma determinada tensão. Para os gases, a viscosidade está relacionada com a

transferência de impulso devido à agitação molecular. Já a viscosidade dos líquidos relaciona-se

mais com as forças de coesão entre as moléculas.

Os líquidos viscosos não possuem forma geométrica definida e escoam irreversivelmente

quando submetidos a forças externas. Por outro lado, os sólidos elásticos apresentam forma

geométrica bem definida e se deformados pela ação de forças externas, assumem outra forma

geométrica de equilíbrio.

Muitos materiais apresentam um comportamento mecânico intermediário entre estes dois

extremos, evidenciando tanto características viscosas como elásticas e, por este motivo, são

conhecidos como viscoelásticos (Schramm, 2006).

A tensão de cisalhamento é a quantidade de força aplicada em uma determinada área do

fluido. A força cisalhante aplicada em uma determinada área de um fluido em contato com o

plano estacionário é a tensão de cisalhamento, definida matematicamente como:

21

AreaForça

=τ (05)

Onde: τ : tensão de cisalhamento, (Pa).

A taxa de cisalhamento é definida como o gradiente de velocidade de cisalhamento por uma

determinada distância.

dxdV

=γ (06)

Onde: γ : Taxa de cisalhamento, (s-1);

V: Velocidade ( m/s);

x: Coordenada cartesiana ( m)

Alguns fluidos necessitam de uma força inicial para que comecem a fluir, esta força é

denominada de tensão de deformação inicial (Yield Stress). A definição de dicionário para o

verbo “Yield” é “abrir caminho por ação de uma força” que implica em uma abrupta e extrema

mudança no comportamento em relação ao estado de menor resistência.

3.6.1 Modelos de Escoamento

O fluido Newtoniano, ou um material classificado como Newtoniano, é aquele cuja

viscosidade é igual, independente da taxa de cisalhamento na qual é medido, numa dada

temperatura. Podemos citar a água, solventes, soluções muito diluídas, óleos minerais e fluidos

de silicone. Ao contrário, temos os fluidos não-newtonianos que podem ser classificados em dois

subgrupos: os dependentes do tempo e os independentes do tempo.

Os fluidos não-newtonianos independentes do tempo são classificados como:

a) Pseudoplásticos, quando a viscosidade decresce com o aumento da taxa de cisalhamento. Com

o aumento das taxas de cisalhamento, partículas rígidas se orientam na direção do fluxo. Nas

moléculas poliméricas em solução ou no estado fundido, os entrelaçamentos entre elas podem

ser desfeitos, as moléculas se orientam e alinham na direção do fluxo. Alinhamentos de

moléculas ou partículas permitem que elas escorreguem umas sobre as outras mais facilmente. O

cisalhamento também pode induzir a quebra de agregados, o que pode auxiliar um material a

22

escoar mais rápido a uma determinada tensão de cisalhamento (Schramm, 2006). Isto pode ser

observado na Figura 1.

Figura 1: Dispersões em repouso e fluindo através de um tubo (Fonte: Schramm, 2006)

b) Dilatante, quando a viscosidade aumenta com o aumento da taxa de cisalhamento. Podemos

citar argilas, lama, amido de milho em água.

c) Plásticos de Bingham, se o material apresenta forças internas que o impeçam de fluir, até

atingir a tensão de deformação inicial e em seguida começa a fluir apresentando um

comportamento Newtoniano. A Figura 2 mostra o perfil esperado para o comportamento

reológico de acordo com as propriedades de cada fluido.

Figura 2: Curvas de fluxo e de viscosidade para fluidos generalizados (Fonte: Schramm, 2006)

Alguns fluidos apresentam mudança na viscosidade em função do tempo sob condições

constantes de taxa de cisalhamento e estes fluidos são chamados de não-newtonianos

dependentes do tempo. Há duas categorias a serem consideradas: a) Fluidos tixotrópicos são

fluidos cuja viscosidade decresce com o tempo, enquanto são submetidos a um constante

23

cisalhamento, as medidas de viscosidade num curso de velocidade de alta para baixa e vice-

versa, obtendo nas leituras ascendentes, valores diferentes dos obtidos nas leituras descendentes;

b) Fluidos reopéticos são fluidos cuja viscosidade aumenta com o tempo a um cisalhamento

constante.

3.6.2 Equações Constitutivas

O comportamento do escoamento dos fluidos pode ser representado por modelos

fenomelógicos ou equações constitutivas como o Modelo de Ostwald-de-Waele ou Modelo da

Potência que é utilizado tanto para fluidos pseudoplásticos como para fluidos dilatantes, e pode

ser matematicamente representado por:

1n

x xyx

du duKdy dy

τ−

= − (07)

Na qual: K é o índice de consistência do fluido, n (índice de comportamento) dado pelo

coeficiente angular da curva. No caso de fluidos pseudoplásticos o valor de “n” é menor que a

unidade e para fluidos dilatantes o valor de n é maior que a unidade.

O Modelo de Bingham é utilizado em fluidos plásticos de Bingham, onde este tipo de

fluido apresenta uma relação linear entre a tensão de cisalhamento e a taxa de deformação (ou de

cisalhamento), a partir do momento em que se atinge uma tensão de cisalhamento inicial. Este

modelo é descrito por:

0 0 0x

yx yxdu parady

τ τ ν τ τ= ± − > (08)

00xyx

du parady

τ τ= < (09)

Onde: 0τ : Tensão de cisalhamento inicial, (Pa);

0ν : Constante análoga à viscosidade de fluidos Newtonianos, (Pa.s).

24

O Modelo de Herschel-Bulkley, também conhecido como Modelo de Bingham

generalizado. Este modelo prever uma tensão inicial para começar o escoamento do fluido.

Entretanto, a relação entre a tensão de cisalhamento e a taxa de cisalhamento não é linear,

depende do expoente adimensional m, sendo este característico de cada fluido.

0 0 0

mx

yx yxdu parady

τ τ ν τ τ⎛ ⎞

= ± − >⎜ ⎟⎝ ⎠

(10)

00xyx

du parady

τ τ= < (11)

O Modelo de Casson é comumente utilizado para descrever fluidos em estado

estacionário. É pode ser representado pela seguinte Equação:

1/21/2 1/2

0 0 0

n

xyx yx

du parady

τ τ ν τ τ⎛ ⎞⎜ ⎟= + >⎜ ⎟⎝ ⎠

(12)

0 0yx yxparaτ τ τ τ= < (13)

Fluidos viscoelásticos são fluidos que possuem características de líquidos viscosos com

propriedades elásticas e de sólidos com propriedades viscosas, ou seja, possuem propriedades

elásticas e viscosas. Um modelo que descreve este tipo de comportamento é o Modelo de

Maxwell (Equação 14).

0y ji

ijj i

d dVdVtdt dx dxτ

τ ν⎛ ⎞

+ = − +⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

(14)

Onde: 0t Gν= : Tempo característico do fluido em estudo

G: Módulo de rigidez cisalhante do fluido, N/m2 .

25

3.6.3 Modelos Semi-empíricos

Estudos realizados por Allen et al. (1998) mostraram que a viscosidade cinemática de

misturas de hidrocarbonetos a uma temperatura específica pode ser determinada pela massa

específica dos hidrocarbonetos e peso molecular. Estes estudos levaram a conclusão que a

viscosidade individual de ésteres de ácidos graxos saturados (C8 – C18) obtidos por rota metílica

e etílicas a 40ºC, pode ser estimada com a associação de equações empíricas nas seguintes

situações para: a) Ésteres metílicos saturados (Equação 15); b) Ésteres etílicos saturados

(Equação 16); c) Ésteres metílicos insaturados (Equação 17); d) Ésteres etílicos insaturados

(Equação 18); e) Modelo de mistura de Arrhenius (Equação 19):

15,20242,01005,1 24 +−×= −−− iiSATMEi MMν (15)

28,20264,01016,1 24 +−×= −

−− iiSATEEi MMν (16)

73,415,1153,0 2 +−=−− NDBNDBINSATMEiν (17)

82,409,1147,0 2 +−=−− NDBNDBINSATEEiν (18)

∑=

=n

iiiy

1lnln νν (19)

Onde: M: Peso molar do componente em estudo;

NDB: Número de duplas ligações.

A viscosidade dos líquidos diminui com o aumento da temperatura, podendo a relação de

dependência entre essas duas variáveis pode ser expressa pela Equação (20).

TB

eA'ln =⇒+= ννTBA (20)

26

A Equação (20) foi proposta por Guzman em 1913, sendo, porém, conhecida como

Equação ou Modelo de Andrade. Variações deste modelo têm sido propostas a fim de aumentar a

exatidão da correlação. Outro modelo que descreve o efeito da temperatura sobre a viscosidade

cinemática envolvendo o uso de um terceiro parâmetro é conhecido como Equação de Vogel

(Reid et al.,1987).

CTBA+

+=νln (21)

Estudos foram realizados por Liew (1992) para a massa específica e as viscosidades de

metil ésteres derivados do ácido hexanóico, heptanóico, octanóico, decanóico. A massa

específica destes compostos foi determinada na faixa de temperatura variando 10 a 80°C com

incrementos de 5°C. A correlação proposta para massa específica é mostrada na Equação (22).

Esta correlação apresenta desvios em relação ao valor predito em torno de 0,1 %.

TBA LLT +=)(ρ (22)

Sendo a viscosidade a diferentes temperaturas geralmente, avaliada pela “Teoria de

Estado Ativado de Eyring”. Esta teoria explica que o líquido é formado por moléculas

intercaladas por posições desocupadas e estas moléculas, mesmo com o líquido em repouso,

movem-se de modo a ocuparem os espaços vazios adjacentes às mesmas (Ribeiro, 2003).

A viscosidade está relacionada com a força que atua em sentido contrário ao movimento,

sendo assim, quanto maior a viscosidade, maior será a barreira potencial que uma molécula terá

que vencer a fim de “saltar” para um espaço vazio adjacente. Onde esta barreira de energia

possui uma altura de ~

0

N

G+

Δ (Figura 3).

27

Figura 3: Representação esquemática do fluido viscoso (Fonte: Bird et al., 2002)

Krisnangkura (2005) partiu do modelo de Eyring para propor modelos empíricos para a

viscosidade de ácidos graxos metílicos e etílicos tendo como variáveis independentes da

composição da molécula e a temperatura. Os efeitos da temperatura e da composição da

molécula sobre a viscosidade cinemática dos ácidos graxos são avaliados individualmente, pelas

Equações 23 a 29. Estes modelos são utilizados nas seguintes para: a) Cálculo da viscosidade de

ésteres metílicos de cadeia curta de 06 a 12 átomos de carbono (Equação 23); b) Cálculo da

viscosidade de ésteres metílicos de cadeia saturada a partir de 16 átomos de carbono (Equação

24); c) Cálculo da viscosidade de ácidos graxos (Equação 25); d) Cálculo da viscosidade de

ésteres metílicos de cadeia insaturada (Equação 26 a 29).

Tz

Tz 35,10812,492158,0915,2ln ++−−=ν (23)

Tz

Tz 77,10966,403202,0177,2ln ++−−=ν (24)

Tz

Tz 31,17312,657326,0496,2ln ++−−=ν (25)

T5,205103,5ln 1:18 +−=ν (26)

28

T5,182251,4ln 2:18 +−=ν (27)

T5,168518,4ln 3:18 +−=ν (28)

T2,232642,5ln 1:22 +−=ν (29)

Onde: z : Número de carbonos da série homóloga;

T: Temperatura absoluta (K).

Tate e Allen (2006) propuseram um modelo empírico para a viscosidade absoluta em

função da temperatura para ésteres etílicos produzidos a partir de diferentes matérias-primas

(soja, óleo de peixe e canola) para determinadas taxas de cisalhamento (Equação 30), admitindo-

se estas como sendo constantes.

2lnTC

TBA ++=μ (30)

Onde:

A, B e C: Parâmetros da Equação 30, são funções da composição do biodiesel;

T: Temperatura absoluta (K).

Partindo deste modelo, Joshi e Pegg (2006), propuseram um modelo para a viscosidade

absoluta de misturas diesel/biodiesel em função da temperatura sob taxa de cisalhamento

constante (Equação 31).

ln m ix BBA C VT

μ = + + (31)

Onde:

A, B e C: Parâmetros da Equação 31, são funções da composição do biodiesel.

T: Temperatura absoluta (K);

VB: Fração volumétrica (%) de biodiesel na mistura.

29

3.7 Métodos para Análise Estatística de Modelos

3.7.1 Análise de Resíduos

Importantes discrepâncias ainda podem existir mesmo o modelo passando pelo teste F.

Essas discrepâncias podem ser detectadas através da análise de resíduos, examinando a causa dos

desvios entre os dados experimentais e calculados da variável dependente.

A análise de resíduo é assim um meio de checar se uma ou mais hipóteses da regressão

foram violadas.

Deve ser claro que o procedimento padrão para a análise de dados é o de propor um

modelo matemático que descreva uma situação física, para estimar os parâmetros desconhecidos

do modelo e, por conseguinte, para tirar conclusões a partir de dados. Para que as conclusões

possam ser válidas, é importante que o modelo seja cuidadosamente controlado. Isto pode ser

feito, realizando uma análise dos resíduos. O resíduo de uma observação é a diferença entre o

valor observado e o valor predito após a montagem do modelo.

Resíduo = valor observado – valor predito (32)

A Figura 4 é um gráfico do resíduo versus o valor calculado de iY . Nenhuma anomalia

nos dados foi notada, exceto talvez um resíduo igual a 1,80. Fatores tais como: a) saídas

sistemáticas para equação de regressão estimada (pois o modelo não é adequado), ou b)Variância

não constante pode ser percebidas em tais gráficos.

Figura 4- Gráfico para análise de resíduo

30

Uma técnica similar pode ser aplicada a muitas outras situações, incluindo a análise de

variância e regressão modelos. Um exame preliminar dos resíduos deve ser suficiente para

detectar eventuais desvios nos modelos. Quando os resíduos são claramente não-aleatórios, pode

ser que o tipo de modelo seja inadequado e/ou que os parâmetros do modelo foram estimados

incorretamente.

Outra importante utilização dos resíduos é detectar falsos resultados de um conjunto de

dados. Estas são observações "grosseiras" que não parecem ser coerentes com o resto dos dados.

Um procedimento comum é de rejeitar observações cujo resíduo é mais de quatro vezes o desvio

padrão residual.

3.7.2 Análise de Variância (ANOVA)

O termo análise de variância vem do inglês Analysis of variance portanto, chama-se

“ANOVA” ( AN significa analysis, O equivale a of e VA de variance). A análise de variância

serve para comparar tratamentos, embora exija o cálculo de variâncias, na realidade compara

médias de tratamentos. Esta comparação se faz por meio do teste F, sendo, portanto uma

extensão do teste t de student que compara apenas duas médias, ao contrário da ANOVA que

permite comparação de qualquer número de médias (Vieira, 2006).

3.7.3 Teste de Aderência de Modelos (Teste χ2)

Dados podem ser frequentemente classificados em k classes mutuamente exclusivas ou

categorias. Quando precisamos de um teste para ver se as freqüências observadas em cada

categoria são significativamente diferentes daquelas que poderiam ser esperados se as hipóteses

fossem verdadeiras, faz-se uso do seguinte teorema:

Se o1, ..., ok e np1, ..., npk são as freqüências observada e esperada para k possíveis

resultados de um experimento, quando, n é grande, a quantidade de distribuição:

2

1

( )ki i

i i

o npnp=

−∑ (33)

31

É aproximadamente o χ2 da variável randômica com (k-1) graus de liberdade. Sendo que

um desses é perdido devido à restrição:

1 1

k k

i ii i

o n e= =

= =∑ ∑ (34)

O ponto é tal que existe uma probabilidade α de se observar um valor maior que χ2,

com ni graus de liberdade. O valor observado de χ2 do teste estatístico será denotado por χ02. Se a

hipótese nula não é verdadeira, significa que o modelo proposto não é adequado, então nós

esperamos χ02 seja “grande”.

O χ2 teste também pode ser usado para testar o grau de ajuste quando a hipótese nula

depende de parâmetros desconhecidos que devem ser calculados a partir dos dados. Um grau de

liberdade é deduzido para cada parâmetro estimado a partir dos dados. Nota-se que é preferível à

utilização de estimativas com máxima verossimilhança. A estatística de ensaio é frequentemente

escrito:

2

1

( . . ).

k

i

valor observado valor esperadovalor esperado=

−∑ (35)

2,ναχ

32

4. Materiais e Metodologia Experimental

4.1 Matéria-Prima

O diesel metropolitano (Tipo D) utilizado nos experimentos foi coletado em um posto de

combustível na cidade do Recife, formando um lote que foi utilizado em todos os testes a fim de

fazer uma comparação das misturas diesel/biodiesel a partir de diferentes matérias-primas. O

óleo de mamona classe A, foi fornecido pela Proquinor S.A.. O óleo de algodão, tipo1, grau

alimentício foi adquirido em supermercados da cidade do Recife. O sebo bovino e seu respectivo

biodiesel foram gentilmente cedidos pela Usina de Biodiesel do Grupo Bertin S.A., enquanto que

os biodiesel das demais matérias-primas foram produzidos na planta-piloto de produção de

biodiesel do Laboratório de Combustíveis da UFPE.

4.2 Caracterização do Comportamento Reológico

A obtenção de dados referentes à caracterização do comportamento reológico dos óleos

vegetais/gordura animal, biodiesel e suas misturas diesel/biodiesel foram realizadas no

Laboratório de Química de Interfaces da UFPE (LQI-UFPE.). Utilizou-se um reômetro do tipo

Searle ou de cilindros coaxiais, Marca Brookfield, Modelo LVDV-III, (Figura 5) e uma câmara

para amostra, Modelo SC4-13RPY. Foram utilizados distintos modelos de spindles para

caracterizar reologicamente os óleos vegetais (algodão, mamona, oiticica)/gordura animal (sebo

bovino) (spindles SC4-31) e seus respectivos biodiesel (spindles SC4-18), uma vez estes

materiais possuem viscosidades de ordem distintas (103 e 101 mPa.s, respectivamente). As

medidas foram realizadas na faixa de temperatura de 20 a 60°C, exceto para o sebo bovino, onde

o estudo foi realizado na faixa de 50 a 80°C (temperatura mínima em que o sebo tornou-se

líquido). Os dados de viscosidade aparente (ηap), tensão de cisalhamento (σ) e taxa de

cisalhamento (γ ), foram obtidos utilizando o Software Rheocalc, versão V2.3 forneceido pela

Brookfield Engineering Laboratories, EUA . O equipamento consiste de um cilindro externo,

“copo”, que é fixo, permitindo um fácil controle da temperatura através de um trocador de calor

externo composto por um fluido térmico, um banho com temperatura constante e um circulador.

O movimento do cilindro interno força o líquido presente no espaçamento anular entre os

cilindros (gap) a fluir. A resistência do líquido cisalhado (entre os limites estacionário e

rotacional) resulta em um torque, relacionado à viscosidade.

33

(a) (b) (c)

Figura 5 – Equipamentos utilizados na caracterização reológica (LAM - UFPE.): (a) Reômetro

Brookfield LVDV-III, (b) Câmara para amostra, (c) Spindles

4.3 Massa Específica dos Óleos, Biodiesel e Misturas Diesel/Biodiesel

A massa específica dos óleos vegetais/gordura animal foi medida em um densímetro de

bancada marca Anton-Paar DMA 4500 com controle da temperatura e incerteza na quinta casa

decimal (Figura 6). Foram realizadas medições na faixa de temperatura de 20°C a 60°C,

variando de 10°C em 10°C.

A segunda etapa do procedimento experimental consistiu na preparação gravimétrica de

misturas diesel/biodiesel com frações mássicas de biodiesel de 2%, 5%, 10%, 20%, 30%, 40%,

50%.A preparação foi feita fazendo-se uso de uma balança semi-analítica Metler-Toledo de

incerteza± 0,01 g. As misturas foram preparadas gravimetricamente em vez de volumetricamente

para evitar o efeito da temperatura sobre o volume.

Para o cálculo das frações volumétricas foi necessário efetuar a medição da massa

específica a 20°C para cada um dos combustíveis. Os resultados também foram expressos em

frações volumétricas porque é dessa forma que o mercado de combustíveis opera.

34

Figura 6 - Densímetro de Bancada Anton-Paar DMA 4500

4.4 Viscosidade Cinemática dos Óleos, Biodiesel e Misturas Diesel/Biodiesel

A viscosidade cinemática dos óleos vegetais/gordura animal, seus respectivos biodiesel e

misturas diesel/biodiesel foi obtida através do quociente entre a viscosidade dinâmica medida no

reômetro e a massa especifica na faixa de temperatura estudada. Estes resultados foram aplicados

no Modelo de Andrade (Equação 20) e, avaliou-se o ajuste do Modelo aos dados experimentais.

Os parâmetros (“AA” e “BA”) do Modelo de Andrade para os óleos vegetais/gordura animal, os

biodiesel e as misturas diesel/biodiesel foram obtidos através do método de regressão não-linear.

4.5 Caracterização Química dos Biodiesel e sua Matéria-Prima

A caracterização da composição química dos óleos vegetais/gordura animal e dos

respectivos biodiesel foi feita utilizando-se técnica de cromatografia gasosa (cromatógrafo

Marca CG. Modelo CG Master). Foi usada coluna capilar Marca Carbowax com as

características apresentadas na Tabela 10. Utilizou-se como eluente hidrogênio provido pela

White Martins.

Para a caracterização do óleos vegetais/gordura animal utilizou-se o Método de

Hartmann e Lago (1973). Segundo este método, o óleo é esterificado antes de ser injetado na

coluna. Duas fases originam-se deste procedimento, sendo a fase orgânica aquela que contêm os

ésteres dos ácidos graxos contidos nos óleos a serem analisados e a outra fase contém o glicerol,

admitindo-se que a conversão de ésteres seja total. A caracterização dos biodiesel não requer tal

procedimento, sendo então este material injetado diretamente no cromatógrafo.

35

Tabela 10 - Dados característicos da coluna capilar

Parâmetro Valor

Comprimento (m) 30,00

Diâmetro (mm) 0,53

Espessura do Filme de Polietileno glicol (µm) 1,00

4.6 Metodologia para Verificação de Modelos Semi-empíricos

Nesta etapa do projeto de pesquisa, o Modelo de Andrade que foi proposto para

representar a dependência da viscosidade cinemática de líquidos com a temperatura, Equação

(20). Esta utiliza os dados experimentais obtidos para a viscosidade cinemática dos óleos

vegetais/gordura animal, do biodiesel e das misturas diesel/biodiesel para testar a metodologia

estatística para ajuste de modelos a dados experimentais, avaliação de parâmetros dos modelos.

Os métodos da análise de regressão não-linear e análise de resíduos foram utilizados para

ajustar os modelos aos dados experimentais e avaliar os parâmetros do Modelo de Andrade

(“AA” e “BA”) e a análise de resíduo foi utilizada para checar se uma ou mais hipóteses da

regressão foram violadas. O algoritmo foi desenvolvido e implementado no software Matlab

versão 7.0.1.

O Modelo de Krisnankgura (2005) foi proposto para representar a dependência da

viscosidade cinemática dos biocombustíveis e matéria-prima com a temperatura e a composição

química dos mesmos (Equações 23 a 29). A partir dos dados experimentais da composição,

obtidos por cromatografia, utiliza-se as equações do Modelo para calcular os valores de

viscosidade preditos e então compara-se com aqueles experimentais obtidos por reometria.

As equações empíricas idealizadas por Allen (1998) mostraram que a viscosidade

cinemática de misturas de hidrocarbonetos a uma temperatura específica apresenta uma

dependência direta com a massa específica dos hidrocarbonetos e peso molecular. Estes estudos

levaram a conclusão que a viscosidade individual de ésteres de ácidos graxos saturados (C8 –

C18) obtidos por rota etílica e misturas a 40ºC, podem ser representados com desvios pequenos.

36

5. Resultados e Discussão O objetivo deste capítulo é apresentar, e discutir, os resultados obtidos nos estudos

desenvolvidos sobre a caracterização reológica de biodiesel de origem diversa, de suas matérias-

primas e misturas com o diesel. Estes estudos foram abrangentes uma vez que se lançou mão dos

dados empíricos para:

• Obter informações sobre os comportamentos e parâmetros reológicos das matérias-

primas, do biodiesel e das misturas diesel/biodiesel;

• Ajustar modelos preditivos empíricos, oriundos da literatura pertinente, para as

viscosidades cinemática em função da temperatura e da composição média de ésteres

de ácidos graxos presentes no biodiesel.

• Modelo de Arrhenius para a viscosidade de uma mistura líquida foi usado para prever

valores da viscosidade das misturas diesel/biodiesel.

