Scale-up de reatores de mistura em cosméticos: um estudo com fluidodinâmica computacional

Conrado, Bruna Gomes Muxagata

Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/14102

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DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Klein, Tânia Suaiden	-
dc.contributor.author	Conrado, Bruna Gomes Muxagata	-
dc.date.accessioned	2021-04-05T21:23:07Z	-
dc.date.available	2023-12-21T03:07:37Z	-
dc.date.issued	2021-03-04	-
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/11422/14102	-
dc.language	por	pt_BR
dc.publisher	Universidade Federal do Rio de Janeiro	pt_BR
dc.rights	Acesso Aberto	pt_BR
dc.subject	Fluidodinâmica computacional	pt_BR
dc.subject	Fluido não-newtoniano	pt_BR
dc.subject	Reatores de mistura	pt_BR
dc.title	Scale-up de reatores de mistura em cosméticos: um estudo com fluidodinâmica computacional	pt_BR
dc.type	Trabalho de conclusão de graduação	pt_BR
dc.contributor.advisorLattes	http://lattes.cnpq.br/1008981061334220	pt_BR
dc.contributor.authorLattes	http://lattes.cnpq.br/1742924904887030	pt_BR
dc.contributor.referee1	Sanches, Heloísa Lajas	-
dc.contributor.referee1Lattes	http://lattes.cnpq.br/2840875338255590	pt_BR
dc.contributor.referee2	Silva, Felipe Souto da	-
dc.contributor.referee2Lattes	http://lattes.cnpq.br/9175459620541466	pt_BR
dc.description.resumo	Entender o escoamento de fluidos em um sistema é de grande importância para a modelagem de diversos processos da indústria química como, por exemplo, a passagem de fluidos através de tubulações e a interação em misturas multifásicas. Há ainda o caso da homogeneização em um reator de mistura, onde este fenômeno é amplamente estudado para modelar e compreender diversos processos, sobretudo nas indústrias farmacêutica e de petróleo. Entretanto, esses estudos parecem ater-se apenas a estas indústrias, sendo muito pouco encontrados quando se fala de indústrias alimentícias, cosméticas e de insumos. Nestas indústrias, os estudos de processo parecem estar ainda muito baseados em etapas experimentais de tentativa e erro, que não são capazes de acomodar peculiaridades intrínsecas, quando se tratam de emulsões ou reologias complexas. A técnica presente neste trabalho visa a mudar essa abordagem, baseando-se na suposição de que emulsões com tamanhos de partícula similares resultarão em um produto com viscosidades similares. Sendo conhecido o fato de que emulsões cosméticas são fluidos não-newtonianos, o objetivo deste projeto visa a determinar a velocidade de rotação de turbina necessária em escala piloto para reproduzir fielmente uma mesma emulsão obtida em escala de laboratório. Para isso, foram empregados métodos em fluidodinâmica computacional (CFD) para quantificar a taxa de cisalhamento envolvida no processo, bem como a sua influência no valor dos índices de escoamento que definem fluidos não-newtonianos. O trabalho envolveu uma etapa de coleta de dados reológicos experimentais, através de fabricações em escala de laboratório. O processo de fabricação foi realizado variando gradualmente a taxa de rotação da turbina, com a retirada de alíquotas a cada mudança de velocidade angular. O processo de mistura do fluido no reator de laboratório foi então reproduzido computacionalmente através do programa de CFD Fluent 2019 R3, onde pôde-se quantificar, via simulação, a taxa de cisalhamento média envolvida na fabricação. Correlações entre taxa de cisalhamento, velocidade de turbina e as constantes K e n, de caracterização do fluido como pseudoplástico pela lei de potência, foram determinadas. Estas correlações foram então utilizadas nas simulações do processo em escala piloto, que permitiram o cálculo da taxa de cisalhamento média e das duas constantes de caracterização do fluido, para cada velocidade de turbina estudada. Dessa forma, foi possível determinar a taxa de rotação da turbina do reator piloto que fornece a mesma taxa de cisalhamento média que aquela testada em laboratório. Simulações numéricas adicionais, com taxas de rotação não utilizadas experimentalmente foram conduzidas para comprovar a consistência do método. A validação do mesmo deu-se comparando os valores de K e n obtidos experimentalmente em escala piloto com aqueles previstos pela simulação numérica no mesmo reator.	pt_BR
dc.publisher.country	Brasil	pt_BR
dc.publisher.department	Escola de Química	pt_BR
dc.publisher.initials	UFRJ	pt_BR
dc.subject.cnpq	CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::PROCESSOS INDUSTRIAIS DE ENGENHARIA QUIMICA	pt_BR
dc.embargo.terms	aberto	pt_BR
Appears in Collections:	Engenharia Química

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