[pt] Alguns óleos crus brasileiros formam emulsões estáveis, mesmo contendo baixo teor de asfaltenos, os quais são reconhecidos como os principais surfactantes naturais do petróleo. Este trabalho visou compreender os fatores que contribuem na formação e estabilização dessas emulsões através da caracterização de frações com atividade interfacial: os materiais interfaciais (IM) e os ácidos naftênicos (NA). Para isso, tais frações foram extraídas de três óleos crus brasileiros com API entre 21 e 30 graus, permitindo a caracterização da sua composição química e estrutura coloidal. Além disso, estas frações e os óleos residuais de suas extrações foram usados para preparar emulsões água-em-óleo (A/O). A caracterização química realizada por análise elementar, espectroscopia de infravermelho, ressonância magnética nuclear e espectrometria de massas, mostrou que os IM podem ser compostos por saturados, aromáticos, resinas e asfaltenos e NA por saturados e aromáticos. Porém, são enriquecidos em compostos aromáticos e com grupos polares, como ácidos carboxílicos, aminas, sulfóxidos e sulfônicos, em relação aos seus óleos de origem. Ainda assim, a fração de NA não apresentou um papel relevante nas emulsões. Já os compostos anfifílicos presentes nos IM são capazes de formar agregados coloidais caracterizados pela técnica de espalhamento de raios X a baixos ângulos (SAXS) e promover a formação de emulsões, mas não são suficientes para garantir sua estabilização. A remoção dos IM aumentou a auto-organização dos agregados no óleo cru residual e a estabilidade das emulsões, o que parece ter mais relação com propriedades reológicas do que com a atividade interfacial dos compostos. / [en] Some Brazilian crude oils form stable emulsions, even containing alow content of asphaltenes, recognized as the main natural surfactants in petroleum. This work aimed to understand the factors contributing to theformation and stabilization of these emulsions through the characterization of fractions with possible interfacial activity: interfacial materials (IM) and naphthenic acids (NA). For this, these fractions were extracted from three Brazilian crude oils with API between 21 and 30 degrees, allowing the characterization of their chemical composition and colloidal structure. Furthermore, these fractions and the residual oils from their extractions were used to prepare water-in-oil (W/O) emulsions. Chemical characterization carried out by elemental analysis, infrared spectroscopy, nuclear magnetic resonance, and mass spectrometry, showed that IM can be composed of saturates, aromatics, resins, and asphaltenes and NA by saturates and aromatics. However, they are enriched in aromatic compounds and polar groups, such as carboxylic acids, amines, sulfoxides,and sulfonic acids, concerning their original oils. Nevertheless, the NAfraction did not play a relevant role in emulsions. The amphiphilic compounds present in IM can form colloidal aggregates characterized by the small-angle X-ray scattering (SAXS) technique and promote the formation of emulsions. Still, they are not sufficient to guarantee their stabilization. The removal of IM increased the self-organization of aggregates in the residual crude oil and the stability of emulsions, which seems to be more related to rheological properties than to the interfacial activity of the compounds.

