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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA CAMPUS VIII PROF. MARIA JOSÉ DA PENHA CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLOGIA E SAÚDE CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL DANIEL BERG DE LIMA FAUSTINO SECAGEM DE TIJOLOS CERÂMICOS NO FORMATO DE PARALELEPÍPEDO: TEORIAS DE SECAGEM ARARUNA 2016

UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA CAMPUS VIII PROF. …dspace.bc.uepb.edu.br/jspui/bitstream/123456789/10305/1/PDF- Daniel... · térmicas (Lei de Fourier) ou por transferência de

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARABA

CAMPUS VIII PROF. MARIA JOS DA PENHA

CENTRO DE CINCIAS TECNOLOGIA E SADE

CURSO DE BACHARELADO EM ENGENHARIA CIVIL

DANIEL BERG DE LIMA FAUSTINO

SECAGEM DE TIJOLOS CERMICOS NO FORMATO DE PARALELEPPEDO:

TEORIAS DE SECAGEM

ARARUNA

2016

DANIEL BERG DE LIMA FAUSTINO

SECAGEM DE TIJOLOS CERMICOS NO FORMATO DE PARALELEPPEDO:

TEORIAS DE SECAGEM

Trabalho de Concluso de Curso apresentada

ao Programa de Graduao em Bacharelado

em Engenharia Civil da Universidade Estadual

da Paraba, como requisito parcial obteno

do ttulo de Bacharel em Engenharia Civil.

rea de concentrao: Processos Trmicos e

de Secagem.

Orientador: Prof. MSc. Israel Buriti Galvo.

ARARUNA

2016

expressamente proibida a comercializao deste documento, tanto na forma impressa como eletrnica.Sua reproduo total ou parcial permitida exclusivamente para fins acadmicos e cientficos, desde que nareproduo figure a identificao do autor, ttulo, instituio e ano da dissertao.

Secagem de tijolos cermicos no formato de paraleleppedo[manuscrito] : teorias de secagem / Daniel Berg de Lima Faustino.- 2016. 24 p. : il.

Digitado. Trabalho de Concluso de Curso (Graduao em EngenhariaCivil) - Universidade Estadual da Paraba, Centro de CinciasTecnologia e Sade, 2016. "Orientao: Me.Israel Buriti Galvo, Departamento deEngenharia Civil".

F268s Faustino,Daniel Berg de Lima

21. ed. CDD 693.4 1. Tijolos 2.Construo civil 3.Engenharia civil I. Ttulo.

Aos meus pais, pela dedicao, companheirismo,

amizade e insistncia, DEDICO.

AGRADECIMENTOS

Ao meu pai Wandenberg, minha me Ana Helena, minha companheira Ingred,

ao nosso filho Arthur Berg, por compreenderem minha ausncia nas reunies familiares

devido a todo esse tempo em outra cidade e a todas as pessoas de minha famlia que

sempre estiveram presente.

Aos professores do Curso de engenharia da UEPB que contriburam ao longo

desses trinta meses, por meio das disciplinas e debates: Nivaldo, Daniel, Jamilton,

Leidmar, Maria Cordo, Maria das Vitrias, Larcio, Joo Hugo, e em especial, ao meu

orientador Israel Galvo por sua pacincia e companheirismo.

funcionria da UEPB, Joaline, pela presteza e atendimento quando nos foi

necessrio.

Aos colegas de classe pelos momentos de amizade, apoio, companheirismo em

todos os momentos, em especial, Drielly, Elonir, Priscilla e Renata.

Aos colegas de curso e amigos, Thiago Alcntara, Lucas Diniz, Robson Kel, Igor

Martins, Lucas Diego, Paulo Ricardo, Lucas Cerqueira, Dona L, Danilo, Diego, Bruno

Padilha, Bruno Careca, Igor Lucena, entre outros.

s amizades feitas dentro e fora da universidade.

A todos que contriburam direta e indiretamente para minha formao, meu muito

obrigado.

Na engenharia civil quando precisamos de

pedras para construir e no as temos, tambm

construmos as pedras. Israel Buriti Galvo

SECAGEM DE TIJOLOS CERMICOS NO FORMATO DE PARALELEPPEDO:

TEORIAS DE SECAGEM

Daniel Berg de Lima Faustino*

RESUMO

No presente artigo apresentado um estudo inicial acerca das principais teorias de secagem.

