Transferência de calor e massa em sólidos porosos com forma paralelepipédica. Estudo de caso: secagem de fibras de sisal.

Nos ultimos anos, com a crescente conscientizacao de preservacao do meio ambiente, e controle de poluicao, o interesse pelo uso de fibras naturais em materiais compositos polimericos tem aumentado significativamente. No entanto, fibras vegetais sao altamente higroscopica e o seu uso, quando umida, na fabricacao de compositos, afeta fortemente as propriedades desses materiais. Buscando melhoria para o processo de secagem de fibras vegetais, este trabalho apresenta um estudo numerico e experimental da secagem de corpos fibrosos. Um modelo matematico tridimensional transiente foi desenvolvido para predizer a transferencia de calor e massa e simular a distribuicao do teor de umidade, concentracao de vapor de agua e temperatura no interior do corpo fibroso na forma de paralelepipedo, considerando simetria em torno do centro do solido, propriedades termofisicas e volume constantes. A solucao numerica da equacao de difusao foi obtida via metodo numerico dos volumes finitos, considerando-se a condicao de contorno convectiva na superficie do solido. Para validacao da metodologia numerica foram realizados experimentos de secagem com fibras de sisal da variedade Agave sisalana com teor de umidade medio de 11,19% (base seca). As fibras foram submetidas a secagem em estufa com circulacao forcada de ar nas temperaturas de 50, 60, 70, 80 e 90°C. Foram propostos modelos matematicos de camada fina (exponencial e logaritmico) para representar os dados experimentais da secagem das fibras de sisal, sendo seu ajuste realizado por analise de regressao nao linear. Resultados experimentais das cineticas de secagem e aquecimento das fibras foram apresentados e analisados. Verificou-se que as curvas de perda de umidade e temperatura das fibras de sisal foram influenciadas pela temperatura de secagem, mostrando uma variacao gradativa com o tempo de secagem, sendo mais acentuada nas maiores temperaturas do ar de secagem. Resultados teoricos do teor de umidade e temperatura das fibras de sisal foram comparados aos resultados experimentais, permitindo a determinacao do coeficiente de difusao de massa e dos coeficientes convectivos de massa e calor. Um bom ajuste foi observado entre os resultados preditos e experimentais, caracterizados por coeficientes de correlacao proximos de 1,0.