Este capítulo consta dos seguintes itens:

• Caracterização química de biodiesel e de sua matéria-prima;

• Caracterização reológica de biodiesel, de sua matéria-prima, do diesel e das Misturas

diesel/biodiesel;

• Propriedades fluidodinâmicas de biodiesel e das misturas diesel/biodiesel;

• Modelos preditivos fenomenológicos para a viscosidade.

5.1 Caracterização Química

O biodiesel (B100-i) e as misturas diesel/biodiesel (Mistura Bi) utilizados neste trabalho

foram originários das seguintes fontes de ácidos graxos: a): Óleos vegetais: Mamona (O-M),

algodão (O-A), oiticica bruto (O-OB) e oiticica degomado (O-OD); b) Gordura animal: sebo de

bovino refinado (O-SB).

De acordo com a literatura (Knothe, 2007; Allen et al.., 1998; Krinankgura, 2005), o

comportamento reológico dos biodiesel está diretamente relacionado com a composição dos

ésteres de ácidos graxos presentes no biodiesel. Além disso, um dos objetivos centrais deste

trabalho é verificar em que modelo preditivo para a viscosidade do biodiesel, oriundo da

literatura, contendo como uma das variáveis a composição dos ésteres dos ácidos graxos, é mais

37

indicado para cada tipo de biodiesel estudado. Portanto, investigou-se, por meio de

cromatografia gasosa, Método de Hartman e Lago (1973), a composição de ácidos graxos nos

óleos e gordura - O-M, O-A, O-SB e a composição de ésteres metílicos de ácidos graxos nos

biodiesel (B100-M, B100-A e B100-SB). Vale salientar que as composições dos óleos e

biodiesel de oiticica não foram investigadas devido à limitação operacional, i.e.: não se dispunha

dos padrões necessários para se identificar todos compostos cujos os picos apareceram nos

cromatogramas. Figuras 7 a 9 apresentam os cromatogramas obtidos para os óleos, a gordura

animal e seus respectivos biodiesel.

(a)

(b)

Figura 7– Cromatogramas representativos das amostras. (a) O-M; (b) B100-M

(a)

(b)

Figura 8 – Cromatogramas representativos das amostras. (a) O-A; (b) B100-A

38

(a)

(b)

Figura 9 – Cromatogramas representativos das amostras. (a) O-SB; (b) B100-SB

Como se pode observar nas Figuras 7, 8 e 9, Os picos observados nos respectivos

cromatogramas característicos dos ácidos graxos dos mistírico (C14:0); palmítico (C16:0),

esteárico (C18:0), oléico (C18:1), linoléico (C18:2), linolênico (C18:3), ricinoléico (C18:1),

araquidônico (C20:0) (Figuras 7.a., 8.a. e 9.a.) e ésteres metílicos dos respectivos ácidos graxos

(Figuras 7.b., 8.b. e 9.b.). Estes resultados estão coerentes com os encontrados na literatura

(Maia, 2006; Dantas et al.., 2006; Goodrum et al.., 2003 e Moura et al.., 2006). A Tabela 11

apresenta as composições média de ácidos graxos presentes nos óleos e aquelas de ésteres

metílicos de ácidos graxos biodiesel de mamona, algodão e sebo de boi refinado. O erro no valor

da fração dos ácidos graxos associado ao método utilizado é de ± 5%.

Tabela 11 – Composição média de ácidos graxos presentes nos óleos/gordura e de ésteres metílicos de ácidos graxos presentes nos biodiesel.

Componentes (Número de Carbono)

Concentração de ácido graxo/ésteres de ácidos graxos (%)

O-M1 B100-M2 O-A1 B100-A2 O-SB1 B100-SB2

Mistírico (C14:0) Palmítico (C16:0) Estereático (C18:0) Oléico (C18:1) Ricinoléico (C18:1) Linoléico (C18:2) Linolênico (C18:3) Arquidônico (C20:0)

- 3,17 2,06 6,32 80,47

- 7.99

-

- 1,74 1,09 5,31 83,91 7,17 0,77

-

- 13,70 2,30 23,50

- 53,50 3,90 3,40

- 18,68 26,63 46,11

- 8,58

- -

8,69 31,43 30,01 29,87

- - - -

4,09 26,01 27,24 42,66

- - - -

1 Referente aos ácidos graxos; 2 Referente aos ésteres de ácidos graxos.

39

5.2 Caracterização Reológica dos Biodiesel, suas Respectivas Matérias-primas e Diesel. 5.2.1 Biodiesel e suas Respectivas Matérias-primas

O comportamento reológico (CR) de um material fluido é elucidado através da análise das curvas de fluxo (reograma) e de viscosidade construídas com dados originários da reometria de uma dada amostra (Secção 3.6). Neste trabalho estudou-se o CR do biodiesel, da matéria-prima (óleo vegetal, gordura animal) que lhe deu origem e das misturas diesel/biodiesel uma vez que os escoamento e bombeamento dos fluidos de processo em uma usina de biodiesel e a hidrodinâmica da mistura reagente no reator dependem da viscosidade. Desde que a viscosidade absoluta depende da temperatura, investigou-se o CR dos biodiesel, suas respectivas matérias-primas e misturas diesel/biodiesel para distintas temperaturas . As Figuras 10 a 14 apresentam as curvas de fluxo para os óleos vegetais/gordura animal e seus biodiesel, respectivamente.

0 10 20 30 40 50 60 700,0

1,5

3,0

4,5

6,0

7,5

9,0

10,5

12,0

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)

Taxa de Cisalhamento (1/s)

20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 3000,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5Te

nsão

de

Cis

alha

men

to (P

a)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b)

Figura 10 - Curvas de fluxo a diversas temperaturas: (a) O-M; (b) B100–M

0 20 40 60 80 1000,0

1,5

3,0

4,5

6,0 20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

Tens

ão d

e ci

salh

amen

to (P

a)


(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,00,20,40,60,81,01,21,41,61,82,02,2

20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


(b) Figura 11 - Curvas de fluxo a diversas temperaturas: (a) O-A; (b) B100-A

40

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0Te

nsão

de

Cis

alha

men

to (P

a)


50°C 60°C 70°C 80°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b) Figura 12 - Curvas de fluxo a diversas temperaturas: (a) O-SB refinado; (b) B100-SB

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900,0

1,5

3,0

4,5

6,0

7,5

9,0

10,5

12,0

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


40°C 50°C 60°C 70°C 80°C

(a)

0 10 20 30 40 50 60 70 80 900,0

1,5

3,0

4,5

6,0

7,5

9,0

10,5

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b) Figura 13 - Curvas de fluxo a diversas temperaturas: a) O-OB; b) B100 – OB.

0 15 30 45 60 75 900,0

1,5

3,0

4,5

6,0

7,5

9,0

10,5

12,0

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b) Figura 14 - Curvas de fluxo a diversas temperaturas: a) O-OD; b) B100–OD.

41

A análise visual das curvas de fluxos construídas para os O-M, O-A, O-SB, O-OB, O-

OD, B100-M, B100-A, B100-SB, B100-OB e B100-OD, indica que, nas faixas de temperatura e

taxa de cisalhamento das análises reométricas de cada amostra. Estes materiais comportam-se,

possivelmente, como fluidos newtonianos uma vez que a relação funcional entre a tensão de

cisalhamento, τ , e a taxa de deformação, γ , em cada caso, é uma reta cujo prolongamento passa

pela origem. Logo, a viscosidade do material não é função da taxa de deformação.

Outra indicação visual de que estes materiais apresentam comportamento de fluido

newtoniano é dada pela análise das curvas de viscosidade para cada material uma vez que um

líquido puro (i) é considerado como um fluido newtoniano, FN, ou como um fluido não-

newtoniano não dependente do tempo (FNN), a uma dada pressão e temperatura, sua viscosidade

absoluta ou dinâmica, ,μ apresenta as seguintes dependências (ver detalhes na Secção 3.6):

Fluido Newtoniano: C=μ

Fluido Não-Newtoniano )(γμ f=

Com base no exposto, foram construídas as curvas de viscosidade para os O-M, O-A, O-

SB, O-OB, O-OD, B100-M, B100-A, B100-SB, B100-OB e B100-OD (Figuras 15 a 19).

0 10 20 30 40 50 60 70

100200300400500600700800900

100011001200

Vis

cosi

dade

(mP

a.s)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

50 100 150 200 250 300

10

15

20

25

30

35

40

45

Vis

cosi

dade

(mP

a.s)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b)

Figura 15 - Curvas de viscosidade a diversas temperaturas: (a) O-M; (b) B100-M

42

0 20 40 60 80 100

20

30

40

50

60

70

80

90

Vis

cosi

dade

(mPa

.s)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

50 100 150 200 250 300 3502

3

4

5

6

7

8

Vis

cosi

dade

(mP

a.s)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b)

Figura 16 - Curvas de viscosidade a diversas temperaturas: (a) O-A; (b) B100-A

40 80 120 160 200 240 280 320 3605,0

7,5

10,0

12,5

15,0

17,5

20,0

Vis

cosi

dade

(mP

a.s)


50°C 60°C 70°C 80°C

(a)

50 100 150 200 250 300 350

3,0

4,5

6,0

7,5

9,0V

isco

sida

de (m

Pa.

s)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b)

Figura 17 - Curvas de viscosidade a diversas temperaturas: (a) O-SB refinado; (b) B100-SB

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

50

100

150

200

250

Visc

osid

ade

(mP

a.s)


40°C 50°C 60°C 70°C 80°C

(a)

10 20 30 40 50 60 70 80 90

25

50

75

100

125

150

175

Visc

osid

ade

(mP

a.s)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b) Figura 18 - Curvas de viscosidade a diversas temperaturas: a) O-OB; b) B100-OB

43

15 30 45 60 75 90

50

100

150

200

250

300V

isco

sida

de (m

Pa.

s)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

50 100 150 200 250 300 3505

10

15

20

25

30

Vis

cosi

dade

(mPa

.s)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b) Figura 19 - Curvas de viscosidade a diversas temperaturas: a) O-OD; b) B100-OD

Como pode ser observado nas Figuras 15-19, as curvas de fluxos para os O-M, O-A, O-

SB, O-OB, O-OD, B100-M, B100-A, B100-SB, B100-OB e B100-OD são constituídas por

linhas retas paralelas ao eixo das abscissas cujo coeficiente linear varia com a temperatura. Esta

informação acrescida daquela obtida da análise dos reogramas construídos para estes líquidos,

levam a indicação de todos comportam-se como fluidos newtonianos dentro da faixa de taxa de

cisalhamento de estudo.

Uma confirmação quantitativa de que o CR dos O-M, O-A, O-SB, O-OB, O-OD, B100-

M, B100-A, B100-SB, B100-OB e B100-OD, nas faixas de temperatura estudada e taxa de

cisalhamento a que foi submetida cada amostra, é newtoniano virá do ajuste do Modelo

Generalizado da Potência (Modelo de Ostwald-de-Waele) aos dados empíricos referentes a cada

um destes líquidos. Como é conhecido, o Modelo de Ostwald-de-Waele que é classicamente

empregado para representar o CR dos fluidos da potência - fluidos newtonianos (FN),

pseudoplásticos e dilatantes, é dado por:

[ ] nK γτ = (36)

Onde:

K:

n :

Índice da consistência do fluido que para um FN representa sua viscosidade absoluta a

uma dada temperatura;

Índice de comportamento (Fluido Pseudoplástico: n < 1; Fluido dilatante: n > 1 e FN:

n=1)

44

As Tabelas 12 a 16 apresentam os parâmetros do Modelo de Ostwald-de-Waele para os

O-M, O-A, O-SB, O-OB, O-OD, B100-M, B100-A, B100-SB, B100-OB e B100-OD.

Tabela 12 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para o óleo e biodiesel de mamona

Temperatura

(oC)

O-M B100-M

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

60,53 45,65 26,00 23,87 13,14

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,88 99,91 99,99 99,80 99,80

99,05 40,51 3,84 42,66 43,82

3,22 1,97 1,31 1,02 0,74

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,84 99,94 99,92 99,96 99,80

9,67 6,14 5,34 2,16 3,07

Tabela 13 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para os óleo e biodiesel de algodão

Temperatura

(oC)

O-A B100-A K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

6,61 4,38 3,10 2,27 1,72

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,99 99,95 99,99 99,97 99,99

2,17 2,68 0,81 0,82 1,48

0,61 0,48 0,39 0,33 0,27

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,96 99,98 99,97 99,95 99,91

1,45 0,74 0,90 0,93 0,89

Tabela 14 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para o óleo e biodiesel de oiticica bruto

Temperatura

(oC)

O-OB B100-OB

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00

- -

21,50 12,87 8,43 5,71 4,05

- -

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

- -

100,00 100,00 100,00 99,99 99,99

- -

2,60 4,00 4,52 1,97 1,49

12,05 7,28 4,68 3,16 2,24

- -

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

- -

99,93 100,00 100,00 99,97 99,77

- -

10,28 0,97 0,82 2,24 26,57

- -

45

Tabela 15 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para os óleo e biodiesel de oiticica degomado

Temperatura

(oC)

O-OD B100-OD K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

21,87 17,34 10,55 6,94 4,72

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,97 100,00 99,99 100,00 99,97

72,03 1,13 2,91 1,79 3,80

2,73 1,96 1,51 1,14 0,85

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

100,00 99,99 99,97 99,97 99,96

0,91 1,54 3,54 3,57 2,65

Tabela 16 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para a gordura líquida e seu biodiesel

Temperatura

(oC)

O-SB B100-SB K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00* 60,00 70,00 80,00

- - -

1,87 1,41 1,09 0,87

- - -

1,00 1,00 1,00 1,00

- - -

100,00 100,00 100,00 99,98

- - -

0,88 1,29 1,29 1,98

0,76 0,55 0,43 0,36 0,30

- -

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

- -

99,98 99,99 99,99 99,97 99,94

- -

1,34 0,82 1,22 0,62 0,88

- -

*Temperatura mínima em que a gordura de sebo de boi, em estudo, apresentou-se a líquida.

Os resultados das Tabelas 12 a 16 confirmam que, nas faixas de temperatura de estudo e

taxa de cisalhamento a que as amostras foram submetidas, os CR dos O-M, O-A, O-SB, O-OB,

O-OD, B100-M, B100-A, B100-SB, B100-OB e B100-OD são de fluidos newtonianos, pois o

valor obtido para o índice de comportamento – n - em todos os casos, foi igual a 1 (um). O

coeficiente de correlação e o erro associado com a estimativa deste parâmetro ficaram nas faixas

de 99,91 – 100,00% e 0,74 – 9,67, respectivamente.

Vale salientar nesta análise sobre o CR dos O-M, O-A, O-SB, O-OB, O-OD, B100-M,

B100-A, B100-SB, B100-OB e B100-OD que devido ao equipamento (reômetro) e acessórios

(spindles) não se pôde estender as análises reométricas destes líquidos para a região onde a taxa

de cisalhamento tende a zero, assim esclarecendo qualquer dúvida sobre o CR destes fluidos.

Como é sabido, os dados reométricos obtidos quando a taxa de cisalhamento tende a zero é de

extrema importância para uma caracterização reológica de um líquido puro ou mistura de

46

líquidos. Este fato é de tão grande importância que um fluido pseudoplástico pode ser

confundido com um newtoniano, quando as taxas de cisalhamento estão acima do limite inferior

(tendendo a zero), ou mesmo, pode-se obter uma indicação de existência de uma tensão residual,

oτ , sendo então o fluido classificado como pseudoplástico com tensão residual.

A literatura pertinente ao tema traz as seguintes informações: a) CR O-SB e B100-SB:

Goodrum et al.. (2003) observaram para a gordura líquida bovina (sebo de boi) apresentou CR de

um fluido pseudoplástico para faixa de temperatura de 54,4 a 85º C, quando a caracterização

reológica destes fluidos foi realizada tendo a taxa de cisalhamento variado na faixa de 0,32 a

32,34 s-1; b) CR B100-M: Fagundes et al.. (2006) relatam CR de um fluido newtoniano para a

faixa de taxa de deformação de 2,5 a 1000 s-1; c) CR O-A e B100 A: Dantas (2006) observou

comportamentos distintos para estes líquidos para taxa de cislhamento na faixa de 2,5 a 50 s-1, ou

seja: fluido newtoniano e fluido pseudoplástico para O-A e B100-A, respectivamente.

As Tabelas 12 a 16 e as Figuras 11 a 15 evidenciam que o efeito da temperatura sobre o

comportamento reológico do biodiesel e de sua matéria-prima está relacionado principalmente

com o valor do parâmetro do Modelo de Ostwald “ K ”, conhecido como índice de consistência,

ou, em termos do conceito de viscosidade aparente, [ ] )1( −= na K γη , que é calculada para pares

( )γτ , . Portanto, para um FN tem-se que μη == Ka , podendo o efeito da temperatura sobre o

índice de consistência (ou sobre sua viscosidade dinâmica) observado através mudança do valor

do coeficiente angular da reta de fluxo. Quantitativamente, a faixa de variação do coeficiente

angular (viscosidade absoluta ou dinâmica de um FN) das retas de fluxos para os biodiesel e suas

matérias primas na faixa de temperatura estudada é dada pela Tabela 17.

Tabela 17 – Variação do coeficiente angular, φtan , das retas de fluxos para os B100 e suas

matérias-primas na faixa de temperatura de estudo

Material φtanΔ (Pa.s)

M (20-60)°C

A (20-60)°C

SB (50-80)°C

OB (40-80)°C

OD (20-60)°C

Óleo Gordura Biodiesel

60,53 – 13,14 -

3,22 – 0,74

6,61 – 1,72 -

0,61 – 0,27

- 1,87 – 0,87 0,76 – 0,30

21,50 – 4,05 -

12,05 – 2,24

21,87 – 4,72 -

2,73 – 0,85

47

5.2.2 Óleo Diesel

Como base de comparação, investigou-se o comportamento reológico do óleo diesel

mineral a diversas temperaturas. As Figuras 20.a e 20.b apresentam, respectivamente, as curvas de fluxo e de viscosidade para este combustível.

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

100 150 200 250 300 350

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

4,5

5,0

Vis

cosi

dade

(mP

a.s)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b) Figura 20 – (a) Curvas de fluxo do óleo diesel a diversas temperaturas; (b) Curvas de viscosidade

do óleo diesel a diversas temperaturas.

As Figuras 21.a e 21.b indicam que o óleo diesel (Tipo D) comporta-se como um fluido

newtoniano dentro da faixa de temperatura de 20 a 60º C (taxa de cisalhamento variando de 100

a 350 s-1). Portanto, ajustou-se linearmente o Modelo de Ostwald-de-Waele aos dados que

compõem as curvas de fluxo obtidas para este combustível, obtendo-se expressões matemáticas

para as linhas com coeficiente de correlação que variou na faixa de 99,82 % a 99,99 %. Os

valores dos parâmetros de modelo estimados estão apresentados na Tabela 18. Os desvios

padrões relacionados com os valores estimados para estes parâmetros estão dentro faixa de 0,64

% a 0,85%. O valor unitário obtido para o índice de comportamento – n - confirma as indicações

de que o diesel (tipo D) comporta-se como um fluido newtoniano na faixa de temperatura das

análises (Figura 21). A literatura apresenta informações de que o óleo diesel comporta-se como

um fluido pseudoplástico tendo sido realizada a reometria das amostras com taxa de

cisalhamento variando de 2,5 a 50 s-1 (Dantas, 2006).

48

Tabela 18 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para o óleo diesel (Tipo D)

Temperatura (o C)

K x 102 (Pa.s)

n R2

(%) Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,37 0,30 0,25 0,20 0,18

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,99 99,96 99,91 99,92 99,82

0,64 0,71 0,85 0,76 0,72

5.3.2 Misturas Diesel/biodiesel

As Misturas diesel/biodiesel, B2 a B50, foram caracterizadas reologicamente para a faixa

de temperatura de 20 a 60º C para confirmar o comportamento newtoniano destes líquidos, uma

vez que estas misturas foram formuladas a partir de dois FN, assim como para quantificar os

valores da viscosidade dinâmica, μ , para cada material na respectiva temperatura de estudo. A

base desta metodologia está, conforme apresentado e discutido na Seção 5.2. nos conceitos de

fluido newtoniano e de viscosidade aparente - aη . Esta metodologia leva a ensaios experimentais

rápidos para a obtenção da viscosidade dinâmica de um FN assim como a resultados precisos.

As Figuras 21 a 34 apresentam as curvas de fluxo para as Misturas B2 a B50 para os biodiesel de

mamona, algodão, oiticica degomado e gordura animal (sebo de bovino) para várias

temperaturas (20 a 60º C).

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b)


49

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b) Figura 22 – Curvas de fluxo das Misturas B2 a diversas temperaturas: (a) B2-SB; (b) B2-OD.

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b) Figura 23 – Curvas de fluxo das Misturas B5 a diversas temperaturas: (a) B5-M; (b) B5-A.

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C


50

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C


0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C


0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b) Figura 27 – Curvas de fluxo das Misturas B20 a diversas temperaturas: (a) B20-M; (b) B20-A

51

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4Te

nsão

de

Cis

alha

men

to (P

a)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b) Figura 28 – Curvas de fluxo das Misturas B20 a diversas temperaturas: (a) B20-SB; (b)B20-OD.

0 50 100 150 200 250 300 3500,00

0,25

0,50

0,75

1,00

1,25

1,50

1,75

2,00

2,25

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C


0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,00,20,40,60,81,01,21,41,61,82,02,2

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C


52

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0Te

nsão

de

Cis

alha

men

to (P

a)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C


0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C


0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C


53

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

1,4

1,6

1,8Te

nsão

de

Cis

alha

men

to (P

a)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3500,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b)


As curvas de fluxos construídas para estas misturas (Figuras 21 a 34) indicam que estas

comportam-se como FN, taxa de cisalhamento variando na faixa de 10,20 a 330 s-1, em todas as

temperaturas estudadas. Pode-se observar nestas figuras que para uma dada mistura o

coeficiente angular das retas geradas nas curvas de fluxo variou para cada temperatura. Este

coeficiente fisicamente representa a viscosidade dinâmica de um FN.

O Modelo de Ostwald-de-Waele foi ajustado linearmente aos dados referentes a cada

mistura para se obter a confirmação quantitativa de comportamento newtoniano para estas

misturas e o valor da viscosidade dinâmica das misturas diesel/biodiesel, a uma dada

temperatura, através dos valores dos parâmetros de modelo estimados “n” e “K”. As Tabelas 19

a 32 apresentam estes resultados. Fez-se uma regressão linear utilizando o método de mínimos

quadrados quando a equação da reta (y = ax+b) passa pela origem (b=0), notando que neste caso

os erros associados nas estimavas dos parâmetros eram menores que quando fizemos o termo em

b≠0. No primeiro caso citado os erros foram da ordem 10-4, enquanto no segundo caso os erros

foram da ordem de 10-1.