Trazemos os modelos empricos e no-empricos, em especial os modelos baseados em

difuso e os modelos baseados na termodinmica dos processos irreversveis. Ademais,

apresentada uma proposta de estado da arte do tema no que se refere a secagem de tijolos

cermicos no formato de paraleleppedo, onde so mostrados e trazidos a tona os trabalhos

mais relevantes e a que se propem. Baseando-se na viabilidade de estudar uma pea com tal

geometria propomos tambm aplicaes em outros materiais com o mesmo formato que so

extremamente recorrentes na Engenharia civil, como vigas, pilares e estacas pr-moldadas.

Palavras-Chave: Secagem, Termodinmica dos processos irreversveis, Tijolos cermicos.

* Aluno de Graduao em Engenharia Civil na Universidade Estadual da Paraba Campus VIII.

Email: [email protected]

Sumrio 1 INTRODUO ..................................................................................................................... 10

2 FUNDAMENTAO TERICA ........................................................................................ 11

2.1 SECAGEM ..................................................................................................................... 11

2.2 MODELO DIFUSIVO ................................................................................................... 13

2.3 MODELO BASEADO NA TERMODINMICA DO NO-EQUILBRIO MODELO

DE LUIKOV ........................................................................................................................ 14

2.4 CERMICA ................................................................................................................... 17

3 CONCLUSO ....................................................................................................................... 21

REFERNCIAS ....................................................................................................................... 22

10

1 INTRODUO

Material cermico um tipo de material cuja matria-prima principal a argila

vermelha ou branca, constituda de silicatos de ferro, alumnio e magnsio. Consistem numa

mistura de argilas que contm uma quantidade de gua de at 30 %, para moldagem plstica,

produo rudimentar de tijolos, distribuda uniformemente em toda pea, e que deve ser

evaporada.

Define-se cermica como sendo um material inorgnico, no-metlico obtido geralmente

aps tratamento trmico da massa cermica em temperaturas elevadas. Os materiais

cermicos so fabricados a partir de matrias-primas que podem ser naturais e/ou sintticas.

As matrias-primas naturais, mais comuns, so: argila, caulim, quartzo, feldspato, filito, talco,

calcita, dolomita, etc. As matrias-primas sintticas incluem entre outras aluminas sob

diferentes formas (calcinada); carbeto de silcio e os mais diversos produtos qumicos

inorgnicos (NASCIMENTO, 2002).

A forma adequada para a secagem das peas cermicas a da evaporao de gua, por

meio de fornecimento de calor, assim, a gua eliminada do corpo cermico por meio de

aquecimento pelo ar quente circulante ou esttico. Pode-se dizer que a secagem se d pela

eliminao, por evaporao, da gua de conformao das peas cermicas por meio de ar

aquecido. Ademais, o processo de secagem influi efetivamente na qualidade final do produto.

Existem problemas que ocorrem durante a secagem de tijolos a serem resolvidos.Com a

secagem feita de forma incorreta, a retirada de gua da pea fica sem controle, o que pode

causar danos estruturais como trincas, deformaes, empenamentos e, consequentemente,

uma grande perda de produto. Com a criao de cdigos computacionais para simular o

processo de secagem possvel conseguir melhor controle de processo, otimizando a

produo com reduo de perdas e menor custo, evitando desperdcio de matrias-primas

(GONALVES, 2003).

Este trabalho consiste em uma reviso da produo cientifica acerca de estudos

tericos e experimentais da distribuio de temperatura e massa em slidos cermicos em

formato de paraleleppedo (tijolos)e em algumas geometrias arbitrrias (telhas), como tambm

alteraes na sua forma e qualidade devido influncia do percentual de gua e o processo de

secagem. Analisamos os modelos mais atuais e obsoletos que descrevem matematicamente

esse processo, visando a comparao e avano de sua eficincia, levando em considerao as

11

tenses, de acordo com a Lei de Fick e a Termodinmica dos Processos Irreversveis

(Termodinmica do No-Equilbrio).

O presente artigo tem como finalidade demonstrar as atividades que foram

desenvolvidas para o Trabalho de Concluso de Curso (TCC) do Bacharelado em Engenharia

Civil no Centro de Cincias, Tecnologia e Sade da Universidade Estadual da Paraba, e tais

atividades se tratam de um levantamento (reviso bibliogrfica) sobre as atuais pesquisas

sobre a secagem de tijolos e telhas cermicos com base na lei de Fick, ou na Termodinmica

do No-Equilbrio, tambm conhecida como Termodinmica dos Processos Irreversveis.

