Modelos computacionais ultrassônicos com ênfase na emulsão O/A

Neste trabalho é apresentado um estudo simulando o uso de sondas ultrassônicas e banho de ultrassom empregado em emulsões produzidas pela indústria do petróleo, especificamente, as emulsões do tipo óleo em água (o/a) encontradas na água produzida. A primeira parte do estudo consistiu na aplicação de uma solução analítica da equação de Bessel, a fim de estudar a formação de ondas estacionárias de padrão radial em um recipiente cilíndrico contendo emulsão o/a em baixa (24 kHz) e alta (1,841 MHz) frequência, a partir de um transdutor ultrassônico localizado no centro do recipiente. A segunda parte do estudo consistiu na construção e aplicação de um modelo computacional capaz de representar o deslocamento das ondas ultrassônicas no interior de um banho ultrassônico, contendo um recipiente preenchido com emulsão o/a, na presença dos materiais: polipropileno (PP), policloreto de vinila (PVC), politetrafluoretileno (PTFE / teflon), aço e cobre. A solução analítica da equação de Bessel, estimou que para sondas ultrassônicas de frequência 24 kHz, os três primeiros modos de vibração estacionários ocorreriam, respectivamente em recipientes de raio 34,45; 54,01 e 73,60 cm. Quando a simulaçao foi aplicada para sondas ultrassônicas de frequência 1,841 MHz, estimou que os três primeiros modos de vibração estacionários ocorreriam, respectivamente, em recipientes de raio 0,45; 0,70 e 0,96 cm. Os resultados do modelo computacional, que simulou o deslocamento das ondas ultrassônicas no interior de um banho ultrassônico, mostraram-se de acordo com resultados experimentais. A partir dos resultados foi possível identificar que a presença de materiais no interior da emulsão causa o aumento da densidade do campo acústico que por sua vez aumenta a eficiência dos ultrassons de baixa frequência na remoção da fração de óleo presente nas emulsões. Foi estimado em quantas vezes a presença de um material é capaz de aumentar a densidade do campo acústico, comparado a um recipiente livre da presença de materiais, sendo: 1,47 para o teflon, 2,05 para o PVC, 2,07 para o polipropileno, 2,17 para o alumínio, 2,87 para o cobre, 3,00 para o níquel, 3,01 para o bronze, 3,09 para o aço e 3,72 para o chumbo. A área ocupada pelos materiais no interior do recipiente se mostrou responsável pela quantidade de energia retida no mesmo. A influência da variação da área dos materiais presentes na emulsão também foi discutida a partir de resultados do modelo desenvolvido