Transporte pneumático horizontal de partículas de baixa densidade: proposta de um sistema de alimentação e estudos de fluidodinâmica

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Lourenço, Giovani Aud
• Orientador(a): Ataíde, Carlos Henrique
• Banca de defesa: Souza, Francisco José de, Pereira, Mariana Seixas, Malagoni, Ricardo Amâncio, Bettega, Rodrigo
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Uberlândia
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-graduação em Engenharia Química
• País: Brasil
• Palavras-chave em Português: Planejamento Fatorial 3k; Modo de Transporte Pneumático; Controle de Velocidade do Ar; MDF; Bagaço de Cana de Açúcar; Malte Pilsen; Trigo; Factorial Design; Mode of Pneumatic Conveying; Air Control Velocity; Sugar Cane Bagasse; Pilsen Malt; Wheat
• Área do conhecimento CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES INDUSTRIAIS E EQUIPAMENTOS PARA ENGENHARIA QUIMICA::OPERACOES DE SEPARACAO E MISTURA
• Link de acesso: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/28497; http://dx.doi.org/10.14393/ufu.te.2019.25

O sistema de transporte pneumático em fase diluída apresenta muitas vantagens para aplicações industriais, dentre as quais se destacam a simplicidade de operação, manutenção e controle. Comparado ao transporte em fase densa, o risco de entupimento da tubulação é reduzido quando bem projetado. Para isso, deve-se estar atento às propriedades das partículas, pois elas afetam significativamente o desempenho do sistema de alimentação e a queda de pressão na linha. Neste trabalho foi construído um loop de transporte pneumático para operação em fase diluída com o objetivo de estudar um sistema de alimentação eficiente para quatro partículas diferentes. Os materiais estudados foram divididos em dois grupos: os pós (MDF e finos de bagaço de cana de açúcar - BCA) e os grãos (malte pilsen e trigo), escolhidos em função das diferentes classificações no diagrama de Geldart. Como se trata de uma unidade experimental de transporte pneumático positivo, a alimentação acontece após o compressor através de uma válvula rotativa. Devido à contrapressão na linha, materiais com baixa densidade bulk (MDF e BCA) apresentaram descontinuidade durante a alimentação, diminuindo o desempenho do sistema de transporte pneumático. Assim, foi testado um sistema de alimentação que operava com o silo fechado, dois motovibradores e um Tee de alimentação para garantia de uma alimentação homogênea. O estudo realizado mostra que para as partículas de MDF e BCA a velocidade do ar na linha afetava consideravelmente a taxa de alimentação. Uma correlação empírica não linear foi desenvolvida, capaz de prever a eficiência da taxa de alimentação do sistema de transporte pneumático com precisão, sendo o coeficiente de correlação de 88,73%. Ainda no sistema de alimentação, foi proposto um modelo empírico para previsão da queda de pressão no Tee de alimentação, sendo o coeficiente de correlação do modelo de 98,25%. Como uma ferramenta complementar aos estudos experimentais do Tee de alimentação, as simulações numéricas em CFD (Fluidodinâmica Computacional) foram realizadas para a previsão da queda de pressão. O modelo utilizado foi o Euleriano Granular Multifásico e os resultados contribuíram para a compreensão da dispersão das partículas na câmara de mistura, sendo possível avaliar a influência da geometria do Tee na taxa de alimentação de sólidos. Considerando a perda de carga uma variável importante no projeto dos sistemas de transporte pneumático, também foram avaliados os modelos disponíveis na literatura para previsão da queda de pressão em trechos horizontais. De acordo com as partículas e condições experimentais estudadas, o modelo desenvolvido por Yang (1974) é o que se aproxima mais dos resultados experimentais, com desvios médios de 7,13% para o MDF e 14,57% para BCA.