[pt] Ao longo do tempo de vida de um poço de petróleo, a produção de óleo pode sofrer uma variação significativa. Sendo assim, esta que, anteriormente, era composta em sua maioria de petróleo pode acabar se tornando em uma mistura de água e óleo, gerando a ocorrência de emulsões no sistema. Contudo, a presença dessas emulsões torna-se um problema recorrente para a indústria de petróleo, uma vez que acarretam em um aumento de custos de transporte e processamento do óleo. Com isso, a verificação da eficiência de separação primária de emulsões ocorre, normalmente, através da utilização de emulsões reais retiradas dos campos. Todavia, tais emulsões são fluidos que podem apresentar comportamentos tóxicos, voláteis e inflamáveis [1]. Somado a isso, a falta da confiabilidade necessária para a aferição da eficiência dessas tecnologias de separação uma vez que há uma extrema dificuldade de repetibilidade das emulsões sintetizadas a partir do óleo cru, induz à necessidade de utilização de fluidos modelos que possuam comportamentos similares ao petróleo. O objetivo geral deste trabalho é, sobretudo, aprofundar o estudo das emulsões de petróleo e desenvolver um método para a síntese de fluidos de trabalho com características reológicas, de formação e de estabilidade semelhantes às de óleos e emulsões reais encontrados no campo. Assim, para o desenvolvimento deste trabalho, óleos modelo com características macroscópicas similares a dois diferentes petróleos (A e B) foram sintetizados. Verificou-se, então, que as emulsões modelo obtiveram um comportamento mais similar às emulsões formadas a partir do petróleo A. Contudo, tais sistemas apresentaram um fenômeno de shear-thinning no regime semi diluído, devido, sobretudo, a diferenças qualitativas na estrutura dos agentes tensoativos das emulsões de petróleo e os surfactantes comerciais utilizados em emulsões modelo. / [en] Over the life of an oil well, oil production can vary significantly. The production that initially mostly composed of petroleum eventually becomes a combination of water and oil, causing the occurrence of emulsions in the system. The presence of these emulsions becomes a recurring problem for the oil industry as they lead to increase in transportation and oil processing costs. Verification of the primary separation efficiency of emulsions usually occurs with the use of emulsions taken from the field. However, such emulsions are fluids that may exhibit toxic, volatile and flammable behaviors [1]. In addition, the measurement of separation efficiency technologies is typically not reliable due to an extreme difficulty in obtaining repeatability of emulsions synthesized from crude oil, which induces the need to use model fluids whose behavior is similar to petroleum. The general objective of this work is to deepen the study of petroleum emulsions and develop a method for the synthesis of working fluids with rheological characteristics, formation and stability similar to those of real oils and emulsions found in the field. Therefore, for the development of this work, model oils with macroscopic characteristics very close to two different crude oils (A and B) were synthetized. It was found that model emulsions possessed very similar behavior of A-oil emulsions. However, model emulsions showed shear thinning phenomenon in the semi-diluted regime, probably due to qualitative differences between the indigenous surfactants of real emulsions and commercial surfactants used in model emulsions.

[pt] Os hidratos são compostos cristalinos semelhantes ao gelo, formados por uma combinação de água e gás. A medida que a indústria de petróleo e gás natural vem se expandindo cada vez mais para águas mais profundas e geladas, a formação de hidratos em emulsões do tipo água em óleo (A/O) é um problema a ser considerado. O problema associado a formação de hidratos reside principalmente em seu elevado potencial para interromper ou prejudicar o escoamento nos dutos, o que eleva a custos proibitivos as operações de perfuração e produção. No que diz respeito a este cenário, a indústria de óleo e gás vem investindo em métodos para gerenciar o risco de formação de hidratos, de modo a prevenir um bloqueio total do escoamento. Uma das alternativas dessa estratégia é estudar a relação entre a variação de propriedades reológicas e a formação do hidrato usando um fluido modelo. Todavia, usualmente os hidratos são formados sob baixa temperatura e alta pressão, condição esta que representa um obstáculo a este tipo de estudo. A solução para tal problema é utilizar compostos que formem hidrato a pressão atmosférica, como por exemplo, o ciclopentano, que é liquido a temperatura ambiente. O presente trabalho visou analisar diferentes métodos de preparo para formação de emulsões do tipo A/O. Foram produzidas emulsões com corte de água variando de 20 a 40 por cento, com dois tipos de óleos minerais: Morlina S2 BL 10 e Morlina S2 B 150. Para todas as emulsões, foi utilizada uma mistura de surfactantes, Span 80 e AOT, com duas diferentes concentrações: 1 e 5 por cento em peso dos tensoativos. Após a produção desses fluidos modelos, estudou-se a reologia dos mesmos, sem e com ciclopentano, sendo estes últimos submetidos a condições de formação de hidratos em testes oscilatórios. / [en] Hydrates are crystalline compounds similar to the ice formed by a combination of water and gas. Once the oil and gas industry expands into deeper and icy waters, the formation of hydrates in water-in oil (w/o) emulsions should be considered. The problem associated with hydrate formation lies mainly in its high potential to stop or damage the flow in pipelines, which increases to prohibitive costs the operations of drilling and production. Regarding this scenario, the oil and gas industry has been investing in methods to manage the risk of hydrate formation, in order to prevent a total blockage of the flow. One of the alternatives of this strategy is to study the relationship between the change of rheological properties and the formation of hydrate in a fluid model. However, usually natural gas hydrates are formed under low temperature and high pressure condition, which is a barrier to this type of study. The solution to this problem is to use certain compounds that form hydrate at atmospheric pressure, such as cyclopentane, which is liquid at room temperature. This study aimed to analyze different methods of preparation for the formation of w/o emulsions. The emulsions were prepared with water cut ranging from 20 to 40 percent and with two different mineral oils: Morlina S2 BL 10 and Morlina S2 B 150. In all cases, a surfactant blend, composed by Span 80 and AOT, was added, with two different concentrations: 1 and 5 wt percent surfactant mixture in respect to the total emulsion weight. After the production of these fluid models, it was studied the rheology of those without and with cyclopentane, which were submitted to hydrate formation conditions in oscillatory tests.

