Aumento da concentração

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O processo para se aumentar a concentração da solução para o valor de projeto (x = 62,4%) constou de aquecer a solução no gerador até seu ponto de ebulição, enquanto o vapor d’água separado era continuamente removido da bancada pela BV. Para se abreviar esse processo, as bombas de solução (BSD e BSC) foram mantidas ligadas, para que o escoamento da solução sobre a superfície externa do tubo de cobre do absorvedor aumentasse a superfície livre da solução exposta ao vácuo, e simultaneamente intensificasse a agitação mecânica. O acompanhamento do valor da massa específica indicado no visor do TRD e da temperatura da solução de água-brometo de lítio à saída do TCsol (T5) permitiam determinar o valor da concentração em tempo real.

Alguns aspectos de caráter prático, porém, mereceram atenção. O primeiro foi quanto às bombas de solução. O material da carcaça e do rotor das bombas é de polipropileno para resistir a ataques químicos, porém tal material, segundo o fabricante das mesmas, limita sua temperatura de operação a 60 °C. Houve então a necessidade de se prever as temperaturas da solução durante o processo. Para isso foi desenvolvido um programa que permitiu determinar o valor da pressão (Pabs< 1,6 kPa) a ser mantida na

bancada, para que a solução não tivesse sua temperatura excedida daquele limite. Complementarmente, o programa determina o volume de água removido ao final do processo (3,3 l). A listagem do programa consta no Apêndice A.

Outro aspecto que mereceu aprofundamento de análise foi quanto ao DRU. O receptáculo no interior do DRU, responsável por reter o vapor d’água removido, foi projetado para as condições de projeto, quando a produção de condensado é mínima. A quantidade de condensado produzida durante o processo de aumento de concentração (3,3 l) excede a capacidade de armazenamento do DRU. A solução prevista para contornar essa situação constou de se purgar periodicamente o receptáculo ao longo do processo. Para isso basta fechar o registro localizado à entrada do DRU, fechar o registro do manifold que comunica com o manômetro em U e fechar os registros de admissão da BV, para em seguida pressurizar com nitrogênio o trecho isolado e abrir o dreno do receptáculo do DRU. Assim, o condensado acumulado é expelido. Para tanto, foi feita uma modificação na montagem anteriormente indicada na Fig. 5.1, com a instalação de um Tê na tubulação de vácuo, após o DRU, e a conexão de uma das mangueiras do manifold à saída de um cilindro de nitrogênio. Essa nova montagem, que se manteve ao longo da realização dos ensaios subsequentes, é apresentada de forma esquemática na Fig. 5.10.

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Figura 5.10. Esquema montagem para ensaios da bancada.

Foi utilizada solução de água com gelo como agente de condensação no DRU. Apesar de eficiente, a temperatura da solução de água e gelo se elevava em pouco tempo o que exigia intervenções frequentes com a adição de gelo na solução. Outra ocorrência verificada era o aumento de pressão da bancada, sugerindo que a BV estivesse aspirando algum vapor d’água, possivelmente produzido pelo condensado retido no DRU, apontando para a necessidade de se utilizar um agente de condensação de baixa temperatura.

A utilização de nitrogênio líquido como agente de condensação do DRU foi a segunda alternativa adotada. Porém, sua utilização não se mostrou prática. O nitrogênio líquido produzido no Instituto de Física da UnB, e transferido para um recipiente apropriado era transportado para armazenamento no LaAR. A sua manipulação se mostrou trabalhosa e perigosa. Além disso, o congelamento do condensado retido no DRU provocou a obstrução da tubulação de vácuo e consequentemente a interrupção do processo. Tal situação apontou para a necessidade de se rever o projeto do DRU. Assim, foi projetado e construído um novo dispositivo, baseado em equipamentos semelhantes aos utilizados no Instituto de Biologia da UnB, adaptado aos materiais e processos construtivos disponíveis no LaAR. O projeto detalhado do novo DRU consta no Apêndice E.

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O novo DRU foi montado externamente à bancada em série com o DRU original, conforme indicado na Fig. 5.11.

Figura 5.11. Esquema da montagem definitiva para os ensaios com solução de água- brometo de lítio.

Uma solução de gelo seco com álcool isopropílico foi utilizada no novo DRU, como agente de condensação. Porém, devido a dificuldades de obtenção do álcool isopropílico em Brasília, este foi substituído por álcool etílico hidratado 92,8 ° INPM, mais barato e de fácil obtenção. O DRU original, num primeiro momento, serviu apenas como região de passagem do vapor d’água. Porém, se verificou posteriormente que com a utilização de um agente de condensação (solução de água e gelo) no mesmo, simultaneamente à utilização de gelo seco e álcool no novo DRU, o processo de remoção do vapor d´agua era intensificado, além de se conseguir manter o vácuo na bancada próximo do valor de projeto.

O acompanhamento da evolução do valor da concentração da solução de água- brometo se deu por leituras no visor do TRD e pelos valores de corrente repassados ao SAD. Contudo tal acompanhamento não se tratou de tarefa simples. O visor do TRD indicava, na maior parte do tempo, valores de massa específica completamente

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discrepantes entremeados com a indicação de valores coerentes, o mesmo se reproduzindo com os valores de corrente repassados ao SAD. Uma investigação sobre essa inconsistência levou à hipótese de estar passando pelo TRD uma mistura de solução líquida com vapor d’água. Água contida na solução, a uma alta temperatura (~ 60°C) para a pressão absoluta reinante (~ 1,5 kPa), evapora no interior do TRP devido às perdas de pressão adicionais nos elementos sensores do aparelho. Tal hipótese foi confirmada a partir de variações nos valores de pressão na bancada. Ao se elevar o valor da pressão (absoluta) na bancada, a indicação de leitura no visor do TRP e os respectivos valores de corrente repassados ao SAD se estabilizam e apresentam valores coerentes. Analisadas as alternativas para se aumentar a concentração da solução e considerando as dificuldades advindas destas, concluiu-se por se conviver com essa situação de leituras do TRD.

Durante o processo de aumento da concentração, a BAarr foi mantida ligada para

forçar a circulação de água fria (29 °C) pelo tubo de cobre do absorvedor e pelo condensador. Tal decisão se mostrou oportuna, pois parte do vapor produzido no gerador condensava no condensador e vinha se depositar no evaporador, reduzindo as intervenções de purga do DRU. Contudo ao se atingir o valor de concentração de 62%, equivalente a uma corrente de 18 mA, a solução iniciou a cristalizar sobre o tubo de cobre do absorvedor. Uma rápida intervenção reverteu o processo. Tal ocorrência serviu para balizar os limites dos procedimentos para aumento da concentração, e indicou a necessidade de se aumentar a temperatura da água de arrefecimento circulante para um valor acima de 30,8 °C , uma vez atingidos aqueles limites.