54

Tabela 19 - Parâmetros do Modelo de Ostwald para as Misturas B2-M e B2-A

Temperatura

(o C)

B2-M B2-A K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,38 0,31 0,25 0,21 0,18

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,97 99,99 99,93 99,95 99,71

0,80 0,39 0,65 0,29 0,70

0,37 0,30 0,25 0,21 0,18

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,95 99,86 99,97 99,95 99,86

1,19 1,19 0,33 0,62 1,32


Temperatura (o C)

B2-SB B2-OD K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,38 0,30 0,25 0,20 0,18

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,99 99,92 99,92 99,85 99,86

0,62 0,83 0,64 0,62 0,39

0,38 0,31 0,25 0,21 0,18

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,98 99,97 99,89 99,85 99,88

0,52 0,63 0,99 1,01 0,47


Temperatura

(o C)

B5-M B5-A K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,39 0,32 0,26 0,21 0,18

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,97 99,99 99,85 99,91 99,81

0,74 0,69 0,83 0,44 0,70

0,38 0,30 0,25 0,21 0,18

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,98 99,92 99,98 99,81 99,96

0,80 0,82 0,28 1,23 0,63


Temperatura

(o C)

B5-SB B5-OD K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,39 0,31 0,25 0,21 0,18

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,98 99,98 99,97 99,94 99,87

0,85 0,37 0,66 0,48 0,46

0,40 0,31 0,26 0,22 0,18

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,98 99,96 99,91 99,84 99,86

0,98 1,01 0,67 0,89 0,43

55


Temperatura (o C)

B10-M B10-A K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,43 0,34 0,28 0,23 0,19

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,95 99,98 99,98 99,93 99,86

1,05 1,04 0,46 10,61 0,80

0,38 0,31 0,25 0,21 0,18

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,92 99,97 99,92 99,86 99,86

1,19 0,97 0,90 1,64 0,86


Temperatura (o C)

B10-SB B10-OD K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,40 0,31 0,26 0,22 0,18

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,99 99,92 99,92 99,92 99,90

0,67 0,80 0,70 0,49 0,38

0,42 0,33 0,27 0,23 0,19

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,98 99,94 99,94 99,85 99,81

0,79 0,85 0,94 1,07 0,65


Temperatura (o C)

B20-M B20-A K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,53 0,41 0,32 0,26 0,22

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,99 99,97 99,95 99,83 99,94

0,70 0,66 0,68 1,00 0,37

0,40 0,32 0,26 0,22 0,19

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,98 99,97 99,98 99,88 99,79

1,02 0,80 0,47 1,38 0,75


Temperatura

(o C)

B20-SB B20-OD K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,42 0,33 0,27 0,23 0,19

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,98 99,90 99,91 99,94 99,82

1,58 1,01 0,71 0,54 0,81

0,47 0,37 0,30 0,25 0,21

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,97 99,96 99,96 99,86 99,80

0,89 0,77 0,62 0,84 1,05

56


Temperatura (o C)

B30-M B30-A K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,68 0,50 0,38 0,30 0,25

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

100,00 99,96 99,95 99,86 99,93

0,69 3,03 1,01 1,02 0,95

0,42 0,34 0,28 0,23 0,20

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,96 99,94 99,87 99,81 99,86

1,13 1,36 1,07 1,25 0,82


Temperatura (o C)

B30-SB B30-OD K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,45 0,36 0,29 0,24 0,21

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,91 99,99 99,95 99,85 99,73

1,58 0,40 0,74 1,28 1,20

0,60 0,49 0,40 0,33 0,28

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,96 100,00 99,99 99,96 99,92

1,49 1,15 0,63 0,60 0,72


Temperatura (o C)

B40-M B40-A K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,83 0,61 0,45 0,36 0,29

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,99 99,91 99,89 99,72 99,97

1,60 3,19 1,66 2,58 1,48

0,45 0,36 0,29 0,24 0,21

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,96 99,92 99,97 99,80 99,95

1,06 1,59 0,55 1,21 0,69


Temperatura (o C)

B40-SB B40-OD K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,49 0,38 0,31 0,25 0,22

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,99 99,99 99,94 99,85 99,91

0,72 0,38 0,71 1,26 0,58

0,81 0,62 0,50 0,39 0,32

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,99 99,97 99,99 99,98 99,97

1,04 1,20 1,03 1,16 0,72

57


Temperatura (o C)

B50-M B50-A K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

1,03 0,74 0,55 0,42 0,34

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

100,00 99,95 100,00 99,95 99,96

0,69 2,46 0,44 1,24 0,81

0,47 0,38 0,31 0,26 0,22

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,96 99,97 99,91 99,94 99,86

1,14 0,77 1,26 0,83 1,11


Temperatura (o C)

B50-SB B50-OD K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

K x 102 (Pa.s)

n R2 (%)

Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0,51 0,40 0,33 0,27 0,23

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,94 99,88 99,97 99,80 99,89

2,03 1,46 0,58 1,39 0,56

1,12 0,71 0,54 0,46 0,36

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

99,98 99,96 100,00 99,97 99,97

2,36 1,77 1,13 1,73 1,16

Comparando-se os valores de K obtidos para as mistura (Tabelas 20 a 32) com aqueles

obtidos para o diesel (Tabela 18) uma dada temperatura, tem-se que a discrepância entre estes

valores é uma função direta da fração molar do biodiesel na mistura (Tabelas 33 a 36).

Tabela 33 – Comparação entre os índices de consistência obtidos para o óleo diesel e as Misturas B2 a B50 (Mamona)

Mistura Discrepância entre os valores de K (%)

20º C 30º C 40º C 50º C 60º C

B2 - M 2,33 3,23 2,00 4,76 2,78

B5 - M 5,12 6,25 3,85 4,76 4,37

B10 - M 13,95 11,76 10,71 13,04 5,26

B20 - M 30,19 26,83 21,88 23,08 18,18

B30 - M 45,59 40,00 34,21 33,33 28,00

B40 - M 55,42 50,82 44,44 44,44 37,93

B50 - M 64,08 59,46 54,54 52,38 47,06

58

Tabela 34 - Comparação entre os índices de consistência obtidos para o óleo diesel e as Misturas B2 a B50 (Algodão)


20º C 30º C 40º C 50º C 60º C

B2 - A 0,80 1,32 1,57 4,76 2,22

B5 - A 2,63 1,33 1,58 4,77 2,23

B10 - A 2,85 3,23 2,72 7,83 3,74

B20 - A 7,50 6,25 3,85 9,09 5,26

B30 - A 11,91 11,76 10,71 13,04 10,00

B40 - A 17,78 16,67 13,79 16,67 14,29

B50 - A 21,28 21,05 19,35 23,08 18,18

Tabela 35 – Comparação entre os índices de consistência obtidos para o óleo diesel e as Misturas B2 a B50 (Sebo de Boi)


20º C 30º C 40º C 50º C 60º C

B2 - SB 2,63 1,96 2,34 2,91 3,23

B5 - SB 5,13 3,26 2,72 4,76 3,74

B10 – SB 7,50 3,27 3,85 9,09 4,26

B20 – SB 11,90 9,09 7,41 13,04 5,26

B30 – SB 17,78 16,67 13,79 16,67 14,29

B40 – SB 24,49 21,05 19,35 20,00 18,18

B50 – SB 27,45 25,00 24,24 25,92 21,74

Tabela 36 – Comparação entre os índices de consistência obtidos para o óleo diesel e as Misturas

B2 a B50 (Oiticica degomado)


20º C 30º C 40º C 50º C 60º C

B2 – OD 2,63 3,23 1,57 4,76 2,17

B5 – OD 7,50 4,46 3,85 9,09 2,22

B10 – OD 11,91 9,09 7,41 13,04 5,26

B20 – OD 21,28 18,92 16,67 20,00 14,29

B30 – OD 38,33 38,78 37,50 39,39 35,71

B40 – OD 54,32 51,61 50,00 48,72 43,75

B50 - OD 66,96 57,75 53,70 56,52 50,00

59

Como pode ser observado, o índice de consistência (viscosidade absoluta para um FN)

para as Misturas B2 a B50 de um dado biodiesel uma função inversa da temperatura e direta da

fração molar do biodiesel na mistura. Os desvios observados no valor de “K” para as Misturas

B2 a B10 em relação aquele obtido para o diesel na mesma temperatura são desprezíveis para

misturas compostas com biodeisel de algodão (B2 a B10), sebo de boi (B2 a B5 em toda faixa de

temperatura e B10 a partir de 50°C), para mamona e oiticica apenas B2 (toda faixa de

temperatura) a B5 (a partir de 40°C). Este comportamento está mostrando que a composição

(tipo de ácido graxo e teor) do biodiesel afeta os valores da viscosidade absoluta das misturas.

5.4 Propriedades Fluidodinâmicas do Biodiesel, de sua Matéria-prima e das Misturas

Diesel/biodiesel

Em se tratando do uso direto do B100 e das suas misturas com o óleo diesel em motores

do ciclo diesel, pode-se dizer que a viscosidade destes combustíveis não é a única propriedade

fluidodinâmica importante para se obter um bom desempenho destes motores que por sua vez

está relacionado com a eficiência de combustão. Goodrum e Eiteman (1996) chamam a atenção

para o fato da eficiência de combustão em um motor de ciclo diesel está relacionada diretamente

com a atomização do combustível, ou seja, dispersão do combustível em forma de gotas de

diâmetro diminuto, que por sua vez depende diretamente da tensão superficial, cσ , e

indiretamente da viscosidade e da massa específica, cρ , deste. É requerido um balanço entre os

valores destas propriedades fluidodinâmicas. Este balanço é representado pelo “Parâmetro de

Atomização - PA” - cujo valor 9,5 tipicamente representa a adequada atomização no motor. Este

parâmetro foi definido por Msipa et al.. (1983) como:

31

Re ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡=

WePAar

c

ρρ (37)

Onde: We e Re são o Número de Weber - 12 )( −= cc dVWe σρ - e Número de Reynolds,

respectivamente.

Com base no exposto, este trabalho não foi apenas direcionado para o estudo do

comportamento reológico do B100 e das misturas diesel/biodiesel mas também a obtenção das

propriedades fluidodinâmica da viscosidade – absoluta e cinemática – e a massa específica destes

60

combustíveis. As Tabelas 37 e 38 apresentam os valores da massa específica dos B100, suas

matéria-prima e óleo diesel (a título comparativo).

5.3.1 Massa Específica

As Tabelas 37 e 38 apresentam os valores obtidos para a massa específica dos O-M, O-A,

O-SB e O-OD, Óleo Diesel, B100-M, B100-A, B100-SB, e B100-OD, a 1 atm, a distintas

temperaturas.

Tabela 37 – Massa específica dos O-M, O-A, O-SB e O-OD.

Temperatura (o C)

ρ (g.cm-3)

O-M O-A O-SB O-OD

20,00 0,959 0,925 -* 0,950 30,00 0,952 0,913 -* 0,943 40,001 0,945 0,911 -* 0,936 50,002 0,939 0,899 0,880 0,929 60,00 0,932 0,894 0,873 0,922 70,00 - - 0,866 - 80,00 - - 0,860 -

* O-SB em estado sólido;

Tabela 38 – Massa específica do diesel e dos B100-M, B100-A, B100-SB e B100-OD

Temperatura (o C)

ρ (g.cm-3)

Diesel B100-M B100-A B100-SB B100-OD

20,00 0,833 0,924 0,883 0,871 0,936 30,00 0,826 0,917 0,875 0,863 0,929 40,00 0,819 0,910 0,871 0,856 0,921 50,00 0,812 0,902 0,861 0,849 0,914 60,00 0,805 0,895 0,854 0,841 0,907

As Tabelas 37 e 38 mostram que para uma dada temperatura a massa específica dos O-M,

O-A, O-SB e O-OD, Óleo Diesel, B100-M, B100-A, B100-SB e B100-OD, decresce à medida

que a temperatura aumenta. A variação observada no percentual de decaimento do valor da

massa especifica dentro da faixa de temperatura de estudo foi discreta tanto para os óleos

vegetais e gordura animal quanto para os B100 destes líquidos, ou seja: a) O-M (2,82%), O-A

61

(3,35%), O-SB (2,27%) e O-OD (2,96%); b) Diesel (3,36%), B100-M (3,14%), B100-A

(3,28%), B100-SB (3,44%) e B100-OD (3,11%).

As Figuras 35.a e 35.b mostram que a massa específica diminui linearmente com a

temperatura. Observa-se que, para uma dada temperatura, os valores obtidos para a massa

específica do diesel são inferiores aqueles obtidos para os biodiesel na seguinte ordem de

crescimento B100-SB (4,50%), B100-A (6,30%), B100-M (11,11%) e B100-OD (12,45%). De

acordo com Goodrum e Eitaman, (1996) clamam que em geral a massa específica dos

triglicérideos diminui à medida que o peso molecular deste aumenta. Consequentemente, o teor

de ácidos graxos e seus ésteres saturados e insaturados determinam o comportamento da massa

específica com a temperatura.

290 300 310 320 330 340 350 360

0,86

0,88

0,90

0,92

0,94

0,96

0,98

1,00

Mas

sa E

spec

ífica

(g/c

m3 )

Temperatura (K)

O-M O-A O-SB O-OB O-OD

(a)

290 300 310 320 330 3400,800,820,840,860,880,900,920,940,960,981,001,02

Mas

sa E

spec

ífica

(g/c

m3 )

Temperatura (K)

B100-M B100-A B100-SB B100-OB B100-OD Diesel

(b)

Figura 35 – Massa específica em função da temperatura (P = 1 atm). (a) O-M, O-A, 0-SB, O-OB e O-OD; (b) Diesel, B100-M; B100-A, B100-SB, B100-OB e B100-OD.

As Figuras 36 a 39 apresentam os efeitos da temperatura e da fração molar do biodiesel

sobre os valores da massa específica das misturas diesel/biodiesel assim como o afastamento dos

valores obtidos para esta propriedade física para o diesel (Tipo D) e aqueles obtidos para as

misturas diesel/biodiesel.

62

290 300 310 320 330 3400,805

0,810

0,815

0,820

0,825

0,830

0,835

Mas

sa E

spec

ífica

(g/c

m3 )

Temperatura (K)


(a)

290 300 310 320 330 340

0,805

0,810

0,815

0,820

0,825

0,830

0,835

0,840

Mas

sa E

spec

ífica

(g/c

m3 )

Temperatura (K)


(b)

Figura 36 – Massa específica em função da temperatura (P = 1 atm). (a) Diesel, B2-M, B2-A, B2-SB e B2-OD; (b) Diesel , B5-M, B5-A, B5-SB e B5-OD.

290 300 310 320 330 340

0,805

0,810

0,815

0,820

0,825

0,830

0,835

0,840

0,845

Mas

sa E

spec

ífica

(g/c

m3 )

Temperatura (K)


(a)

290 300 310 320 330 340

0,805

0,810

0,815

0,820

0,825

0,830

0,835

0,840

0,845

0,850

0,855

Mas

sa E

spec

ífica

(g/c

m3 )

Temperatura (K)


(b)

Figura 37 - Massa específica em função da temperatura (P = 1 atm). (a) Diesel, B10-M, B10-A, B10-SB e B10-OD; (b) Diesel, B20-M, B20-A, B20-SB e B20-OD

290 300 310 320 330 340

0,8050,8100,8150,8200,8250,8300,8350,8400,8450,8500,8550,860

Mas

sa E

spec

ífica

(g/c

m3 )

Temperatura (K)


(a)

290 300 310 320 330 340

0,8050,8100,8150,8200,8250,8300,8350,8400,8450,8500,8550,8600,8650,870

Mas

sa E

spec

ífica

(g/c

m3 )

Temperatura (K)


(b) Figura 38 – Massa específica em função da temperatura (P = 1 atm). (a) Diesel, B30-M, B30-A,

B30-SB e B30-OD; (b) Diesel, B40-M, B40-A, B40-SB e B40-OD

63

290 300 310 320 330 3400,8050,8100,8150,8200,8250,8300,8350,8400,8450,8500,8550,8600,8650,8700,8750,880

Mas

sa E

spec

ífica

(g/c

m3 )

Temperatura (K)


Figura 39 – Massa específica em função da temperatura (P = 1 atm), Diesel, B50-M, B50-A,

B50-SB e B50-OD.

Como pode ser observado nas Figuras 36 a 39, o valor da massa específica do óleo diesel,

das Misturas B2 a B50 diminui linearmente com aumento da temperatura e das misturas

diesel/biodiesel. Os valores obtidos para a massa específica do diesel, a uma dada temperatura,

apresentaram-se inferiores aqueles para as mistura diesel/biodiesel, sendo aquela para as

misturas B2-SB e B50-M/B50-OD que apresenta o distanciamento de valores mínimos e

máximos para cada mistura. A Tabela 39 mostra estes valores para a temperatura de 40º C. Para

um dado biodiesel, a massa específica das misturas diesel/biodiesel foi observada sendo uma

função direta do teor de biodiesel na mistura. Estes comportamentos eram esperados uma vez

que: a) A massa específica de uma mistura de líquido puros é dada por ∑=

=n

iiimis x

2ρρ (Reid et

al..,1987) ; b) Os valores da massa específica do diesel são, também, inferiores aqueles para

todos os B100 a uma dada temperatura (Tabela 38).

Tabela 39 – Percentual de afastamento dos valores da massa específica das Misturas

B2 e B50 para daqueles do diesel a 40º C.

Mistura Afastamento das DB

oM

C−

40ρ e D

Co40ρ (%)

SB A OD M

B2 B50

0,12 2,32

0,37 2,93

0,16 5,49

0,24 5,37

64

5.3.2 Modelo Preditivo para Massa Específica

O comportamento observado para a massa específica dos fluidos em estudo está de

acordo com aquele previsto por Liew (1992) para ésteres metílicos, líquidos puros e misturas de

líquidos de em um processo isobárico, sendo Equação 22 o modelo clássico para a variação desta

propriedade fluidodinâmica com a temperatura.

TBA LLT +=)(ρ (22)

Os coeficientes AL e BL da Equação 22 são parâmetros de modelo a serem determinados

a partir de um ajuste linear do Modelo de Liew aos dados experimentais. As Tabelas 38 a 42

apresentam os valores destes coeficientes para o diesel, O-M, O-A, O-SB, O-OD, B100-M,

B100-A, B100-SB, B100-OD, Misturas B2 a B50.

Tabela 40 - Parâmetros do Modelo de Liew para os diesel, O-M, O-A, O-SB, O-OB e O-OD

Material AL (g/cm3)

BL x 104 (g/cm3.K)

EA x 103 (g/cm3)

EB x 105

(g/cm3.K) R2

(%) Sd x 104

(%)

Diesel 1,04 -7,00 0,00 0.00 100,00 0 O- M 1,16 -6,70 3,13 1,00 100,00 3,16 O- A 1,15 -7,60 26,59 8,48 98,18 0,27 O-SB 1,10 -6,70 5,86 1,73 99,93 3,87 O-OB 1,18 -7,00 9,55x10-13 2,87x10-13 100,00 9,07x10-13 O-OD 1,16 -7,00 6,35x10-13 2,03x10-13 100,00 6,41 x 10-13

*Ei – Erro associado na estimativa dos parâmetros AL e BL, respectivamente.

Tabela 41: Parâmetros do Modelo de Liew para B100-M e Misturas B2-M a B50-M

Material AL (g/cm3)

BL x 104 (g/m3.K)

EA x 103 (g/cm3)

EB x 105 (g/cm3.K)

R2 (%)

Sd x 104 (%)

B100-M 1,14 -7,30 3,13 1,00 100,00 3,16 B2- M 1,04 -7,30 1,42 4,53 100,00 1,43 B5- M 1,05 -7,20 3,62 1,15 100,00 3,65 B10- M 1,05 -7,20 3,62 1,16 100,00 3,65 B20- M 1,07 -7,30 3,13 1,00 100,00 3,16 B30- M 1,07 -7,30 3,13 1,00 100,00 3,16 B40- M 1,08 -7,30 3,13 1,00 100,00 3,16 B50- M 1,09 -7,30 3,13 1,00 100,00 3,16

65

Tabela 42: Parâmetros do Modelo de Liew para os B100-A e Misturas B2-A a B50-A

Material AL (g/cm3)

BL x 104 (g/m3.K)

EA x 103 (g/cm3)

EB x 105

(g/cm3.K) R2

(%) Sd x 104

(%)

B100-A 1,09 -7,20 14,47 4,62 99,38 146

B2- A 1,04 -7,00 0,00 0,00 100,00 0,00

B5- A 1,04 -7,00 0,00 0,00 100,00 0,00

B10- A 1,04 -7,00 2,84x10-12 9,06x10-12 100,00 2,86 x 10-12

B20- A 1,05 -7,00 1,42x10-12 4,53x10-12 100,00 1,43 x 10-12

B30- A 1,06 -7,30 3,13 1,00 99,97 3,16

B40- A 1,07 -7,00 1,84x10-12 9,06x10-12 100,00 2,87 x 10-12

B50- A 1,06 -7,00 1,42x10-12 4,53x10-12 100,00 1,43 x 10-12

Tabela 43: Parâmetros do Modelo de Liew para os B100-SB e Misturas B2-SB a B50-SB

Material AL (g/cm3)

BL x 104 (g/m3.K)

EA x 103 (g/cm3)

EB x 105

(g/cm3.K) R2

(%) Sd x 104

(%)

B100-SB 1,09 -7,40 3,62 1,15 99,96 3,65

B2- SB 1,04 -7,00 0,00 0,00 100,00 0,00

B5- SB 1,04 -7,00 1,42x10-12 4,53x10-13 100,00 1,43x10-12

B10- SB 1,04 -7,00 1,42x10-12 4,53x10-13 100,00 1,43x 10-12

B20- SB 1,06 -7,30 3,13 1,00 99,97 3,16

B30- SB 1,09 -7,00 2,84x10-12 9,06x10-13 100,00 2,87 x 10-12

B40- SB 1,05 -7,00 0,00 0,00 100,00 0,00

B50- SB 1,07 -7,30 3,13 1,00 99,97 3,16

Tabela 44: Parâmetros do Modelo de Liew para os B100-OB, B100-OD e Misturas B2a B50-OD

Material AL

(g/cm3) BL x 104 (g/m3.K)

EA x 103 * (g/cm3)

EB x 105 *

(g/cm3.K) R2

(%) Sd x 104

(%) B100-OB 1,17 -7,30 3,13 1,00 100,00 3,16 B100-OD 1,15 -7,30 3,13 1,00 99,97 3,16 B2- OD 1,04 -7,00 1,42x10-12 4,53x10-13 100,00 1,43x10-12 B5- OD 1,04 -7,00 1,42x10-12 4,53x10-13 100,00 1,43x10-12 B10- OD 1,04 -7,00 0,00 0,00 100,00 0,00 B20- OD 1,05 -7,00 1,42x10-12 4,53x10-13 100,00 1,43 x 10-12 B30- OD 1,07 -7,20 3,62 1,16 99,96 3,65 B40- OD 1,08 -7,30 3,13 1,00 99,97 3,16 B50- OD 1,09 -7,30 3,13 1,00 99,97 3,16

66

. Como pode ser observado nas Tabelas 40 a 44, na faixa de temperatura de 20 a 60º C, os

valores estimados para o parâmetro “AL” do Modelo de Liew para as Misturas B2 a B10 de

algodão, sebo de boi e oiticica degomado, podem ser considerados iguais a aquele obtido para o

diesel uma vez que a ordem dos erros envolvidos na estimativa deste parâmetro não foi maior

que Ο (-12). Os valores estimados para o parâmetro “AL” para as Misturas B2 a B10 de

mamona foram 1% maior que aquele observado para o diesel. Para as Misturas B20 e B50 os

valores estimados para o parâmetro de modelo “AL” foram superiores aquele obtido para o

diesel. As faixas de variação deste parâmetro foram: (1,90 a 4,80%), (1,00 a 1,90%), (1,90 a

2,89%) e (1,00 a 4,80%) para a mamona, algodão, sebo de bovino e oiticica degomado,

respectivamente. Estes valores indicam que o valor do parâmetro de modelo “AL” para as

misturas diesel/biodiesel está relacionada diretamente com o teor do biodiesel na mistura, bem

como a composição de ésteres de ácido graxo no biodiesel pareceu ter efeito discreto no valor

deste parâmetro.

Para o parâmetro BL, vemos que o mesmo varia com a composição, haja vista a

comparação com a Tabela 11 nos faz concluir que há uma semelhança na composição dos ésteres

metílicos do biodiesel de algodão e sebo bovino. Enquanto para o biodiesel de mamona sofre

influência direta do ricinoleato de metila que representa cerca 84% da composição de

componente. Por outro lado nada podemos afirmar a cerca da composição do biodiesel de

oiticica, uma vez que não conseguimos fazer a análise cromatográfica desse produto.

5.3.3 Viscosidade Absoluta e Cinemática

Como apresentado na Seção 3.5.3 deste trabalho, para uma dada temperatura, a

viscosidade absoluta (ou dinâmica) obtida a partir dos dados inerentes das análises reológicas das

amostras de óleo, B100 e Misturas B2 a B50 de mamona, algodão, sebo de boi e oiticica.

Tomou-se como base o conceito de viscosidade aparente que para um fluido newtoniano trata-se

da viscosidade absoluta ou do índice de consistência – K - quando se ajusta o modelo

generalizado da potência aos dados oriundos da reometria. Portanto, os dados referentes à

viscosidade absoluta ou dinâmica destes fluidos estão apresentados nas Tabelas 45 a 53, coluna

referente ao índice de consistência.

Para uma dada temperatura, tendo sido quantificada a viscosidade absoluta e a massa

específica do diesel, óleos e B100 de mamona, algodão, sebo de boi e oiticica. Os valores da

67

viscosidade cinemática destes líquidos foram obtidos da definição desta propriedade

fluidodinâmica, i.e.: ρμν /= .

Tabela 45 – Viscosidade cinemática para O-M, O-A, O-SB e O-OD

Temperatura (o C)

ν ( cSt)

O-M O-A O-SB O-OD

20,00 1055,79 71,29 - 223,44 30,00 488,15 47,92 - 134,29 40,00 249,58 34,10 - 90,32 50,00 145,37 25,35 21,05 61,08 60,00 89,31 19,17 16,04 43,60 70,00 - - 12,50 - 80,00 - - 10,04 -

Tabela 46 – Viscosidade cinemática dos diesel, B100-M, B100-A, B100-SB e B100-OD

Temperatura (o C)

ν ( cSt)


20,00 4,45 36,99 6,96 8,75 29,05 30,00 3,61 23,43 5,50 6,33 21,20 40,00 2,99 15,93 4,49 5,04 16,18 50,00 2,51 11,31 3,75 4,20 12,27 60,00 2,16 8,40 3,19 3,48 9,25

A análise dos valores obtidos para a viscosidade cinemática dos O-M, O-A, O-SB e O-

OD, Óleo Diesel, B100-M, B100-A, B100-SB e B100-OD (Tabelas 45 e 46) levam a conclusão

que esta propriedade fluidodinâmica possui decaimento exponencial com a temperatura. A

variação observada no percentual de decaimento do valor da viscosidade cinemática dentro da

faixa de temperatura de estudo não foi discreta tanto para os óleos vegetais e gordura animal

quanto para os B100 destes materiais e o diesel, ou seja: a) O-M (91,54%), O-A (73,11%), O-SB

(52,30%) e O-OD (80,49%); b) Diesel (51,47%), B100-M (77,29%), B100-A (54,17%), B100-

SB (60,23%) e B100-OD (68,16%). Para complementar as análise, a referidas Tabelas também

deixam claro que para uma dada temperatura, a viscosidade cinemática é uma função da

composição de ácidos graxos nos óleos vegetais/gordura animal e de ésteres destes ácidos nos

B100.

