Konsekvenser for praksis

Chevilenko et al. (1979) mostram a dependência da Umvf com a

saturação de água (φ), definida como razão da massa de água por massa de inertes secos, como mostra a Figura 2.10. É possível deduzir desta figura, que o aumento da saturação de água no leito provoca o aumento na Umvf, e esse aumento é

atenuado pelo aumento de Γ, mantendo-se a freqüência constante.

0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 1,0 1,2 1,4 1,6 1,8 2,0 2,2 (U mv f ) u /( U mv f ) s φ (kg/kg) A = 0,5x10-3m A = 1,0x10-3m A = 1,5x10-3m

Figura 2.10: (Umvf)u/(Umvf)s em função da saturação de água no leito

Na Figura 2.10, (Umvf)u e (Umvf)s referem-se respectivamente a

velocidade mínima de vibrofluidização para o inerte recoberto com “pasta” e velocidade mínima de vibrofluidização para o inerte seco.

Erdész e Ormós (1985) utilizaram um leito vibrofluidizado com geometria cilíndrica, altura de 0,5 m e diâmetro da coluna de 0,11 m construído em vidro e usaram dois tipos de partículas inertes, areia de quartzo e coríndon. O coríndon, comumente chamado de alumina (Al2O3), é abrasivo e a sua densidade é

cerca de 1,5 vezes maior que a da areia de quartzo. Como pastas para recobrimento dos inertes, foram utilizados Rigecoccin, que é uma base para material veterinário centrifugado (umidade inicial de 35%) e um gel de hidróxido de alumínio (umidade inicial de 75%). Para estes materiais, a massa de inertes utilizada foi de 1 kg para Γ variando entre 0 a 9,10. Os autores avaliaram a influência do tamanho e da densidade dos inertes, temperatura e vazão do ar na entrada e do Γ sobre o comportamento do processo de secagem de pastas, e concluíram que o aumento do tamanho e da densidade das partículas inertes (de areia para alumina) pode melhorar consideravelmente a eficácia da operação de secagem, atribuindo essa melhora ao efeito abrasivo das partículas de alumina provocado pela alta força de inércia em função da sua densidade, e pela melhor distribuição do material sobre a superfície esférica da mesma em comparação com a areia de quartzo, que é formada por cristais pequenos e irregulares. A eficiência da secagem pode ser melhorada também pelo aumento da intensidade de vibração, justamente por aumentar a eficiência da transferência de calor e de umidade e melhorar a taxa de remoção da pasta seca que recobre os inertes, evitando o crescimento descontrolado deste filme. Em função da melhora da fluidização

como efeito da vibração, a vazão de ar também pode ser reduzida consideravelmente, sendo esta necessária somente para transportar a umidade, e conseqüentemente, a eficiência da secagem pode ser aumentada com a manutenção da vazão.

Novy e Kieckbusch (1987) utilizaram um leito vibrofluidizado de geometria cilíndrica, construído em PVC com altura de 0,23 m e diâmetro de coluna de 0,145 m, e usaram como inertes esferas de vidro com diâmetro de 4x10-3 e 20x10-3 m. Os autores analisaram o efeito da temperatura do ar de entrada, concentração da alimentação e tamanho dos inertes sobre o comportamento da secagem de leite em pó reconstituído. Analisando os parâmetros citados, observaram que o diâmetro dos inertes provocou maior influência sobre a taxa de secagem e que a influência da temperatura do ar e da concentração do leite na alimentação do leito foi desprezível. As esferas de maior tamanho praticamente não “perceberam” o escoamento de ar, mas apresentaram menor tempo de secagem e menor aglomeração, devido à intensa movimentação destas. Quanto à concentração de leite em pó na água, observaram que quanto maior é esta concentração, maior é a tendência à formação de canais preferenciais e blocos rígidos (para partículas de menor diâmetro), dificultando o processo de secagem. Quando é adicionada sobre as partículas pasta com menor concentração de leite (cerca de 10%), primeiro observaram o completo recobrimento das partículas, mas quando secas, o leite não se desprendeu das partículas.

Pan et al. (1995) utilizaram um leito vibrofluidizado de geometria cilíndrica, construído em acrílico com diâmetro de 0,24 m, altura de 0,55 m e Γ máximo igual a 5. As partículas inertes usadas foram farelo de trigo (material

poroso) e areia do mar (material não poroso), e como pasta, uma suspensão de bactérias fotossintéticas altamente sensíveis à temperatura. Inicialmente observaram que para os sólidos porosos era possível saturar o leito com pasta até umidade de cerca de 50% (base úmida) sem que ocorressem aglomerações durante a operação, enquanto que para o recobrimento da areia com pasta era possível cerca de 20% (base úmida). Também observaram que a secagem em leito vibrofluidizado (batelada e contínuo) permite o processamento de pastas com menor exigência de vazão de ar, quando comparado com o leito fluidizado convencional e que a vibração mecânica facilita a fluidização, previne segregação e reduz o atrito.

