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A área da microfluidica tem evoluido no sentido do desenvolvimento de dispositivos integrados incorporando microcanais, componentes electrónicos e mecânicos tipo «Laboratório num chip». Esta evolução foi amplamente potenciada pela implementação de novas tecnologias de microfabricação (tais como a micromaquinagem ou a microlitografia).
Os escoamentos multifásicos ocorrem frequentemente em muitos processos químicos, na indústria da prospecção do petróleo e em processos geradores de energia tais como nas centrais nucleares e nas micro células de combustível. Os escoamentos bifásicos em micro (diâmetro < 200 micra) e mini canais (diâmetro entre 200 micra e 3 mm) ganhou particular importância devido à sua ocorrência em inúmeros microprocessos nomeadamente nos Sistemas-Micro-Electro-Mecânicos. Em equipamentos de reduzida dimensão, a presença de bolhas gasosas pode dificultar e eventualmente bloquear o escoamento de líquido. A interacção entre as fronteiras do gás, do líquido e das paredes sólidas que contêm a mistura introduzem instabilidades e não-linearidades no escoamento. Um conhecimento profundo dos escoamentos bifásicos em mini e micro canais permitirá o desenvolvimento de dispositivos miniaturizados (como microreactores químicos) e contribuirá para um avanço no controlo de processos biofísicos (como o embolismo gasoso). As leis físicas que regem estes escoamentos dependem sobretudo da tensão superficial, da viscosidade dos fluidos mas também da molhabilidade e rugosidade das superfícies sólidas que a esta escala desempenham um papel essencial. Diferentes padrões podem ser identificados quando estes escoamentos ocorrem em mini/micro canais. Um padrão frequentemente encontrado (por exemplo em reactores de catálise monolíticos, em membranas de ultrafiltração tubulares e nos canais de micro células com injecção directa de metanol) é o escoamento de bolhas tubulares. Na literatura, apenas um número limitado de trabalhos apresenta uma descrição quantitativa detalha  |
Resumo
A área da microfluidica tem evoluido no sentido do desenvolvimento de dispositivos integrados incorporando microcanais, componentes electrónicos e mecânicos tipo «Laboratório num chip». Esta evolução foi amplamente potenciada pela implementação de novas tecnologias de microfabricação (tais como a micromaquinagem ou a microlitografia).
Os escoamentos multifásicos ocorrem frequentemente em muitos processos químicos, na indústria da prospecção do petróleo e em processos geradores de energia tais como nas centrais nucleares e nas micro células de combustível. Os escoamentos bifásicos em micro (diâmetro < 200 micra) e mini canais (diâmetro entre 200 micra e 3 mm) ganhou particular importância devido à sua ocorrência em inúmeros microprocessos nomeadamente nos Sistemas-Micro-Electro-Mecânicos. Em equipamentos de reduzida dimensão, a presença de bolhas gasosas pode dificultar e eventualmente bloquear o escoamento de líquido. A interacção entre as fronteiras do gás, do líquido e das paredes sólidas que contêm a mistura introduzem instabilidades e não-linearidades no escoamento. Um conhecimento profundo dos escoamentos bifásicos em mini e micro canais permitirá o desenvolvimento de dispositivos miniaturizados (como microreactores químicos) e contribuirá para um avanço no controlo de processos biofísicos (como o embolismo gasoso). As leis físicas que regem estes escoamentos dependem sobretudo da tensão superficial, da viscosidade dos fluidos mas também da molhabilidade e rugosidade das superfícies sólidas que a esta escala desempenham um papel essencial. Diferentes padrões podem ser identificados quando estes escoamentos ocorrem em mini/micro canais. Um padrão frequentemente encontrado (por exemplo em reactores de catálise monolíticos, em membranas de ultrafiltração tubulares e nos canais de micro células com injecção directa de metanol) é o escoamento de bolhas tubulares. Na literatura, apenas um número limitado de trabalhos apresenta uma descrição quantitativa detalhada da hidrodinâmica deste tipo de escoamentos à micro-escala, em particular no caso de fluidos não-Newtonianos.
No presente projecto pretende-se desenvolver (projectar e construir) uma instalação experimental para estudar o escoamento de bolhas tubulares em mini/micro canais. A técnica experimental a utilizar vai ser uma adpatação da técnica recente e avançada micro Velocimetria por Imagem de Partículas ao estudo de sistemas bifásicos. Um sistema de microPIV recentemente adquirido no Programa de Reequipamento Nacional e financiado pela FCT estará disponível durante a execução das actividades de investigação. A caracterização hidrodinâmica do escoamento será efectuada usando fluidos Newtonianos (água e soluções aquosas de glicerina) e não-Newtonianos (CMC e PAA), numa gama alargada de condições experimentais em mini e em micro canais. O projecto envolverá também a realização de estudos numéricos usando quer códigos de acesso livre quer códigos desenvolvidos pela equipa de investigação. Numa fase final dos trabalhos será estudada uma aplicação biomédica - o embolismo gasoso que ocorre por exemplo quando bolhas de ar são transportadas na corrente sanguínea durante uma operação cirúrgica. Será estudada (quer numericamente quer experimentalmente) a influência da adição de um surfactante na evolução do padrão de escoamento de bolhas de ar num microcanal usando um fluido reológicamente semelhante ao sangue. |