Os valores para a viscosidade cinemática das misturas B2 a B50 foram obtidos tendo como

base o Modelo de Arrhenius que, de acordo com Reid et al., (1987), prediz a viscosidade

absoluta de uma solução ideal de líquidos a partir da viscosidade absoluta dos componentes, i,

68

da solução, iμ , e suas respectivas frações molares, “ xi” . O Modelo de Arrhenius adaptado para

a viscosidade cinemática das Misturas B2 a B50 toma a seguinte forma:

[ ]iiDDBn xx ννν lnlnexp += (38)

As Tabelas 47 a 53 apresentam os valores obtidos para a viscosidade cinemática das

Misturas B2 a B50 dos biodiesel de mamona, algodão, sebo de boi e oiticica degomado usando o

Modelo de Arrhenius.

Tabela 47 – Viscosidade cinemática para as Misturas B2-M, B2-A, B2-SB e B2-OD. Temperatura

(o C) ν ( cSt)

B2-M B2-A B2-SB B2-OD 20,00 4,56 4,48 4,50 4,58 30,00 3,72 3,58 3,63 3,68 40,00 3,06 3,05 3,06 3,03 50,00 2,57 2,58 2,58 2,54 60,00 2,21 2,17 2,17 2,18


(o C) ν ( cSt)

B5-M B5-A B5-SB B5-OD 20,00 4,71 4,55 4,57 4,68 30,00 3,82 3,66 3,68 3,76 40,00 3,12 3,07 3,09 3,12 50,00 2,61 2,59 2,59 2,62 60,00 2,25 2,19 2,22 2,26


(o C) ν ( cSt)

B10-M B10-A B10-SB B10-OD 20,00 5,14 4,61 4,74 4,95 30,00 4,13 3,72 3,73 3,94 40,00 3,42 3,13 3,15 3,27 50,00 2,86 2,68 2,68 2,73 60,00 2,37 2,22 2,26 2,35

69


(o C) ν ( cSt)

B20-M B20-A B20-SB B20-OD 20,00 6,25 4,83 4,94 5,52 30,00 4,80 3,85 3,96 4,37 40,00 3,83 3,17 3,30 3,63 50,00 3,16 2,75 2,80 3,04 60,00 2,62 2,30 2,40 2,59


Temperatura (o C)

ν ( cSt)

B30-M B30-A B30-SB B30-OD 20,00 7,91 5,01 5,33 6,95 30,00 5,74 3,99 4,29 5,81 40,00 4,56 3,31 3,51 4,78 50,00 3,59 2,80 2,95 3,89 60,00 3,01 2,38 2,51 3,36


(o C) ν ( cSt)

B40-M B40-A B40-SB B40-OD 20,00 9,49 5,26 5,74 9,22 30,00 7,01 4,20 4,56 7,23 40,00 5,31 3,47 3,66 5,87 50,00 4,17 2,90 3,05 4,58 60,00 3,51 2,51 2,62 3,78


(o C) ν ( cSt)

B50-M B50-A B50-SB B50-OD 20,00 11,77 5,51 5,98 12,69 30,00 8,41 4,41 4,70 8,15 40,00 6,36 3,61 3,87 6,33 50,00 4,96 3,04 3,17 5,42 60,00 4,03 2,62 2,76 4,32

Como pode ser observado nas Tabelas 47 a 53, confirma-se o esperado quanto ao

comportamento da viscosidade cinemática das misturas B2 a B50 de mamona, algodão, sebo de

boi e oiticica degomado frente à temperatura, ou seja, os valores desta propriedade

fluidodinâmica para uma dada mistura decrescem à medida que a temperatura aumenta. Para

70

uma dada temperatura, estes valores foram observados como sendo superiores aqueles obtidos

para o diesel e inferiores aqueles obtidos para respectivo B100. A Tabela 54 mostra a

comparação feita entre os valores da viscosidade cinemática para as misturas diesel/biodiesel e

aquele para o diesel para a temperatura de 40º C: a) Para uma dada mistura B, a viscosidade

cinemática mostrou ser uma função da composição de ésteres de ácido de graxos presentes no

biodiesel. As misturas diesel/biodiesel de sebo de boi e aquelas de diesel/biodiesel de algodão

apresentaram viscosidade cinemática cujos valores diferiram muito discretamente. No entanto, as

respectivas misturas diesel/biodiesel de mamona e de oiticica degomado apresentaram valores

para a viscosidade cinemática superiores e acentuado em relação aqueles obtidos para as

misturas diesel/biodiesel e sebo de boi e aquelas diesel/biodiesel de oiticica. As razões para

estes fatos ocorrerem, está como dito antes, na composição dos biodiesel. Uma breve análise da

Tabela 11 mostra que os biodiesel de sebo de boi e de algodão apresentam na sua composição

ésteres de ácido graxos saturados (palmítico e estereatico) e insaturado (oléico) diferindo apenas

em teores muito próximos; b) A variação da viscosidade cinemática em relação aquela do diesel

é uma função direta da fração molar do biodiesel, sendo esta função discreta para as misturas B2

a B10 de sebo de boi e de algodão e aquelas B2 a B5 para a mamona e oiticica degomado, para

as demais, vai se acentuando a medida que cresce a fração molar .

Tabela 54 – Comparação entre os valores obtidos para a viscosidade cinemática das Misturas B2 a B50 e aquele para o diesel (Tipo D) a 40º C.

Mistura D

CM

C oDB

o 4040νν −

M A SB OD B2 B5 B10 B20 B30 B40 B50

1,02 1,04 1,12 1,28 1,53 1,78 2,13

1,02 1,03 1,05 1,06 1,11 1,16 1,21

1,02 1,03 1,05 1,10 1,17 1,22 1,29

1,01 1,04 1,09 1,21 1,60 1,96 2,12

71

5.3.4 Predição da Viscosidade Cinemática em Termos da Temperatura

O decaimento da viscosidade absoluta de um líquido com o aumento da temperatura

teoricamente é previsto pelo modelo mecanicista de Eyring cujo desenvolvimento está pautado

na teoria cinética dos gases. Prediz valores para esta propriedade termodinâmica com erro de

20% (Bird et al.., 2002). O modelo semi-empírico de Andrade tem como base na Teoria Eyring,

recorre aos parâmetros “AA” e “BA” que ao serem estimados através de método numérico da

regressão não-linear, passa ajustar-se adequadamente um conjunto de dados experimentais.

Com base no exposto, o Modelo de Andrade, em termos da viscosidade cinemática

(1−= ρμν ), foi utilizado para predizer valores desta viscosidade, a uma dada temperatura, para o

diesel, O-M, O-A, O-SB, O-OD, B100-M, B100-A, B100-SB, B100-OD, Misturas B2 a B50.

Aplicou-se um ajuste não-linear (Matlab, Versão7.0.1), segundo a Equação 20 (Seção 3.6), fez-

se um ajuste da curva a um polinômio de terceira ordem como uma aproximação empírica,

mostrada na Equação (30), aos dados experimentais obtidos para diesel, O-M, O-A, O-SB, O-

OD, B100-M, B100-A, B100-SB, B100-OD, Misturas B2 a B50, estimou-se os parâmetros de

Modelo AA e BA, comparou-se os valores para a viscosidade cinemática estimados a partir das

equações de modelo e aqueles obtidos empiricamente (Figuras 41 a 44) e utilizou-se a técnica de

análise de resíduo para verificar a incertezado ajuste do modelo aos dados experimentais

(Figuras 45 a 47).

As Tabelas 55 e 57 apresentam os valores estimados para os parâmetros AA e BA do

Modelo de Andrade para os diesel, O-M, O-A, O-SB, O-OD, B100-M, B100-A, B100-SB,

B100-OD, Misturas B2 a B50. Os erros médios envolvidos nos valores estimados para estes

parâmetros não ultrapassaram a 1,5%. O parâmetro BA do Modelo de Andrade está relacionado

diretamente com a energia livre de ativação para o escoamento - visGΔ . O valor desta energia

depende das forças interativas entre as moléculas de um fluido, portanto quanto mais viscoso for

o fluido, maior será o valor de visGΔ , por conseguinte, maior será o valor de BA. À medida que a

temperatura de um fluido aumenta, suas moléculas deslizam umas sobre as outras mais

rapidamente, tornando o fluido menos viscoso. Estas observações explicam os comportamentos

observados neste trabalho para o parâmetro BA do Modelo de Andrade: a) O diesel apresentou o

menor valor para BA; b) Para as matérias-primas usadas para produzir biodiesel observou-se que

a ordem crescente no valor do parâmetro BA é: O-M > O- OD > O- A > O – SB; c) Para os B100

a ordem crescente no valor do parâmetro BA é seguinte: B100-M > B100-OD > B100 – SB >

72

B100 – A. As observações b-c estão relacionadas com a composição, tipos de ácidos graxos e de

ésteres de ácidos graxos no óleo vegetal/gordura animal e biodiesel, respectivamente.

Com relação ao parâmetro BA do Modelo de Andrade para as Misturas B2 a B50 dos

biodiesel de mamona, algodão, sebo de boi e oiticica degomado, observa-se nas Tabelas 48 e 49

que: a) Os valores ficaram entre aqueles estimados para o diesel e o biodiesel, respectivamente;

b) Para um determinado biodiesel os parâmetros BA estimados para as misturas B20 a B50 é uma

função direta da fração molar do biodiesel na mistura, sendo porém, esta função discreta para as

misturas B2 a B10.

Tabela 55 - Parâmetros do Modelo de Andrade para os diesel, O-M, O-A, O-SB, O-OB e O-OD

Parâmetro Material

Diesel O - M O - A O - SB O - OD

AA (g/cm3) 1,00 x 10-2 2,48 x 10-6 9,59 x 10-4 3,15 x 10-3 4,28 x 10-5

BA (g/m3.K) 1,79 x 103* 5,81 x 103* 3,28 x 103* 2,84 x 103** 4,64 x 103* * Faixa de temperatura: 20 a 60º C. ** Faixa de temperatura: 50 a 80º C.

Tabela 56 - Parâmetros do Modelo de Andrade para os B100 e Mistura B2 a B50 para Mamona e Oiticica Degomado

Mistura M OD

AA x102 (g/cm3)

BA x 103 (g/m3.K)

AA x102 (g/cm3)

BA x 103 (g/m3.K)

B2 B5 B10 B20 B30 B40 B50 B100

1,01 0,89 0,87

0,40

0,19 0,16

0,12 0,01

1,79 1,84 1,87 2,15 2,44 2,54 2,70 3,76

0,86 0,99 0,92

0,95

0,16 0,57

0,90 0,25

1,84 1,80 1,85 1,86 1,79 2,17 2,79 2,74

73

Tabela 57 - Parâmetros do Modelo de Andrade para os B100 e Mistura B2 a B50 para Algodão e Sebo de Boi

Mistura A SB

AA x102 (g/cm3)

BA x 103 (g/m3.K)

AA x102 (g/cm3)

BA x 103 (g/m3.K)

B2 B5 B10 B20 B30 B40 B50 B100

1,14 1,05 1,17

0,99

0,97 0,98

0,99 0,95

1,75 1,78 1,75 1,81 1,83 1,84 1,85 1,93

1,09 1,08 0,99

1,14

0,94- 0,70

0,79 0,31

1,79 1,77 1,80 1,79 1,86 1,96 1,94 2,32

As Figuras 40 a 43 apresentam a comparação entre os valores preditos pelo Modelo de

Andrade e aqueles experimentais para o diesel, O-M, O-A, O-SB, O-OD, B100-M, B100-A,

B100-SB, B100-OD e Misturas B2 a B50 em função da temperatura.

290 300 310 320 330 3400

200

400

600

800

1000

1200

Vis

cosi

dade

Cin

emát

ica

(cS

t)

Temperatura (K)

O-M O-OD Modelo

(a)

290 300 310 320 330 340 350 360

10

20

30

40

50

60

70

80

Vis

cosi

dade

Cin

emát

ica

(cS

t)

Temperatura (K)

O-A O-SB Modelo

(b)

Figura 41 – Comparação entre dados para a viscosidade cinemática preditos pelo Modelo de Andrade e aqueles empíricos: (a) O-M e O-OD ; (b) O-A e O-SB.

74

290 300 310 320 330 3405

10

15

20

25

30

35

40V

isco

sida

de C

inem

átic

a (c

St)

Temperatura (K)

B100-M B100-O Modelo

(a)

290 300 310 320 330 340

3.03.54.04.55.05.56.06.57.07.58.08.59.0

Vis

cosi

dade

Cin

emát

ica

(cS

t)

Temperatura (K)

B100-A B100-SB Modelo

(b)

Figura 41 – Comparação entre dados para a viscosidade cinemática preditos pelo Modelo de Andrade e aqueles empíricos: (a) B100-M e B100-OD; (b) B100-A e B100-SB.

290 300 310 320 330 340

2

4

6

8

10

12

Visc

osid

ade

Cin

emát

ica

(cSt

)

Temperatura (K)

Diesel B2-M B5-M B10-M B20-MB30-MB40-MB50-MModelo

(a)

290 300 310 320 330 340

2

4

6

8

10

12

14V

isco

sida

de C

inem

átic

a (c

St)

Temperatura (K)

DieselB2-OB5-OB10-OB20-OB30-OB40-OB50-OModelo

(b)

Figura 42 – Comparação entre dados para a viscosidade cinemática preditos pelo Modelo de Andrade e aqueles empíricos: (a)B2-M a B50-M; (b) B2-OD a B50-OD

290 300 310 320 330 340

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

Visc

osid

ade

Cin

emát

ica

(cSt

)

Temperatura (K)

DieselB2-AB5-AB10-AB20-AB30-AB40-AB50-AModelo

(a)

290 300 310 320 330 340

2.0

2.5

3.0

3.5

4.0

4.5

5.0

5.5

6.0

Visc

osid

ade

Cin

emát

ica

(cSt

)

Temperatura (K)

DieselB2-SBB5-SBB10-SBB20-SBB30-SBB40-SBB50-SBModelo

(b)

Figura 43 – Comparação entre dados para a viscosidade cinemática preditos pelo Modelo de Andrade e aqueles empíricos: (a) B2-A a B50-A; (b) B2-SB a B50-SB.

75

O nível de adequação dos ajustes do Modelo de Andrade para um determinado conjunto

de dados experimentais foi verificado pela análise de resíduo: os resíduos quando uniformemente

distribuídos em torno da origem, significa que o ajuste do modelo é adequado. As Figuras 45 a

47 apresentam os resíduos em função da temperatura para o diesel, O-M, O-A, O-SB, O-OD,

B100-M, B100-A, B100-SB, B100-OD e Misturas B2 a B50. A Tabela 58 apresenta os resíduos

médios obtidos para os desvios entre os valores preditos e experimentais. A ordem deste resíduo

médio é 3, sendo os valores máximo e míninos observados iguais a 49,00 x 10-3 e 1,50 x 10-3 cSt,

para a B20-A e o B100-SB, respectivamente.

Tabela 58 – Discrepância entres os valores experimental e predito para viscosidade cinemática diesel, O-M, O-A, O-SB, O-OD, B100-M, B100-A, B100-SB, B100-OD, Misturas B2 a B50)

Líquido [ ] 3

expmod 10xνν − (cSt)

M A SB O-OD

Diesel O – B100 – B2 – B5 – B10 – B20 – B30 – B40 – B50 –

2,60 2,80 9,20 2,10 3,10 2,00 5,30 11,00 8,10 8,80

- 7,50 4,80 5,40 3.10 3,00 49,00 4,70 5,10 5,00

- 2,90 1,50 3,40 3,30 7,20 0,37 2,50 5,00 5,00

- 8,70 3,70 3,40 3,90 4,70 4,80 5,70 4,50 31,00

As Figuras 44 a 46 mostram os resíduos da viscosidade dinâmica para o diesel, O-M, O-

A, O-SB, O-OD, B100-M, B100-A, B100-SB, B100-OD, Misturas B2 a B50 como uma função

da viscosidade cinemática.

76

0 200 400 600 800 1000-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10R

esíd

uo (c

St)

ν (cSt)

O-M O-A O-SB O-OD

(a)

0 10 20 30 40-0.20

-0.15

-0.10

-0.05

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

Res

íduo

(cS

t)

ν (cSt)

B100-M B100-A B100-SB B100-OD

(b)

Figura 44 – Análise de Resíduos para: a) O-M, O-A, O-SB e O-OD; b) B100-M, B100-A, B100-SB e B100-OD.

0 2 4 6 8 10 12-0.10

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

Res

íduo

(cS

t)

ν (cSt)

DieselB2-MB5-MB10-MB20-MB30-MB40-MB50-M

(a)

2 4 6 8 10 12-0.10

-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10R

esíd

uo (c

St)

ν (cSt)

B2-ODB5-ODB10-ODB20-ODB30-ODB40-ODB50-OD

(b)

Figura 45 – Análise de Resíduos para: a) B2-M a B50-M; b) B2-OD a B50-OD.

2 3 4 5 6-0.04

-0.03

-0.02

-0.01

0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

Res

íduo

(cSt

)

ν (cSt)

B2-AB5-AB10-AB20-AB30-AB40-AB50-A

(a)

2 3 4 5 6-0.08

-0.06

-0.04

-0.02

0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

Res

íduo

(cSt

)

ν (cSt)

B2-SBB5-SBB10-SBB20-SBB30-SBB40-SBB50-SB

(b)

Figura 46 – Análise de Resíduos para: a) B2-A a B50-A; b) B2-SB a B50-SB.

77

Como pode ser observado nas Figuras 44 a 46 os resíduos estão aleatoriamente

distribuídas em torno de zero, isto significa que a regressão não-linear é adequada e o Modelo de

Andrade representa satisfatoriamente a dependência da viscosidade cinemática com a

temperatura para o diesel, O-M, O-A, O-SB, O-OD, B100-M, B100-A, B100-SB, B100-OD e

Misturas B2 a B50.

5.4 Análise de Modelos Fenomenológicos para a Viscosidade

Esta seção avalia a incerteza de dois modelos fenomenológicos de literatura em predizer

as viscosidades absolutas e cinemáticas dos O-M, O-A, O-SB, O-OD, B100-M, B100-A, B100-

SB, B100-OD. Alguns destes modelos foram formulados com base no efeito da composição e

insaturação da cadeia carbônica (Modelo de Allen) Equação 15 a 18, outros com base no efeito

da temperatura e da composição da molécula dos ácidos e ésteres graxos nos óleo vegetal ou

gordura animal e nos biodiesel, respectivamente (Modelo de Krisnankgura), Equação 23 a 29.

A Tabela 59 confronta os dados experimentais da viscosidade cinemática e aqueles

preditos pelo Modelo de Allen (1998) para o B100-M, B100-A e B100-SB a 40°C, a partir da

simples análise dos erros relativos associados, chega-se a conclusão que o Modelo não ajusta

com precisão o conjunto de dados experimentais. Estes resultados possivelmente se devem ao

fato que as Equações 17 e 18 do Modelo de Allen levam em consideração apenas as insaturações

presentes na cadeia carbônica dos ésteres que compõem o biodiesel. Como todos os biodiesel

estudados apresentam pelo menos um componente de éster de ácido graxo insaturado, conclui-se

então que a composição dos ésteres presentes no biocombustível é fator crucial e determinante

para viscosidade do mesmo.

Tabela 59 – Valores empíricos e preditos para viscosidade cinemática dos B100-M, B100-A e B100-SB (Modelo de Allen) a 40º C.

Produto EXPυ(cSt)

MODυ(cSt)

δ (%)

B100-M B100-A B100-SB

15,93 4,49 5,04

3,65 4,00 3,99

77,09 10,09 20,83

As Tabelas 60 e 62 confrontam os dados obtidos empiricamente e via simulação de

Modelo de Krisnankgura para a viscosidade cinemática dos óleos vegetais/gordura animal (O-M,

O-A, O-SB) e biodiesel (B100-M, B100-A, B100-SB).

78

Tabela 60: Valores empíricos e preditos para viscosidade cinemática dos O-M, O-A e O-SB (Modelo de Krisnankgura)

Temperatura

(°C)

O-M O-A O-SB

EXPν (cSt)

MODν (cSt)

δ (%)

EXPν (cSt)

MODν (cSt)

δ (%)

EXPν (cSt)

MODν (cSt)

δ (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00

1055,79 488,15 249,58 145,37 89,31

- -

7,82 6,17 4,95 4,02 3,30

- -

99,26 98,73 98,02 97,23 96,31

- -

71,29 47,92 34,10 25,35 19,17

- -

87,85 57,62 38,82 26,80 18,92

- -

23,22 20,24 13,84 5,72 1,30

- -

- - -

21,05 16,12 12,50 10,04

- - -

22,71 16,24 11,85 8,80

- - -

7,88 0,74 5,20 12,35

A adequação do Modelo de Krisnankgura em representar a viscosidade cinemática dos O-

M, O-A e O-SB foi avaliada neste trabalho por de três maneiras: a) Análise dos erros relativos;

b) ANOVA (Teste F) e c) Método do χ2 (Figuras 47-48 e Tabelas 60-61).

(a)

(b)

Figura 47 – Teste F (Modelo de Krisnankgura). (a) O-M; (b) O-A.

79

Figura 48 – Teste F (Modelo de Krisnankgura) para o O-SB.

Tabela 61 – Parâmetros da ANOVA e 2χ para o O-M, O-A e O-SB (Modelo de Krisnankgura )

Teste O-M O-A O-SB

CF

TF 2C

χ 2T

χ

5,46 5,32

197.390,00

7,82

0,17 5,32 5,41

7,82

0,25 5,32 0,24

7,82

Como pode ser observado na Tabela 60, a faixa de erro relativo entre os valores

empíricos e preditos para a viscosidade cinemática para o óleo de mamona foi de 99,26 a

96,31%, demonstrando que o Modelo de Krisnankgura não ajusta bem o conjunto de dados

experimentais para o O-M. Para os O-A e O-SB, no entanto, as faixas de erro relativo foram de

23,22-1,30% e 12,35-0,74%, respectivamente.

As Figuras 47 e 48 e a Tabela 61 avaliam a adequação do Modelo de Krisnankgura em

predizer a viscosidade cinemática dos O-M, O-A e O-SB. Como pode ser concluído que: a) Os

Testes F e χ2 indicam que este modelo não é adequado para representar a viscosidade cinemática

do O-M, uma vez que FC > FT e 2C

χ > 2T

χ ; b) Os Testes F e χ2 indicam que este modelo é

adequado para representar a viscosidade cinemática dos O-A e O-SB, uma vez que FC < FT e 2C

χ

< 2T

χ ; que também é confirmado pela análise simples dos erros relativos.

O possível motivo da não adequação do Modelo de Krisnankgura para o O-M reside no

fato da presença do grupo hidroxila no caborno 12 da cadeia do ácido ricinoleico o qual confere

alta viscosidade a este óleo, principalmente por que seu teor é 80,47% (Tabela 11). O Modelo de

80

Krisnankgura apresenta uma única expressão para os ácidos graxos de modo geral, não levando

em consideração o efeito da composição sobre a viscosidade deste componente. Isto poderá

acarretar uma possível fonte de erro no Modelo e explicar as discrepâncias encontradas entre os

valores experimentais e preditos.

A Tabela 62 confronta os dados obtidos empiricamente e via simulação de Modelo de

Krisnankgura para a viscosidade cinemática dos biodiesel (B100-M, B100-A, B100-SB).

