Desenvolvimento e caracterização de um sistema microfluídico para produção de gotas de tamanho controlado em emulsão óleo em água

Abstract

O transporte de gotículas de óleo em meios porosos é um tema crucial na indústria de petróleo e gás, pois a presença dessas gotículas na água produzida pode reduzir signi- ficativamente a eficiência da produção de óleo durante a reinjeção, devido à retenção de gotas nos poros. Para estudar esse fenômeno, a literatura frequentemente utiliza emulsões produzidas por equipamentos que misturam óleo e água através da rotação, gerando dis- tribuições amplas de tamanhos de gota. No entanto, esse processo tende a ser impreciso e difícil de controlar. Este trabalho propõe uma abordagem microfluídica para a produção controlada de emulsões, utilizando geradores de gotas que permitem o controle preciso do tamanho das gotas que compõem a emulsão por meio de uma vazão volumétrica pré- determinada. Além disso, é possível realizar a análise quantitativa das distribuições de tamanhos de gota. Experimentos foram conduzidos em dois modelos de geradores fa- bricados com uma impressora 3D, capaz de produzir dimensões na escala micro. Foram caracterizadas a taxa de produção e o diâmetro das gotas em função das vazões aplica- das. Ambos os modelos, com dimensões teóricas idênticas, foram impressos e selados utilizando uma metodologia pioneira proposta neste trabalho, o que possibilitou a obser- vação em tempo real da formação das gotículas por microscopia ótica. Os resultados indicam que, para vazões maiores de fase contínua, 80 µl/min, há um aumento na taxa de produção, mas com um maior desvio-padrão na produção de gotas por minuto. Vazões maiores de fase dispersa geraram gotículas menores, com o desvio-padrão se mantendo mais consistente entre os ensaios para os dois modelos. As modificações aplicadas du- rante os ensaios nas vazões foram cruciais para entender o funcionamento dos geradores de gotas. Além de serem influenciadas pelo tamanho do canal, as gotículas são dire- tamente impactadas pelas vazões das fases contínua e dispersa, sendo a fase contínua responsável pela fragmentação da fase dispersa. Esse método microfluídico proporciona uma forma mais controlada e detalhada de estudar a produção de emulsões, permitindo o acompanhamento em tempo real da geração de gotículas. Com isso, é possível ajustar precisamente os parâmetros do processo, oferecendo uma abordagem robusta para testar diferentes combinações de fases e otimizar a produção de emulsões.