[pt] O Sol é essencial para a vida na Terra e traz muitos benefícios ao homem, porém a sua incidência em excesso pode causar alguns distúrbios e doenças. A radiação solar afeta a pele, causando aumento do risco de câncer cutâneo, fotoenvelhecimento e exacerbação de dermatoses fotossensíveis. Para prevenir essas patologias, uma das opções é o uso de fotoprotetores, que geralmente são emulsões para uso tópico contendo filtros de radiação UV. Eles representam uma fatia importante do mercado de cosméticos e vêm se mostrando um segmento comercialmente promissor, além de ser um nicho relevante dentro da ciência cosmética para pesquisas e desenvolvimento tecnológico. A formulação de emulsões de fotoprotetores é complexa e pode envolver vários ingredientes como filtros orgânicos, filtros inorgânicos, emolientes, emulsionantes, umectantes, água e ainda conservantes, fragrâncias, ativos de tratamento, anti-oxidantes ou corantes, sendo cada um deles adicionado ou na fase aquosa ou na fase oleosa, a depender de sua polaridade. Dentre as substâncias que compõem a fase oleosa deste tipo de emulsão, podem-se destacar os emolientes e os filtros orgânicos. Diferentes classes de emolientes resultam em modificações físicoquímicas e sensoriais dos cosméticos, que são muito relevantes para uma boa aplicação. O objetivo deste projeto é estudar a influência de diferentes composições de fase oleosa, modificando-se os emolientes utilizados nas emulsões e comparando amostras com e sem filtros orgânicos, correlacionando as características dos emolientes com os resultados experimentais de caracterização das emulsões. Estas informações possibilitarão desenvolver estratégias para maior assertividade na escolha de emolientes a serem utilizados em emulsões para fotoproteção e controlar as propriedades do produto de acordo com as necessidades do consumidor e demandas de marketing das empresas cosméticas. A metodologia consiste em preparar duas versões de conjuntos de formulações, fixando-se o tipo e concentração de emulsionante e co-emulsionante, a concentração de fase oleosa e o método de preparação. A primeira versão é um conjunto de 7 amostras, em que se modifica a composição da fase oleosa alterando o emoliente utilizado. Já a segunda versão é outro conjunto de 7 amostras, porém com a adição de uma mistura de 3 filtros orgânicos comumente utilizados em fotoproteção. Após o preparo das amostras, são feitos testes de estabilidade e caracterização das propriedades físico-químicas através de análise visual, centrifugação, reologia, microscopia e difração de laser. Os resultados da caracterização indicam que a alteração da composição da fase oleosa por utilização de diferentes emolientes modifica o comportamento da emulsão formada. Foram encontrados diferentes perfis de distribuição de tamanhos de gota nas análises de microscopia e difração de laser, assim como diferenças nas curvas de fluxo, viscosidade e módulos de perda e armazenamento nas análises reológicas. A estabilidade preliminar também aponta que há dependência do emoliente utilizado com o tempo em que a emulsão permanece estável. Após a adição da mistura de filtros orgânicos, ocorrem mais alterações nas características das emulsões e as tendências de estabilidade são alteradas devido às interações entre os filtros orgânicos e os emolientes. Logo, o estudo permite maior previsibilidade e controle das propriedades de formulações de emulsões com ou sem filtros orgânicos. / [en] The Sun is essential for life on Earth and brings many benefits to the human beings, but its incidence in excess can cause some disorders and diseases. Solar radiation affects the skin, causing an increased risk of skin cancer, photoaging and exacerbation of photosensitive dermatoses. To prevent these pathologies, one of the options is the use of sunscreens, which are usually emulsions for topical use containing UV filters. They represent an important part of the cosmetics market and have shown to be a commercially promising segment, in addition to being a relevant niche within cosmetic science for research and technological development. The formulation of sunscreen emulsions is complex and may involve several ingredients such as organic filters, inorganic filters, emollients, emulsifiers, humectants, water and even preservatives, fragrances, treatment actives, anti-oxidants or dyes, each