[pt] Filmes finos líquidos desempenham um grande papel em diversas aplicações cotidianas e são de interesse indiscutível para pesquisadores científicos e industriais. Evidências de filmes finos são observadas na natureza em grandes escalas, como avalanches de neve nas montanhas, escoamento de lava em vulcões e deslizamentos de terra, e em pequenas escalas, como nas vias respiratórias pulmonares e na superfície dos olhos. Eles também são estão presentes em muitas aplicações industriais, variando de resistores de filme fino de alta resistência, atomização, métodos de litografia e várias técnicas de revestimento. Entender os mecanismos que contribuem para a estabilidade de filmes finos líquidos é um problema desafiador, pois o escoamento de filmes finos apresenta uma interface fluido-fluido livre para deformar. A instabilidade de um filme fino é geralmente impulsionada por forças intermoleculares de longo alcance, também conhecidas como atrações de van der Waals, e resultam na ruptura do filme. Investigações numéricas são frequentemente usadas para entender a dinâmica de ruptura de filmes líquidos finos, abordando a evolução da espessura do filme usando derivações assintóticas da teoria da lubrificação ou técnicas de rastreamento de interface. Neste trabalho, uma investigação computacional da dinâmica de ruptura de um filme fino líquido estacionário com uma interface viscosa é apresentada. O método Arbitrary Lagrangian-Eulerian (ALE) é usado para rastrear a posição da interface. O comportamento reológico da interface viscosa é modelado pela lei constitutiva de Boussinesq-Scriven, e a solução numérica é obtida através da aproximação de elementos finitos. Os resultados mostram que a estabilidade do filme líquido fino é influenciada tanto pela reologia da superfície quanto pela atração intermolecular e que o caráter viscoso da interface retarda a quebra da folha, levando a filmes mais estáveis. / [en] Thin liquid films play a big role in many real-life applications and are of indisputable interest to scientific and industrial researchers. Evidence of thin films are observed in nature in large scales such as snow avalanches in the mountains, lava flows on volcanoes and landslides, and in small scales such as the pulmonary airways and the eye surface. They are also widespread in many industrial applications, ranging from high-resistance thin film resistors, atomization, soft-lithography methods and several coating techniques such as dip, roll, slot, spin and curtain coating. Understanding the physical mechanisms contributing to the stability of thin liquid films is a challenging problem, as thin films flows present a fluid-fluid interface which is free to deform. The interface is bounded between two liquids or a liquid and a gas, typically having its own dynamic properties from which interfacial tension effects and complex interfacial rheological behavior arises. Instability is usually driven by long-range intermolecular forces, also known as van der Waals attractions, and may result in the rupture of the layer. Numerical investigation is often used to understand the breakup dynamics of thin liquid sheets by addressing the evolution of the film thickness using either asymptotic derivations of the lubrication theory or interface tracking techniques. In this work, a computational investigation of the breakup dynamics of a stationary thin liquid sheet bounded by a passive gas with a viscous interface is presented. The Arbitrary Lagrangian-Eulerian method (ALE) is used to track the interface position. The rheological behavior of the viscous interface is modeled by the Boussinesq-Scriven constitutive law, and the numerical solution is obtained through finite element approximation. The results show that thin liquid film stability is influenced both by surface rheology and disjoining effects and that the viscous character of the interface delays the sheet breakup, leading to more stable films.

