Secagem de materiais cerâmicos argilosos com forma complexa: uma análise teórica usando o método da capacitância global

Autores

DOI:

https://doi.org/10.33448/rsd-v9i11.10362

Palavras-chave:

Secagem; Aquecimento; Analítico; Análise concentrada; Materiais cerâmicos.

Resumo

A necessidade de investimento na melhoria de qualidade, produtividade, redução de custos e economia de energia de processo é uma preocupação crescente do setor ceramista. O processo de secagem consiste na remoção de umidade de um material através do aquecimento, envolvendo alto consumo de energia. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo estudar teoricamente a secagem de sólidos cerâmicos vazados e com forma arbitrária utilizando uma modelagem matemática fenomenológica baseando-se no método da capacitância global. Resultados cinéticos de perda de massa e aquecimento do sólido vazado em diferentes condições operacionais são apresentados e analisados. Observou-se que a perda de umidade ocorre numa menor velocidade que o aquecimento do material, que o formato do sólido e sua relação área/volume afetam fortemente os fenômenos de transporte de calor e massa e que, dependendo da severidade, pode ocasionar danos na estrutura como deformações, trincas, empenamentos e perda do produto.

Referências

Almeida, G. S. (2009). Simulação e Experimentação da Secagem de Cerâmica Vermelha em Sistemas Térmicos Industriais. Tese de Doutorado em Engenharia de Processos, Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande. Obtido de http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/11369

da Silva Almeida, G., da Silva, J. B., e Silva, C. J., Swarnakar, R., de Araújo Neves, G., & de Lima, A. G. B. (2013). Heat and mass transport in an industrial tunnel dryer: modeling and simulation applied to hollow bricks. Applied Thermal Engineering, 55(1-2), 78-86. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2013.02.042

Augier, F., Coumans, W. J., Hugget, A., & Kaasschieter, E. F. (2002). On the risk of cracking in clay drying. Chemical Engineering Journal, 86(1-2), 133-138. https://doi.org/10.1016/S1385-8947(01)00279-0

Callister Jr, W. D., & Rethwisch, D. G. (2008). Fundamentals of materials science and engineering: an integrated approach. New York, USA: John Wiley & Sons, Inc.

Cadé, M. A., Nascimento, J. J. S., & Lima, A. G. B. (2005). Secagem de tijolos cerâmicos

vazados: uma aproximação por volumes finitos. Revista Matéria, 10(3), 443–453.

Farias, V. O., Pereira Silva, W., Silva e Silva, C. M. D. P., & de Lima, A. G. B. (2012). Three-dimensional diffusion in arbitrary domain using generalized coordinates for the boundary condition of the first kind: application in drying. Defect and Diffusion Forum, 326-328, 120-125. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF.326-328.120

Lima, L. D. A., Silva, J. B., & Lima, A. G. (2003). Transferência de calor e massa durante a secagem de sólidos com forma arbitrária: uma abordagem concentrada. Engenharia agrícola, 23(1), 150-162.

Lima, E. S., Lima, W. M. P. B., Lima, A. G. B., Farias Neto, S. R., Silva, E. G., & Oliveira, V. A. B. (2018). Advanced Study to Heat and Mass Transfer in Arbitrary Shape Porous Materials: Foundations, Phenomenological Lumped Modeling and Applications. In In: Delgado J., Barbosa de Lima A. (Eds.) Transport Phenomena in Multiphase Systems. Advanced Structured Materials (vol. 93, pp. 181-217). Springer, Cham. https://doi.org/10.1007/978-3-319-91062-8_6

Musielak, G., & Śliwa, T. (2012). Fracturing of clay during drying: Modelling and numerical simulation. Transport in Porous Media, 95(2), 465-481. https://doi.org/10.1007/s11242-012-0055-4

Nascimento, J. J. S., de Lima, A. G. B., Teruel, B. J., & Belo, F. A. (2006). Heat and Mass Transfer with Shrinkage During the Drying of Ceramic Bricks. Información Tecnológica, 17(6), 125.

Nicolau, V.P., Lehmkuhl, W.A., Kawaguti, W.M., Dadam, A.P., Hartke, R.F., Jahn, T.G. (2004). Análise Experimental de um Secador contínuo Utilizado na Indústria de Cerâmica Vermelha. In: III Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, pp. 1-10, Belém, Brasil.