one being added or in the aqueous phase or in the oil phase, depending on its polarity. Among the substances comprising the oily phase of this type of emulsion, emollients and organic filters can be highlighted. Different classes of emollients result in changes of physicochemical and sensorial properties of cosmetics, which are very relevant for a good application. The objective of this project is to study the influence of different compositions of the oil phase, modifying the emollients used in the emulsions and comparing samples with and without organic filters, correlating the characteristics of the emollients with the experimental results of emulsion characterization. This information will allow developing strategies for greater assertiveness in the choice of emollients to be used in sunscreen emulsions and to control the properties of the product according to consumer needs and marketing demands of cosmetic companies. The methodology consists of preparing two versions of sets of formulas, fixing the type and concentration of emulsifier and co-emulsifier, the concentration of the oil phase and the method of preparation. The first version is a set of 7 samples, in which the composition of the oil phase is modified by changing the emollient used. The second version is another set of 7 samples, but with the addition of a mixture of 3 organic filters commonly used in sunscreens. After preparing the samples, stability tests and characterization of the physicochemical properties are performed through visual analysis, centrifugation, rheology, microscopy and laser diffraction. The characterization results indicate that changing the composition of the oil phase by using different emollients modifies the behavior of the emulsion formed. Different droplet size distribution profiles were found in laser diffraction analyses, as well as differences in flow curves, viscosity and loss and storage modulus in rheological analyses. Preliminary stability also indicates that the emollient used depends on the time the emulsion remains stable. After the addition of the mixture of organic filters, more changes in the emulsion properties and trends of stability occur. Therefore, the study allows greater predictability and control of the properties of emulsion formulations with or without organic filters.

[pt] O presente trabalho tem como principal objetivo compreender o mecanismo de estabilização de emulsões por cristais líquidos de estrutura lamelar. Emulsões são dispersões coloidais formadas por dois líquidos imiscíveis, como água e óleo. Para garantir a estabilidade das emulsões, é preciso adicionar emulsificantes, como surfactantes, por exemplo. Em alguns tipos de cosméticos é muito comum o uso de cristais líquidos, formados pela adição de álcoois graxos que atuam como co-surfactantes, levando à redução da curvatura das micelas e, consequentemente, à transição para uma fase de estrutura lamelar. Neste trabalho, para o preparo das amostras, foram empregadas substâncias comumente utilizadas como ingredientes de emulsões cosméticas estabilizadas por cristais líquidos: cloreto de cetrimônio, álcool cetílico, água e óleo mineral. Em seguida, diversas técnicas foram utilizadas para: caracterizar a estrutura em escala nanométrica por Espalhamento de Raios X a Baixos Ângulos, SAXS, analisar a viscosidade por curvas de fluxo e a viscoelasticidade por ensaios oscilatórios através da Reologia, determinar a distribuição de tamanho das gotas e acompanhar a estabilidade das emulsões, por Microscopia Óptica e Difração de Laser. Dessa forma, foi realizada uma análise sistemática, variando diversos parâmetros, como concentração dos componentes, método de preparo e energia de homogeneização, possibilitando determinar como estes parâmetros levam a diferentes mecanismos de estabilização de emulsões por cristais líquidos lamelares. Além de afetar o tamanho das gotas, a energia aplicada para homogeneização também determina o comportamento dos cristais líquidos lamelares no sistema. Dentre os diferentes comportamentos observados, vale ressaltar a formação de um recobrimento lamelar ao redor das gotas ou de uma rede lamelar espalhada pelo meio contínuo. A correlação desses fenômenos com propriedades macroscópicas, como reologia e estabilidade, permitirá um maior controle das propriedades finais em emulsões cosméticas e até mesmo