2 FUNDAMENTAO TERICA

2.1 SECAGEM

Secagem, ou desidratao, consiste em separao parcial de um lquido (normalmente

2) da matria slida. Enquadra-se em um processo de transferncia de calor e massa,

consistindo na remoo de parte da umidade contida no interior do corpo por meio de

evaporao (FORTES, 1982).

O processo chamado de secagem, que pode ser definido como sendo o processo de

eliminar um lquido (comumente gua) de uma substncia, geralmente slida, envolve

fenmenos fsicos diversos, como transferncia de calor e massa, movimento e variaes

dimensionais. Disto nasce a necessidade da criao de modelos matemticos, para tal

processo, que se assemelhem o mximo possvel (numericamente) com a realidade fsica.

Para tal modelagem matemtica, so considerados mecanismos de transporte de calor e

umidade (energia e massa) no slido submetido ao processo, variaes dimensionais,

coeficientes de difuso, condies externas ao slido, dentre outros, para se ter maior

fidelidade com a realidade.

O fenmeno de migrao de umidade no interior do produto consiste em uma

combinao de movimentos de umidade por difuso de lquido e de vapor, cada um

predominando em certas etapas da secagem (STEFFE e SINGH, 1980).

Durante o processo de secagem, os slidos sofrem variaes nas suas caractersticas

qumicas, fsicas e biolgicas (quando existirem), o que, dependendo da intensidade desses

efeitos, pode ocasionar perdas ou inutilizaes de suas funes. Por exemplo, nos tijolos

12

cermicos, as caractersticas mecnicas, e aspectos comerciais podem ser drasticamente

alterados.

O controle do processo de secagem e o conhecimento do mecanismo do movimento da

umidade so fundamentais, uma vez que com dados de simulao e/ou experimentais tais,

pode-se obter condies otimizadas, minimizando as perdas do produto e o consumo de

energia (ALMEIDA et al., 2003).

O processo de secagem bastante complexo. Modelar matematicamente tal processo

tem sido foco de intensas pesquisas h dcadas. Os modelos levam, geralmente, em

considerao as propriedades termofsicas, cintica de secagem e balano de massa e energia

do secador. Dependendo da espessura da camada do material estudado, estes modelos podem

ser classificados como modelos de secagem em camada fina ( nvel de partcula) ou em

camada espessa ( nvel de secador).

Pode-se dividir os modelos de secagem em dois grupos: Modelos de Anlise

Concentrada e Modelos Distribudos. Para o primeiro caso, as equaes de secagem so

classificadas como empricas, no-empricas ou tericas; ademais, desprezam os efeitos de

variao de temperatura e umidade no interior do material, durante o processo de secagem,

supondo que a pea alcana a temperatura do ar instantaneamente. As equaes mais

completas so enquadradas nos Modelos Distribudos.

Na tentativa de correlacionar dados experimentais da secagem de cada material

particular a um modelo, tem sido apresentada uma gama de modelos que representam a

cintica de secagem de cada produto em particular. Os vrios modelos, propostos para

descrever a perda de umidade durante o processo de secagem, podem ser divididos em trs

grandes grupos:

Modelos empricos e semi-empricos;

Modelos difusivos;

Modelos baseados na termodinmica do no-equilbrio.

Os modelos empricos consistem em uma correlao direta entre o teor de umidade e o

tempo do processo de secagem, enquanto que os modelos semi-empricos tm como base a

hiptese da validade da Lei de Newton de resfriamento (geralmente vlida para condies

trmicas (Lei de Fourier) ou por transferncia de calor por conveco, para transferncia de

calor por radiao trmica a Lei de Newton de resfriamento no valida), na qual assumido

que a taxa de secagem proporcional diferena entre o teor de umidade do material e seu

respectivo teor de umidade de equilbrio (teor de umidade constante que um corpo adquire

13

quando conservado durante certo tempo em ambiente de umidade relativa e temperatura sem

variao), para as condies de secagem especificadas.

Esses modelos descrevem as taxas de transferncia de calor e massa como funo da

posio dentro do slido e do tempo de secagem e levam em considerao as resistncias aos

fluxos de calor e massa externos e internos.