[pt] Em um reservatório de petróleo, a eficiência do deslocamento do óleo é bastante reduzida pela presença de fraturas e camadas de alta permeabilidade. Quando uma fase aquosa é injetada, esta flui preferencialmente por caminhos de baixa resistência, deixando grandes volumes do reservatório não afetados pelo processo de injeção. Uma alternativa para minimizar esse problema é bloquear as fraturas com um sistema líquido que forma um gel após algum tempo, forçando a fase aquosa a fluir pela matriz porosa. Os géis de silicato de sódio são uma das formulações que podem ser utilizadas para esse fim. No entanto, a cinética do processo de formação do gel de silicato é difícil de controlar, pois depende de muitas variáveis. Essa incerteza do processo de gelificação pode levar à formação de uma fase de gel fora da posição desejada, levando a diversos problemas, como perda de injetividade. Uma formulação líquida utilizando microcápsulas é uma proposta com um método inovador que tem como objetivo controlar o tempo de liberação do agente ativador e, consequentemente, melhorar o controle sobre o início do processo de gelificação. O primeiro passo no desenvolvimento desta técnica foi estudar a evolução da reologia do gel formado a partir do silicato de sódio com ácido clorídrico para avaliar a taxa de formação do gel em função de diferentes parâmetros do processo, como a concentração de Na-Si e HCl. Os resultados mostram que o processo de gelificação é função do pH da solução e que o tempo de gelificação é menor quanto maior a concentração de ácido clorídrico. No método proposto, a solução de ácido clorídrico é encapsulada e a gelificação só se inicia após o rompimento do invólucro da cápsula, que é desencadeado pela imposição de um gradiente de pressão osmótica. / [en] In an oil reservoir, the efficiency of oil displacement is greatly reduced by the presence of fractures and high permeability layers. When an aqueous phase is injected, it flows preferentially through low resistance paths, leaving large volumes of the reservoir not affected by the injection process. An alternative to minimize this problem is to block fractures with a liquid system that forms a gel after some time, forcing the water phase to flow through the porous matrix. Sodium silicate gels are one of the formulations that can be used for this purpose. However, the kinetics of the silicate gel formation process is difficult to control, since it depends on many different variables. This uncertainty of the gelation process in the subsurface may lead to the formation of a gel phase away from the desired position, leading to many different problems, such as loss of injectivity. A liquid formulation using microcapsules is proposed as an innovative method designed to control the release time of the activating agent and, consequently, to improve control over the start of the gelation process. The first step in the development of this technique was to study evolution of the rheology of the gel formed from sodium silicate with hydrochloric acid in order to evaluate the rate of the gel formation as a function of different process parameters, such as the concentration of Na-Si and HCl. The results show that the gelation process is a strong function of the solution pH and that the gelation time is shorter the higher the concentration of hydrochloric acid. In the proposed method, the hydrochloric acid solution is encapsulated and the gelation only starts after the bursting the capsule shell, which is triggered by imposing a gradient of osmotic pressure.

[pt] Este trabalho trata do escoamento na escala das gotas e da Reologia de emulsões diluídas. Técnicas analíticas e numéricas são empregadas na solução do problema. Nas vizinhan»cas das gotas o escoamento pode ser considerado livre de efeitos de inércia e conseqüentemente as equações governantes são as equações de Stokes. Esse limite é conhecido na literatura como Microhidrodinâmica. O campo de velocidade e de tensão sobre a superfície das gotas é calculado. Um processo de média espacial é realizado em um volume representativo da suspensão tal que a mesma possa ser estudada como um ruido contínuo equivalente. Métodos assintóticos baseados em aproximações de pequenas deformações das gotas são empregados para produzir teorias de primeira e segunda ordens da razão de viscosidade. Uma extensão da teoria para emulsões diluídas polidispersas é desenvolvida. Uma teoria viscoelástica quasi-linear é construída para emulsões diluídas de alta razão de viscosidade em cisalhamento oscilatório. Em regimes de grandes deformações utiliza-se o Método Integral de Contorno para determinar-se a forma da gota e o campos de velocidade sobre a mesma. O método é descrito em detalhes, tanto do ponto de vista teórico como de sua implementação numérica. A validação da metodologia numérica é feita utilizando resultados teóricos e experimentais, disponíveis na literatura. A reologia da emulsão é estudada em escoamentos de cisalhamento simples, oscilatório, pura extensão e cisalhamento quadrático (escoamento de Poiseuille). Os resultados numéricos para cisalhamento simples são utilizados para determinar constantes materiais da teoria assintótica de segunda ordem para a tensão. Limites não-lineares de escoamento em regimes de razões de viscosidade moderadas para os cisalhamentos simples, oscilatório e quadrático são estudados / [en] This work deals with the flow in the scale of the drops and the Rheology of diluted emulsions. Analytic and numerical techniques are employed in order to solve the problem. In the drop neighborhoods the flow may be considered as free of inertia effects and consequently governed by Stokes equations. In the literature this limit is known as Microhydrodynamics. The flow field and the stress tensor on the drop surface are calculated. A spatial mean process was taken, in a representative suspension volume, in order to study the emulsion as an homogeneous and continuous fluid. Asymptotic methods based in small drop deformation approximation are used to produce first and second orders theories which the parameter is the viscosity ratio. An extension of these theories for polydisperse diluted emulsion is developed. A quasi-linear viscoelasticity theory is constructed for diluted emulsion of high viscosity ratios in oscillatory shear flows. In the regimes of large deformations, the velocity and the stress on the particles are evaluated by a numerical procedure based on the Boundary Integral Method for deformable drops. The theoretical and numerical aspects of the Boundary Integral Method are described in details. The code is validated by comparison the numerical results with the experimental data presented in the literature, and also by comparison with the theoretical results of small deformation. The emulsion rheology is studied in simple shear, oscillatory shear, extensional and also in pressure driven flows. The numerical results are used to determine material constants of the stress theory of the second order. Non linear flow regimes of moderate viscosity ratios in simple shear, oscillatory shear and pressure driven flows are also studied.

