Análise de sensibilidade paramétrica na modelagem da secagem de fertilizantes em secador rotatório

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

O secador rotatório figura entre os equipamentos de maior importância em processos de secagem de diversos produtos devido ao seu elevado desempenho e grande capacidade de processamento. Consiste de um tambor cilíndrico, ligeiramente inclinado em relação à horizontal, que gira em baixa velocidade. O interior do tambor é equipado com suspensores que coletam os sólidos no fundo do tambor e os transporta até uma posição angular de onde são lançados em forma de cascata contra uma corrente de gases quentes. A modelagem do processo de secagem de fertilizantes em secadores rotatórios é baseada na aplicação das equações de conservação de massa e energia para as fases fluida e particulada em elementos infinitesimais de volume do secador. Em trabalho prévio na Faculdade de Engenharia Química da Universidade Federal de Uberlândia-MG, foi desenvolvido um novo modelo para descrever as distribuições de umidade e temperatura do ar e do fertilizante ao longo do comprimento do secador, sendo validado com dados experimentais para o fertilizante superfosfato simples granulado (SSPG). A comparação dos resultados obtidos pelo modelo proposto por ARRUDA (2008) mostrou uma boa concordância com os dados experimentais obtidos em uma unidade piloto (0,3 m de diâmetro e 1,5 m de comprimento). Entretanto, a modelagem proposta por ARRUDA (2008) apresentou desvios significativos com os resultados experimentais obtidos por FERNANDES (2008) em um secador industrial concorrente (3,0 m de diâmetro e 30 m de comprimento), porém estes desvios possivelmente foram provocados por imprecisões de medidas, premissas de ar falso (perdas) e/ou possíveis diferenças no comportamento dos materiais utilizados nos ensaios por ARRUDA (2008) e os utilizados por FERNANDES (2008). A fim de buscar melhorias significativas a previsibilidade do modelo, o principal objetivo deste trabalho foi analisar as influências dos parâmetros: coeficientes de transferência de calor, taxa de secagem do material e calor específico do sólido e do ar, através de um estudo de sensibilidade paramétrica avaliada pelas técnicas de planejamento fatorial de experimentos e superfície de resposta. As respostas analisadas foram umidades e temperaturas, do sólido e do fluido, obtidas pelo modelo de secagem de fertilizantes em secadores rotatórios contracorrente proposto por ARRUDA (2008). As análises de variância juntamente com as superfícies de resposta demonstraram que todos os parâmetros estudados têm significância estatística, porém em algumas respostas foi observado uma maior influência de alguns parâmetros. Os resultados obtidos da análise de sensibilidade paramétrica demonstram a importância de conhecer os parâmetros mais significativos para buscar descrevê-los com maior acurácia, o que irá contribuir para o conhecimento mais apurado do processo de secagem proporcionando um aumento de eficiência em equipamentos já instalados e de precisão no projeto de novos equipamentos.

ASSUNTO(S)

transferência de calor e massa secagem de fertilizantes secadores rotatórios análise de sensibilidade paramétrica engenharia quimica secagem fertilizantes - secagem calor - transferência massa - transferência processos químicos - modelos matemáticos heat and mass transfer fertilizer drying rotary dryers parametric sensitivity analysis

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