Os modelos baseados na termodinmica do no-equilbrio assumem basicamente a

validade das relaes de reciprocidade de Onsanger, o princpio de Curie, e a existncia de um

equilbrio termodinmico local no interior do produto (LIMA, 1999).

2.2 MODELO DIFUSIVO

A difuso lquida definida como sendo um processo fsico de natureza aleatria no qual

as heterogeneidades de concentrao tendem a se reduzir alcanando o equilbrio. Em um

slido homogneo, a difusividade de massa equivale ao transporte de tomos e de molculas

no interior do slido, alcanando a posio de equilbrio estvel (SILVA, 2010).

A Segunda Lei de Fick estabelece que o fluxo de massa por unidade de rea

proporcional ao gradiente de concentrao de gua, ou seja, a equao da difuso de massa no

regime transiente, sem gerao de massa, dada por

= (),

(2.1)

onde o teor de umidade no slido, o coeficiente de difuso e o tempo.

A seguir, apresentaremos uma breve lista de alguns dos vrios modelos de parmetros

empricos expressando a difuso de umidade como funo da temperatura e/ou do teor de

umidade, listados e citados em (ZOGZAS e MAROULIS, 1996).

(,) = 0 (1

2

) (2.2)

(,) = 0 (

1

2

) (2.3)

(,) = 0(

3

=1

4

) (2.4)

(,) = 0[1 (1)] (

2

) (2.5)

(,) = 0[1 + (1 2)]

1 (3

) (2.6)

14

(,) = 0(1) (

2 +3

) (2.7)

(,) = 0() [

1(2) + 3

] (2.8)

sendo 0, 1, 2, 3 e4 as constantes empricas, a temperatura absoluta, em Kelvin e

a temperatura, em Clsius.

O coeficiente de difuso , em geral, considerado constante, ou depende da

temperatura e/ou da umidade do slido, assim, a compresso mecnica reduz a porosidade e a

difusividade de umidade efetiva. Portanto, a presso tem efeito negativo na difusividade de

gua (SARAVACOS e KOSTAROPOULOS, 1995).

A ideia de difuso lquida como nico mecanismo de transporte de umidade tem sido

criticada, devido a apresentar diferenas considerveis entre os resultados experimentais e

tericos, que podem ser atribudas considerao do coeficiente de difuso constante,

condies de contorno inadequadas e encolhimento do material, e tambm o fato de que a

forma do corpo e fenmeno acoplado de calor e massa no so considerados. (LIMA, 1999)

2.3 MODELO BASEADO NA TERMODINMICA DO NO-EQUILBRIO

MODELO DE LUIKOV

Luikov estabeleceu a inter-relao entre a transferncia de calor e massa em meios

porosos no-saturados, homogneos e isotrpicos, considerando o efeito termogradiente

(LUIKOV, 1966; LUIKOV 1975). A partir dos fundamentos da termodinmica do no-

equilbrio, o autor supracitado, estabeleceu os balanos de massa e calor na matriz porosa,

desprezando efeitos de campo gravitacional, reaes qumicas e variaes geomtricas na

matriz porosa; e admitindo que a temperatura da estrutura capilar e da mistura gua/vapor so

iguais em um elemento infinitesimal, bem como o teor de umidade transportado, que pode ser

uma mistura de gua/vapor. Em meios porosos (Figura 2.1), o processo de secagem definido

por um sistema de equaes diferenciais acopladas para temperatura e umidade.

15

Figura 2.1: Poro

As equaes so expressas da seguinte forma:

= + +

(2.9)

= + (2.10)

= + (2.11)

onde,

: calor especfico do meio, e dado por

= + +

: calor especfico, presso constante, do meio seco; e o calor especfico,

presso constante, para gua no estado de vapor e lquido, respectivamente;

: fonte ou sumidouro de massa devido transio de fase;

: entalpia especfica da substncia;

: vetor fluxo de massa;

: vetor fluxo de calor;

: temperatura;

: tempo;

: teor de umidade;

: massa especfica do meio seco.

Em suma, os ndices acima so usados para identificar as componentes materiais:

16

meio seco;

gua na fase de vapor;

gua na fase lquida.

