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Title: Estudo numérico (via CFX) e experimental da secagem de blocos cerâmicos
Other Titles: Numerical (via CFX) and experimental study of block drying Ceramic
???metadata.dc.creator???: SILVA, João Paulo Paes de Araújo.
???metadata.dc.contributor.advisor1???: PEREIRA NETO, Antônio Tavernard.
???metadata.dc.contributor.referee1???: ARAUJO, Antonio Carlos Brandão de.
???metadata.dc.contributor.referee2???: ALVES, Jose Jailson Nicácio.
???metadata.dc.contributor.referee3???: SILVA, Sidnei Kleber da.
???metadata.dc.contributor.referee4???: ARAÚJO , Morgana de Vasconcellos.
Keywords: lodo de ETA;secagem de tijolo ecológico;coeficiente de difusividade;modelagem numérica;sludge from Water Treatment Station;ecological brick drying;diffusivity coefficient;numerical modeling
Issue Date: 28-Apr-2023
Publisher: Universidade Federal de Campina Grande
Citation: SILVA, João Paulo Paes de Araújo. Estudo numérico (via CFX) e experimental da secagem de blocos cerâmicos. 2024. 207 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Química) – Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química, Centro de Ciências e Tecnologias, Universidade Federal de Campina Grande, Paraíba, Brasil, 2024.
???metadata.dc.description.resumo???: Tendo em vista que o Brasil possui um importante parque fabril no setor cerâmico, matériaprima em abundância, uma taxa de crescimento estável no setor de construção civil e é um dos maiores consumidores do mundo de material cerâmico, o desenvolvimento desse setor é influenciado pela qualidade do seu produto e do custo da sua produção, os quais dependem diretamente de uma eficiente etapa de secagem, etapa na qual a demanda energética é alta e, geralmente, atendida por fontes de energia não-renováveis, causadoras de impacto ambiental por meio da emissão de CO2. A presente Tese visa tanto o desenvolvimento de um modelo numérico de secagem de tijolo em estufa (via CFX), quanto o desenvolvimento de tijolo ecológico para produção industrial. Utilizou-se o trabalho experimental de nascimento (2002) para a validação do modelo numérico desenvolvido nesta tese, que adotou o modelo de difusão líquida como transporte mássico entre os domínios, como utilizado em Araújo (2019) e Santos (2019). Assim, buscou-se a determinação, numericamente/experimentalmente, da difusividade no tijolo em temperaturas 60, 80 e 110°C, bem como a determinação dos parâmetros da equação de Arrhenius. Dessa forma são apresentados em imagens gráficas, por meio da simulação numérica, os comportamentos mássicos e térmicos através dos seus campos de gradientes e das suas curvas de cinéticas em tempos e temperaturas de secagens diferentes. Vale salientar que o presente modelo também retratou o comportamento de variáveis externas ao tijolo, como temperatura e velocidade da corrente de ar quente que o envolve, e ao levar em conta condições do entorno, o modelo torna os resultados mais próximos do real. A parte experimental do trabalho de produção do tijolo ecológico foi realizada no laboratório da Estação de Tratamento de Água (ETA), situado em Piranhas (AL), a qual é operada pela Companhia de Saneamento de Alagoas (CASAL). Visando uma maior sustentabilidade nos processos produtivos não só do tijolo industrial, mas também do tratamento da água, buscou-se o desenvolvimento de um tijolo ecológico através do uso do lodo de ETA na composição da massa argilosa, uma vez que esse resíduo é rico em Alumínio, capaz de agregar maior resistência ao tijolo. Assim, foi viabilizada no sertão alagoano, de forma inédita, uma destinação limpa para esse resíduo, bem como a produção de um tijolo ecológico sem a etapa de queima, conciliando, assim, os interesses sustentáveis em comum dos setores industriais: saneamento e cerâmico.
Abstract: Bearing in mind that Brazil, in addition to having an important industrial park in the ceramic sector, raw materials in abundance, a stable growth rate in the civil construction sector and also being one of the largest consumers of ceramic material in the world, leads us to realizing that this sector only depends on the quality of its product and the cost of its production, which directly depend on an efficient drying stage. Stage in which the energy demand is high and, generally, met by non-renewable energy sources, causing environmental impact through the emission of CO2. The present thesis aims at both the development of a numerical model for drying brick in an oven (via CFX) and the development of an ecological brick for industrial production. The experimental work from Nascimento (2002) was used to validate the numerical model developed in this thesis, which adopted the liquid diffusion model as mass transport between domains, as used by Araújo (2019) and Santos (2019). Thus, the determination by numerical model of the diffusivity in the brick at temperatures 60, 80 and 110°C was sought, as well as the determination of the parameters of the Arrhenius equation for the brickgreenhouse system. In this way, the mass and thermal behaviors are presented in graphic images, through numerical simulation, through their gradient fields and their kinetic curves in different drying times and temperatures. It is worth mentioning that the present model also portrayed the behavior of variables external to the brick, such as temperature and velocity of the hot air current that surrounds it, and when taking into account the surrounding conditions, the model makes the results closer to the real. The experimental part of the ecological brick production work was carried out in the laboratory of the Water Treatment Station (ETA), located in Piranhas (AL), which is operated by Companhia de Saneamento de Alagoas (CASAL). Aiming at greater sustainability in the production processes, not only of the industrial brick, but also of water treatment, an attempt was made to develop an ecological brick through the use of ETA sludge in the composition of the clayey mass, since this residue is rich in aluminum, capable of adding greater resistance to the brick, allowing it to meet NBR 16814, which stipulates the minimum resistance for an ecological brick. Thus, in an unprecedented way, a clean destination for this waste was made possible in the backlands of Alagoas, as well as the production of an ecological brick without the burning stage, thus reconciling the sustainable interests in common of the industrial sectors: sanitation and ceramics.
Keywords: lodo de ETA
secagem de tijolo ecológico
coeficiente de difusividade
modelagem numérica
sludge from Water Treatment Station
ecological brick drying
diffusivity coefficient
numerical modeling
???metadata.dc.subject.cnpq???: Engenharia Química
URI: http://dspace.sti.ufcg.edu.br:8080/jspui/handle/riufcg/36565
Appears in Collections:Doutorado em Engenharia Química.

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JOÃO PAULO PAES DE ARAÚJO SILVA – TESE (PPGEQ) 2023.pdf8.66 MBAdobe PDFView/Open


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