Tabela 62: Valores empíricos e preditos para viscosidade cinemática dos B100-M, B100-A e

B100-SB (Modelo de Krisnankgura)

Temperatura

(°C)

B100-M B100-A B100-SB

EXPν (cSt)

MODν (cSt)

δ (%)

EXPν (cSt)

MODν (cSt)

δ (%)

EXPν (cSt)

MODν (cSt)

δ (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

36,99 23,43 15,93 11,31 8,40

7,10 5,64 4,55 3,72 3,08

80,81 75,93 71,44 67,08 63,33

6,96 5,50 4,49 3,75 3,19

7,64 6,01 4,79 3,88 3,18

9,78 9,20 6,77 3,40 0,15

8,75 6,33 5,04 4,20 3,48

8,79 6,86 5,44 4,37 3,56

0,46 8,37 7,94 4,05 2,30


empíricos e preditos para a viscosidade cinemática para o B100-M foi de 80,81 a 63,33%,

demonstrando que o Modelo de Krisnankgura não ajusta bem o conjunto de dados experimentais

para o B100-M. Estes elevados desvios residem no fato da Equação 26 do Modelo de

Krisnankgura ter coeficientes pré-determinados para ésteres metílicos de 18 carbonos e uma

insaturação, que coincidentemente pode se referir a estrutura do oleato de metila ou do

ricinoleato de metila, sendo que este último componente possui viscosidade muito elevada,

devido a contribuição do grupo hidroxila associado a sua estrutura.

Para solucionar este problema investigou-se no presente trabalho o CR de um padrão de

ricinoleato de metila (pureza de 90%) na faixa de temperatura de 20 a 60°C. Partindo dos valores

extremos de temperatura, obteve-se os valores dos parâmetros para composição do ricinoleato de

metila, que são mostrados na Equação 39 (Equação do Modelo de Krinankgura Modificado)

TR5,339002,8ln 1:18 +−=−ν (39)

A Tabela 63 mostra os valores preditos utilizando o Modelo de Krisnankgura-modificado

para o B100-M.

81

Tabela 63: Valores empíricos e preditos para viscosidade cinemática dos B100-M (Modelo de Krisnankgura-modificado)

Temperatura

(°C)

B100-M

EXPν (cSt)

MODν (cSt)

δ (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

36,99 23,43 15,93 11,31 8,40

28,92 20,41 14,73 10,86 8,17

21,82 12,89 7,53 3,98 2,74


empíricos e preditos para a viscosidade cinemática utilizando o Modelo de Krisnankgura-

modificado para o B100-M foi de 21,82 a 2,74%, demonstrando que o Modelo de Krisnankgura

ajusta bem o conjunto de dados experimentais para o B100-M. As discrepâncias ainda existentes

possivelmente se devem ao fato que o ricinoleato de metila utilizado não apresentava uma pureza

próxima a 100%.

As Figuras 49 e 50 apresentam o Teste F para B100-M, B100-A e B100-SB. Como pode

ser observado visualmente na Figura 49.a os desvios das médias são elevados devido a não

adequação do Modelo, confirmando o exposto na Tabela 62. Nas Figuras 49.b e 50 os desvios

das médias não são relevantes indicando que o Modelo é indicado nesse caso.

(a)

(b)

Figura 49 – Teste F para B100-M: (a) Krisnankgura; (b) Krisnankgura-modificado

82

(a)

(b)

Figura 50 – Teste F (Modelo de Krisnankgura) para: (a) B100-A; (b) B100-SB.

Tabela 64– Parâmetros da ANOVA e 2χ para o B100-M, B100-A e B100-SB (Modelo de Krisnankgura e Modelo de Krisnankgura-modificado)

Teste B100-M* B100-M** B100-A* B100-SB*

CF

TF 2C

χ 2T

χ

7,76 5,32

235,09

7,82

0,17 5,32 2,83

7,82

0,09 5,32 0,13

7,82

0,03 5,32 0,09

7,82 * Modelo de Krisnankgura; **Modelo de Krisnankgura-modificado.

As Figuras 49 e 50 e a Tabela 64 avaliam a adequação do Modelo de Krisnankgura em

predizer a viscosidade cinemática dos B100-M*, B100-M**, B100-A e B100-SB. Pode ser

concluído que: a) Os Testes F e χ2 indicam que este modelo não é adequado para representar a

viscosidade cinemática do B100-M*, uma vez que FC > FT e 2C

χ > 2T

χ ; b) Os Testes F e χ2

indicam que este modelo é adequado para representar a viscosidade cinemática dos B100-M**,

B100-A e B100-SB, uma vez que FC < FT e 2C

χ < 2T

χ ; que também é confirmado pela análise

simples dos erros relativos.

83

6. Conclusões

• Os óleos vegetais (mamona, algodão e oitcica), gordura animal (sebo bovino) e biodiesel

bem como suas misturas com o diesel comercial apresentaram em todos os casos,

comportamento reológico de fluido newtoniano na faixa de temperatura e taxa de

cisalhamento estudada, sendo confirmadas pelas curvas de viscosidade.

• Os valores de massa específica apresentaram valores condizentes com aqueles previstos pelo

Modelo de Liew, estabelecendo uma relação linear entre a massa específica e temperatura

dos fluidos avaliados.

• O Modelo de Andrade se ajusta aos dados obtidos para viscosidade cinemática com

significativa incertezaque prevê um comportamento de decaimento exponencial entre os

dados de viscosidade e temperatura.

• Os Modelos propostos para viscosidade cinemática e dinâmica dos óleos, biodiesel e

misturas diesel/biodiesel de mamona apresentaram discrepâncias entre os valores

experimentais e aqueles preditos pelos modelos estudados.

• Após a substituição do Modelo de Krisnankgura pela equação proposta no presente trabalho

para a mamona, verifica-se que houve um ajuste do Modelo com pequena discrepância entre

os valores preditos e aqueles obtidos experimentalmente.

• Os Modelos propostos para viscosidade cinemática e dinâmica dos óleos, biodiesel e

misturas diesel/biodiesel de algodão e sebo bovino apresentaram relativa incertezaentre os

valores experimentais e aqueles preditos pelos modelos estudados, mostrando que os

modelos avaliados se aplicam com incertezapara estas matérias-primas.

84

7. Sugestões para Próximos Trabalhos

• Analisar o comportamento reológico das matérias-primas em maiores décadas de taxa de

cisalhamento.

• Analisar o comportamento reológico das matérias-primas em faixa de temperaturas

maiores, analisando a degradação dos biocombustiveis e avaliar a discrepância dos

Modelos estudados após o processo de degradação.

• Investigar as propriedades à frio dos biodiesel e suas misturas com diesel comercial.

• Estudar o Ajuste dos Modelos das propriedades a frio dos biodiesel, bem como das

misturas com diesel comercial.

85

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93

ANEXO A

Tabelas de dados do comportamento reológico das matérias-primas obtidos por

reometria:

Tabela A1- Dados Brutos: Caracterização Reológica do O-M

Taxa de Cisalhamento

(s-1)

Tensão de Cisalhamento (Pa)

20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

2,04 209,06 - - - -

2,72 275,34 126,45 62,55 - -

3,96 346,73 196,82 97 55,43 -

4,08 418,11 260,04 112,18 72,06 -

5,78 487,46 329,39 155,01 90,66 42,36

7,48 556,8 396,7 198,86 120,33 53,45

9,18 629,21 462,98 242,71 143,79 64,53

10,88 701,61 533,35 286,56 192,74 75,22

12,58 774,01 602,69 330,41 242,71 87,89

14,28 847,44 668,98 374,26 293,7 119,31

15,98 918,82 740,36 417,09 343,67 150,93

17,68 992,25 807,67 460,94 391,6 179,48

19,38 1065,67 873,95 504,79 441,57 209,06

21,08 - 944,32 548,64 493,57 238,63

22,78 - 1017,74 591,47 545,58 268,2

24,48 - 1050,38 637,36 599,63 298,8

26,18 - - 683,25 647,56 329,39

27,88 - - 729,14 696,51 356,92

29,58 - - 771,98 744,44 384,46

31,28 - - 814,81 793,39 416,07

32,98 - - 857,64 818,89 447,68

34,68 - - 897,41 - 474,2

36,38 - - 941,26 - 502,75

38,08 - - 986,13 - 532,33

39,78 - - 1031 - 563,94

40,8 - - - - 593,51

44,2 - - - - 624,11

94

Tabela A2- Dados Brutos: Caracterização Reológica do O-M


(s-1)

Viscosidade Aparente (mPa.s)

20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

2,04 1024,78 - - - -

2,72 1012,28 464,9 236,95 - -

3,96 1019,78 482,4 244,95 139,97 -

4,08 1024,78 478,02 274,94 136,47 -

5,78 1024,07 484,4 268,18 137,37 80,23

7,48 1023,53 486,15 265,85 136,97 80,98

9,18 1028,11 486,32 264,39 141,57 81,48

10,88 1031,78 490,21 263,38 140,97 81,41

12,58 1034,78 492,39 262,65 141,72 83,23

14,28 1038,53 491,9 262,09 142,77 87,73

15,98 1039,39 494,89 261,01 143,97 88,78

17,68 1042,28 494,89 260,71 144,4 87,98

19,38 1044,78 494,32 260,47 143,97 87,84

21,08 - 495,97 260,27 144,3 87,73

22,78 - 498,89 259,65 145,17 87,65

24,48 - 498,28 260,36 145,88 87,88

26,18 - - 260,98 146,97 88,07

27,88 - - 261,53 146,51 87,48

29,58 - - 260,98 146,33 86,98

31,28 - - 260,49 145,97 87,41

32,98 - - 260,05 145,84 87,78

34,68 - - 258,77 - 87,17

36,38 - - 258,73 - 86,98

38,08 - - 258,96 - 86,98

39,78 - - 259,18 - 87,3

40,8 - - - - 87,28

44,2 - - - - 87,41

95

Tabela A3- Dados Brutos : Caracterização Reológica do B100-M


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C 26,40 91,85 55,82 - - - 33,00 113,23 69,68 48,30 - - 39,60 135,40 83,14 58,20 41,57 - 46,20 157,97 98,58 67,70 48,30 - 52,80 179,35 112,04 77,20 54,24 39,99 59,40 202,31 126,30 87,10 60,97 44,74 66,00 225,28 140,15 95,42 67,70 49,89 72,60 249,43 154,41 104,52 74,43 54,64 85,80 271,60 168,66 113,23 87,10 59,39 92,40 295,35 183,70 123,53 93,83 64,53 99,00 317,92 198,75 131,84 100,17 74,43 105,60 341,28 213,00 141,34 106,90 78,79 112,20 364,64 226,86 151,24 113,23 83,93 118,80 386,41 240,32 161,14 119,96 88,69 132,00 408,19 254,57 170,24 132,63 93,44 138,60 431,94 270,01 180,54 140,55 98,58 145,20 - 285,06 191,23 147,28 109,27 151,80 - 299,71 201,13 155,20 113,63 158,40 - 313,57 211,02 162,72 118,77 165,00 - 327,42 220,52 169,45 123,92 178,20 - 341,28 230,03 189,64 128,67 184,80 - 355,53 238,34 188,85 133,82 191,40 - 370,18 247,84 194,79 151,24 198,00 - 385,62 256,16 200,73 149,26 204,60 - 400,67 265,26 206,67 154,41 211,20 - - 274,37 213,79 159,55 224,40 - - 283,87 220,92 164,70 231,00 - - 293,37 234,78 169,06 237,60 - - 303,67 241,51 172,62 244,20 - - 315,15 248,24 181,33 250,80 - - 326,23 255,37 - 257,40 - - 338,51 262,49 - 264,00 - - 349,99 269,22 - 277,20 - - - 283,87 - 283,80 - - - 290,21 - 290,40 - - - 297,73 -

96

Tabela A4- Dados Brutos: Caracterização Reológica do B100-M


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C 26,40 34,79 21,15 - - - 33,00 34,31 21,12 14,64 - - 39,60 34,19 21,00 14,70 10,50 - 46,20 34,19 21,34 14,65 10,45 - 52,80 33,97 21,22 14,62 10,27 7,57 59,40 34,06 21,26 14,66 10,26 7,53 66,00 34,13 21,24 14,46 10,26 7,56 72,60 34,36 21,27 14,40 10,25 7,53 85,80 34,29 21,30 14,30 10,15 7,50 92,40 34,42 21,41 14,40 10,15 7,52 99,00 34,41 21,51 14,27 10,12 7,52 105,60 34,47 21,52 14,28 10,12 7,46 112,20 34,53 21,48 14,32 10,09 7,48 118,80 34,44 21,42 14,36 10,10 7,47 132,00 34,36 21,43 14,33 10,05 7,45 138,60 34,45 21,53 14,40 10,14 7,47 145,20 - 21,60 14,49 10,14 7,53 151,80 - 21,62 14,51 10,22 7,49 158,40 - 21,60 14,53 10,27 7,50 165,00 - 21,57 14,53 10,27 7,51 178,20 - 21,55 14,52 10,64 7,50 184,80 - 21,55 14,44 10,22 7,51 191,40 - 21,57 14,44 10,18 7,90 198,00 - 21,64 14,37 10,14 7,54 204,60 - 21,68 14,35 10,10 7,55 211,20 - - 14,33 10,12 7,55 224,40 - - 14,34 9,84 7,56 231,00 - - 14,34 10,16 7,53 237,60 - - 14,38 10,16 7,47 244,20 - - 14,47 10,17 7,43 250,80 - - 14,54 10,18 - 257,40 - - 14,65 10,20 - 264,00 - - 14,73 10,20 - 277,20 - - - 10,24 - 283,80 - - - 10,23 - 290,40 - - - 10,25 -

97



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

66,00 28,11 - - - -

79,20 29,69 - - - -

92,40 34,05 - - - -

105,60 40,78 - - - -

118,80 45,53 - - - -

132,00 50,28 40,78 - - -

145,20 55,03 44,34 37,22 - -

158,40 60,18 48,70 39,99 - -

171,60 64,93 52,26 42,76 - -

184,80 70,08 56,22 45,93 - -

198,00 74,43 60,58 48,70 41,57 -

211,20 79,58 65,33 51,86 43,95 37,61

224,40 85,12 69,29 55,82 46,72 41,18

237,60 89,87 72,85 59,39 49,09 42,36

250,80 95,02 77,60 62,95 51,86 45,13

264,00 100,17 81,56 66,12 55,03 46,32

277,20 104,52 85,52 70,08 57,01 48,30

290,40 110,06 89,87 73,24 60,18 51,47

303,60 114,82 93,83 76,41 62,95 53,84

316,80 119,96 98,19 80,37 65,72 56,62

330,00 125,51 101,35 83,93 68,89 59,78

98



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C 66,00 4,26 - - - - 79,20 3,75 - - - - 92,40 3,68 - - - - 105,60 3,86 - - - - 118,80 3,83 - - - - 132,00 3,81 3,09 - - - 145,20 3,79 3,05 2,56 - - 158,40 3,80 3,07 2,52 - - 171,60 3,78 3,05 2,49 - - 184,80 3,79 3,04 2,49 - - 198,00 3,76 3,06 2,46 2,10 - 211,20 3,77 3,09 2,46 2,08 1,78 224,40 3,79 3,09 2,49 2,08 1,83 237,60 3,78 3,07 2,50 2,07 1,78 250,80 3,79 3,09 2,51 2,07 1,80 264,00 3,79 3,09 2,50 2,08 1,75 277,20 3,77 3,09 2,53 2,06 1,74 290,40 3,79 3,09 2,52 2,07 1,77 303,60 3,78 3,09 2,52 2,07 1,77 316,80 3,79 3,10 2,54 2,07 1,79 330,00 3,80 3,07 2,54 2,09 1,81

99



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

118,80 48,70 - - - -

132,00 53,45 41,18 - - -

145,20 57,80 45,13 - - -

158,40 62,95 49,49 41,57 - -

171,60 67,31 53,84 44,34 - -

184,80 72,85 57,80 47,91 39,99 -

198,00 78,39 62,55 50,68 41,97 35,63

211,20 82,75 66,91 53,45 44,34 39,59

224,40 87,50 71,26 56,62 47,51 41,18

237,60 93,04 75,22 60,18 49,89 44,34

250,80 98,58 79,97 63,35 53,05 46,32

264,00 104,13 84,73 67,31 56,22 48,30

277,20 108,48 88,69 70,87 58,60 49,49

290,40 114,02 93,04 74,43 61,37 52,66

303,60 119,57 97,00 78,79 64,14 55,03

316,80 125,11 101,75 82,35 67,31 57,01

330,00 130,26 105,31 86,31 70,87 59,78

100



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

118,80 4,10 - - - -

132,00 4,05 3,12 - - -

145,20 3,98 3,11 - - -

158,40 3,97 3,12 2,62 - -

171,60 3,92 3,14 2,58 - -

184,80 3,94 3,13 2,59 2,16 -

198,00 3,96 3,16 2,56 2,12 1,80

211,20 3,92 3,17 2,53 2,10 1,87

224,40 3,90 3,18 2,52 2,12 1,83

237,60 3,92 3,17 2,53 2,10 1,87

250,80 3,93 3,19 2,53 2,12 1,85

264,00 3,94 3,21 2,55 2,13 1,83

277,20 3,91 3,20 2,56 2,11 1,79

290,40 3,93 3,20 2,56 2,11 1,81

303,60 3,94 3,19 2,60 2,11 1,81

316,80 3,95 3,21 2,60 2,12 1,80

330,00 3,95 3,19 2,62 2,15 1,81

101



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 41,57 - - - -

105,60 46,72 - - - -

118,80 53,05 42,76 - - -

132,00 58,20 47,11 - - -

145,20 62,16 51,07 41,97 - -

158,40 67,70 55,43 45,13 40,78 -

171,60 72,85 59,78 48,70 43,55 -

184,80 78,79 63,74 52,26 46,72 36,03

198,00 83,93 68,10 55,43 49,89 38,80

211,20 89,87 72,06 59,39 53,05 41,18

224,40 95,81 76,41 62,55 56,22 42,76

237,60 101,75 80,77 66,51 59,39 45,13

250,80 107,69 85,12 70,47 62,16 47,51

264,00 113,23 90,27 74,04 64,93 50,28

277,20 118,77 94,23 78,00 68,10 53,05

290,40 125,11 98,58 81,56 70,47 55,43

303,60 130,65 102,94 85,12 73,24 58,99

316,80 136,99 107,29 89,48 76,41 62,16

330,00 143,72 112,44 92,25 40,78 65,33

102

Tabela A10- Dados Brutos : Caracterização Reológica do B10-M


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 4,50 - - - -

105,60 4,42 - - - -

118,80 4,47 3,60 - - -

132,00 4,41 3,57 - - -

145,20 4,28 3,52 2,89 - -

158,40 4,27 3,50 2,85 2,38 -

171,60 4,25 3,48 2,84 2,36 -

184,80 4,26 3,45 2,83 2,36 1,95

198,00 4,24 3,44 2,80 2,36 1,96

211,20 4,26 3,41 2,81 2,36 1,95

224,40 4,27 3,41 2,79 2,37 1,91

237,60 4,28 3,40 2,80 2,37 1,90

250,80 4,29 3,39 2,81 2,35 1,89

264,00 4,29 3,42 2,80 2,34 1,90

277,20 4,28 3,40 2,81 2,34 1,91

290,40 4,31 3,39 2,81 2,32 1,91

303,60 4,30 3,39 2,80 2,31 1,94

316,80 4,32 3,39 2,82 2,32 1,96

330,00 4,36 3,41 2,80 2,38 1,98

103



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

79,20 43,15 - - - -

92,40 49,89 - - - -

105,60 56,62 41,18 - - -

118,80 62,95 49,09 - - -

132,00 70,87 54,24 42,36 - -

145,20 77,60 59,39 45,93 38,40 -

158,40 84,73 64,93 49,49 41,57 -

171,60 91,06 70,08 54,24 45,53 -

184,80 98,19 75,22 58,20 48,70 39,59

198,00 104,92 80,37 63,35 51,47 42,76

211,20 112,04 84,73 68,49 54,24 45,93

224,40 118,77 90,66 72,45 57,41 48,70

237,60 125,90 95,42 77,20 60,97 51,47

250,80 132,63 101,35 79,97 64,53 53,84

264,00 139,76 106,90 85,12 68,49 57,01

277,20 146,09 111,65 88,29 73,24 58,99

290,40 153,62 117,59 92,64 76,41 62,16

303,60 160,74 123,13 97,00 81,16 64,93

316,80 168,66 128,28 100,96 84,33 68,49

330,00 176,97 133,82 106,11 87,89 71,26

104



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

79,20 5,45 - - - -

92,40 5,40 - - - -

105,60 5,36 3,90 - - -

118,80 5,30 4,13 - - -

132,00 5,37 4,11 3,21 - -

145,20 5,34 4,09 3,16 2,64 -

158,40 5,35 4,10 3,12 2,62 -

171,60 5,31 4,08 3,16 2,65 -

184,80 5,31 4,07 3,15 2,64 2,14

198,00 5,30 4,06 3,20 2,60 2,16

211,20 5,31 4,01 3,24 2,57 2,17

224,40 5,29 4,04 3,23 2,56 2,17

237,60 5,30 4,02 3,25 2,57 2,17

250,80 5,29 4,04 3,19 2,57 2,15

264,00 5,29 4,05 3,22 2,59 2,16

277,20 5,27 4,03 3,19 2,64 2,13

290,40 5,29 4,05 3,19 2,63 2,14

303,60 5,29 4,06 3,19 2,67 2,14

316,80 5,32 4,05 3,19 2,66 2,16

330,00 5,36 4,06 3,22 2,66 2,16

105



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

66,00 46,32 - - - -

79,20 55,03 - - - -

92,40 63,74 42,36 - - -

105,60 72,06 49,49 41,97 - -

118,80 79,97 56,62 45,93 - -

132,00 89,08 62,16 51,07 41,18 -

145,20 97,79 68,89 56,62 45,13 -

158,40 106,90 75,62 61,76 47,91 41,18

171,60 115,61 82,35 66,91 50,68 43,95

184,80 124,71 89,48 70,87 54,24 46,72

198,00 133,42 95,81 76,02 58,60 50,28

211,20 143,72 103,73 81,16 62,55 52,26

224,40 151,64 109,27 85,12 66,91 56,22

237,60 160,74 117,19 91,06 70,87 59,39

250,80 169,85 124,71 96,21 74,83 61,37

264,00 178,56 132,24 100,17 79,18 65,72

277,20 187,27 140,15 104,52 83,14 67,70

290,40 195,98 146,88 109,27 87,10 72,06

303,60 205,08 154,41 115,61 91,85 74,43

316,80 214,19 162,72 121,55 96,21 78,00

330,00 222,50 169,06 127,88 101,35 81,16

106



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C 66,00 7,02 - - - -

79,20 6,95 - - - -

92,40 6,90 4,58 - - -

105,60 6,82 4,69 3,97 - -

118,80 6,73 4,77 3,87 - -

132,00 6,75 4,71 3,87 3,12 -

145,20 6,73 4,74 3,90 3,11 -

158,40 6,75 4,77 3,90 3,02 2,60

171,60 6,74 4,80 3,90 2,95 2,56

184,80 6,75 4,84 3,83 2,94 2,53

198,00 6,74 4,84 3,84 2,96 2,54

211,20 6,80 4,91 3,84 2,96 2,47

224,40 6,76 4,87 3,79 2,98 2,51

237,60 6,77 4,93 3,83 2,98 2,50

250,80 6,77 4,97 3,84 2,98 2,45

264,00 6,76 5,01 3,79 3,00 2,49

277,20 6,76 5,06 3,77 3,00 2,44

290,40 6,75 5,06 3,76 3,00 2,48

303,60 6,76 5,09 3,81 3,03 2,45

316,80 6,76 5,14 3,84 3,04 2,46

330,00 6,74 5,12 3,88 3,07 2,46

107



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

52,80 42,36 - - - -

66,00 52,66 40,78 - - -

79,20 63,74 47,11 - - -

92,40 75,22 54,64 43,15 - -

105,60 85,91 61,76 49,09 - -

118,80 96,21 70,87 55,82 44,34 -

132,00 107,29 77,20 59,78 45,93 41,18

145,20 118,77 85,12 65,33 49,89 44,74

158,40 130,26 93,04 70,87 53,84 48,30

171,60 141,34 100,56 76,41 57,80 51,47

184,80 152,82 108,88 82,75 63,35 55,03

198,00 163,51 117,19 88,69 67,70 58,60

211,20 174,60 127,09 94,23 73,24 61,76

224,40 186,08 135,01 100,17 78,00 66,12

237,60 197,56 144,11 106,50 83,54 69,68

250,80 209,44 153,62 112,84 88,29 72,45

264,00 221,71 162,72 119,17 93,83 77,60

277,20 232,01 171,83 125,51 100,17 80,37

290,40 242,70 181,73 132,24 105,31 83,93

303,60 252,20 190,04 138,57 111,65 86,71

316,80 262,10 198,75 145,30 116,40 90,66

330,00 271,60 205,88 154,80 122,73 94,62

108



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C 52,80 8,02 - - - -

66,00 7,98 6,18 - - -

79,20 8,05 5,95 - - -

92,40 8,14 5,91 4,67 - -

105,60 8,14 5,85 4,65 - -

118,80 8,10 5,97 4,70 3,73 -

132,00 8,13 5,85 4,53 3,48 3,12

145,20 8,18 5,86 4,50 3,44 3,08

158,40 8,22 5,87 4,47 3,40 3,05

171,60 8,24 5,86 4,45 3,37 3,00

184,80 8,27 5,89 4,48 3,43 2,98

198,00 8,26 5,92 4,48 3,42 2,96

211,20 8,27 6,02 4,46 3,47 2,92

224,40 8,29 6,02 4,46 3,48 2,95

237,60 8,31 6,07 4,48 3,52 2,93

250,80 8,35 6,13 4,50 3,52 2,89

264,00 8,40 6,16 4,51 3,55 2,94

277,20 8,37 6,20 4,53 3,61 2,90

290,40 8,36 6,26 4,55 3,63 2,89

303,60 8,31 6,26 4,56 3,68 2,86

316,80 8,27 6,27 4,59 3,67 2,86

330,00 8,23 6,24 4,69 3,72 2,87

109



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C 39,60 41,18 - - - -

52,80 55,82 38,80 - - -

66,00 69,29 48,70 36,42 - -

79,20 82,75 57,41 43,95 - -

92,40 95,02 66,91 51,07 41,57 -

105,60 108,88 76,02 58,20 46,72 35,63

118,80 123,13 86,71 65,33 52,26 40,38

132,00 136,19 95,81 72,45 57,41 45,93

145,20 148,86 104,52 79,18 62,55 50,68

158,40 162,72 114,42 86,31 67,70 55,03

171,60 176,18 124,32 93,44 72,85 59,39

184,80 190,04 134,22 101,35 77,20 63,74

198,00 203,90 143,32 108,48 82,75 68,10

211,20 216,57 153,62 115,61 88,69 71,66

224,40 231,21 163,12 122,73 93,44 76,02

237,60 245,07 173,41 130,65 99,77 80,37

250,80 257,74 183,31 137,78 106,11 85,12

264,00 272,39 194,00 145,30 110,86 90,66

277,20 285,06 204,29 152,43 116,00 94,62

290,40 298,12 214,59 160,35 122,34 99,77

303,60 311,59 226,86 167,08 127,88 102,94

316,80 325,44 238,34 173,81 134,22 106,50

330,00 339,30 249,82 180,54 140,55 111,25

110



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C 39,60 10,40 - - - - 52,80 10,57 7,35 - - - 66,00 10,50 7,38 5,52 - - 79,20 10,45 7,25 5,55 - - 92,40 10,28 7,24 5,53 4,50 - 105,60 10,31 7,20 5,51 4,42 3,37 118,80 10,36 7,30 5,50 4,40 3,40 132,00 10,32 7,26 5,49 4,35 3,48 145,20 10,25 7,20 5,45 4,31 3,49 158,40 10,27 7,22 5,45 4,27 3,47 171,60 10,27 7,24 5,44 4,25 3,46 184,80 10,28 7,26 5,48 4,18 3,45 198,00 10,30 7,24 5,48 4,18 3,44 211,20 10,25 7,27 5,47 4,20 3,39 224,40 10,30 7,27 5,47 4,16 3,39 237,60 10,31 7,30 5,50 4,20 3,38 250,80 10,28 7,31 5,49 4,23 3,39 264,00 10,32 7,35 5,50 4,20 3,43 277,20 10,28 7,37 5,50 4,18 3,41 290,40 10,27 7,39 5,52 4,21 3,44 303,60 10,26 7,47 5,50 4,21 3,39 316,80 10,27 7,52 5,49 4,24 3,36 330,00 10,28 7,57 5,47 4,26 3,37

