Mecanismo de Degradação da Goma Guar Submetida a Escoamento Turbulento

Abstract

Escoamentos turbulentos internos são comumente encontrados em aplicações industriais no transporte de fluidos. Este regime de escoamento associa-se a perdas adicionais de energia em relação ao escoamento laminar, devido à existência de estruturas dissipativas complexas no escoamento, e ao maior atrito sofrido pelo escoamento com as paredes internas da tubulação. Para manter tal regime, o escoamento principal deverá suprir a energia proveniente da unidade de bombeio. Nessa perspectiva, a redução da demanda por energia para promover escoamentos turbulentos internos pode ser feita por meio da injeção de aditivos redutores de arraste, normalmente, de natureza polimérica. Na condição estudada, os polímeros sofrem degradação mecânica e extraviam-se da capacidade de promover a redução do arrasto ao longo do tempo. Estudos indicam que a redução de arraste pode estar relacionada à flexibilidade do polímero e ao tamanho das macromoléculas do aditivo utilizado, as quais podem interagir com os vórtices e reduzir a dissipação da energia. Neste estudo, submeteu-se a solução aquosa do polissacarídeo goma guar 400 ppm a um regime de escoamento turbulento com o objetivo de acompanhar, numa planta experimental, os seguintes fenômenos: a degradação molecular, a redução de arraste e a demanda de energia. Para tanto, amostras de solução foram retiradas no decorrer de duas horas de escoamento, e o polissacarídeo foi isolado para a caracterização da degradação. A análise das amostras ocorreu por espectroscopia no infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), ressonância magnética nuclear (RMN) no estado sólido, calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica (TGA) e viscosidade em solução diluída. Constatou-se que a eficiência da redução de arraste promovida pela goma de guar é comprometida à medida que o polissacarídeo sofre degradação química, promovida pelo esforço mecânico. Como comprovação, a análise viscosimétrica da goma de guar mostrou a redução da massa molar no período. Mais adiante, as espectroscopias de FTIR e RMN indicam que a degradação mecânica promove a hidrólise da ligação α (1→6) da cadeia principal com a (D)-galactose, devido ao aparecimento de grupo funcional carbonila. Por fim, a análise térmica revelou o decrescimento da estabilidade térmica do polissacarídeo pela diminuição da cadeia polimérica. A compreensão do referido mecanismo objetiva: a utilização de polímeros mais eficientes na redução de arraste e a redução da demanda energética em processos de bombeamento que se valem dessas macromoléculas redutoras de arraste.