Fluidodinâmica e segregação da mistura de areia e resíduo de malte em leito de jorro cônico

Natalia Pazin Almeida; Taisa Lira; Beatriz Cristina Silverio; José Luiz Vieira Neto; Kassia Santos

doi:10.21712/lajer.2024.v11.n1.p45-56

Autores/as

Natalia Pazin Almeida Aluna do PPGEQ UFU https://orcid.org/0000-0003-2241-4063
Taisa Lira Professor da Universidade Federal do Espírito Santo – UFES, campus São Mateus, ES, Brasil https://orcid.org/0000-0002-2690-242X
Beatriz Cristina Silverio Universidade Federal do Triângulo Mineiro https://orcid.org/0000-0003-0887-3474
José Luiz Vieira Neto Professor da Universidade Federal do Triângulo Mineiro – UFTM, ICTE, campus Univerdecidade, MG, Brasil https://orcid.org/0000-0003-0736-3974
Kassia Santos Professor da Universidade Federal do Triângulo Mineiro – UFTM, ICTE, campus Univerdecidade, MG, Brasil https://orcid.org/0000-0001-7452-6900

DOI:

https://doi.org/10.21712/lajer.2024.v11.n1.p45-56

Palabras clave:

leito de jorro, segregação de partículas, resíduo de malte, mistura de particulas, segregação de particulas em leito de jorro

Resumen

Um dos setores mais tradicionais do agronegócio brasileiro é a indústria cervejeira. O cereal mais utilizado nesse processo é a cevada, gerando como principal subproduto resíduo de malte, uma biomassa lignocelulósica. A pirólise em leito de jorro é uma tecnologia promissora para geração de energia renovável a partir de resíduos agroindustriais. Assim, para verificar a possibilidade de aplicação do leito de jorro como um reator de pirólise, foram realizadas análises fluidodinâmicas da mistura de resíduo de malte e areia. Observou-se como a altura estática do leito e a fração de massa da biomassa influenciam a condição de jorro mínimo e crítico, e a segregação das partículas. As correlações analisadas apresentaram bons resultados na previsão da velocidade mínima de jorro, com um erro relativo de 4,83%. Para a queda de pressão máxima, a melhor correlação mostrou um erro relativo de 13,91% e, para a queda de pressão do jorro mínimo, um erro relativo de 5,45%. Também, em relação à segregação foi observado que a base do leito apresentou taxas mais elevadas de segregação, com uma maior presença de partículas de areia.

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Biografía del autor/a

Natalia Pazin Almeida, Aluna do PPGEQ UFU

Doutoranda em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia - UFU, com mestrado em Engenharia Química pela UFU (2020) e graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal do Triângulo Mineiro - UFTM (2018). Durante a graduação, recebeu bolsas de pesquisa do CNPq, CAPES e FAPEMIG, nos anos de 2013 a 2017. No mestrado, sua pesquisa se concentrou na aplicação do acoplamento CFD-DEM ao estudo do leito de jorro, com apoio financeiro da FAPEMIG. Participou do Programa de Internacionalização - PrInt em 2022/2023, sendo contemplada com uma bolsa CAPES de Doutorado Sanduíche para desenvolvimento da pesquisa na Universidade do País Basco - UPV/EHU, em Leioa, Espanha. Tem experiência em Fluidodinâmica Computacional e Método de Elementos Discretos.

Taisa Lira, Professor da Universidade Federal do Espírito Santo – UFES, campus São Mateus, ES, Brasil

Possui Graduação em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia (2003), Mestrado em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia (2005) e Doutorado em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia (2009). É Professora Adjunto do Departamento de Engenharias e Tecnologia e Professora Permanente do Programa de Pós-graduação em Energia, ambos da Universidade Federal do Espírito Santo. Tem experiência na área de Engenharia Química, com ênfase em Modelagem, Simulação e Otimização de Processos, atuando principalmente com pirólise de biomassa. É bolsista Pesquisador Capixaba (Edital FAPES Nº 06/2021) na modalidade Pq - Produtividade em Pesquisa.