111

Tabela A19- Dados Brutos: Caracterização Reológica do O-A


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

17,00 113,20 - - - Taxa Tensão

20,40 133,59 - - - 39,60 68,10

23,80 156,03 105,04 - - 52,80 90,66

27,20 178,46 121,35 - - 66,00 113,23

30,60 199,88 135,63 - - 79,20 136,59

34,00 222,31 148,89 107,08 - 92,40 159,55

37,40 244,75 162,15 117,27 - 105,60 182,12

40,80 266,16 178,46 126,45 - 118,80 205,08

44,20 289,62 191,72 136,65 - 132,00 227,65

47,60 312,05 207,02 147,87 108,10 145,20 249,43

51,00 336,53 221,29 158,07 116,26 158,40 270,81

54,40 357,94 234,55 168,26 124,41 171,60 292,19

57,80 380,38 249,85 178,46 131,55 184,80 313,96

61,20 403,83 265,14 189,68 140,73 198,00 337,72

64,60 427,29 280,44 200,90 146,85 211,20 361,87

68,00 451,76 295,74 211,09 155,01 224,40 387,21

71,40 474,20 310,01 221,29 163,17 237,60 409,38

74,80 497,65 328,37 232,51 170,30 - -

78,20 520,09 345,71 241,69 177,44 - -

81,60 541,50 362,02 251,89 184,58 - -

85,00 563,94 377,32 262,08 191,72 - -

112

Tabela A20- Dados Brutos: Caracterização Reológica do B100-A


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

17,00 66,59 - - - Taxa Visc.

20,40 65,49 - - - 39,60 17,20

23,80 65,56 44,13 - - 52,80 17,17

27,20 65,61 44,62 - - 66,00 17,16

30,60 65,32 44,32 - - 79,20 17,25

34,00 65,39 43,79 31,49 - 92,40 17,27

37,40 65,44 43,35 31,36 - 105,60 17,25

40,80 65,24 43,74 30,99 - 118,80 17,26

44,20 65,52 43,38 30,92 - 132,00 17,25

47,60 65,56 43,49 31,06 22,71 145,20 17,18

51,00 65,99 43,39 30,99 22,80 158,40 17,10

54,40 65,80 43,12 30,93 22,87 171,60 17,03

57,80 65,81 43,23 30,88 22,76 184,80 16,99

61,20 65,99 43,32 30,99 23,00 198,00 17,06

64,60 66,14 43,41 31,10 22,73 211,20 17,13

68,00 66,44 43,49 31,04 22,80 224,40 17,26

71,40 66,41 43,42 30,99 22,85 237,60 17,23

74,80 66,53 43,90 31,08 22,77 - -

78,20 66,51 44,21 30,91 22,69 - -

81,60 66,36 44,37 30,87 22,62 - -

85,00 66,35 44,39 30,83 22,56 - -

113



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

66,00 40,78 - - - -

79,20 49,89 38,80 - - -

92,40 57,80 44,34 36,82 - -

105,60 65,72 51,86 39,99 - -

118,80 72,85 55,43 46,32 37,61 -

132,00 81,56 63,74 50,28 42,36 35,63

145,20 88,69 70,87 56,22 45,93 39,99

158,40 97,00 76,81 60,97 49,89 43,55

171,60 104,13 83,14 66,51 54,24 46,32

184,80 112,84 88,69 72,06 58,60 49,89

198,00 120,36 95,02 77,60 63,74 53,05

211,20 127,88 100,96 82,75 68,49 56,62

224,40 135,80 107,69 88,29 73,24 60,18

237,60 144,11 113,63 93,83 77,60 63,74

250,80 152,03 120,36 99,37 82,35 67,31

264,00 160,35 125,90 105,31 86,71 71,66

277,20 169,06 131,84 110,06 90,66 75,22

290,40 178,16 138,57 115,21 95,42 79,97

303,60 187,27 145,30 119,57 98,98 83,54

316,80 196,77 152,03 124,32 102,94 87,89

330,00 205,88 158,76 129,46 106,50 91,46

114



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

66,00 6,18 - - - -

79,20 6,30 4,90 - - -

92,40 6,26 4,80 3,98 - -

105,60 6,22 4,91 3,79 - -

118,80 6,13 4,67 3,90 3,17 -

132,00 6,18 4,83 3,81 3,21 2,70

145,20 6,11 4,88 3,87 3,16 2,75

158,40 6,12 4,85 3,85 3,15 2,75

171,60 6,07 4,85 3,88 3,16 2,70

184,80 6,11 4,80 3,90 3,17 2,70

198,00 6,08 4,80 3,92 3,22 2,68

211,20 6,05 4,78 3,92 3,24 2,68

224,40 6,05 4,80 3,93 3,26 2,68

237,60 6,07 4,78 3,95 3,27 2,68

250,80 6,06 4,80 3,96 3,28 2,68

264,00 6,07 4,77 3,99 3,28 2,71

277,20 6,10 4,76 3,97 3,27 2,71

290,40 6,14 4,77 3,97 3,29 2,75

303,60 6,17 4,79 3,94 3,26 2,75

316,80 6,21 4,80 3,92 3,25 2,77

330,00 6,24 4,81 3,92 3,23 2,77

115



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C 105,60 38,01 - - - -

118,80 45,53 34,44 - - -

132,00 51,47 41,57 - - -

145,20 55,82 44,34 - - -

158,40 59,78 47,51 - - -

171,60 64,93 50,68 42,76 - -

184,80 69,68 54,24 46,72 38,40 -

198,00 73,64 57,41 49,89 41,18 -

211,20 78,79 62,95 52,26 43,95 37,22

224,40 83,93 67,31 56,22 46,72 38,01

237,60 88,29 70,87 59,39 49,89 40,38

250,80 93,44 74,43 62,55 53,05 42,76

264,00 98,19 77,60 66,51 55,82 45,53

277,20 102,15 79,58 69,68 58,99 48,30

290,40 107,29 84,33 73,24 62,55 50,68

303,60 111,25 88,69 76,02 64,93 55,03

316,80 116,00 92,25 79,18 67,31 57,41

330,00 121,55 97,79 82,75 70,08 59,78

116

Tabela A24 - Dados Brutos: Caracterização Reológica do B2-M


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 3,60 - - - -

118,80 3,83 2,90 - - -

132,00 3,90 3,15 - - -

145,20 3,84 3,05 - - -

158,40 3,77 3,00 - - -

171,60 3,78 2,95 2,49 - -

184,80 3,77 2,94 2,53 2,08 -

198,00 3,72 2,90 2,52 2,08 -

211,20 3,73 2,98 2,47 2,08 1,76

224,40 3,74 3,00 2,51 2,08 1,69

237,60 3,72 2,98 2,50 2,10 1,70

250,80 3,73 2,97 2,49 2,12 1,70

264,00 3,72 2,94 2,52 2,11 1,72

277,20 3,68 2,87 2,51 2,13 1,74

290,40 3,69 2,90 2,52 2,15 1,75

303,60 3,66 2,92 2,50 2,14 1,81

316,80 3,66 2,91 2,50 2,12 1,81

330,00 3,68 2,96 2,51 2,12 1,81

117



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 41,18 - - - -

118,80 45,13 36,82 - - -

132,00 51,07 38,80 - - -

145,20 56,22 43,55 - - -

158,40 60,58 47,91 39,59 - -

171,60 65,72 52,26 42,76 - -

184,80 70,47 56,22 45,93 36,42 -

198,00 75,22 59,39 49,09 39,20 -

211,20 80,77 63,74 52,26 43,15 -

224,40 85,12 67,31 55,43 45,53 39,59

237,60 90,27 72,06 58,60 48,30 42,36

250,80 94,23 76,81 62,16 52,66 43,95

264,00 99,77 81,16 65,72 55,43 47,11

277,20 103,73 85,52 68,49 58,99 47,91

290,40 108,88 89,48 72,06 61,76 51,07

303,60 114,02 92,64 75,22 63,74 53,84

316,80 119,17 95,81 79,18 66,91 56,62 330,00 125,11 98,98 82,35 68,89 59,39

118



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 3,90 - - - -

118,80 3,80 3,10 - - -

132,00 3,87 2,94 - - -

145,20 3,87 3,00 - - -

158,40 3,82 3,02 2,50 - -

171,60 3,83 3,05 2,49 - -

184,80 3,81 3,04 2,49 1,97 -

198,00 3,80 3,00 2,48 1,98 -

211,20 3,82 3,02 2,47 2,04 -

224,40 3,79 3,00 2,47 2,03 1,76

237,60 3,80 3,03 2,47 2,03 1,78

250,80 3,76 3,06 2,48 2,10 1,75

264,00 3,78 3,07 2,49 2,10 1,78

277,20 3,74 3,09 2,47 2,13 1,73

290,40 3,75 3,08 2,48 2,13 1,76

303,60 3,76 3,05 2,48 2,10 1,77

316,80 3,76 3,02 2,50 2,11 1,79

330,00 3,79 3,00 2,50 2,09 1,80

119



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C 105,60 41,97 - - - -

118,80 45,93 - - - -

132,00 51,86 39,99 - - -

145,20 57,01 43,95 36,42 - -

158,40 61,76 47,11 39,59 - -

171,60 66,91 52,66 43,15 38,01 -

184,80 71,26 56,62 45,93 37,61 -

198,00 76,41 60,58 49,49 39,99 -

211,20 80,77 64,53 52,26 42,76 38,80

224,40 85,52 68,89 55,82 45,93 39,99

237,60 90,27 73,24 58,99 49,09 43,15

250,80 95,02 77,20 62,55 53,05 44,74

264,00 100,56 82,75 66,12 56,62 47,11

277,20 104,13 86,71 69,29 59,78 48,70

290,40 109,67 91,46 73,64 63,74 52,26

303,60 115,61 95,02 77,20 66,51 54,24

316,80 121,94 98,98 81,56 69,29 57,01

330,00 128,67 102,54 85,12 71,26 61,37

120



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 3,97 - - - -

118,80 3,87 - - - -

132,00 3,93 3,03 - - -

145,20 3,93 3,03 2,51 - -

158,40 3,90 2,97 2,50 - -

171,60 3,90 3,07 2,51 2,21 -

184,80 3,86 3,06 2,49 2,04 -

198,00 3,86 3,06 2,50 2,02 -

211,20 3,82 3,06 2,47 2,02 1,84

224,40 3,81 3,07 2,49 2,05 1,78

237,60 3,80 3,08 2,48 2,07 1,82

250,80 3,79 3,08 2,49 2,12 1,78

264,00 3,81 3,13 2,50 2,14 1,78

277,20 3,76 3,13 2,50 2,16 1,76

290,40 3,78 3,15 2,54 2,19 1,80

303,60 3,81 3,13 2,54 2,19 1,79

316,80 3,85 3,12 2,57 2,19 1,80

330,00 3,90 3,11 2,58 2,16 1,86

121



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 43,15 - - - -

118,80 49,49 37,61 - - -

132,00 54,64 41,57 - - -

145,20 59,39 46,32 - - -

158,40 64,53 50,28 41,18 - -

171,60 70,08 54,64 45,13 - -

184,80 75,22 58,99 47,51 39,20 -

198,00 80,37 62,95 51,86 42,36 37,22

211,20 85,91 67,70 55,43 45,53 39,99

224,40 91,46 72,45 58,99 47,91 42,76

237,60 96,60 76,81 62,55 51,07 44,34

250,80 100,96 81,56 66,12 53,84 45,93

264,00 107,29 85,91 69,68 57,41 49,09

277,20 110,46 90,66 73,24 60,97 51,07

290,40 116,40 95,42 77,20 64,14 53,45

303,60 121,15 98,58 80,37 68,10 55,82

316,80 126,30 102,54 83,54 71,66 59,39

330,00 131,84 106,11 87,50 74,83 62,95

122



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 4,09 - - - -

118,80 4,17 3,17 - - -

132,00 4,14 3,15 - - -

145,20 4,09 3,19 - - -

158,40 4,07 3,17 2,60 - -

171,60 4,08 3,18 2,63 - -

184,80 4,07 3,19 2,57 2,12 -

198,00 4,06 3,18 2,62 2,14 1,88

211,20 4,07 3,21 2,62 2,16 1,89

224,40 4,08 3,23 2,63 2,13 1,91

237,60 4,07 3,23 2,63 2,15 1,87

250,80 4,03 3,25 2,64 2,15 1,83

264,00 4,06 3,25 2,64 2,17 1,86

277,20 3,98 3,27 2,64 2,20 1,84

290,40 4,01 3,29 2,66 2,21 1,84

303,60 3,99 3,25 2,65 2,24 1,84

316,80 3,99 3,24 2,64 2,26 1,87

330,00 4,00 3,22 2,65 2,27 1,91

123



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 40,78 - - - -

105,60 45,93 - - - -

118,80 49,09 39,20 - - -

132,00 57,01 42,76 36,82 - -

145,20 62,16 47,91 40,38 - -

158,40 67,70 51,86 43,15 37,22 -

171,60 73,24 56,62 47,11 38,80 -

184,80 78,79 60,58 49,89 41,18 36,03

198,00 84,73 65,72 54,24 43,95 38,80

211,20 90,27 70,08 57,41 47,91 41,18

224,40 96,21 75,22 61,37 51,07 44,34

237,60 101,75 79,97 65,33 54,24 46,32

250,80 106,90 85,12 68,89 58,20 48,30

264,00 112,04 90,66 72,45 62,16 50,68

277,20 116,80 95,42 75,62 65,72 53,45

290,40 121,94 100,17 80,77 68,49 56,22

303,60 126,69 104,13 84,73 72,06 59,39

316,80 132,24 107,69 89,08 75,22 62,95

330,00 138,57 111,25 94,23 77,20 66,51

124



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 4,41 - - - -

105,60 4,35 - - - -

118,80 4,13 3,30 - - -

132,00 4,32 3,24 2,79 - -

145,20 4,28 3,30 2,78 - -

158,40 4,27 3,27 2,72 2,35 -

171,60 4,27 3,30 2,75 2,26 -

184,80 4,26 3,28 2,70 2,23 1,95

198,00 4,28 3,32 2,74 2,22 1,96

211,20 4,27 3,32 2,72 2,27 1,95

224,40 4,29 3,35 2,73 2,28 1,98

237,60 4,28 3,37 2,75 2,28 1,95

250,80 4,26 3,39 2,75 2,32 1,93

264,00 4,24 3,43 2,74 2,35 1,92

277,20 4,21 3,44 2,73 2,37 1,93

290,40 4,20 3,45 2,78 2,36 1,94

303,60 4,17 3,43 2,79 2,37 1,96

316,80 4,17 3,40 2,81 2,37 1,99

330,00 4,20 3,37 2,86 2,34 2,02

125



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 42,76 - - - -

105,60 48,70 - - - -

118,80 51,47 43,15 - - -

132,00 58,99 45,93 38,80 - -

145,20 64,93 49,49 41,97 - -

158,40 70,87 54,64 45,93 39,20 -

171,60 76,81 59,39 49,09 40,38 -

184,80 83,14 64,14 53,45 43,55 -

198,00 89,08 68,89 57,01 46,72 41,97

211,20 95,02 73,64 60,58 50,28 44,34

224,40 101,35 79,18 64,93 53,05 47,11

237,60 106,90 83,54 68,89 56,62 49,89

250,80 112,84 89,08 72,85 59,78 52,26

264,00 118,38 94,62 77,20 62,95 55,03

277,20 122,73 99,37 80,77 67,31 57,01

290,40 128,28 105,31 85,12 70,87 59,78

303,60 133,82 110,06 89,08 75,22 61,76

316,80 140,15 115,21 92,64 78,00 64,93

330,00 146,09 119,57 97,00 81,95 67,70

126



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 4,63 - - - -

105,60 4,61 - - - -

118,80 4,33 3,63 - - -

132,00 4,47 3,48 2,94 - -

145,20 4,47 3,41 2,89 - -

158,40 4,47 3,45 2,90 2,47 -

171,60 4,48 3,46 2,86 2,35 -

184,80 4,50 3,47 2,89 2,36 -

198,00 4,50 3,48 2,88 2,36 2,12

211,20 4,50 3,49 2,87 2,38 2,10

224,40 4,52 3,53 2,89 2,36 2,10

237,60 4,50 3,52 2,90 2,38 2,10

250,80 4,50 3,55 2,90 2,38 2,08

264,00 4,48 3,58 2,92 2,38 2,08

277,20 4,43 3,58 2,91 2,43 2,06

290,40 4,42 3,63 2,93 2,44 2,06

303,60 4,41 3,63 2,93 2,48 2,03

316,80 4,42 3,64 2,92 2,46 2,05

330,00 4,43 3,62 2,94 2,48 2,05

127



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 45,13 - - - -

105,60 51,07 38,40 - - -

118,80 55,43 44,34 36,42 - -

132,00 63,35 47,91 40,38 - -

145,20 69,29 53,84 44,34 - -

158,40 75,22 58,99 46,72 39,20 -

171,60 80,77 64,53 50,68 42,76 38,01

184,80 86,71 69,29 55,03 45,93 38,80

198,00 92,25 74,83 59,39 49,89 41,57

211,20 98,19 79,18 63,35 53,84 44,74

224,40 104,92 85,12 67,70 57,80 47,51

237,60 112,04 89,87 72,06 60,97 50,68

250,80 117,59 94,62 76,41 64,93 54,24

264,00 122,73 100,17 80,37 68,89 57,01

277,20 128,28 104,52 85,12 71,26 61,76

290,40 135,01 109,67 89,87 74,43 64,53

303,60 141,74 114,02 94,23 78,00 66,91

316,80 148,86 117,98 98,19 81,56 69,68

330,00 157,18 123,13 103,73 85,12 72,45

128



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 4,88 - - - -

105,60 4,84 3,64 - - -

118,80 4,67 3,73 3,07 - -

132,00 4,80 3,63 3,06 - -

145,20 4,77 3,71 3,05 - -

158,40 4,75 3,72 2,95 2,47 -

171,60 4,71 3,76 2,95 2,49 2,21

184,80 4,69 3,75 2,98 2,49 2,10

198,00 4,66 3,78 3,00 2,52 2,10

211,20 4,65 3,75 3,00 2,55 2,12

224,40 4,68 3,79 3,02 2,58 2,12

237,60 4,72 3,78 3,03 2,57 2,13

250,80 4,69 3,77 3,05 2,59 2,16

264,00 4,65 3,79 3,04 2,61 2,16

277,20 4,63 3,77 3,07 2,57 2,23

290,40 4,65 3,78 3,09 2,56 2,22

303,60 4,67 3,76 3,10 2,57 2,20

316,80 4,70 3,72 3,10 2,57 2,20

330,00 4,76 3,73 3,14 2,58 2,20

129

Tabela A37- Dados Brutos: Caracterização Reológica do O-SB


(s-1)


50° C 60° C 70° C 80° C

39,60 73,24 54,64 42,76 -

52,80 97,40 73,64 57,01 -

66,00 121,94 91,46 71,26 58,60

79,20 146,88 109,27 84,73 68,89

92,40 171,43 126,69 98,58 78,39

105,60 195,98 146,49 112,44 89,48

118,80 220,52 167,08 127,48 102,15

132,00 246,26 185,29 141,34 112,04

145,20 271,20 204,29 156,78 123,92

158,40 296,54 222,11 171,43 135,01

171,60 321,09 240,72 185,68 146,09

184,80 345,63 259,32 200,33 157,57

198,00 369,39 277,93 215,77 169,06

211,20 393,54 295,75 230,03 181,33

224,40 - 314,75 244,68 192,81

237,60 - 334,94 258,93 203,90

250,80 - 354,34 273,58 216,57

264,00 - 372,56 288,23 228,44

277,20 - 389,58 302,48 240,32

290,40 - - 317,13 252,99

303,60 - - 331,78 264,87

316,80 - - 346,82 277,54

330,00 - - 360,68 289,41

130

Tabela A38- Dados Brutos: Caracterização Reológica do O-SB


(s-1)