em outras aplicações. / [en] The main goal of the present study is to understand the mechanism of stabilization of emulsions by lamellar liquid crystals. Emulsions are colloidal dispersions formed by two immiscible liquids, such as water and oil. To guarantee the stability of the emulsions, it is necessary to add emulsifiers, such as surfactants, for example. In some types of cosmetics, it is very common to use liquid crystals, formed by the addition of fatty alcohols that act as co-surfactants, leading to the reduction of the curvature of the micelles and, consequently, to the transition to a phase of lamellar structure. In this work, for the preparation of the samples, substances often used as ingredients of cosmetic emulsions stabilized by liquid crystals were used: cetrimonium chloride, cetyl alcohol, water and mineral oil. Then, several techniques were used to: structural characterization at nanoscale by Small Angle X-Ray Scattering, SAXS, analysis of viscosity by flow curves and viscoelasticity by oscillatory tests using Rheology, determination of drops size distribution and monitoring emulsion stability by Optical Microscopy and Laser Diffraction. Thus, a systematic analysis was performed, varying several parameters, such as the concentration of components, preparation method and homogenization energy, allowing to determine how these parameters lead to different mechanisms of stabilization of emulsions by lamellar liquid crystals. In addition to affecting the droplet size, the energy applied for homogenization also determines the behavior of lamellar liquid crystals in the system. Among the different behaviors, it is worth mentioning the formation of a lamellar coating around the drops or a lamellar network spread over the continuous medium. The correlation of these phenomena with macroscopic properties, such as rheology and stability, will allow tuning the final properties in cosmetic emulsions, and even in other applications.

[pt] O estudo reológico de hidratos vem se tornando cada vez mais importante graças à constante expansão da indústria de óleo e gás, principalmente em águas ultra profundas. O processo de formação de hidratos é uma grande preocupação, principalmente porque, em muitos casos, leva ao bloqueio total dos dutos de produção, causando interrupção na produção, além de perda de tempo de dinheiro. Hidratos são compostos cristalinos formados por água e pequenas moléculas de gás, em condições termodinâmicas de alta pressão e baixa temperatura. A fim de estudar este fenômeno, por analogia, compostos químicos que facilitam esta formação, à pressão atmosférica, como ciclipentano (CP) e tetrahidrofurano (THF) são utilizados. No presente trabalho, emulsões compostas por CP, óleo Primol, água deionizada e Span 80 (agente estabilizador) foram utilizadas e analisadas no reômetro Physica MCR301. A partir de uma perturbação térmica, pôde-se caracterizar vários parâmetros que influenciam a formação dos hidratos, tais como: taxa de cisalhamento, temperatura de indução, fração volumétrica da água, taxa de resfriamento etc. Além disso, foram realizados testes que avaliam a habilidade de reconstrução dos hidrato com o tempo e a existência de uma tensão limite de escoamento, a partir de testes oscilatórios. / [en] The study of hydrates rheology is becoming increasingly important due to the constant expansion of the oil and natural gas industry to deeper water. The hydrate formation process is a big concern mainly because, in many cases, it ends up generating the blockage of pipelines, safety problems, and loss of time and money. Hydrates are crystals compounds formed by water and small gas molecules at typical thermodynamic conditions of high pressure and low temperature. In order to study the hydrates phenomenon by analogy, chemical compounds that facilitate their formation at atmospheric pressure are used, such as cyclopentane (CP) and tetrahydrofuran (THF). In this study, an emulsion formed from CP, Primol oil, deionized water, and Span 80 (as stabilizer agent) is employed. Initially, the results aim to characterize the several parameters that influence hydrate formation, such as: shear rate, induction temperature, water volume fraction, cooling rate etc. In another set of results, the ability of reconstruction of the CP hydrates and the existence of a yield strength are assessed.