Foram encontrados na literatura alguns trabalhos em leito vibrofluidizado com inertes que utilizam como “pasta” o glicerol, que, como é o objeto de estudo deste trabalho serão discutidos no próximo item.

2.5.1.1 Operação do leito vibrofluidizado com o glicerol

Para a realização de estudos em leitos “moveis” do tipo fluidizado, vibrofluidizado e de jorro em presença de uma pasta, alguns pesquisadores utilizam para simular a presença do filme sobre os inertes o glicerol, por tratar-se de uma substância de baixa pressão de vapor (praticamente não evapora nas condições de trabalho), ser relativamente comum, não tóxico e bem estudado. Outro fator considerado é que a sua viscosidade altera-se consideravelmente sob o efeito da temperatura, possibilitando o estudo das forças viscosas em uma ampla faixa.

Pakowski e Mujumdar (1980) utilizaram um leito vibrofluidizado de geometria retangular (0,2 x 0,2 m), construído em acrílico, operando com partículas inertes de vidro (0,454x10-3 e 0,667x10-3 m e H0 = 0,08 m) recobertas

com glicerol. Trabalharam com a temperatura constante no intervalo de 60 a 100ºC, amplitude de vibração e saturação de glicerol (massa de glicerol por massa de inertes) de 0,0000, 0,00015, 0,0003 e 0,0006. Estudaram a transferência de calor de um cilindro vertical imerso no leito e conseqüentemente a dinâmica das partículas sob influência deste líquido no leito.

Malhotra et al. (1984) estudaram a fluidodinâmica de um leito vibrofluidizado retangular (0,20 x 0,05 m), com partículas inertes de vidro (0,353x10-3 e 0,667x10-3 m e H0 entre 0,095 e 0,12 m) recobertas com glicerol. A

temperatura utilizada foi a ambiente, amplitude de 0,0425 m, Γ variando de 0 a 4 e φ de 0,000, 0,003 e 0,006.

Inicialmente, Malhotra et al. (1984) observaram fluidização para valores de φ até 0,0006 mesmo sem a ajuda da vibração, só que esta fluidização foi bastante pobre e caracterizada por movimentos ascendentes localizados (channelling). Acima desta saturação de glicerol, não foi possível fluidizar o material sem a ajuda de intensa vibração (Γ > 4). Para a utilização do leito sem a adição de líquido, obtiveram curvas características semelhantes às normalmente encontradas na literatura, e observaram que o leito compacta com o aumento da intensidade de vibração até Γ próximo de 2, e acima deste valor, o leito começa a se expandir. Nas Figuras 2.11, 2.12 e 2.13 é possível observar que para o leito fluidizado (Γ = 0), o comportamento das curvas é semelhante ao obtido para o caso fluidizado convencional (sem a adição de líquido). Ainda para estas curvas,

observaram que a adição de líquido praticamente dobrou o valor da velocidade mínima de fluidização e as curvas tornaram-se levemente mais “suaves”. Quando foi adicionada a vibração sobre o leito fluidizado em presença de glicerol, as curvas características tornaram-se “suaves” (sem “rampa”), e a queda de pressão observada foi sempre maior, resultado válido até U/Umf ≤ 1,0. Na análise da

influência da saturação de líquido, (comparando as Figuras 2.11 e 2.13), observaram uma grande diferença no patamar de queda de pressão, e esta diferença foi mais pronunciada com o aumento do grau de aderência (stickiness), isto é, aumento de φ. Para valor de saturação 0,006 no leito fluidizado (Figura 2.13), a fluidização tornou-se irregular, com a movimentação monotônica das partículas e bloqueando a passagem do ar. Com a aplicação da vibração (para Γ > 1) os efeitos de channelling foram quase imperceptíveis. A influência do aumento do diâmetro dos inertes (comparando as Figuras 2.11 e 2.12), mostra um alongamento das curvas (suavização) para as partículas de maiores diâmetros e conseqüente aumento no valor da Umf.

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 ∆ p (N/m 2 ) U_s (m/s) Γ = 0,0 Γ = 2,0 Γ = 4,0

Figura 2.11: ∆p em função de Us parametrizado em Γ; esferas de vidro; dp =

3,53x10-2 m; H0 = 0,095 m; φ = 0,003; (Malhotra et al., 1984). 0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 ∆ p (N/m 2 ) U_s (m/s) Γ = 0,0 Γ = 2,0 Γ = 4,0

Figura 2.12: ∆p em função de Us parametrizado em Γ; esferas de vidro; dp =

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 ∆ p (N/m 2 ) U_s (m/s) Γ = 0,0 Γ = 2,0 Γ = 4,0

Figura 2.13: ∆p em função de Us parametrizado em Γ; esferas de vidro; dp =

3,53x10-2 m; H0 = 0,095 m; φ = 0,006; (Malhotra et al., 1984).