Oliveira, A. D., Montedo, O. R. K., Pizete, J., & Casagrande, M. (2000). Matérias-primas empregadas na fabricação de tijolos e blocos de construção: características e influência sobre as propriedades do produto final. Cerâmica Informação, 10, 57-55.

Pereira A.S.; Shitsuka, D. M.; Parreira, F. J.; Shitsuka, R. (2018). Metodologia da pesquisa científica. Editora UAB/NTE/UFSM, Santa Maria/RS. Disponível em: https://repositorio.ufsm.br/bitstream/handle/1/15824/Lic_Computacao_Metodologia-Pesquisa-Cientifica.pdf?sequence=1.

Silva, J. B. (2009). Simulação e experimentação da secagem de tijolos cerâmicos vazados. Tese de Doutorado em Engenharia de Processos, Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande. Obtido de http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/1654

Silva, J. B., Almeida, G. S., Lima, W. C. P. B., Neves, G. A., & de Lima, A. G. B. (2011). Heat and Mass Diffusion Including Shrinkage and Hygrothermal Stress during Drying of Holed Ceramics Bricks, Defect and Diffusion Forum, 312-315, 971-976. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF.312-315.971

Su, S. L. (1997). Modeling of multi-phase moisture transfer and induced stress in drying clay bricks. Applied Clay Science, 12(3), 189-207. https://doi.org/10.1016/S0169-1317(97)00003-3

Silva, J. B., Almeida, G. S., Neves, G. A., Lima, W. C. P. B., Farias Neto, S. R., & Lima, A. G. B. (2012). Heat and mass transfer and volume variations during drying of industrial ceramic bricks: an experimental investigation. Defect and Diffusion Forum, 326-328, 267-272. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/DDF.326-328.267

Silva, W. P., Farias, V. S. O., Neves, G. A., & Lima, A. G. B. (2012). Modeling of water transport in roof tiles by removal of moisture at isothermal conditions. Heat and Mass Transfer, 48(5), 809-821. https://doi.org/10.1007/s00231-011-0931-4

Silva, V. S. (2016). Transferência de calor e massa em materiais com forma complexa via método da análise concentrada. Estudo de caso: secagem de materiais cerâmicos. Tese de Doutorado em Engenharia de Processos, Universidade Federal de Campina Grande, Campina Grande. Obtido de http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/930

Silva, V. S., Delgado, J. M. P. Q., Lima, W. M., & Lima, A. G. B. (2016). Heat and mass transfer in holed ceramic material using lumped model. Diffusion Foundations, 7, 30-52. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/df.7.30

Silva, W. P., Silva, C. M. D. P., Silva, L. D., & Farias, V. S. O. (2013). Drying of clay slabs: Experimental determination and prediction by two-dimensional diffusion models. Ceramics International, 39(7), 7911-7919. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2013.03.053

Sander, A., Skansi, D., & Bolf, N. (2003). Heat and mass transfer models in convection drying of clay slabs. Ceramics International, 29(6), 641-653. https://doi.org/10.1016/S0272-8842(02)00212-2

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Publicado

25/11/2020

Como Citar

LIMA, W. M. P. B. de .; SILVA, E. H. .; LIMA , E. S. de .; GOMEZ, R. S. .; MAGALHÃES, H. L. F. .; SILVA, S. K. B. M. da .; PORTO, T. R. N. .; LIMA , A. G. B. de . Secagem de materiais cerâmicos argilosos com forma complexa: uma análise teórica usando o método da capacitância global. Research, Society and Development, [S. l.], v. 9, n. 11, p. e54291110362, 2020. DOI: 10.33448/rsd-v9i11.10362. Disponível em: https://rsdjournal.org/index.php/rsd/article/view/10362. Acesso em: 15 jan. 2025.

Edição

v. 9 n. 11

Seção

Engenharias

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Copyright (c) 2020 Wanderson Magno Paiva Barbosa de Lima; Eduarda Holanda Silva; Elisiane Santana de Lima ; Ricardo Soares Gomez; Hortência Luma Fernandes Magalhães; Stephane Katherine Barbosa Moura da Silva; Túlio Rafael Nascimento Porto; Antonio Gilson Barbosa de Lima

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