[pt] Esta pesquisa focou-se no estudo da reologia de emulsões A O preparadas com diferentes óleos crus, dando atenção especial ao seu comportamento quando sujeitas a forças brownianas e hidrodinâmicas. Em uma microescala, as interações partícula-partícula e partícula-meio, ambas envolvidas no fenômeno de agregação, definem o comportamento reológico da emulsão devido às complexas estruturas criadas pelas gotículas quando sua concentração aumenta. Um estudo experimental foi realizado para visualizar as características da emulsão de acordo com sua concentração de fase dispersa e a taxa de cisalhamento aplicada, verificando-se a existência de tanto o fenômeno de coalescência quanto o de floculação durante o cisalhamento. A modelagem das interações entre as gotículas permitiu a previsão do comportamento da emulsão a partir da termodinâmica de coloides. Com isso, uma metodologia que ajustasse os dados experimentais incluindo parâmetros da taxa de cisalhamento e da concentração da fase dispersa foi proposto. Essa metodologia foi então aplicada a algumas equações reológicas comuns, encontradas na literatura. Este trabalho enfatiza a importância do estudo de emulsões em escala micro a fim de obter uma melhor compreensão dos processos de formação e quebra das complexas estruturas randômicas de agregados. Isso permite prever seu comportamento reológico e propor um modelo fenomenológico que o descreva. / [en] This research focused on studying the rheology of W O emulsions formed by different crude oils, with special attention to their behavior when subjected to Brownian and hydrodynamic forces. At a microscale level, particle-particle and particle-medium interactions, both of which are involved in the phenomenon of aggregation, define the emulsion s rheological behavior due to the complex structures created by the droplets as their concentration rises. An experimental study was performed in order to visualize the emulsions characteristics according to its disperse phase concentration and the shear rate applied, verifying the existence of both coalescence and flocculation phenomena during shearing. The modeling of interactions between droplets allowed the prediction of the emulsion s behavior by colloidal thermodynamics. With it, a methodology to fit the experimental data that included both the shear rate and disperse phase concentration parameters was proposed. This work emphasizes the importance of studying emulsion systems at a micro-scale level in order to obtain a better comprehension of the formation and breakage processes of complex and random aggregate structures. This allows the prediction of the emulsion s rheological behavior, and the proposition of a phenomenological model to best describe it.

[pt] Com as novas regulamentações ambientais proibindo o uso de fluidos de perfuração que apresentassem em sua composição elementos como óleo diesel, se fez necessário a busca por novos componentes que, além de serem eficazes em sua função, apresentassem característica de biodegradabilidade sendo, assim, menos danoso ao meio ambiente. A base do fluido de perfuração escolhida para se enquadrar as novas regras foi estudada neste trabalho com objetivo de avaliar a sua estabilidade e o seu comportamento reológico. O fluido trabalhado é uma emulsão inversa cuja fase contínua é a olefina e a fase dispersa, salmoura de NaCl, acrescido de um emulsificante primário, Cybermul, e um secundário, Cyberplus. Para retardar o processo de desestabilização, majoritariamente caracterizado pela sedimentação, em um segundo momento, foi adicionada a cal hidratada. Os testes realizados foram divididos em duas etapas: a primeira avaliando emulsões preparadas a 5000 rpm, 7500 rpm e 10000 rpm sem cal em sua composição e a segunda avaliando emulsões preparadas com a mesma velocidade de rotação, entretanto com cal hidratada. A principal variável adotada foi a velocidade de rotação com objetivo de ratificar o conhecimento de que quanto maior a velocidade de agitação durante a emulsificação, menores são as gotas geradas e, consequentemente, mais estável a emulsão. Os testes foram compostos por tensão interfacial, bottle test, distribuição do tamanho de gotas (microscopia e espalhamento dinâmico de luz) e testes de comportamento reológico, que incluem, tensão constante, curva de escoamento e varredura de tensão e tempo. Os resultados obtidos permitiram relacionar o tamanho das gotas geradas com a estabilidade da emulsão e com a sua viscosidade. / [en] Since new environmental regulations were established prohibiting the use of drilling fluids that had elements such as diesel in their composition, it was necessary to search for new components that, besides being effective in their function, had a biodegradability characteristic, thus being less harmful to the