No sistema acima, considera-se que:

As temperaturas de lquido, vapor e meio seco so iguais em uma unidade de volume

infinitesimal;

As mudanas de fases correspondem mudana de lquido para vapor e de vapor para

lquido, disto temos que = ;

A massa do vapor desconsiderada perante a do lquido, assim a quantidade de massa

lquida pode ser considerada igual ao teor de umidade total, ou seja, = ;

As reaes qumicas no interferem ou so irrelevantes durante o processo;

As variaes na porosidade so desprezveis, assim como no volume do meio devido

ao teor de umidade.

Desconsiderando os efeitos convectivos em meios porosos, pela equao constitutiva de

Fourier, temos

= (2.12)

onde o coeficiente de condutividade trmica do meio.

O termo fonte, ou sumidouro, da equao (2.9) depende da mudana de fase da gua

contida no meio. Logo,

+ = = ( + ) =

,

(2.13)

com [0,1]. Ademais, para os termos fonte de massa de vapor ou o sumidouro de massa

de gua lquida em processos transientes, temos

= =

(2.14)

com sendo o fator de mudana de fase, onde, se = 0, temos todo o teor de umidade

contribuindo no termo de gerao, est no estado lquido; e se = 1, ento todo o teor de

umidade transportado, est no estado vapor (LUIKOV, 1966; LUIKOV 1975).

Em meios capilares porosos, o fluxo de massa, nos espaos vazios da matriz porosa, pode

ser escrito em termos do gradiente do teor de umidade e do gradiente de temperatura do meio

(LUIKOV, 1966). Logo,

= + = ( + ) (2.15)

onde, e denotam a difusividade de massa e o coeficiente termogradiente,

respectivamente.

17

A partir das equaes (2.12) e (2.13), substituindo-as na equao (2.9) e (2.14), e a

equao (2.15) substituindo-a nas equaes (2.10) e (2.11), temos, respectivamente

= + +

= () +

e

= () + ()

O sistema de equaes

{

= () +

= () + ()

(2.16)

vale para processos de secagem rpida e intensa, isto , para 100. Do contrrio, o

gradiente de presso do meio se torna irrelevante, nos levando a necessidade de uma terceira

equao em (2.16). Isto ocorre porque durante um processo de aquecimento intenso do

material, o gradiente de presso cresce devido evaporao do lquido. O gradiente de

presso no meio causa o escoamento de fluidos nos poros (LUIKOV, 1966).

Supondo que o calor especfico, coeficiente termogradiente, condutividade trmica e

difusividade de massa constantes para todo o meio, o sistema (2.16) se torna

{

= 2 +

=

2 + 2

(2.17)

Este sistema chamado de Sistema Linear de Equaes de Luikov (MIKHAILOV e

ZISIK, 1984).

2.4 CERMICA

A argila utilizada como material de construo desde 4.000 a.C., mas no se sabe ao

certo a poca e local de origem do primeiro tijolo. O homem teria passado a usar blocos secos

ao sol quando as pedras naturais comearam a ficar escassas. O registro mais antigo de um

18

tijolo foi encontrado nas escavaes arqueolgicas na cidade de Jeric, no Oriente Mdio,

datado do perodo Neoltico inicial (ANICER, 2002).

A histria da cermica caminha junto com a histria da humanidade. A argila utilizada

em todas as sociedades das mais antigas s modernas. H achados arqueolgicos datados de

5.000 a.C., na regio de Anatlia (sia Menor). Na Grcia, eram comuns as pinturas em

cermicas retratando cenas de batalhas e conquistas blicas, e na China, a produo de peas

estava relacionada tradio religiosa (ITA, 2016).

A cermica pode ser artstica, produzindo artefatos de aplicaes estticas, ou uma

atividade industrial, produzindo artefatos utilitrios ou estticos. O termo Cermica (do grego,

keramike, derivao de keramos) compreende todos os materiais inorgnicos, no metlicos,

moldados durante sua fase plstica e submetidos coco, a temperaturas entre 900 e

1000. Neste processo, denominado queima, a argila plstica adquire rigidez e resistncia,

mediante a fuso de alguns componentes da massa (SEBRAE, 2008).

No Brasil, a cermica tem sua origem na Ilha de Maraj, que compreendia tcnicas de

raspagem, inciso, exciso e pintura altamente elaboradas. Destarte, a tradio ceramista no

chegou ao Brasil com os portugueses, nem veio junto com a bagagem cultural dos africanos.

