Os engenheiros prof. mestre Vitor da Silva Rosa e prof. doutor Deovaldo de Moraes Júnior publicaram artigos a respeito de aquecimento de fluidos em tanques de agitação. Desse aquecimento correto depende a qualidade de diversos produtos, inclusive alimentos como sucos, iogurtes e leite pasteurizado, além de água potável e combustíveis, entre outros.
A qualidade dos alimentos líquidos, do álcool, da gasolina e de muitos produtos, inclusive da água potável, depende de manipulação em tanques com agitação e aquecimento, feita em condições corretas. Pesquisas a respeito foram feitas pelo Prof. Mestre Vitor da Silva Rosa e Prof. Dr. Deovaldo de Moraes Júnior, do Laboratório de Operações Unitárias (LOU) da Universidade Santa Cecília (Unisanta), com preocupação inclusive didática, para alunos de graduação, pós-graduação e mestrados da Universidade.
A pesquisa dos professores Vitor da Silva Rosa e Deovaldo de Moraes Júnior a respeito do tema foi publicado no livro “Heat Exchangers – Design, Experiment and Simulation”. A publicação, da editora Intech, pode ser acessada gratuitamente no endereço: http://dx.doi.org/10.5772/66729.
A obra pode ser adquirida na sua forma física. Os editores são S. M. Sohel Mursh e Manuel Matos Lopes e os artigos selecionados foram citados no Book Index in Web of Science.
A editora já publicou mais de 3000 títulos com acesso superior a 98 milhões de downloads, em 151 países.
Importância dos tanques com agitação
A qualidade de vida da população está em parte diretamente relacionada com a utilização e o consumo de alimentos, fármacos, produtos de higiene e limpeza, produtos têxteis, combustíveis, materiais para a construção civil, papel, água potável e tratamento de resíduos, afirma Vitor da Silva Rosa.
Esses insumos em geral são produzidos e elaborados em processos, cujos principais equipamentos são os tanques com impulsores mecânicos, que promovem a transferência de calor e a mistura entre líquidos, sólidos com líquidos e gases com líquidos. Dessa forma, a eficácia operacional desses equipamentos interfere diretamente nos custos e qualidade dos produtos.
O capítulo do livro publicado trata sobre projetos de superfícies de troca térmica para aquecimentos de fluidos newtonianos (água, gasolina, álcool, sucos diluídos) em tanques com agitação, explica o prof. eng. Vitor da Silva Rosa.
Os fluidos newtonianos (água, leite, gasolina, álcool) são caracterizados por terem sua viscosidade (parâmetro que caracteriza a resistência de um fluido ao escoamento. Por exemplo, o mel escoa com muita dificuldade quando comparado com a água constante, independente das tensões aplicadas, variando apenas com a temperatura. Nos fluidos não-newtonianos (polpas de frutas, pastas, extratos, tintas, resinas, ketchup, maionese, mostarda), a viscosidade varia com as tensões aplicadas e temperatura.
“Nesse capítulo, reunimos de forma didática todas as equações concernentes a tanques e suas aplicações e limitações, de tal forma que fique fácil ao aluno e ao engenheiro projetar essas unidades. Ao final, colocamos um exemplo prático de projeto, para melhor entendimento”.
Conforme o pesquisador, a transferência de calor em tanques pode ser dividida em dois tipos de processos: aquecimento ou resfriamento. Em relação ao aquecimento em tanques com agitação, o projeto visa determinar qual deve ser a área de troca de calor necessária para suprir as condições desejadas no processo.
Por exemplo, se um tanque é projetado para aquecer 1000 litros de água de uma temperatura de 20°C para 50°C durante um tempo de 30 minutos, a área de troca térmica projetada deve ser capaz de suprir essa necessidade sem margens de erro. Entretanto, esse projeto depende de inúmeros parâmetros como a geometria do tanque (cilíndrico ou quadrado), do tipo de impulsor (axial e radial), do tipo de fluido (pastas, líquidos, emulsões, suspensões) e do tipo de superfície de aquecimento (jaquetas, serpentinas e chicanas tubulares.
Em função de quatro publicações anteriores de Vitor da Silva Rosa e Deovaldo de Moraes Júnior, em conceituadas revistas internacionais (classificação A1, mais alta da CAPES), eles foram convidados (únicos brasileiros) a escrever um capítulo naquele livro de acesso livre mundial.
Laboratório referência
Os pesquisadores da Unisanta projetam e constroem, no Laboratório de Operações Unitárias, módulos de ensino para experiências diversas, adquiridos por várias instituições de ensino públicas e particulares. Cerca de 150 desses módulos foram adquiridos por mais de 25 instituições de ensino do País.
O Laboratório de Operações Unitárias (LOU) da Unisanta, desde 1999, sob a liderança do Professor Deovaldo de Moraes Júnior, iniciou as pesquisas com aquecimento em tanques com agitação, através de uma bancada de ensino e pesquisa, o que forneceu diversos trabalhos de conclusão de curso e publicações em congressos nacionais de iniciação científica, como o CONIC SEMESP.
Em 2008, ainda discente do curso de Engenharia Química da Unisanta, Vitor da Silva Rosa, atualmente professor na Instituição. iniciou seu programa de estágio no LOU e integrou o Projeto Tanque, publicando trabalhos em congressos e finalizando seu TCC nesse tema.
“Em 2012, iniciei o mestrado em Energia, com o tema em tanques, na Universidade Federal do ABC e, no mesmo ano, integrei o quadro de docentes da Unisanta vindo trabalhar diretamente no LOU. Atualmente estou cursando doutorado em engenharia química na Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, com previsão de término no último bimestre de 2017.”
Outras publicações
Durante os anos de 2009 a 2017, parte da equipe alocada no projeto tanque, composta pelos professores Marlene Silva de Moraes, Aldo Ramos Santos, Luis Renato Bastos Lia, Carlos Alberto Amaral Moino, Silva Rosa e Deovaldo de Moraes Júnior, publicou artigos em jornais internacionais de elevado impacto mundial (CAPES QUALIS A1). Alguns deles:
Effect of impeller type and mechanical agitation on the mass transfer and power consumption aspects of ASBR operating treating synthetic wastewater (2009), na revista Journal of Environmental Management, External coefficient of heat transfer by convection in mixed vessels using vertical tube baffles (2013) e External heat transfer coefficient in agitated vessels using a radial impeller and vertical tube baffles (2014), ambos no jornal Industrial & Engineering Chemistry Research e Nusselt’s correlations in agitated tanks using the spiral coil with rushton turbine and PBT 45° impeller. Comparison with tanks containing vertical tube Baffles (2017), no jornal Applied Thermal Engineering.
Os pesquisadores possuem também diversos trabalhos publicados em congressos nacionais (COBEQ – Congresso Brasileiro de Engenharia Química) e internacionais (CAIM – Congresso Argentino de Engenharia Mecânica) e COBEM (Congresso Brasileiro de Engenharia Mecânica.