environment. The base of the drilling fluid chosen to fit the new rules was studied in this thesis in order to characterize its stability and rheological behavior. The fluid used is an inverse emulsion whose continuous phase is the olefin and the dispersed phase, brine, plus a primary emulsifier, Cybermul, and a secondary one, Cyberplus. To delay the destabilization process, mainly characterized by sedimentation, in a second moment, hydrated lime was added to the emulsion s composition. The tests performed were divided into two stages: the first, emulsions prepared at 5000 rpm, 7500 rpm and 10,000 rpm without lime in their composition were analyzed and the second, emulsions prepared at the same rotation velocities however with hydrated lime in their composition. The main variable adopted was the speed of rotation in order to confirm the knowledge that the higher is the speed of agitation during emulsification, the smaller are the drops generated and, consequently, the more stable is the emulsion. The tests consisted of interfacial tension, bottle test, droplet size distribution (microscopy and dynamic light scattering) and rheological behavior tests, which include, creep tests, flow curve and stress and time sweep tests. The results obtained allowed to relate the size of the drops with the emulsion s stability and with its viscosity.

[pt] O aumento do fator de recuperação e o uso de métodos de recuperação avançada no atual cenário de novos patamares de preços representam um enorme desafio para a indústria do petróleo. Neste contexto, o uso de emulsões óleo-água como um método de recuperação avançada torna-se bastante atrativo. Diversos trabalhos mostraram um aumento no volume de óleo produzido através da injeção de emulsões óleo-água. Resultados de pesquisas experimentais indicam que a injeção de emulsões pode ser utilizada como agente de controle de mobilidade, bem como reduzindo a saturação residual de óleo. A aplicação do método de injeção alternada água-emulsão-água (WAE) requer o entendimento do escoamento de emulsões no meio poroso e dos mecanismos responsáveis pela melhora na recuperação. Este entendimento tanto na escala de poros como na escala de reservatórios permite incorporação destes mecanismos na modelagem para simulação de fluxo de reservatórios. No presente trabalho foi feita a incorporação dos efeitos gravitacionais no modelo desenvolvido para o escoamento de emulsões em meios porosos através da parametrização das curvas de permeabilidade relativa em função da concentração de gotas e do Número de Capilaridade. O processo WAE foi avaliado através de simulações em duas e três dimensões (2D/3D) utilizando um conjunto de camadas do segundo modelo comparativo do SPE10. Com simulações 2D e 3D foi possível realizar um estudo de sensibilidade do processo em relação ao momento da injeção de emulsão, o tamanho do banco, e as faixas de vazão e respectivos números de capilaridades de atuação da emulsão. / [en] In the current crude oil price scenario, the increase in oil recovery factor and the use of enhanced recovery methods represent a major challenge for the Oil Industry. In this context, the use of oil-water emulsion flooding as an enhanced recovery method becomes very attractive. Several studies have shown a significant potential to increase oil volume recovery by the injection of oil-water emulsions. Experimental results indicate that the emulsions injection can be used as a mobility control agent, resulting in a more uniform fluid displacement in the reservoir and lower residual oil saturation. Based on these experimental results, the most relevant parameters for emulsion injection performance effectiveness are droplet size, the local concentration of the dispersed phase of the emulsion and the local capillary number. The application of water alternating emulsion injection (WAE) method requires understanding of the flow of emulsions in porous media and the mechanisms responsible for the improved recovery. The understanding of this process in both porous scale and reservoir scale is fundamental to model emulsion injection effects in reservoir flow simulation. In this work, the gravitational effects was incorporated in the macroscopic model to represent flow of emulsions in porous media by relative permeability curves parametrization as function of emulsion concentration and of the local capillary number. The WAE process was evaluated in two and three dimensional simulations (2D / 3D) using a set of layers of the second SPE 10 comparative model. With 2D and 3D simulations, it was possible to explore a WAE injection performance sensitivity analysis considering the time at which the emulsion injection is started, the size of emulsion bank, and the injection flow rates and consequently the flow their capillary number.