[pt] O uso de nanofluidos na área de Termociências tem sido de grande interesse tendo em vista possibilitar uma melhora significativa na capacidade de transferência de calor em máquinas térmicas. Isto se deve em função da presença de partículas em suspensão com diâmetros menores que 100 nm que são dispersas em fluidos convencionais. Parâmetros como viscosidade e condutividade térmica são fatores determinantes no desempenho desses materiais como fluidos térmicos em diferentes aplicações. O presente trabalho teve como objetivo a realização de ensaios experimentais para determinação da viscosidade dinâmica e da tensão cisalhante de três nanofluidos com diferentes composições, sob condições de temperatura controlada (faixa de -10 graus Celsius a 30 graus Celsius). Dois parâmetros adicionais - taxa de cisalhamento e taxa de rotação - foram condicionantes nos ensaios. A montagem da bancada experimental foi realizada a partir do acoplamento de um viscosímetro rotativo com um banho termostático. As curvas obtidas mostraram incremento da viscosidade dinâmica com a temperatura para os nanofluidos em relação aos seus fluidos base. Houve também incremento da viscosidade relativa, sobretudo para temperaturas mais elevadas. Os nanofluidos apresentaram comportamento não newtoniano. Para elevadas taxas de cisalhamento, as medições de viscosidade tendem a valores constantes. Correlações entre viscosidade com temperatura e com taxa de cisalhamento foram construídas seguindo funções exponenciais decrescentes e de potência, respectivamente. Os resultados obtidos neste trabalho acrescentam conhecimento à literatura científica sobre a viscosidade e o comportamento reólógico de nanofluidos a baixas temperaturas. / [en] The use of nanofluids in the Thermosciences has been of great interest since it enables a substantial improvement in the heat transfer capacity in thermal machines. This is possible due to the presence particles in suspension, with diameters less than 100 nm, dispersed in conventional fluids. Parameters such as viscosity and thermal conductivity are determining factors in the performance of these materials as thermal fluids in different applications. The objective of the present work was to determine the dynamic viscosity and the shear stress of three distinct nanofluids under controlled temperature conditions (range -10 Celsius degrees to 30 Celsius degrees) at laboratory. In addition, shear rate and rotation rate were also conditioning parameters. The experimental apparatus was assembled coupling a viscometer with a thermal bath. The obtained results showed an increase of the dynamic viscosity with temperature for all nanofluids with respect to their base fluids. An increase of the relative viscosity was also observed especially at higher temperatures. The three nanofluids have shown a non-newtonian behavior. With high shear rates, the measured viscosities tended towards constant values. Curve adjustments were performed between viscosity vs temperature and viscosity vs shear rate using exponential decay function and the Power Law, respectively. The achievements of this research added scientific understanding about the viscosity and rheological behavior of nanofluids at low temperatures.

[pt] Nessa pesquisa, desenvolvemos uma nova metodologia para analizar materiais nos regimes oscilatórios linear e quasilinear. Foi mostrado que poucos experimentos reológicos são necessários. Além disso, a análise de dados apresentada é objetiva já apenas processamentos simples são necessários para avaliar as funções materiais. Esse fato contrasta com grande parte das análises de escoamento oscilatório de alta amplitude, tendo em vista que essas metodologias requerem manipulação matemática complexa dos dados. Por fim, a metodologia desenvolvida também apresenta grande evolução com relação às metodologias utilizadas anteriormente para analisar materiais no regime QL-LAOS. / [en] In this research, we developed a novel methodology to analyze materials in the linear and quasilinear oscillatory regimes (constant structure motions). It was shown that very few rheometric experiments are necessary. Furthermore, data analysis presented on this thesis is straightforward as raw data obtained from the rheometer requires simple data processing before being input into the equations that evaluate the material functions. This fact is in contrast with most large amplitude oscillatory shear analysis methods since they aim to analyze structure-changing motions and this requires complex mathematical manipulation of data. At last, both experimental methodology and data analysis presented in this research are much simpler than the previous methodologies used to analyze materials in the QL-LAOS regime.

