Estudo do comportamento térmico de tanques de armazenamento de asfalto

Abstract

O estudo do comportamento térmico de fluidos com viscosidade variável em função da temperatura ainda é uma área da ciência térmica pouco estudada, apesar de sua vasta aplicação industrial (laticínios, indústria química de polímeros, indústria petrolífera, dentre outros.). O principal desafio deste estudo está em caracterizar o comportamento fluidodinâmico do Cimento Asfáltico Processado (CAP) em função da temperatura para diferentes sistemas de aquecimento ou resfriamento. Em temperatura ambiente, o CAP comporta-se como um fluido viscoelástico. Em temperaturas elevadas, apresenta-se como um fluido Newtoniano, porém com viscosidade variável com a temperatura. Neste trabalho o CAP apresenta-se confinado em um tanque de aço inoxidável, aquecido por um conjunto de resistências elétricas instaladas próximas a base do tanque. Este tanque foi desenvolvido para o estudo experimental de um tanque de armazenamento de asfalto de refinarias da Petrobrás. O tanque e as resistências foram instrumentados com termopares para obtenção da distribuição de temperatura. Entretanto devido à dificuldade de instrumentação com anemômetros de fio quente, as velocidades do fluido em função da temperatura, geradas a partir da convecção natural do CAP, foram obtidas a partir de simulações numéricas. Próximo ao fundo do tanque, foram instaladas resistências elétricas responsáveis pelo aquecimento por convecção natural do CAP dentro do tanque para comparar o efeito da dissipação de calor para diferentes geometrias de aquecimento estudadas. A validação da simulação numérica foi feita através da comparação da distribuição de temperaturas, obtidas a partir de resultados experimentais e numéricos, para diferentes potências aplicadas nos sistemas de aquecimento (resistências elétricas). Um modelo numérico confiável representa uma grande ferramenta de projeto de sistemas de aquecimento de tanques de armazenamento de asfalto reais, que empregam a tecnologia de termossifões.