CFD-DEM em tecnologias de conversão energética: uma minirrevisão sobre parâmetros associados às interações resíduo-resíduo e resíduo-parede do reator

Autores

DOI:

https://doi.org/10.21712/lajer.2025.v12.n3.p223-230

Palavras-chave:

CFD-DEM, parâmetros experimentais, coeficiente de restituição, coeficiente de atrito, ângulo de repouso

Resumo

A transição energética global tem impulsionado o desenvolvimento de tecnologias capazes de converter biomassa e resíduos em combustíveis. Nesse contexto, os reatores de leito de jorro destacam-se pela elevada eficiência de mistura gás-sólido, favorecendo os processos termoquímicos. No entanto, a previsão do comportamento fluidodinâmico desses reatores ainda representa um desafio, em razão da complexidade das intensas interações entre partículas e fluido. O acoplamento entre a Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD) e o Método dos Elementos Discretos (DEM) surge como uma abordagem promissora para compreender esses fenômenos, desde que os parâmetros de entrada utilizados sejam obtidos de forma experimental e fisicamente consistente. Este trabalho apresenta uma minirrevisão das metodologias experimentais empregadas para determinar parâmetros fundamentais em simulações CFD-DEM, como coeficiente de restituição, coeficientes de atrito estático e de rolamento, e ângulo de repouso. São descritos os principais procedimentos reportados na literatura, incluindo métodos de queda livre, plano inclinado, rampa de rolamento e caixa retangular com abas móveis. A análise evidencia que a definição adequada desses parâmetros é essencial para a confiabilidade das simulações e para a reprodutibilidade dos resultados. Conclui-se que a integração entre ensaios experimentais padronizados e modelagem numérica representa o caminho mais eficiente para aprimorar a simulação de sistemas gás-sólido e acelerar o desenvolvimento de tecnologias inovadoras e sustentáveis de conversão energética.

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Biografia do Autor

  • Renata Falqueto Louvem, Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Universitário Norte do Espírito Santo.

    Graduada em Engenharia Química pela Universidade Federal do Espírito Santo (2021). Mestra em Energia pela Universidade Federal do Espírito Santo UFES. Linha de pesquisa: eficiência energética, atuando principalmente na área de escoamento multifásico gás-sólido em leito de jorro. Tema da dissertação: "ROTA DE CONVERSÃO DE RESÍDUOS POLIOLEFÍNICOS EM COMBUSTÍVEIS: SIMULAÇÃO E PREVISÃO DO ÍNDICE DE MISTURA EM REATORES DE LEITO DE JORRO", sob orientação do Prof. Dr. Marcelo Silveira Bacelos e coorientação do Prof. Dr. Daniel da Cunha Ribeiro. Doutoranda em Energia pela Universidade Federal do Espírito Santo UFES. Linha de pesquisa: eficiência energética, atuando principalmente na área de escoamento multifásico gás-sólido em leito de jorro, sob orientação do Prof. Dr. Marcelo Silveira Bacelos. Graduada em Licenciatura em Química pela Faculdade IBRA. Pós-graduada em Matemática na Prática pela Universidade Federal do Espírito Santo. 

  • Daniel da Cunha Ribeiro, Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Universitário Norte do Espírito Santo.

    Professor Associado do curso de Engenharia de Petróleo da Universidade Federal do Espírito Santo, campus São Mateus. Possui graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal do Rio de Janeiro (1998). A partir do Mestrado em Engenharia Química pela Universidade Estadual de Campinas (1999) passou a atuar na área de Mecânica dos Fluidos Computacional (CFD), com ênfase em Escoamentos Multifásicos na área de Petróleo e Gás. Na Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC) doutorou-se em Engenharia Química na área de Mecânica dos Fluidos Computacional com ênfase em tanques agitados. Foi consultor técnico da ESSS por 9 anos. Atua principalmente nos seguintes temas: modelagem numérica e experimental de escoamento multifásicos, separação de fluidos e mecânica dos fluidos computacional. Participa do ANP-PRH 53.1 da UFES desde 2020. É coordenador do Laboratório de Computação de Alto Desempenho do Programa de Pós-Graduação em Energia desde 2016.

  • Marcelo Silveira Bacelos, Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Universitário Norte do Espírito Santo.

    Formou-se em Engenharia Química pela FURG em 1999 e, posteriormente, ingressou no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química da UFSCar, onde obteve o título de Mestre em 2002 (bolsista CNPq) e Doutor em 2006 (bolsista CAPES). Realizou pesquisa de pós-doutorado no Departamento de Engenharia Química da UFSCar entre 2006 e 2008, com bolsa FAPESP. Em agosto de 2008, iniciou sua carreira no magistério superior como Professor Adjunto no extinto Departamento de Engenharia e Ciências Exatas (DECE) da UFES, no campus provisório de São Mateus/ES. Atuou como Membro Titular da Câmara de Assessoramento da FAPES entre 2010 e 2014. Em 2016, realizou pós-doutorado no Illinois Institute of Technology, em Chicago, EUA. Foi Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Energia (PPGEN) nos períodos de 2014-2015 e 2019-2023. Atualmente, é Professor Titular do Departamento de Engenharia e Tecnologia da UFES, onde ministra disciplinas de Fenômenos de Transporte nos cursos de graduação em Engenharia Química e Engenharia de Produção. Desde 2011, é membro permanente do PPGEN/UFES, onde leciona as disciplinas de Seminários em Eficiência Energética e Tecnologias para Produção de Combustíveis nos cursos de Mestrado e Doutorado. Desde 2023, é bolsista de Produtividade em Pesquisa (BPC-PQ) da FAPES. Suas pesquisas concentram-se na produção de combustíveis derivados de resíduos em reatores de leito de jorro (ou fluidizados) e na recuperação de frações líquidas de gás natural por meio de processos de resfriamento.

  • Paulo Sérgio Moscon, Universidade Federal do Espírito Santo, Centro Universitário Norte do Espírito Santo.

    Possui graduação em Licenciatura Em Física pela Universidade Federal do Espírito Santo (2004), graduação em Bacharelado Em Física pela Universidade Federal do Espírito Santo (2004), mestrado em Física pela Universidade Federal do Espírito Santo (2006) e doutorado em Física pela Universidade Federal do Espírito Santo (2009). Atualmente é professor adjunto 1 da UFES, com vínculo empregatício desde Março de 2010. Tem experiência na área de Física, com ênfase em Física da matéria condensada, atuando principalmente nos seguintes temas: tricamadas magnetostrictivas, anisotropia em metais amorfos magnetostrictivos, sensores magnéticos, efeito magnetoelástico, reorientação de spins, distribuição de tensão em fitas magnetostrictivas, espectroscopia Mössbauer. Entre as técnicas experimentais de caracterização que domina destacam-se: espectroscopia Mössbauer, ressonância ferromagnética, microscopia eletrônica de varredura, SPM, magnetometria por amostra vibrande, susceptibilidade magnética AC, magnetorresistência, etc. Possui experiência com as técnicas de mecanossíntese, melt-spinning e sputtering para preparação de amostras.

Referências

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Publicado

29-11-2025

Edição

v. 12 n. 3 (2025)

Seção

Eficiência Energética

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Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

O autor, no ato da submissão do artigo, transfere o direito autoral ao periódico.

Como Citar

Falqueto Louvem, R. (2025) “CFD-DEM em tecnologias de conversão energética: uma minirrevisão sobre parâmetros associados às interações resíduo-resíduo e resíduo-parede do reator”, Latin American Journal of Energy Research, 12(3), p. 223–230. doi:10.21712/lajer.2025.v12.n3.p223-230.

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