50° C 60° C 70° C 80° C

39,60 18,50 13,80 10,80 -

52,80 18,45 13,95 10,80 -

66,00 18,48 13,86 10,80 8,88

79,20 18,55 13,80 10,70 8,70

92,40 18,55 13,71 10,67 8,48

105,60 18,56 13,87 10,65 8,47

118,80 18,56 14,06 10,73 8,60

132,00 18,66 14,04 10,71 8,49

145,20 18,68 14,07 10,80 8,53

158,40 18,72 14,02 10,82 8,52

171,60 18,71 14,03 10,82 8,51

184,80 18,70 14,03 10,84 8,53

198,00 18,66 14,04 10,90 8,54

211,20 18,63 14,00 10,89 8,59

224,40 - 14,03 10,90 8,59

237,60 - 14,10 10,90 8,58

250,80 - 14,13 10,91 8,63

264,00 - 14,11 10,92 8,65

277,20 - 14,05 10,91 8,67

290,40 - - 10,92 8,71

303,60 - - 10,93 8,72

316,80 - - 10,95 8,76

330,00 - - 10,93 8,77

131

Tabela A39- Dados Brutos: Caracterização Reológica do B100-SB


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

66,00 49,49 - - - -

79,20 60,18 42,76 - - -

92,40 71,26 49,89 39,59 - -

105,60 80,37 57,01 44,34 - -

118,80 91,06 64,53 50,28 41,57 -

132,00 101,75 70,87 55,82 45,93 -

145,20 111,65 78,39 61,37 51,86 41,97

158,40 122,34 85,91 66,91 56,22 45,53

171,60 132,24 93,04 72,85 61,37 49,09

184,80 142,93 100,17 79,18 65,72 53,05

198,00 153,22 108,08 84,73 70,87 57,41

211,20 161,93 115,61 91,06 75,62 62,16

224,40 171,04 123,13 97,40 79,97 66,51

237,60 180,54 130,65 103,73 84,73 70,08

250,80 189,64 138,17 108,88 89,87 74,43

264,00 199,15 145,70 115,21 94,23 78,39

277,20 209,04 152,43 121,15 97,79 82,35

290,40 219,34 160,35 126,69 102,94 86,71

303,60 230,82 166,68 132,63 106,90 90,27

316,80 241,11 173,81 139,36 111,25 93,83

330,00 250,22 181,33 144,91 116,80 96,60

132



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

66,00 7,50 - - - -

79,20 7,60 5,40 - - -

92,40 7,71 5,40 4,28 - -

105,60 7,61 5,40 4,20 - -

118,80 7,67 5,43 4,23 3,50 -

132,00 7,71 5,37 4,23 3,48 -

145,20 7,69 5,40 4,23 3,57 2,89

158,40 7,72 5,42 4,22 3,55 2,87

171,60 7,71 5,42 4,25 3,58 2,86

184,80 7,73 5,42 4,28 3,56 2,87

198,00 7,74 5,46 4,28 3,58 2,90

211,20 7,67 5,47 4,31 3,58 2,94

224,40 7,62 5,49 4,34 3,56 2,96

237,60 7,60 5,50 4,37 3,57 2,95

250,80 7,56 5,51 4,34 3,58 2,97

264,00 7,54 5,52 4,36 3,57 2,97

277,20 7,54 5,50 4,37 3,53 2,97

290,40 7,55 5,52 4,36 3,54 2,99

303,60 7,60 5,49 4,37 3,52 2,97

316,80 7,61 5,49 4,40 3,51 2,96

330,00 7,58 5,49 4,39 3,54 2,93

133

Tabela A41- Dados Brutos: Caracterização Reológica do B2-SB Taxa de

Cisalhamento (s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C 105,60 39,99 - - - -

118,80 43,55 - - - -

132,00 48,70 39,99 - - -

145,20 54,24 43,95 - - -

158,40 58,99 47,91 39,20 - -

171,60 64,14 51,07 41,97 - -

184,80 69,29 54,64 45,53 37,22 -

198,00 74,43 58,60 48,30 40,78 -

211,20 79,97 62,95 51,86 43,55 -

224,40 85,12 66,12 55,43 45,53 39,59

237,60 89,87 70,47 58,20 47,91 41,18

250,80 95,02 74,43 61,37 50,68 44,34

264,00 100,56 78,79 64,53 53,45 46,72

277,20 104,92 83,54 67,70 55,82 48,30

290,40 110,06 87,50 71,26 58,99 50,68

303,60 114,82 92,25 75,62 62,55 52,66

316,80 119,96 96,21 79,18 65,33 55,03

330,00 125,11 100,56 82,75 68,49 57,41

134



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 3,79 - - - -

118,80 3,67 - - - -

132,00 3,69 3,03 - - -

145,20 3,74 3,03 - - -

158,40 3,72 3,02 2,47 - -

171,60 3,74 2,98 2,45 - -

184,80 3,75 2,96 2,46 2,01 -

198,00 3,76 2,96 2,44 2,06 -

211,20 3,79 2,98 2,46 2,06 -

224,40 3,79 2,95 2,47 2,03 1,76

237,60 3,78 2,97 2,45 2,02 1,73

250,80 3,79 2,97 2,45 2,02 1,77

264,00 3,81 2,98 2,44 2,02 1,77

277,20 3,78 3,01 2,44 2,01 1,74

290,40 3,79 3,01 2,45 2,03 1,75

303,60 3,78 3,04 2,49 2,06 1,73

316,80 3,79 3,04 2,50 2,06 1,74

330,00 3,79 3,05 2,51 2,08 1,74

135



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 39,20 - - - -

118,80 45,13 - - - -

132,00 49,09 39,99 - - -

145,20 54,24 44,74 - - -

158,40 59,78 48,30 38,40 - -

171,60 65,33 52,26 41,97 - -

184,80 70,47 55,82 45,13 - -

198,00 76,02 60,58 48,70 41,18 -

211,20 81,16 64,14 52,26 43,95 38,01

224,40 86,71 68,49 55,03 46,32 39,59

237,60 92,25 72,85 58,99 49,49 41,97

250,80 96,60 77,20 62,95 52,66 44,34

264,00 102,54 80,77 66,51 55,82 47,51

277,20 106,90 84,73 69,29 58,60 49,09

290,40 112,04 89,08 72,85 61,37 51,86

303,60 117,19 92,64 76,41 64,53 54,24

316,80 121,94 96,21 79,18 66,91 57,01

330,00 127,09 100,17 82,35 69,29 59,78

136



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 3,71 - - - -

118,80 3,80 - - - -

132,00 3,72 3,03 - - -

145,20 3,74 3,08 - - -

158,40 3,77 3,05 2,42 - -

171,60 3,81 3,05 2,45 - -

184,80 3,81 3,02 2,44 - -

198,00 3,84 3,06 2,46 2,08 -

211,20 3,84 3,04 2,47 2,08 1,80

224,40 3,86 3,05 2,45 2,06 1,76

237,60 3,88 3,07 2,48 2,08 1,77

250,80 3,85 3,08 2,51 2,10 1,77

264,00 3,88 3,06 2,52 2,11 1,80

277,20 3,86 3,06 2,50 2,11 1,77

290,40 3,86 3,07 2,51 2,11 1,79

303,60 3,86 3,05 2,52 2,13 1,79

316,80 3,85 3,04 2,50 2,11 1,80

330,00 3,85 3,04 2,50 2,10 1,81

137



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 42,76 - - - -

118,80 48,30 - - - -

132,00 52,66 42,36 - - -

145,20 57,80 45,53 - - -

158,40 63,35 48,70 40,78 - -

171,60 68,10 53,05 44,34 36,42 -

184,80 73,24 56,22 47,51 39,59 -

198,00 78,39 60,18 50,68 43,15 -

211,20 83,93 65,72 53,84 46,32 38,40

224,40 89,08 69,29 57,80 49,09 40,78

237,60 94,62 73,64 61,76 51,07 43,15

250,80 99,37 77,20 64,93 53,45 45,93

264,00 104,92 81,56 69,29 56,22 48,30

277,20 109,27 85,91 73,24 59,78 51,47

290,40 114,02 89,87 76,41 62,95 53,84

303,60 119,17 94,62 79,58 65,72 55,82

316,80 124,71 98,98 81,56 68,49 57,80

330,00 129,46 104,13 85,91 71,26 60,58

138



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 4,05 - - - -

118,80 4,07 - - - -

132,00 3,99 3,21 - - -

145,20 3,98 3,14 - - -

158,40 4,00 3,07 2,57 - -

171,60 3,97 3,09 2,58 2,12 -

184,80 3,96 3,04 2,57 2,14 -

198,00 3,96 3,04 2,56 2,18 -

211,20 3,97 3,11 2,55 2,19 1,82

224,40 3,97 3,09 2,58 2,19 1,82

237,60 3,98 3,10 2,60 2,15 1,82

250,80 3,96 3,08 2,59 2,13 1,83

264,00 3,97 3,09 2,62 2,13 1,83

277,20 3,94 3,10 2,64 2,16 1,86

290,40 3,93 3,09 2,63 2,17 1,85

303,60 3,93 3,12 2,62 2,16 1,84

316,80 3,94 3,12 2,57 2,16 1,82

330,00 3,92 3,16 2,60 2,16 1,84

139



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 41,57 - - - -

118,80 48,70 38,40 - - -

132,00 53,05 45,13 - - -

145,20 59,39 49,49 - - -

158,40 65,72 53,05 43,55 - -

171,60 71,26 56,62 47,11 39,20 -

184,80 76,81 60,18 51,07 41,97 -

198,00 81,16 64,93 53,45 45,13 -

211,20 87,50 68,49 57,41 47,51 41,97

224,40 93,04 72,45 60,58 51,47 44,74

237,60 98,98 76,81 64,14 55,43 46,32

250,80 104,92 81,95 68,49 58,20 49,09

264,00 110,86 86,71 71,66 60,97 52,26

277,20 117,19 91,06 75,22 64,14 53,84

290,40 122,34 95,42 79,18 66,91 56,62

303,60 129,46 100,17 83,54 69,68 58,60

316,80 135,40 105,31 87,50 73,64 60,18

330,00 140,95 110,06 91,85 76,41 63,35

140



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 3,94 - - - -

118,80 4,10 3,23 - - -

132,00 4,02 3,42 - - -

145,20 4,09 3,41 - - -

158,40 4,15 3,35 2,75 - -

171,60 4,15 3,30 2,75 2,28 -

184,80 4,16 3,26 2,76 2,27 -

198,00 4,10 3,28 2,70 2,28 -

211,20 4,14 3,24 2,72 2,25 1,99

224,40 4,15 3,23 2,70 2,29 1,99

237,60 4,17 3,23 2,70 2,33 1,95

250,80 4,18 3,27 2,73 2,32 1,96

264,00 4,20 3,28 2,71 2,31 1,98

277,20 4,23 3,29 2,71 2,31 1,94

290,40 4,21 3,29 2,73 2,30 1,95

303,60 4,26 3,30 2,75 2,30 1,93

316,80 4,27 3,32 2,76 2,32 1,90

330,00 4,27 3,34 2,78 2,32 1,92

141



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 41,97 - - - -

105,60 48,30 - - - -

118,80 53,84 41,97 - - -

132,00 59,39 47,11 38,80 - -

145,20 64,93 52,66 41,57 - -

158,40 70,87 57,41 44,74 39,20 -

171,60 76,81 62,16 48,70 39,59 -

184,80 81,56 66,12 53,05 43,95 38,80

198,00 87,89 70,87 57,41 48,30 39,99

211,20 94,62 76,02 61,37 51,86 41,97

224,40 99,77 80,77 65,33 55,43 44,34

237,60 105,71 85,52 69,29 58,60 47,51

250,80 112,04 90,27 74,04 62,16 50,28

264,00 118,38 95,42 78,00 65,33 54,64

277,20 124,71 99,77 81,56 68,10 57,41

290,40 131,44 104,92 85,12 70,87 60,58

303,60 139,36 109,27 88,29 72,85 63,74

316,80 145,70 113,63 92,64 75,22 66,12

330,00 153,22 117,98 96,21 77,60 69,29

142



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 4,54 - - - -

105,60 4,57 - - - -

118,80 4,53 3,53 - - -

132,00 4,50 3,57 2,94 - -

145,20 4,47 3,63 2,86 - -

158,40 4,47 3,62 2,82 2,47 -

171,60 4,48 3,62 2,84 2,31 -

184,80 4,41 3,58 2,87 2,38 2,10

198,00 4,44 3,58 2,90 2,44 2,02

211,20 4,48 3,60 2,91 2,46 1,99

224,40 4,45 3,60 2,91 2,47 1,98

237,60 4,45 3,60 2,92 2,47 2,00

250,80 4,47 3,60 2,95 2,48 2,00

264,00 4,48 3,61 2,95 2,47 2,07

277,20 4,50 3,60 2,94 2,46 2,07

290,40 4,53 3,61 2,93 2,44 2,09

303,60 4,59 3,60 2,91 2,40 2,10

316,80 4,60 3,59 2,92 2,37 2,09

330,00 4,64 3,58 2,92 2,35 2,10

143



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 45,13 - - - -

105,60 51,47 41,18 - - -

118,80 58,20 45,53 36,42 - -

132,00 64,53 51,07 41,18 - -

145,20 71,26 56,22 44,74 - -

158,40 77,60 60,58 48,70 39,20 -

171,60 84,33 65,72 51,86 43,15 -

184,80 90,66 70,47 55,82 46,72 40,78

198,00 97,00 75,62 59,39 49,09 43,15

211,20 103,73 80,77 63,74 51,86 45,93

224,40 110,46 85,91 67,31 55,82 48,70

237,60 116,00 91,06 72,06 58,99 51,07

250,80 122,73 96,21 76,41 62,95 53,45

264,00 129,46 100,96 80,37 66,12 56,62

277,20 135,80 106,11 84,73 70,08 58,60

290,40 141,34 111,25 88,69 74,83 61,76

303,60 146,88 116,40 93,44 78,00 64,93

316,80 153,62 120,36 97,40 82,35 68,10

330,00 159,16 125,90 102,15 85,91 70,87

144



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 4,88 - - - -

105,60 4,87 3,90 - - -

118,80 4,90 3,83 3,07 - -

132,00 4,89 3,87 3,12 - -

145,20 4,91 3,87 3,08 - -

158,40 4,90 3,82 3,07 2,47 -

171,60 4,91 3,83 3,02 2,51 -

184,80 4,91 3,81 3,02 2,53 2,21

198,00 4,90 3,82 3,00 2,48 2,18

211,20 4,91 3,82 3,02 2,46 2,17

224,40 4,92 3,83 3,00 2,49 2,17

237,60 4,88 3,83 3,03 2,48 2,15

250,80 4,89 3,84 3,05 2,51 2,13

264,00 4,90 3,82 3,04 2,50 2,14

277,20 4,90 3,83 3,06 2,53 2,11

290,40 4,87 3,83 3,05 2,58 2,13

303,60 4,84 3,83 3,08 2,57 2,14

316,80 4,85 3,80 3,07 2,60 2,15

330,00 4,82 3,82 3,10 2,60 2,15

145



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

79,20 40,38 - - - -

92,40 46,32 - - - -

105,60 53,05 43,15 - - -

118,80 60,58 47,11 38,40 - -

132,00 66,12 53,45 42,36 - -

145,20 72,85 58,60 46,32 38,01 -

158,40 79,18 62,95 50,68 41,57 -

171,60 85,12 67,31 55,43 45,13 38,80

184,80 93,44 71,66 58,99 47,51 41,97

198,00 98,98 77,20 64,53 51,07 45,13

211,20 106,50 81,95 69,29 54,64 47,11

224,40 113,63 87,50 73,64 58,60 51,07

237,60 120,75 93,44 77,60 61,76 53,84

250,80 127,88 98,58 82,35 65,33 57,41

264,00 135,01 104,92 86,31 69,68 60,97

277,20 143,32 110,46 90,27 72,85 62,95

290,40 150,45 116,80 94,62 77,20 65,72

303,60 157,97 121,94 98,58 82,35 67,70

316,80 165,49 128,28 103,33 83,93 72,06

330,00 174,20 134,22 106,90 91,06 74,43

146



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

79,20 5,10 - - - -

92,40 5,01 - - - -

105,60 5,02 4,09 - - -

118,80 5,10 3,97 3,23 - -

132,00 5,01 4,05 3,21 - -

145,20 5,02 4,04 3,19 2,62 -

158,40 5,00 3,97 3,20 2,62 -

171,60 4,96 3,92 3,23 2,63 2,26

184,80 5,06 3,88 3,19 2,57 2,27

198,00 5,00 3,90 3,26 2,58 2,28

211,20 5,04 3,88 3,28 2,59 2,23

224,40 5,06 3,90 3,28 2,61 2,28

237,60 5,08 3,93 3,27 2,60 2,27

250,80 5,10 3,93 3,28 2,60 2,29

264,00 5,11 3,97 3,27 2,64 2,31

277,20 5,17 3,98 3,26 2,63 2,27

290,40 5,18 4,02 3,26 2,66 2,26

303,60 5,20 4,02 3,25 2,71 2,23

316,80 5,22 4,05 3,26 2,65 2,27

330,00 5,28 4,07 3,24 2,76 2,26

147

Tabela A55- Dados Brutos: Caracterização Reológica do O-OB


(s-1)


40° C 50° C 60° C 70° C 80° C

3,40 72,40 - - - -

6,80 144,81 - - - -

10,20 217,21 129,51 - - -

13,60 291,66 172,34 119,31 - -

17,00 364,06 216,19 148,89 98,92 -

20,40 435,45 260,04 178,46 119,31 83,62

23,80 508,87 301,86 207,02 138,69 96,88

27,20 581,28 346,73 234,55 158,07 111,16

30,60 654,70 390,58 262,08 177,44 125,43

34,00 729,14 434,43 291,66 195,80 138,69

37,40 803,59 476,24 320,21 214,15 152,97

40,80 879,05 520,09 348,77 233,53 167,24

44,20 953,50 563,94 376,30 251,89 180,50

47,60 1027,94 607,79 404,85 269,22 194,78

51,00 - 652,66 432,39 289,62 208,04

54,40 - 696,51 459,92 308,99 221,29

57,80 - 741,38 488,48 327,35 233,53

61,20 - 787,27 517,03 347,75 246,79

64,60 - 832,14 544,56 367,12 260,04

68,00 - 878,03 573,12 387,52 273,30

71,40 - 922,90 599,63 405,87 287,58

74,80 - 967,77 627,17 427,29 302,88

78,20 - 1012,64 653,68 448,70 316,13

81,60 - 1056,49 681,21 467,06 328,37

85,00 - - 709,77 487,46 341,63

148

Tabela A56- Dados Brutos: Caracterização Reológica do O-OB


(s-1)


40° C 50° C 60° C 70° C 80° C

3,40 212,95 - - - -

6,80 212,95 - - - -

10,20 212,95 126,97 - - -

13,60 214,45 126,72 87,73 - -

17,00 214,15 127,17 87,58 58,19 -

20,40 213,45 127,47 87,48 58,49 40,99

23,80 213,81 126,83 86,98 58,27 40,71

27,20 213,70 127,47 86,23 58,11 40,87

30,60 213,95 127,64 85,65 57,99 40,99

34,00 214,45 127,77 85,78 57,59 40,79

37,40 214,86 127,34 85,62 57,26 40,90

40,80 215,45 127,47 85,48 57,24 40,99

44,20 215,72 127,59 85,14 56,99 40,84

47,60 215,95 127,69 85,05 56,56 40,92

51,00 - 127,97 84,78 56,79 40,79

54,40 - 128,04 84,54 56,80 40,68

57,80 - 128,27 84,51 56,63 40,40

61,20 - 128,64 84,48 56,82 40,32

64,60 - 128,81 84,30 56,83 40,25

68,00 - 129,12 84,28 56,99 40,19

71,40 - 129,26 83,98 56,85 40,28

74,80 - 129,38 83,85 57,12 40,49

78,20 - 129,49 83,59 57,38 40,43

81,60 - 129,47 83,48 57,24 40,24

85,00 - - 83,50 57,35 40,19

149

Tabela A57- Dados Brutos: Caracterização Reológica do B100-OB


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

10,20 123,39 - - - -

13,60 164,18 99,94 - - -

17,00 204,98 125,43 - - -

20,40 243,73 148,89 94,84 - -

23,80 284,52 173,36 110,14 - -

27,20 326,33 198,86 127,47 87,70 -

30,60 367,12 223,33 142,77 99,94 -

34,00 408,93 247,81 160,11 111,16 -

37,40 449,72 272,28 176,42 121,35 97,90

40,80 492,55 296,76 191,72 131,55 105,04

44,20 534,37 323,27 207,02 141,75 111,16

47,60 577,20 346,73 223,33 152,97 117,27

51,00 621,05 371,20 238,63 163,17 123,39

54,40 665,92 395,68 254,95 172,34 129,51

57,80 709,77 420,15 270,24 181,52 136,65

61,20 752,60 444,63 285,54 192,74 144,81

64,60 793,39 469,10 300,84 201,92 151,95

68,00 832,14 493,57 317,15 213,13 161,13

71,40 864,78 518,05 333,47 222,31 168,26

74,80 899,45 542,52 350,81 235,57 176,42

78,20 932,08 569,04 365,08 245,77 183,56

81,60 963,69 594,53 382,42 256,99 191,72

85,00 995,31 620,03 396,70 270,24 97,90

150

Tabela 58- Dados Brutos: Caracterização Reológica do B100-OB


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

10,20 120,97 - - - -

13,60 120,72 73,48 - - -

17,00 120,57 73,78 - - -

20,40 119,47 72,98 46,49 - -

23,80 119,55 72,84 46,28 - -

27,20 119,97 73,11 46,87 32,24 -

30,60 119,97 72,98 46,66 32,66 -

34,00 120,27 72,88 47,09 32,69 -

37,40 120,25 72,80 47,17 32,45 23,99

40,80 120,72 72,73 46,99 32,24 23,76

44,20 120,90 73,14 46,84 32,07 23,35

47,60 121,26 72,84 46,92 32,14 23,00

51,00 121,77 72,78 46,79 31,99 22,68

54,40 122,41 72,73 46,87 31,68 22,41

57,80 122,80 72,69 46,75 31,41 22,33

61,20 122,97 72,65 46,66 31,49 22,42

64,60 122,82 72,62 46,57 31,26 22,35

68,00 122,37 72,58 46,64 31,34 22,57

71,40 121,12 72,56 46,70 31,14 22,50

74,80 120,25 72,53 46,90 31,49 22,56

78,20 120,25 72,77 46,69 31,43 22,50

81,60 120,25 72,86 46,87 31,49 22,56

85,00 120,25 72,94 46,67 31,79 23,99

151

Tabela 59- Dados Brutos: Caracterização Reológica do O-OD


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

6,80 - 120,33 - - -

10,20 108,10 178,46 108,10 - -

13,60 208,04 237,61 141,75 - -

17,00 307,97 295,74 181,52 121,35 -

20,40 408,93 353,86 215,17 144,81 104,02

23,80 498,67 413,01 250,87 168,26 120,33

27,20 614,93 472,16 286,56 191,72 133,59

30,60 718,95 529,27 324,29 214,15 150,93

34,00 822,96 588,41 358,96 237,61 164,18

37,40 - 649,60 392,62 260,04 180,50

40,80 - 706,71 429,33 282,48 193,76

44,20 - 766,88 465,02 305,93 210,08

47,60 - 825,00 497,65 329,39 225,37

51,00 - 884,15 534,37 352,84 239,65

54,40 - 942,28 571,08 377,32 254,95

57,80 - 1002,45 606,77 401,79 270,24

61,20 - - 644,50 422,19 285,54

64,60 - - 677,14 447,68 302,88

68,00 - - 712,83 472,16 318,17

71,40 - - 751,58 495,61 333,47

74,80 - - 790,33 520,09 353,86

78,20 - - 829,08 542,52 369,16

81,60 - - 865,80 565,98 384,46

85,00 - - 902,51 587,39 400,77

152

Tabela 60- Dados Brutos: Caracterização Reológica do O-OD


(s-1)

Viscosidade Cinemática (mPa.s)

