Secagem de placas cerâmicas utilizando o Método GBI e a Condição de Contorno de Dirichlet

Abstract

O processo de secagem é uma das etapas mais comum e importante no setor cerâmico industrial e artesanal, responsável pela retirada de água em excesso presente no sólido. A secagem ocorre por meio da transferência conjunta de calor e massa, que corresponde em transferir calor à superfície do corpo e por difusão líquida eliminar a umidade da parte interior do material, com objetivo de eliminar o excesso das partículas de água presente no sólido, evitando problemas estruturais e desperdícios de produtos. Os materiais cerâmicos são constituídos principalmente de argila, no qual passam por uma rigorosa operação de secagem, em que se derivam peças de várias utilidades nas indústrias, como as placas cerâmicas. Nesta operação, alguns fatores que influenciam na perda de água como tempo, temperatura e velocidade de secagem precisam ser bem controlados para evitar danos na superfície do corpo para que o mesmo tenha boa qualidade. Este controle é possível através de uma modelagem matemática que preveja alguns problemas reais que podem ocorrer durante o processamento de secagem, proporcionando melhores resultados experimentais. Entretanto, modelos matemáticos são complexos de serem manuseados, então são utilizados softwares para simulação de secagem que consiste em verificar uma melhor metodologia para que seja realizados testes experimentais. Este trabalho tem por finalidade, apresentar inicialmente o desenvolvimento do modelo matemático, através das equações diferenciais ordinárias, utilizando-se das leis Fourier para transferência de calor e de Fick para transferência de massa. Por conseguinte, simular a secagem de placas cerâmicas para duas temperaturas distintas (60°C e 110°C), utilizando softwares não comerciais afim de fazer uma análise de tempo e temperatura do processo. Para este estudo, foi adotado o método integral baseado em Galerkin, método GBI, foi considerado a condição de contorno de 1ª espécie e propriedades termo-físicas constantes. Os resultados obtidos na simulação se mostraram válidos com relação aos dados experimentais utilizados para validação deste trabalho, mostrando as diferenças/semelhanças de comportamento da secagem sobre todo o processo às temperaturas consideradas.