[pt] O tamponamento de poços de petróleo é analisado numericamente. Neste processo, um fluido mais denso (pasta de cimento) é colocado sobre outro menos denso (fluido de perfuração) em um poço vertical, resultando em uma situação de instabilidade. O escoamento resultante foi estudado de forma a avaliar se o isolamento do poço ocorreria até o momento da cura do cimento (entre 4 e 5 horas). O cimento foi modelado como fluido não-newtoniano e o fluido de perfuração foi considerado newtoniano em alguns casos e não-newtoniano nos demais casos. A solução do escoamento foi obtida numericamente, usando-se o programa ANSYS Fluent. As equações de conservação são resolvidas empregando-se o Método dos Volumes Finitos e o escoamento multifásico foi modelado utilizando-se o método Volume de Fluido. O comportamento viscoplástico não-newtoniano foi modelado empregando a equação constitutiva do fluido newtoniano generalizado, com a função de viscosidade Herschel-Bulkley. O sucesso da operação foi determinado pela combinação dos parâmetros reológicos e geométricos. O efeito dos parâmetros como a razão entre densidades e viscosidades foi investigado para uma geometria fixa (razão fixa entre o comprimento do tampão e o seu diâmetro). Além disso, a influência dessa mesma razão no processo também foi analisada enquanto outros parâmetros foram mantidos fixos. Foi demonstrado que o escoamento é muito instável e que os parâmetros estudados afetam consideravelmente a operação. / [en] The plugging process of an oil well was analyzed numerically. In this process, the denser fluid is the cement plug, which was placed above the drilling fluid in a vertical well, resulting in an unstable situation. The cement plug was modeled as non-Newtonian and the drilling fluid was considered Newtonian in some cases and non-Newtonian in other cases. The flow solution is studied using the ANSYS Fluent program. The conservation equations were solved using the Finite Volume Method, and the multiphase flow was modeled with the Volume of Fluid method. The non-Newtonian viscoplastic behavior of the cement plug was modeled with the Generalized Newtonian Fluid constitutive equation, with the Herschel-Bulkley viscosity function. The success of the operation was determined by the combination of the governing rheological and geometric parameters. The effect of the governing parameters, such as the density ratio and the viscosity ratio, were investigated for a fixed geometry and a fixed ratio between the cement plug length and diameter. Furthermore, the influence of this ratio in the process was also analyzed while others governing parameters were fixed. It was shown that the flow is highly unstable, and that the governing parameters considerably affect the operation.

[pt] O processo de deposição de uma fina camada de líquido sobre um substrato em movimento é conhecido como processo de revestimento. Um das técnicas mais utilizadas é o Revestimento por Rotação Direta, devido a sua simplicidade e baixo custo de instalação e operação. A baixas velocidades, o escoamento na região de aplicação do líquido é bi- dimensional e permanente. Porem quando a velocidade é elevada o escoamento bi- dimensional torna-se instável, levando a um escoamento tri-dimensional, com variação da espessura do filme de líquido depositado ao longo da largura do substrato. Este tipo de instabilidade é comunmente denominado Ribbing, e limita a velocidade do processo dependendo dos requisitos de uniformidade de espessura. Geralmente, os líquidos utilizados neste processo são soluções poliméricas, os que apresentam um comportamento não Newtoniano. Foi demonstrado, para líquidos Newtonianos, que o gradiente da pressão perto do menisco destabiliza o escoamento. O parâmetro crítico para o aparecimento da instabilidade é o número de capilaridade. Para líquidos viscoelásticos o comportamento do escoamento muda dramaticamente, o inicio das instabilidades ocorre a bem menores números de capilaridade quando é comparado ao caso Newtoniano. O mecanismo pelo qual a elasticidade desestabiliza o escoamento perto da superfície livre ainda não é completamente entendido. Predições recentes mostraram que a zona de recirculação perto do menisco presente para líquidos Newtonianos, diminui e desaparece posteriormente a medida que o escoamento torna-se mais viscoelástico (aumento do Número de Weissenberg). O objetivo deste trabalho é verificar experimentalmente este fenômeno e determinar o efeito das propriedades viscoelásticas do líquido no processo. Para isso, o escoamento entre uma placa estacionaria e o cilindro girante é analisado experimentalmente visualizando a região perto da superfície livre e medindo o campo de velocidade usando a técnica de Velocimetria por Imagem de Partículas (PIV).Diferentes soluções de baixo peso molecular polietileno glicol (PEG), e alto peso molecular oxido de polietileno (PEO), característica elástica, em agua foram usados para avaliar o efeito da viscoelasticidade no comportamento do escoamento. Com este analises experimental se quer confirmar la prediçao teórica de Zevallos(2003) sobre o efeito da viscoelasticidade nas linhas de corrente e na estabilidade da superfície livre com respeito às perturbaçoes