Beatriz Cristina Silverio, Universidade Federal do Triângulo Mineiro

Atua como docente DE da classe Associada na Universidade Federal do Triângulo Mineiro - UFTM. Atualmente é docente do Departamento de Engenharia de Alimentos da UFTM, lecionando nos cursos de Engenharia do Instituto de Ciências Exatas e Tecnológicas as disciplinas de Química Geral para Engenharias, Secagem Insustrial, Processos Industriais, Operações Unitárias e Fenômenos de Transporte. Possui graduação (2008), mestrado (2010) e doutorado (2012) em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia. Atuou como professora DE da Universidade Federal de Goiás (UFG) no Instituto de Química nos anos de 2012 à 2015. Tem experiência na área de Processos de Separação na Engenharia Química e nos Estudos de Sistemas Particulados, atuando principalmente nos seguintes temas: secagem, secador rotativo, secador rotoaerado, secagem de frutas, secagem de fertilizantes, transferência de massa e fluidodinâmica computacional, reaproveitamento de resíduos industriais, processos de separação em hidrociclones, termo conversões, pirólise de resíduos industriais.

José Luiz Vieira Neto, Professor da Universidade Federal do Triângulo Mineiro – UFTM, ICTE, campus Univerdecidade, MG, Brasil

Possui Graduação (2004), Mestrado (2007) e Doutorado (2011) em Engenharia Química pela Universidade Federal de Uberlândia - UFU. Atualmente é Professor de Magistério Superior na Universidade Federal do Triângulo Mineiro (UFTM) no curso de Engenharia Química do Instituto de Ciências e Tecnologia e Exatas (ICTE). Desde Set/2017 até Set/2019 exerceu cargo de Coordenador Substituto do Curso de Graduação em Eng. Química. Também já exerceu o cargo de Coordenador do Curso de Engenharia Química de Fev/2014 a Set/2015. Tem experiência na área de Engenharia Química com ênfase em Processos de Separação e mistura. Possui também conhecimentos em: escoamento multifásico granular (leito de jorro, leito fixo e leito fluidizado); simulações pela técnica de fluidodinâmica computacional (CFD) e por elementos discretos (DEM), secagem de biomassas (resíduos e frutas), secagem e granulação de fertilizantes, secador rotativo, secadores solares (energia renovável), extração sustentável de óleos essenciais, e ainda, escoamentos em seções anulares. Defendeu Dissertação de Mestrado (26/02/07) entitulada: "Estudo da fluidodinâmica de um leito de jorro com tubo draft", sendo aprovado pela banca. Nesta dissertação realizou-se simulações CFD validadas com dados experimentais de queda de pressão. Defendeu Tese de Doutorado (31/05/2011) entitulada: "Estudo experimental e de simulação por CFD de escoamentos em seções anulares", sendo aprovado pela banca. Nesta tese foram realizadas simulações CFD e levantandos dados experimentais de queda de pressão de escoamentos com fluidos não-Newtonianos em seções anulares. Participou como Pesquisador no Projeto de Pesquisa (FAU-UFU e CENPES PETROBRAS) entitulado: "Otimização da separação sólido-líquido na perfuração de poços de petróleo e gás e modelagem e simulação numérica de escoamentos de fluidos em seções anulares", na sub-área: "Estudo experimental e de simulação CFD de escoamentos em seções anulares com excentricidade variável e com obstrução parcial da coluna". Atuou também como Professor de Magistério Superior na Universidade Federal de São João Del Rei (UFSJ) no Departamento de Engenharia Química e Estatística (DEQUE) do Campus Alto Paroepeba (CAP) no período de 01/03/2012 à 24/04/2013.

Kassia Santos, Professor da Universidade Federal do Triângulo Mineiro – UFTM, ICTE, campus Univerdecidade, MG, Brasil

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Taisa Lira, Professor da Universidade Federal do Espírito Santo – UFES, campus São Mateus, ES, Brasil

Beatriz Cristina Silverio, Universidade Federal do Triângulo Mineiro

José Luiz Vieira Neto, Professor da Universidade Federal do Triângulo Mineiro – UFTM, ICTE, campus Univerdecidade, MG, Brasil

Kassia Santos, Professor da Universidade Federal do Triângulo Mineiro – UFTM, ICTE, campus Univerdecidade, MG, Brasil

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