20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

6,80 - 176,96 - - -

10,20 317,93 174,96 105,98 - -

13,60 305,93 174,71 104,23 - -

17,00 301,94 173,96 106,78 71,38 -

20,40 300,69 173,46 105,48 70,98 50,99

23,80 293,34 173,53 105,41 70,70 50,56

27,20 301,44 173,59 105,35 70,48 49,11

30,60 302,08 172,96 105,98 69,99 49,32

34,00 302,56 173,06 105,58 69,89 48,29

37,40 - 173,69 104,98 69,53 48,26

40,80 - 173,21 105,23 69,24 47,49

44,20 - 173,50 105,21 69,22 47,53

47,60 - 173,32 104,55 69,20 47,35

51,00 - 173,36 104,78 69,19 46,99

54,40 - 173,21 104,98 69,36 46,87

57,80 - 173,43 104,98 69,51 46,75

61,20 - - 105,31 68,99 46,66

64,60 - - 104,82 69,30 46,88

68,00 - - 104,83 69,44 46,79

71,40 - - 105,26 69,41 46,70

74,80 - - 105,66 69,53 47,31

78,20 - - 106,02 69,38 47,21

81,60 - - 106,10 69,36 47,11

85,00 - - 106,18 69,11 47,15

153

Tabela 61- Dados Brutos: Caracterização Reológica do B100-OD


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

26,40 70,47 52,66 39,20 - -

39,60 106,90 78,39 58,60 44,34 -

52,80 143,32 103,33 78,00 58,99 45,53

66,00 180,54 128,67 97,40 73,64 55,82

79,20 215,77 154,80 116,40 87,10 66,51

92,40 251,41 179,75 135,40 101,75 76,81

105,60 288,23 205,08 154,80 116,00 87,50

118,80 325,05 230,82 174,60 131,44 99,37

132,00 360,28 257,74 194,00 145,70 109,27

145,20 397,50 284,27 214,19 160,35 119,96

158,40 - 310,79 234,38 175,39 131,05

171,60 - 337,72 255,76 190,04 141,34

184,80 - 364,64 277,14 205,48 152,43

198,00 - 391,56 297,73 220,13 163,91

211,20 - - 320,30 236,76 174,99

224,40 - - 342,47 252,59 186,87

237,60 - - 362,66 268,43 198,75

250,80 - - 382,85 286,25 211,02

264,00 - - 401,46 303,27 223,30

277,20 - - - 318,32 236,36

290,40 - - - 332,17 248,24

303,60 - - - 349,20 259,72

316,80 - - - 364,64 270,81

330,00 - - - 378,89 283,87

154



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

26,40 26,69 19,95 14,85 - -

39,60 26,99 19,80 14,80 11,20 -

52,80 27,14 19,57 14,77 11,17 8,62

66,00 27,35 19,50 14,76 11,16 8,46

79,20 27,24 19,55 14,70 11,00 8,40

92,40 27,21 19,45 14,65 11,01 8,31

105,60 27,29 19,42 14,66 10,99 8,29

118,80 27,36 19,43 14,70 11,06 8,36

132,00 27,29 19,53 14,70 11,04 8,28

145,20 27,38 19,58 14,75 11,04 8,26

158,40 - 19,62 14,80 11,07 8,27

171,60 - 19,68 14,90 11,07 8,24

184,80 - 19,73 15,00 11,12 8,25

198,00 - 19,78 15,04 11,12 8,28

211,20 - - 15,17 11,21 8,29

224,40 - - 15,26 11,26 8,33

237,60 - - 15,26 11,30 8,36

250,80 - - 15,27 11,41 8,41

264,00 - - 15,21 11,49 8,46

277,20 - - - 11,48 8,53

290,40 - - - 11,44 8,55

303,60 - - - 11,50 8,55

316,80 - - - 11,51 8,55

330,00 - - - 11,48 8,60

155



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 39,99 - - - -

118,80 43,95 - - - -

132,00 51,07 - - - -

145,20 56,22 43,95 - - -

158,40 60,97 48,70 - - -

171,60 65,72 53,05 42,76 - -

184,80 70,47 57,01 45,53 38,80 -

198,00 75,62 60,97 49,09 39,99 -

211,20 80,77 64,93 51,86 42,76 -

224,40 85,52 68,89 55,43 45,13 39,20

237,60 91,06 72,85 58,20 48,30 41,97

250,80 95,42 76,41 61,76 51,47 43,95

264,00 100,96 81,16 65,72 54,24 45,93

277,20 105,31 84,33 69,68 58,20 48,70

290,40 110,46 88,29 72,85 60,58 51,86

303,60 115,21 91,85 77,20 63,74 53,84

316,80 120,75 95,81 80,77 66,91 56,62

330,00 125,90 99,37 84,33 70,08 58,60

156



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 3,79 - - - -

118,80 3,70 - - - -

132,00 3,87 - - - -

145,20 3,87 3,03 - - -

158,40 3,85 3,07 - - -

171,60 3,83 3,09 2,49 - -

184,80 3,81 3,09 2,46 2,10 -

198,00 3,82 3,08 2,48 2,02 -

211,20 3,82 3,07 2,46 2,02 -

224,40 3,81 3,07 2,47 2,01 1,75

237,60 3,83 3,07 2,45 2,03 1,77

250,80 3,80 3,05 2,46 2,05 1,75

264,00 3,82 3,07 2,49 2,05 1,74

277,20 3,80 3,04 2,51 2,10 1,76

290,40 3,80 3,04 2,51 2,09 1,79

303,60 3,79 3,03 2,54 2,10 1,77

316,80 3,81 3,02 2,55 2,11 1,79

330,00 3,82 3,01 2,56 2,12 1,78

157



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 39,99 - - - -

118,80 46,32 36,82 - - -

132,00 50,28 40,78 - - -

145,20 55,82 44,74 38,01 - -

158,40 61,37 49,09 41,18 - -

171,60 66,91 52,26 44,34 - -

184,80 72,06 57,01 47,91 39,59 -

198,00 78,00 60,97 50,28 41,97 -

211,20 83,54 65,33 53,84 44,34 -

224,40 88,69 70,08 57,01 46,72 41,18

237,60 94,23 73,64 60,58 49,89 43,95

250,80 99,77 79,18 63,74 53,45 45,53

264,00 105,31 83,93 67,31 57,01 47,91

277,20 110,06 88,29 70,87 59,39 51,07

290,40 116,00 92,64 74,43 63,35 53,45

303,60 120,36 96,60 78,39 66,51 55,82

316,80 125,51 100,17 82,35 68,89 58,99

330,00 130,26 104,13 86,31 71,26 60,97

158



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 3,79 - - - -

118,80 3,90 3,10 - - -

132,00 3,81 3,09 - - -

145,20 3,84 3,08 2,62 - -

158,40 3,87 3,10 2,60 - -

171,60 3,90 3,05 2,58 - -

184,80 3,90 3,09 2,59 2,14 -

198,00 3,94 3,08 2,54 2,12 -

211,20 3,96 3,09 2,55 2,10 -

224,40 3,95 3,12 2,54 2,08 1,83

237,60 3,97 3,10 2,55 2,10 1,85

250,80 3,98 3,16 2,54 2,13 1,82

264,00 3,99 3,18 2,55 2,16 1,81

277,20 3,97 3,19 2,56 2,14 1,84

290,40 3,99 3,19 2,56 2,18 1,84

303,60 3,96 3,18 2,58 2,19 1,84

316,80 3,96 3,16 2,60 2,17 1,86

330,00 3,95 3,16 2,62 2,16 1,85

159



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 42,36 - - - -

118,80 48,30 38,40 - - -

132,00 53,45 41,97 - - -

145,20 60,58 47,11 39,99 - -

158,40 66,51 51,07 41,57 - -

171,60 72,06 56,62 45,13 - -

184,80 77,60 60,97 49,49 41,57 -

198,00 82,75 66,12 53,05 43,95 38,40

211,20 87,89 70,87 57,01 46,32 40,78

224,40 93,83 74,83 60,58 49,09 42,36

237,60 99,77 79,58 64,53 52,26 45,53

250,80 104,52 83,93 68,10 56,22 47,11

264,00 110,86 87,50 72,06 59,39 49,49

277,20 115,61 91,85 76,41 62,95 52,26

290,40 121,15 96,21 80,37 66,91 55,03

303,60 127,09 99,77 83,93 69,68 58,20

316,80 133,03 104,52 87,10 72,85 60,58

330,00 138,97 108,08 90,66 75,22 64,14

160



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 4,01 - - - -

118,80 4,07 3,23 - - -

132,00 4,05 3,18 - - -

145,20 4,17 3,24 2,75 - -

158,40 4,20 3,22 2,62 - -

171,60 4,20 3,30 2,63 - -

184,80 4,20 3,30 2,68 2,25 -

198,00 4,18 3,34 2,68 2,22 1,94

211,20 4,16 3,36 2,70 2,19 1,93

224,40 4,18 3,33 2,70 2,19 1,89

237,60 4,20 3,35 2,72 2,20 1,92

250,80 4,17 3,35 2,72 2,24 1,88

264,00 4,20 3,31 2,73 2,25 1,87

277,20 4,17 3,31 2,76 2,27 1,89

290,40 4,17 3,31 2,77 2,30 1,90

303,60 4,19 3,29 2,76 2,30 1,92

316,80 4,20 3,30 2,75 2,30 1,91

330,00 4,21 3,28 2,75 2,28 1,94

161



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 44,34 - - - -

105,60 49,49 38,40 - - -

118,80 55,03 43,15 - - -

132,00 62,55 49,09 40,78 - -

145,20 68,49 55,03 42,76 - -

158,40 74,43 59,78 47,11 39,99 -

171,60 80,37 64,14 51,86 41,18 -

184,80 85,91 68,89 56,22 45,93 38,40

198,00 91,85 72,85 59,78 49,09 41,97

211,20 98,58 77,60 63,74 53,45 44,34

224,40 104,52 82,35 68,49 57,01 47,11

237,60 110,86 87,50 72,85 60,58 49,09

250,80 116,80 91,85 76,81 63,74 52,26

264,00 123,53 97,00 80,77 67,70 56,22

277,20 129,86 101,35 84,73 70,87 60,18

290,40 136,59 106,90 88,69 73,64 63,35

303,60 143,72 112,44 92,25 77,20 66,12

316,80 150,45 117,59 96,60 79,97 68,49

330,00 156,78 123,13 99,77 82,75 70,87

162



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

92,40 4,80 - - - -

105,60 4,69 3,64 - - -

118,80 4,63 3,63 - - -

132,00 4,74 3,72 3,09 - -

145,20 4,72 3,79 2,94 - -

158,40 4,70 3,77 2,97 2,52 -

171,60 4,68 3,74 3,02 2,40 -

184,80 4,65 3,73 3,04 2,49 2,08

198,00 4,64 3,68 3,02 2,48 2,12

211,20 4,67 3,67 3,02 2,53 2,10

224,40 4,66 3,67 3,05 2,54 2,10

237,60 4,67 3,68 3,07 2,55 2,07

250,80 4,66 3,66 3,06 2,54 2,08

264,00 4,68 3,67 3,06 2,56 2,13

277,20 4,68 3,66 3,06 2,56 2,17

290,40 4,70 3,68 3,05 2,54 2,18

303,60 4,73 3,70 3,04 2,54 2,18

316,80 4,75 3,71 3,05 2,52 2,16

330,00 4,75 3,73 3,02 2,51 2,15

163



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

66,00 39,59 - - - -

79,20 49,09 40,78 - - -

92,40 55,43 47,11 - - -

105,60 61,76 53,84 42,76 - -

118,80 72,06 59,78 48,70 - -

132,00 79,18 66,51 54,64 43,15 -

145,20 86,31 72,45 58,20 46,72 42,36

158,40 93,44 78,79 64,14 50,68 43,95

171,60 100,96 85,12 69,68 55,03 47,11

184,80 109,27 91,06 74,04 59,78 51,07

198,00 117,19 97,40 79,58 64,93 55,03

211,20 125,11 103,73 85,12 69,68 58,60

224,40 133,03 110,06 90,66 73,24 62,95

237,60 141,34 116,80 95,42 78,00 66,51

250,80 149,26 123,13 100,17 82,35 70,08

264,00 157,57 129,46 106,50 86,71 74,04

277,20 166,28 135,01 111,25 90,27 77,20

290,40 174,60 140,95 116,80 95,02 79,97

303,60 183,70 148,47 122,34 99,77 83,93

316,80 192,41 154,41 127,09 102,54 87,10

330,00 201,13 161,14 131,44 107,69 91,46

164



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

66,00 6,00 - - - -

79,20 6,20 5,15 - - -

92,40 6,00 5,10 - - -

105,60 5,85 5,10 4,05 - -

118,80 6,07 5,03 4,10 - -

132,00 6,00 5,04 4,14 3,27 -

145,20 5,94 4,99 4,01 3,22 2,92

158,40 5,90 4,97 4,05 3,20 2,77

171,60 5,88 4,96 4,06 3,21 2,75

184,80 5,91 4,93 4,01 3,24 2,76

198,00 5,92 4,92 4,02 3,28 2,78

211,20 5,92 4,91 4,03 3,30 2,77

224,40 5,93 4,90 4,04 3,26 2,81

237,60 5,95 4,92 4,02 3,28 2,80

250,80 5,95 4,91 3,99 3,28 2,79

264,00 5,97 4,90 4,03 3,28 2,80

277,20 6,00 4,87 4,01 3,26 2,79

290,40 6,01 4,85 4,02 3,27 2,75

303,60 6,05 4,89 4,03 3,29 2,76

316,80 6,07 4,87 4,01 3,24 2,75

330,00 6,09 4,88 3,98 3,26 2,77

165



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

52,80 42,36 - - - -

66,00 53,84 43,15 - - -

79,20 62,95 50,68 40,38 - -

92,40 72,85 58,60 46,72 - -

105,60 84,33 65,33 53,05 41,57 -

118,80 95,81 75,62 59,39 46,32 -

132,00 106,11 82,35 67,31 51,86 42,76

145,20 116,80 89,87 72,85 57,80 47,11

158,40 127,88 97,40 79,97 62,95 50,68

171,60 137,78 105,31 85,91 67,70 55,03

184,80 148,47 113,23 92,25 72,45 58,99

198,00 159,16 121,55 98,98 77,20 62,55

211,20 169,45 129,86 105,31 82,35 66,51

224,40 180,14 138,17 112,04 87,10 70,87

237,60 190,04 146,49 118,77 92,25 75,22

250,80 200,33 154,80 125,11 96,60 78,79

264,00 211,81 163,12 131,05 101,35 82,35

277,20 222,90 172,22 137,78 106,11 86,31

290,40 233,19 180,54 143,72 110,86 91,46

303,60 245,07 189,25 149,66 115,61 95,02

316,80 256,55 197,56 155,20 120,75 99,77

330,00 268,83 206,67 161,93 125,90 104,13

166



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

52,80 8,02 - - - -

66,00 8,16 6,54 - - -

79,20 7,95 6,40 5,10 - -

92,40 7,88 6,34 5,06 - -

105,60 7,99 6,19 5,02 3,94 -

118,80 8,06 6,37 5,00 3,90 -

132,00 8,04 6,24 5,10 3,93 3,24

145,20 8,04 6,19 5,02 3,98 3,24

158,40 8,07 6,15 5,05 3,97 3,20

171,60 8,03 6,14 5,01 3,95 3,21

184,80 8,03 6,13 4,99 3,92 3,19

198,00 8,04 6,14 5,00 3,90 3,16

211,20 8,02 6,15 4,99 3,90 3,15

224,40 8,03 6,16 4,99 3,88 3,16

237,60 8,00 6,17 5,00 3,88 3,17

250,80 7,99 6,17 4,99 3,85 3,14

264,00 8,02 6,18 4,96 3,84 3,12

277,20 8,04 6,21 4,97 3,83 3,11

290,40 8,03 6,22 4,95 3,82 3,15

303,60 8,07 6,23 4,93 3,81 3,13

316,80 8,10 6,24 4,90 3,81 3,15

330,00 8,15 6,26 4,91 3,82 3,16

167



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

39,60 44,74 - - - -

52,80 58,99 - - - -

66,00 74,04 - - - -

79,20 89,08 57,41 - - -

92,40 103,73 66,12 52,26 - -

105,60 117,98 74,04 58,99 - -

118,80 131,05 84,33 65,33 56,62 44,34

132,00 145,70 93,04 72,85 62,95 48,30

145,20 159,55 100,56 79,97 68,10 54,24

158,40 174,60 110,06 87,10 73,64 59,39

171,60 189,25 119,17 93,44 79,97 64,14

184,80 203,90 128,67 100,17 85,12 68,89

198,00 218,94 137,38 107,29 90,66 73,24

211,20 233,19 148,07 114,02 96,21 77,60

224,40 248,63 157,57 120,75 102,15 81,95

237,60 262,89 166,68 127,88 108,48 87,10

250,80 277,93 176,97 135,40 114,82 91,06

264,00 294,17 186,87 142,13 121,15 95,81

277,20 310,00 196,37 148,86 125,90 100,17

290,40 327,03 206,67 156,39 131,44 104,13

303,60 344,05 216,57 163,12 136,59 109,67

316,80 358,70 226,86 170,64 141,74 114,42

330,00 371,37 237,15 176,97 146,88 118,38

168



(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

39,60 11,30 - - - -

52,80 11,17 - - - -

66,00 11,22 - - - -

79,20 11,25 7,25 - - -

92,40 11,23 7,16 5,66 - -

105,60 11,17 7,01 5,59 - -

118,80 11,03 7,10 5,50 4,77 3,73

132,00 11,04 7,05 5,52 4,77 3,66

145,20 10,99 6,93 5,51 4,69 3,74

158,40 11,02 6,95 5,50 4,65 3,75

171,60 11,03 6,94 5,44 4,66 3,74

184,80 11,03 6,96 5,42 4,61 3,73

198,00 11,06 6,94 5,42 4,58 3,70

211,20 11,04 7,01 5,40 4,56 3,67

224,40 11,08 7,02 5,38 4,55 3,65

237,60 11,06 7,02 5,38 4,57 3,67

250,80 11,08 7,06 5,40 4,58 3,63

264,00 11,14 7,08 5,38 4,59 3,63

277,20 11,18 7,08 5,37 4,54 3,61

290,40 11,26 7,12 5,39 4,53 3,59

303,60 11,33 7,13 5,37 4,50 3,61

316,80 11,32 7,16 5,39 4,47 3,61

330,00 11,25 7,19 5,36 4,45 3,59

169

Tabela 77- Dados Brutos sobre a Caracterização Reológica do Diesel


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 39,99 - - - -

118,80 45,53 - - - -

132,00 50,28 38,80 - - -

145,20 53,84 42,76 - - -

158,40 59,39 46,32 39,59 - -

171,60 64,53 49,89 41,18 - -

184,80 68,89 54,24 44,34 37,61 -

198,00 73,24 58,60 47,91 39,59 -

211,20 78,00 63,35 50,68 41,97 -

224,40 82,75 67,31 54,24 44,74 38,80

237,60 88,29 71,66 57,80 47,91 41,18

250,80 93,44 75,22 61,76 51,07 42,76

264,00 98,19 79,58 65,33 53,84 45,53

277,20 102,15 83,54 68,49 56,62 47,91

290,40 107,29 87,50 72,06 59,78 50,68

303,60 112,44 91,06 75,22 62,95 53,45

316,80 117,59 94,62 78,79 65,72 55,82

330,00 122,34 98,19 82,35 68,10 58,99

170

Tabela 78- Dados Brutos: Caracterização Reológica do Diesel


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

105,60 3,79 - - - -

118,80 3,83 - - - -

132,00 3,81 2,94 - - -

145,20 3,71 2,94 - - -

158,40 3,75 2,92 2,50 - -

171,60 3,76 2,91 2,40 - -

184,80 3,73 2,94 2,40 2,04 -

198,00 3,70 2,96 2,42 2,00 -

211,20 3,69 3,00 2,40 1,99 -

224,40 3,69 3,00 2,42 1,99 1,73

237,60 3,72 3,02 2,43 2,02 1,73

250,80 3,73 3,00 2,46 2,04 1,70

264,00 3,72 3,01 2,47 2,04 1,72

277,20 3,68 3,01 2,47 2,04 1,73

290,40 3,69 3,01 2,48 2,06 1,75

303,60 3,70 3,00 2,48 2,07 1,76

316,80 3,71 2,99 2,49 2,07 1,76

330,00 3,71 2,98 2,50 2,06 1,79

171

Tabela 79- Dados Brutos: Caracterização Reológica do Ricinoleato de Metila


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

26,40 75,62 52,26 - - -

39,60 114,42 77,20 51,47 37,61 -

52,80 151,64 102,54 68,49 51,47 -

66,00 190,83 127,48 85,91 63,35 -

79,20 228,44 153,62 103,33 75,22 57,41

92,40 266,45 178,16 120,36 87,89 66,91

105,60 305,25 204,29 137,38 99,77 75,62

118,80 345,24 229,63 154,41 112,84 84,73

132,00 384,04 256,16 172,22 125,51 93,83

145,20 - 281,89 189,64 137,78 102,94

158,40 - 307,63 207,06 150,05 112,04

171,60 - 333,36 224,88 162,72 121,15

184,80 - 359,49 241,90 175,39 130,26

198,00 - 384,83 259,32 188,46 139,36

211,20 - - 276,74 201,52 148,07

224,40 - - 294,17 214,59 158,37

237,60 - - 311,98 227,26 167,87

250,80 - - 330,19 240,72 178,56

264,00 - - 349,20 253,78 188,85

277,20 - - 367,81 267,64 199,54

290,40 - - 386,81 280,31 209,44

303,60 - - - 293,77 218,55

316,80 - - - 309,21 228,84

330,00 - - - 325,44 237,95

172

Tabela 80- Dados Brutos: Caracterização Reológica do Ricinoleato de Metila


(s-1)


20° C 30° C 40° C 50° C 60° C

26,40 28,64 19,80 - - -

39,60 28,89 19,50 13,00 9,50 -

52,80 28,72 19,42 12,97 9,75 -

66,00 28,91 19,32 13,02 9,60 -

79,20 28,84 19,40 13,05 9,50 7,25

92,40 28,84 19,28 13,03 9,51 7,24

105,60 28,91 19,35 13,01 9,45 7,16

118,80 29,06 19,33 13,00 9,50 7,13

132,00 29,09 19,41 13,05 9,51 7,11

145,20 - 19,41 13,06 9,49 7,09

158,40 - 19,42 13,07 9,47 7,07

171,60 - 19,43 13,10 9,48 7,06

184,80 - 19,45 13,09 9,49 7,05

198,00 - 19,44 13,10 9,52 7,04

211,20 - - 13,10 9,54 7,01

224,40 - - 13,11 9,56 7,06

237,60 - - 13,13 9,56 7,07

250,80 - - 13,17 9,60 7,12

264,00 - - 13,23 9,61 7,15

277,20 - - 13,27 9,66 7,20

290,40 - - 13,32 9,65 7,21

303,60 - - - 9,68 7,20

316,80 - - - 9,76 7,22

330,00 - - - 9,86 7,21

173

Anexo A: Modelo Empírico para a Viscosidade Cinemática do Ricinoleato de Metila O modelo empírico para a viscosidade cinemática do ricinoleato de metila para ser

integrado ao Modelo de Krisnankgura foi obtido com base no ajuste não-linear do Modelo de

Andrade aos dados obtidos para a esta viscosidade para duas temperaturas (20º C e 60º C) uma

vez que este modelo é de dois parâmetros. Obtiveram-se os valores da viscosidade absoluta por

reometria (Seção 4.2). Uma vez tendo-se em mãos a viscosidade absoluta do ricinoleato de

metila, calculou-se o valor da viscosidade cinemática deste ester de ácido graxo a partir da

definição desta propriedade física: 1. −= ρμν , tendo sido a massa específica do ricinoleato de

metila foi obtida segundo método descrito na Seção 4.3. Seguem abaixo as etapas de cálculo e o

modelo obtido para a viscosidade cinemática deste éster de ácido graxo, a ver:

O comportamento reológico do ricinoleato de metila com pureza de 90% foi investigado a

diversas temperaturas (20 a 60º C). As Figuras A1.a e A1.b apresentam, respectivamente, as

curvas de fluxo e de viscosidade para este líquido.

0 50 100 150 200 250 300 3500

50

100

150

200

250

300

350

400

Tens

ão d

e C

isal

ham

ento

(Pa)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(a)

0 50 100 150 200 250 300 3505

10

15

20

25

30

35

Vis

cosi

dade

(mP

a.s)


20°C 30°C 40°C 50°C 60°C

(b)

Figura A1 – Caracterização reolológica do ricinoleato de metila: (a) Curvas de fluxo; (b) Curvas de viscosidade

As Figuras A1.a e A1.b indicam que o ricinoleato de metila comporta-se como um fluido

newtoniano dentro da faixa de temperatura de 20 a 60º C (taxa de cisalhamento variando de

13,20 a 330 s-1). Portanto, ajustou-se linearmente o Modelo de Ostwald-de-Waele aos dados que

compõem as curvas de fluxo obtidas para este líquido, obtendo-se expressões matemáticas para

as linhas retas com coeficiente de correlação que variando na faixa de 99,97 % a 100,00 %. Os

valores dos parâmetros de modelo estimados estão apresentados na Tabela A81 Os desvios

padrões relacionados com os valores estimados para estes parâmetros estão dentro faixa de 0,64

174

% a 2,41%. O valor unitário obtido para o índice de comportamento – n - confirma as indicações

de que o ricinoleato de metila comporta-se como um fluido newtoniano na faixa de temperatura

das análises (Figura A1).

Tabela A81 - Parâmetros do Modelo de Ostwald-de-Waele para o Ricinoleato de Metila*

Temperatura (o C)

K (Pa.s)

n R2

(%)Sd (%)

20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

2,90 1,94 1,32 0,96 0,72

1,00 1,00 1,00 1,00 1,00

100,00 100,00 99,99 99,97 99,97

1,09 0,64 1,75 2,41 1,60

* Fornecido pela Bom Brasil S.A.

A Tabela A82 apresenta os valores obtidos para as Massa Específica e Viscosidade

Cinemática do ricinoleato de metila a 20º C e 60º C.

Tabela A82 – Massa específica e viscosidade cinemática do ricinoleato de metila a 20º C e 60ºC

Temperatura 20º C 60º C

ρ (g.cm-3) 0,775 0,751

ν (cSt) 37,25 9,52

Esta metodologia gerou o seguinte modelo para a viscosidade cinemática do ricinoleato

de metila:

⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ +−=− TR

50,339002,8exp1:18ν

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Dissertação Luiz corrigida final - repositorio.ufpe.br · 3.6 Fundamentos da Reologia 20 3.6.1 Modelos de Escoamento 21 3.6.2 Equações Constitutivas 23 3.6.3 Modelos Semi-empíricos