Experimental study of drag reduction by polyisobutilene and the effects of pre-dilution in solvents and mechanical degradation in turbulent flow

This experimental project is an integral part of REAPA research line and aims to study the effects of pre-dilution of polyisobutylene (PIB) in organic solvents for the preparation of oily solutions, to characterize the rheological behavior of these solutions and to evaluate them regarding their drag reduction effectiveness and their mechanical degradation that these materials suffer in turbulent flow. Rheometric techniques of permanent and oscillatory shear regimes were used to evaluate the rheological behavior of high molecular weight PIB mixtures at different concentrations and to verify the impact of solvent use on the prior dispersion of these polymers. An experimental closed loop flow apparatus was used for the evaluation of the drag reduction capability of PIB additivated oily solutions and for the verification of turbulence-induced mechanical degradation effects. It was observed that the use of solvents in the pre-dispersion of the PIB did not significantly affect the density and shear viscosity while improving the preparation procedure. In the experimental circuit, it was noted that the molar mass significantly influences the drag reduction efficiency, while the degradation promotes the loss of efficiency until reaching a residual asymptote.Este projeto experimental é parte integrante da linha de pesquisa REAPA e possui os objetivos de estudar os efeitos da pré-diluição de Poliisobutileno (PIB) em solventes orgânicos para a preparação de soluções oleosas, caracterizar o comportamento reológico destas soluções e avalia-las quanto à redução do arrasto e à degradação mecânica que esses materiais sofrem no escoamento turbulento. Técnicas reométricas de regimes permanente e oscilatório de cisalhamento foram utilizadas para avaliação do comportamento reológico de misturas de PIB de alta massa molar em diferentes concentrações para verificar o impacto do uso de solventes na dispersão prévia desses polímeros. Um aparato experimental de escoamento em circuito fechado foi utilizado para a avaliação da capacidade de redução de arrasto das soluções oleosas aditivadas com PIB e para a verificação dos efeitos da degradação mecânica induzida pela turbulência. Observou-se que o uso dos solventes na pré-dispersão do PIB não afetou significativamente a densidade e a viscosidade cisalhante enquanto que melhorou o procedimento de preparo. No circuito experimental, notou-se que a massa molar influencia significativamente na eficiência de redução do arrasto obtido, enquanto que a degradação promove a perda de eficiência até atingir uma assíntota residual