tri-dimensionais. / [en] Roll coating is a common method in the manufacture of a wide variety of products. It is used to apply a thin liquid layer to a continuous flexible substrate. At low speeds, the flow is two-dimensional and steady; as the roll speed is raised, the two-dimensional flow is unstable and is replaced by a steady three-dimensional flow, which results in more or less regular stripes in the machine direction. This type of the instability is commonly called ribbing, it can limit the speed of the process if a smooth film is required as a final product. The liquids used in this process generaly are polimeric solutions, which present Non-Newtonian behavior. It was demonstrated, for Newtonian liquids, that the gradient of the pressure close to the meniscus destabilizes the flow, whereas the surface tension has a stabilizing effect. The critical parameter for the flow stability is the capillary number. For viscoelastic liquids can drastically change the nature of the flow near the free surfaces of the coating bead. The onset of the instabilities occurs at much lower capillary numbers than Newtonian flow case, which falls with the growth of the elasticity. Accurate theoretical predictions of the onset of ribbing when viscoelastic liquids are used is still not available. The mechanisms by which the liquid elasticity makes the flow unstable at Capillary numbers much lower than in the Newtonian case is not completely understood. Recent theoretical predictions have shown that at high Weissenberg number, the recirculation zone, present in the Newtonian flow completely disappears. In this work, film splitting flows between a stationary plate and rotating roll are analyzed experimentally by visualizing the free surface configuration and measuring the velocity field using the Particle Image Velocimetry (PIV) technique. Various solutions of low molecular weight polyethylene glycol (PEG) and high molecular weight polyethylene oxide (PEO) in water were used in order to evaluate the effect of mildly viscoelastic behavior on the flow. The goal was to confirm the theoretical predictions of Zevallos et al. (2004) on the effect of the liquid viscoelasticity on the streamline pattern and on the stability of the free surface with respect to three-dimensional disturbances.

[pt] Ésteres de polietilenoglicol derivados de ácidos graxos são surfactantes não iônicos biodegradáveis com aplicação em vários segmentos da indústria, em especial nas indústrias de óleo e gás, farmacêutica, de cosméticos e de alimentos. Ésteres de ácidos graxos naturais, tais como acido esteárico e palmítico, foram sintetizados e caracterizados, e os seus filmes de Langmuir foram obtidos. As propriedades viscoelásticas destes polímeros modificados hidrofobicamente foram investigadas na interface ar-água. Desta forma foi também possível avaliar a isoterma de Langmuir Pi-A e as propriedades mecânicas das monocamadas através do cálculo do módulo de compressão (Cs -1). A elasticidade superficial dilatacional e a tensão superficial dinâmica dos filmes adsorvidos foram analisadas pelo método da gota pendente em um goniômetro. Os módulos dinâmicos oscilatórios de armazenamento e perda do bulk da solução aquosa do tensioativo foram estudados em um reômetro de cisalhamento. Os estudos de tensão superficial dinâmica revelaram que a adsorção do surfactante na interface ar-água acontece de maneira rápida atingindo uma região de meso-equilíbrio em aproximadamente de 1 a 2 min. Foi demostrado o comportamento preferencialmente elástico destes polímeros modificados hidrofobicamente em duas e três dimensões (interface e bulk). Consequentemente, foi alcançada uma boa capacidade para estes polímeros atuarem como agentes coletores de petróleo na presença ou ausência de eletrólitos na subfase aquosa. / [en] Fatty acid esters of polyethylene glycols are biodegradable non-ionic surfactants with application in many industrial segments such as oil and gas, pharmaceutical, cosmetics, and food. Esters of polyethylene glycols based on natural fatty acids such as stearic acid and palmitic acid, were synthesized and characterized, and their Langmuir films were obtained. The viscoelastic properties of these hydrophobically modified polymers at the air/water interface have been investigated. Thus it was also possible to evaluate the Langmuir isotherm (Pi-A) and mechanical properties of the monolayers by calculating the compression modulus (Cs-1). The surface dilatational elasticity and dynamic surface tension of the adsorbed films were analyzed by the pendant drop method with a goniometer apparatus. The oscillatory dynamic storage and loss modules of the bulk of the aqueous surfactant solution were studied in a shear rheometer. The dynamic surface tension studies show that the kinetics of the surfactant adsorption at the air-water interface is reasonably fast, reaching the meso-equilibrium region in approximately 1 to 2 min. It was demonstrated an elastic behavior of these hydrophobic modified polymers in two and three dimensions (interface and bulk). Consequently, it was achieved a good capacity for them to act as oil herding agents in presence or absence of electrolytes in the aqueous subphase.

