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Dissertação de Mestrado
DOI
10.11606/D.74.2012.tde-20112012-153707
Documento
Autor
Nome completo
Maira Guiraldeli Granero
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Pirassununga, 2012
Orientador
Banca examinadora
Gonçalves, Cíntia Bernardo (Presidente)
Batista, Eduardo Augusto Caldas
Rodrigues, Christianne Elisabete da Costa
Título em português
Viscosidade de misturas envolvendo alcoóis de cadeia curta e composto graxos: obtenção de novos parâmetros para o modelo UNIFAC-VISCO
Palavras-chave em português
Modelagem
Predição
Sistemas graxos
UNIFAC-VISCO
Viscosidade
Resumo em português
A obtenção de dados de viscosidade, é fundamental para o projeto de equipamentos, tubulações e otimização de processos, já que esta propriedade afeta tanto a perda de energia por atrito em fluidos, como os mecanismos de transferência de calor e de massa. O presente trabalho de Mestrado teve como objetivo medir experimentalmente dados de viscosidade para misturas formadas por ácidos graxos comerciais e solventes alcoólicos de diferentes tamanhos de cadeia carbônica (etanol, 2-propanol, 1-butanol, 1-pentanol e 1-hexanol), com ou sem a adição de água, variando-se a temperatura desde o ponto de fusão do composto graxo até o ponto de ebulição de cada solvente. Estes dados foram agrupados aos dados experimentais de viscosidades de misturas de triacilgliceróis (TAG) e ácidos graxos (AG) já disponíveis na literatura, para a obtenção de parâmetros de interação entre os grupos funcionais formadores dos componentes presentes nos sistemas estudados, utilizando-se o modelo de contribuição de grupos UNIFAC-VISCO. Em uma primeira abordagem, apenas os parâmetros inexistentes na literatura foram ajustados, obtendo-se um erro relativo médio igual a 10,21 %. A modelagem também foi realizada ajustando-se todos os parâmetros de interação, incluindo os já publicados, obtendo-se nesta segunda abordagem, um erro relativo médio igual a 7,54 %. A capacidade preditiva dos parâmetros obtidos foi testada em misturas semelhantes, formadas por óleos vegetais ou gordura animal, ácidos graxos e solventes alcoólicos, cujas viscosidades também foram determinadas neste trabalho, porém não fizeram parte do banco de dados utilizado na modelagem. Os resultados obtidos foram comparados aos de outros modelos para o cálculo de viscosidades de misturas conhecidos da literatura, dentre eles, a Regra de Kay, o Modelo de Kendall e Monroe e o Modelo CG-UNIMOD. Para fins comparativos, este conjunto de dados também foi ajustado a equação de Grunberg-Nissan, da qual foram obtidos parâmetros de interação entre os componentes das misturas. Os testes preditivos mostraram que o modelo UNIFAC-VISCO proporcionou os menores erros relativos para a maioria das misturas estudadas, porém ainda bastante elevados em alguns casos. Por outro lado, o Modelo de Grunberg-Nissan proporcionou erros relativos bem menores, o que era esperado, uma vez que as viscosidades de cada sistema foram correlacionadas pelo modelo.
Título em inglês
Viscosity of mixture involving short-chain alcohols and fatty compounds: obtainment of new parameters of UNIFAC-VISCO model
Palavras-chave em inglês
Fatty systems
Modeling
Prediction
UNIFAC-VISCO
Viscosity
Resumo em inglês
The acquisition of viscosity data is critical for the design of equipments and pipes, as well as for the process optimization, since this property affects both the energy loss by friction in fluids, such as the mechanisms of mass and heat transfer. The present work aimed the measurement of experimental viscosity data for mixtures containing commercial fatty acids and alcoholic solvents of different sizes of carbon chain (ethanol, 2-propanol, 1-butanol, 1-pentanol and 1-hexanol), with or without the addition of water, varying the temperature from the melting point of the fatty compound to the boiling point of each solvent. These data were grouped together to experimental viscosity data of triacylglycerols (TAG) and fatty acids (FA) mixtures that were already available in the literature, to obtain interaction parameters between the forming functional groups of the components present in the systems studied, using the group contribution model UNIFAC-VISCO. In a first approach, only the parameters not available in the literature were adjusted obtaining an average error equal to 10.21%. The modeling was also performed by adjusting all interaction parameters, including those already published, obtaining in this second approach, an average error equal to 7.54%. The predictive ability of parameters obtained was tested in similar mixtures containing vegetable oils or animal fats, fatty acids and alcoholic solvents, whose viscosities were also determined in this work, but were not part of the database used in the modeling. The obtained results were compared to other known models for the calculation of viscosities of mixtures, such as the Kay's Rule, the Kendall and Monroe model and the CG-UNIMOD. For comparative purposes, this data set was also adjusted to the Grunberg-Nissan equation, in which interaction parameters between the components of mixtures were obtained. The predictive tests showed that the UNIFAC-VISCO model provided the lowest relative errors for most of the mixtures studied, but still quite high in some cases. On the other hand, the Grunberg-Nissan model provided relative errors much smaller, which was expected, since the viscosities of each system were correlated by the model.
 
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ME5482391COR.pdf (4.20 Mbytes)
Data de Publicação
2012-11-21
 
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  • Granero, Maira G., RODRIGUES, Christianne E. C., e GONÇALVES, C. B. Liquid Liquid Equilibrium Data for the System Lard + Oleic Acid + Ethanol + Water at 318.2 K: Cholesterol Distribution Coefficients [doi:10.1021/je300189x]. Journal of Chemical and Engineering Data [online], 2012, vol. 57, p. 1728-1736.
  • GONÇALVES, C. B., et al. Modeling and prediction of systems of sunflower oil, linoleic acid, ethanol and water. In 16th IUFoST/ World Conference of Food Science and Technology, Foz do Iguaçu, 2012. CD-ROM do 16th World Conference of Food Science and Technology., 2012. Abstract.
  • GRANERO, M. G., and GONÇALVES, C. B. NEW UNIFAC-VISCO PARAMETERS TO CALCULATE VISCOSITIES OF MIXTURES INVOLVING FATTY SYSTEMS. In 1st Brazilian BioEnergy Science and Technology Conference, Campos do Jordão, 2011. 1st BBEST., 2011. Abstract.
  • BRASIL, F. C. G., et al. Modelagem de dados de viscosidades de triacilgliceróis: UNIFAC-VISCO. In 19º Simposio Internacional de Iniciação Cientifica da USP - SIICUSP, Piracicaba, 2011. Anais do 19º Simposio Internacional de Iniciação Cientifica da USP - SIICUSP., 2011. Resumo.
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  • GRANERO, M. G., et al. Density and viscosity of mixtures of canola oil + oleic acid + ethanol + water. In 14th AOCS Latin American Congress and Exhibition on Fats and Oils, Cartagena, 2011. 14th AOCS., 2011. Abstract.
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