Os colonizadores, instalando as primeiras olarias, apenas estruturaram e concentraram mo de

obra, modificando o processo nativo, muito rudimentar, com as tecnologias da poca, a

exemplo do uso do torno e das rodadeiras, conferindo simetria e acabamento mais refinado

s peas (SEBRAE, 2008).

Atualmente, a cermica de construo brasileira ocupa um lugar de destaque na

economia do pas. Durante um longo perodo de produo de tijolos no ocorreram mudanas

tecnolgicas relevantes. Apenas nas ltimas dcadas que a tecnologia de fabricao de tijolos

passou por um processo de desenvolvimento associado a inovaes. Mesmo assim, natural

que outros processos e inovaes ainda ocorram. Considerando tambm as variveis

operacionais, se torna cada vez mais importante, quando se considera a produtividade e

qualidade, o conhecimento, em especial por parte dos tcnicos e engenheiros envolvidos no

processo produtivo, das variveis de controle do processo, em particular aquelas relacionadas

com as matrias-primas empregadas na preparao de massas (OLIVEIRA et al., 2005).

Por representar um setor de grande importncia na gerao de empregos e na distribuio

de renda, tem merecido a ateno de setores do governo, institutos de pesquisa, universidades

e entidades diversas (TAPIA, et al.,2000).

A abundncia de matrias-primas naturais, fontes alternativas de energia e

disponibilidade de tecnologias prticas embutidas nos equipamentos industriais, fizeram com

19

que as indstrias cermicas brasileiras evolussem rapidamente e muitos tipos de produtos dos

diversos segmentos cermicos atingissem nvel de qualidade mundial com aprecivel

quantidade exportada (ABC, 2016).

As regies que mais se desenvolveram foram a SUDESTE e a SUL, em razo da maior

densidade demogrfica, maior atividade industrial e agropecuria, melhor infra-estrutura,

melhor distribuio de renda, associado ainda as facilidades de matrias-primas, energia,

centros de pesquisa, universidades e escolas tcnicas. Portanto, so nelas onde se tem uma

grande concentrao de indstrias de todos os segmentos cermicos. Convm salientar que as

outras regies do pas tm apresentado um certo grau de desenvolvimento, principalmente no

Nordeste, onde tem aumentado a demanda de materiais cermicos, principalmente nos

segmentos ligados a construo civil, o que tem levado a implantao de novas fbricas

cermicas nessa regio (ABC, 2016).

No caso de secagem natural, h necessidade de cuidados adicionais. O processo mais

lento e muito emprico. Pode ocorrer, por exemplo, secagem abrupta, provocando o

aparecimento tenses e trincas, que inviabilizam a ida da pea para o forno (queima). A fim

de evitar isto, a distribuio das peas no secador deve permitir fluxo de ar uniforme, mas

resguardadas de ventilao ou calor excessivos (ABC, 2016).

NASCIMENTO et al. 2005, apresentaram um estudo experimental da secagem de

amostras de argila para cermica vermelha (blocos vazados e tijolos macios), com diferentes

dimenses e umidades iniciais. Nos processos de secagem, vrias temperaturas e umidades

relativas do ar foram usadas, e vrias curvas da cintica de secagem e de retrao volumtrica

foram obtidas. Equaes matemticas para descrever a perda de gua e variaes

dimensionais durante o processo de secagem foram propostas, verificando que o processo de

secagem ocorreu no perodo de taxa decrescente e o encolhimento apresentou dois perodos

distintos.

SU, 1997 considerou o estresse causado pela queda de umidade em um tijolo cermico

durante a secagem (transferncia de calor e massa em todas as fases). Tudo baseado na

Termodinmica do No-Equilbrio e assumindo um meio poroso isotrpico, as leis

macroscpicas de conservao e o lquido-vapor de equilbrio relao do tijolo de argila. Um

conjunto de equaes no-lineares para a estimativa da transferncia simultnea de massa e

calor durante o processo de secagem. Com base nos resultados obtidos, pde-se concluir que a

presso no poro em vez de temperatura no sistema poroso desempenha um papel dominante

na determinao da distribuio de tenses durante o perodo de queda da taxa de um

processo de secagem, o que consistente com o que ele observou.

20

SILVA, 2013 modelou tridimensionalmente a migrao de gua em uma placa

paralelepipdica (em formato de paraleleppedo) de argila. Ademais, sua aproximao

numrica foi condizente com os dados observados.