[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] Um novo material sustentável foi desenvolvido utilizando um resíduo mineral como carga para compósitos poliméricos. A pedra-sabão é um mineral extensamente utilizado na fabricação de artesanato e manufaturas, atividades que representam a maior fonte de renda em comunidades marcadas por vulnerabilidade social. Estas atividades geram uma quantidade considerável de resíduos, que muitas vezes são descartados de forma indevida, causando danos ao meio ambiente e à saúde dos habitantes. Portanto, utilizar esse resíduo para reforçar um polímero com ampla gama de aplicações como o polietileno, pode promover ganhos econômicos, sociais e ambientais. A caracterização do resíduo foi feita com análise de imagens, difração de raios-X e espectroscopia de infravermelho e Raman. Partículas de resíduo foram incorporadas à uma matriz de polietileno de alta densidade (PEAD) em três proporções em peso: 10, 20 e 30 por cento. Microtomografia de raios-X foi utilizada para quantificar as frações volumétricas de carga e de vazios, e a homogeneidade microestrutural dos compósitos. Foi observado que as partículas de pedra-sabão tendem a formar aglomerados na matriz de PEAD. Entretanto, análises estatísticas revelaram uma distribuição volumétrica de carga homogênea nas amostras. Ensaios de reologia, tração e fluência avaliaram a influência das partículas nas condições de processamento e no comportamento mecânico do polímero. Em taxas pequenas de cisalhamento, houve um aumento relevante de viscosidade e tensão cisalhante para concentrações altas de carga. A adição das partículas reduziu a deformação por fluência e aumentou de forma efetiva a tensão de escoamento e o módulo elástico do PEAD. No entanto, a incorporação de frações maiores de carga alterou o mecanismo de fratura e diminuiu consideravelmente a ductilidade do polímero. A relação entre a microestrutura e o comportamento macroscópico foi investigada através do ajuste numérico de pontos experimentais a modelos macro mecânicos da literatura, o que permitiu uma quantificação da adesão interfacial. / [en] A novel sustainable material was developed using a mineral waste as filler for polymeric composites. Soapstone is a mineral typically found in abundance in communities that rely heavily on artisanal crafts as a source of income and which are often in a situation of social vulnerability. Rock recovery in those activities is low and the waste disposal is done with little control, which can be hazardous to the environment and the health of the local residents. Thus, to use this residue to reinforce the properties of a polymer with a wide range of applications, such as polyethylene, can lead to positive economical, social and environmental returns. A thorough characterization of the residue was done with automated image analysis, Xray diffraction, infrared, and Raman spectroscopy. The waste particles were incorporated into a high-density polyethylene (HDPE) matrix in three compositions: 10, 20 and 30 wt percent. X-ray microtomography was used to quantify the filler volume fraction, void content, and the microstructural homogeneity of the composites. It was found that the soapstone particles have a strong tendency of forming clusters in the HDPE matrix, however, statistical analysis revealed that the volumetric filler distribution was homogeneous throughout the samples. Rheological, tensile and creep tests assessed the influence of the particles on the polymer s processing conditions and practical mechanical behavior. A relevant increase in viscosity and shear stress was observed at lower shear rates for higher filler loadings. The addition of soapstone waste particles successfully decreased creep strain and increased both yield strength and elastic modulus of HDPE. However, the incorporation of higher amounts of filler altered the fracture mechanism and considerably decreased ductility and creep rupture time of the polymer. The relationship between the microstructure and the macroscopic mechanical behavior was investigated by fitting tensile test data with macro-mechanical models from the literature, which allowed the quantification of the interfacial bonding.