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B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica
Predição da perda de carga em transporte pneumático em fase diluída usando um modelo computacional
Marcelo de Almeida Cruz 1
Arnessen Cardoso Figueira 1
Lázaro João Santana da Silva 1
André Luiz Amarante Mesquita 1
(1. Universidade Federal do Pará / UFPA)
INTRODUÇÃO:

O transporte pneumático, que consiste no arrasto de sólidos por um gás dentro de uma tubulação, vem sendo utilizado a bastante tempo. Hoje em dia com a crescente preocupação com a poluição ambiental, higiene, a praticidade e com os custos, tal sistema tem sido bastante requisitado em indústrias químicas, alimentícias, no processamento de minerais e combustíveis sólidos, no controle de emissão de poluentes e na secagem de sólidos. Existem duas formas de transporte pneumático: os sistemas que usam alta pressão e os que usam baixa pressão.A primeira forma, que utiliza pressão positiva, ou seja, impulsiona o material através das tubulações do sistema de transporte com altas pressões, baixas velocidades e uma alta relação de carregamento é conhecida como Transporte em Fase Densa.Já a segunda forma de transporte, que utiliza a pressão positiva para impulsionar e a pressão negativa para “puxar” o material, opera em baixa pressão com relação de carregamento menores e altas velocidades, é conhecida como Transporte em Fase Diluída. Apesar de hoje em dia o transporte pneumático estar bastante difundido por sua grande utilização nas indústrias, muitos dos modelos utilizados apresentam discordâncias uns com relação aos outros. Por esse motivo foi desenvolvido um modelo matemático para a predição da perda de carga em sistemas de transporte pneumático em fase diluída.

METODOLOGIA:

O perfil do gradiente de pressão para diferentes valores de velocidade superficial do gás ao longo da tubulação pode ser expressa através de gráficos. Os dados e as condições iniciais foram extraídos do trabalho de Gidaspow (1979) e são utilizados no presente trabalho. É importante ressaltar que os valores iniciais da pressão e da porosidade foram estimados no trabalho mencionado. Observa-se claramente a existência de um ponto de mínimo evidenciando a existência de duas regiões, a de fase densa e a de fase diluída. No trabalho foram usadas duas correlações diferentes para o cálculo do coeficiente de atrito entre a parede e as partículas sólidas. No artigo de Arastoopour e Gidaspow, são mostrados quatro modelos para o cálculo da perda de carga em sistemas de transporte pneumático de sólidos. Os quatro modelos são os seguintes: Queda de pressão em ambas as fases; Sem queda de pressão na fase sólida; Velocidade relativa e Queda parcial de pressão em ambas as fases. Todos os quatro modelos foram implementados em rotinas computacionais. Para o cálculo da perda de carga em transporte pneumático, Silva et al., propõem um modelo hidrodinâmico próprio que também foi utilizado.

RESULTADOS:

O programa para cálculo da perda de carga em sistemas de transporte pneumático em fase diluída desenvolvido, foi testado com dados experimentais disponíveis na literatura e os resultados obtidos revelaram ótima concordância. Observa-se claramente a existência de um ponto de mínimo evidenciando a existência de duas regiões, a de fase densa e a de fase diluída. Observa-se que em baixos carregamentos de sólidos, os resultados obtidos, quando comparando as duas correlações usadas para o cálculo do coeficiente de atrito sólido, são equivalentes até 40% do comprimento total da seção de teste, a partir daí a correlação 2 descreve melhor o perfil de pressão, independentemente do valor inicial da pressão. Para um alto carregamento de sólido, nenhuma das duas correlações consegue descrever a distribuição de pressão de forma adequada, entretanto o resultado obtido por Kmiec e Leschonski (1987) usando a correlação 2 corrigida por um fator que considera os efeitos de colisão entre a parede e as partículas conseguiu um resultado melhor. Este fator é estimado separadamente para duas regiões: a região de aceleração, caracterizada por um rápido aumento na velocidade da partícula, e a região subseqüente onde ocorrem aumentos mais suaves na velocidade. Entretanto não há informações a respeito dos critérios para se estabelecer o comprimento dessas regiões e do intervalo de tempo em que isso ocorre.

CONCLUSÕES:
O modelo matemático implementado para a predição da perda de carga em sistemas de transporte pneumático em fase diluída mostrou-se em concordância com os dados experimentais disponíveis na literatura consultada.
Instituição de fomento: CNPq
Trabalho de Iniciação Científica  
Palavras-chave: Transporte pneumático; Fase diluída; Modelo matemático.
Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006