[pt] Os mosquitos são os principais vetores de transmissão de doenças como zika, dengue e chikungunya, causando mais de 700 mil casos por ano. O uso de repelentes, principalmente formulações tópicas, é uma das melhores medidas de proteção para reduzir e/ou prevenir a transmissão de muitas doenças transmitidas por insetos. Neste trabalho, formulamos emulsões de DEET/óleo em água para liberação controlada de repelentes como estratégia para desenvolver formulações repelentes com tempo de proteção superior a 6 h. Investigamos os efeitos do valor de HLB na estabilidade e viscosidade das emulsões, usando uma mistura de surfactantes (Span 80 e Tween 80) para formular emulsões em uma faixa de HLB entre 4-14. Também avaliamos o tamanho das gotas, comportamento reológico, método de mistura e índice de estabilidade da emulsão. As emulsões de DEET-óleo-em-água desenvolvidas contendo N, N-dietil-3-metilbenzamida (DEET) foram estabilizadas usando dois nanomateriais carregados negative e positivamente, nanopartículas de sílica (SiNP) e nanofibrilas de celulose catiônica (CCNF), e uma mistura de surfactantes não iônicos de grau para evitar a precipitação por agregação eletrostática. Os resultados indicam que no HLB 10, esta mistura pode estabilizar as emulsões independentemente do tipo de óleo (mineral ou vegetal), e as emulsões apresentam comportamento newtoniano independentemente do método de mistura. As formulações foram estáveis por mais de quatro meses à temperatura ambiente, mostrando-se fortemente resistentes à desestabilização por estresse centrífugo e térmico quando se utiliza nanomateriais em combinação com surfactantes. O CCNF e o SiNP mantiveram a distribuição granulométrica estável devido ao aumento da viscosidade da fase contínua. A ação combinada desses materiais na estabilização da fase oleosa contendo DEET diminuiu significativamente a taxa de liberação do composto ativo em comparação com o DEET não emulsificado, produzindo uma liberação sustentada de DEET nas primeiras 6 h. / [en] Mosquitoes are the main vectors of transmission of diseases such as zika, dengue and chikungunya, causing more than 700,000 cases per year. The use of repellents, mainly topical formulations, is one of the best protective measures to reduce and/or prevent the transmission of many insect-borne diseases. In this work, we formulated DEET/oil-in-water emulsions for the controlled release of repellents as a strategy to develop repellent formulations with a protection time greater than 6 h. We investigated the effects of the HLB value on the stability and viscosity of the emulsions, using a blend of surfactants (Span 80 and Tween 80) to formulate emulsions in an HLB range between 4-14. We also evaluated droplet size, rheological behavior, mixing method and emulsion stability index. The developed DEET-oil-in-water emulsions containing N, N-diethyl-3-methylbenzamide (DEET) were stabilized using two positively and negative charged nanomaterials, silica nanoparticles (SiNP) and cationic cellulose nanofibrils (CCNF), and a blend of food-grade nonionic surfactants to prevent precipitation by electrostatic aggregation. The results indicate that at HLB 10, this mixture can stabilize the emulsions regardless of the type of oil (mineral or vegetable), and the emulsions present Newtonian behavior regardless of the mixing method. The formulations were stable for more than four months at room temperature, showing to be strongly resistant to destabilization by centrifugal and thermal stress when using nanomaterials in combination with surfactants. The CCNF and SiNP kept the droplet size distribution stable due to the increase in the viscosity of the continuous phase. The combined action of these materials in stabilizing the DEET-containing oil phase significantly decreased the rate of active compound release compared to non-emulsified DEET, producing a sustained release of DEET within the first 6 h.