GATE, 2016 afirma que o processo de secagem dar-se em trs fases (Figura 2.2). Na

primeira fase, no incio do processo de secagem a gua evapora-se em primeiro lugar sobre a

superfcie do produto. Durante a secagem contnua a gua intersticial, fase em que a partir da

capilaridade, a gua, transportada do interior para a superfcie do tijolo verde (bloco

cermico que ainda no foi seco ou queimado). A taxa de gua que transportado para a

evaporao na superfcie depende inteiramente da intensidade do movimento de ar quente

para secagem sobre e em torno do tijolo verde. Quanto mais gua evapora-se sobre a

superfcie do produto, aumenta a velocidade de transporte de gua do interior a primeira fase

atingida quando a evaporao move-se para o interior do produto. O calor migrar neste

processo da superfcie para o interior de modo que a gua em forma de vapor difunde por

ao capilar para a superfcie. Este processo acompanhado por uma sbita mudana de cor

no produto na superfcie.

Na segunda fase, o processo de secagem da gua que envolve a evaporao de partculas

de argila. A argila atingiu a chamada umidade critica. neste momento em que tijolos ou

telhas podem rachar, ou as partculas de argila comeam a se ligar. Este ponto no pode ser

previsto ou calculado, em que ponto no processo de secagem da argila atingir sua umidade

critica. Um teste de laboratrio s conseguiu um valor aproximado e imagens de das

condies de secagem bem definidos. Por esta razo os produtores de tijolos e telhas

cermicas devem proteger o produto verde de radiao solar direta, a exposio de diferentes

fontes de calor, de vento e qualquer outra forma de secagem desequilibrada.

Na terceira fase, ocorre a evaporao da umidade residual. Nesta fase a taxa de secagem

pode ser aumentada pela fonte de calor em seu mximo e pela corrente de ar, a fim de atingir

o limite mnimo de umidade de aproximadamente 3-5%. Se aparecer rachaduras junto a

mudana de cor podemos dizer que o processo foi demasiadamente rpido ou muito intenso.

Se a cor do produto verde no muda nesta fase, a secagem foi muito lenta com calor e

correntes de ar insuficientes.

21

Figura 2.2: Grfico da relao da quantidade de gua com a perda de volume do bloco.

3 CONCLUSO

De acordo com a breve reviso bibliogrfica, foi estudado definies de secagem e os

modelos que descrevem o processo de secagem de tijolos cermicos, como os modelos

empricos e semi-empricos, modelos Difusivos (Lei de Fick) e modelos baseados na

termodinmica do no-equilbrio, onde foi observado que os modelos baseados na

termodinmica do no-equilbrio so mais eficientes, pois com eles conseguimos acoplar num

sistema a transferncia de massa e energia, conseguindo um resultado bem prximo da

realidade. Com este trabalho pretendemos estabelecer um esboo para uma reviso

bibliogrfica para uma possvel dissertao de mestrado ou tese de doutorado que se

proponham ao tema, tais com base e novas propostas e idias para artigos.

Como o estudo foi feito para um bloco cermico num formato de paraleleppedo,

podemos verificar a funcionalidade e aplicabilidade dos mtodos de secagem para vigas,

pilares ou estacas pr-moldadas, pois estes so do mesmo formato, porm com as dimenses

maiores, mas o estudo dar-se tambm a nvel de poro (no caso da termodinmica do no-

equilbrio), viabilizando o estudo em vigas, pilares e estacas, fazendo com que a cura possa

ser feita em menos dias sem adio de aditivos ou mudana do tipo de cimento, para que no

haja perda de suas caractersticas mecnicas.

22

STUDY ON CERAMIC BRICKS DRYING IN PARALLELEPIPED SHAPE: DRYING

THEORIES AND STATE OF THE ART

ABSTRACT

In this paper we have showed an initial study on the main drying theories. We bring the

empirical and non-empirical models, in particular models based at diffusion and models based

on the thermodynamics of irreversible processes. Moreover, it presented a proposal state of

the art for the theme as regards the drying of ceramic bricks in the cobblestoned format, where

are shown and brought to surface the most relevant papers and what those proposed. Based on

the viability of the study of a piece with such geometry also propose applications in other

materials with the same shape that are extremely recurrent in civil engineering, such as

beams, columns and precast stakes.

Keywords: Drying, Ceramic briks, Thermodynamics of irreversible processes.

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