Em cada reator foram colocados cinco sensores de temperatura do tipo Pt-100, esses sensores possui uma resistência de 100 Ω a 0 °C e é constituido de um fio de platina com resistência que tem a característica de 0,00392 Ω/°C. Os sensores medem a temperatura na parte central no interior do reator através de poços feitos de tubos de cobre com diâmetro próximo ao do Pt-100 de 4 mm sendo o espaço vázio preenchido com pasta térmica para aumentar a condutividade térmica, desta forma obter uma medição da temperatura mais precisa, (ver Figura 5.3). O calor gerado durante o processo adsortivo provoca a elevação da temperatura ao longo dos reatores, sendo este um indicativo que o adsorbato esta sendo adsorvido pelo adsorvente ao longo de todo o reator , os sensores foram distribuídos conforme mostrado na Figura 5.2: 5º sensor a 5 cm da entrada 2 do adsorbato, o 4º,3º e o 2º a 22,5 cm de distância entre eles e o 1º sensor a 5 cm de distância da extremidade oposta a entrada 2 do reator. Os sensores utilizados para captação da temperatura no interior do reator são conectados a um módulo de aquisição de dados da marca Hottinger Baldwin Messtechnik (HBM) modelo SPIDER 8 (ver Figura 5.4) com 8 canais de entrada paralelo. Os sinais obtidos pelo módulo de aquisição são convertidos e armazenados através de um software instalado no computador chamado Catman® Profissional 4.5.
Figura 5.2 – Distribuição dos sensores ao longo do reator.
Figura 5.3 – Posicionamento dos sensores de Platina dentro dos dutos.
A aferição dos sensores de temperatura foi efetuada comparando os valores com os indicado por um termômetro de mercúrio, em um recipiente com água que era agitado constantemente evitando gradiente de temperaturas, o termômetro de Mercúrio com precisão de (0,5 ºC) e os sensores foram inseridos na água sempre na mesma posição e as leituras eram feitas simultaneamente.
Figura 5.4 – Balança digital e módula para aquisição de dados.
O adsorbato utilizado foi a água pura deionizada e o adsorvente a sílica gel azul impregnada com cloreto de cobalto o que confere a cor azul quando seca que muda para a coloração rosa quando satura-se (Figura 5.5), indicando quando a sílica estiver saturada. A sílica gel usada tem granulometria na faixa de 4 a 8 mm, que é armazenado dentro dos reatores citados anteriormente.
Figura 5.5 – Sílica gel azul usada para os experimentos
A sílica gel sempre que estava saturada era regenerada em uma estufa elétrica a 120 ºC por um período mínimo de 24 h. Após regeneração a sílica gel era recolocada dentro do reator imediatamente e esperava-se resfriar até temperatura ambiente, momento em que era pesada em uma balança digital modelo – Bel Mark k30, tendo capacidade para 30 Kg e uma precisão mínima de 5 g mostrada na Figura 5.4.
Os reatores adsortivos são acoplados ao evaporador que é um recipiente cilíndrico com uma válvula tipo globo usada para controlar a passagem do adsorbato. Durante a evaporação do adsorbato no período adsortivo, a temperatura do evaporador diminui juntamente com a pressão, prejudicando o processo adsortivo no leito poroso que encontrasse dentro do reator, para manter a temperatura constante no evaporador o mesmo
encontra-se mergulhado em um considerável volume d’água (ver Figura 5.6) que é mantida a 30 ºC através de uma resistência elétrica controlada por um termostato que liga e desliga o controlador quando a temperatura aumenta ou diminui de 1 °C da temperatura programada, a água dentro do recipiente está sempre em movimento garantindo temperaturas uniforme dentro do recipiente.
Figura 5.6 – Termostato de temperatura d’água e recipiente com água.
Uma bomba de vácuo modelo DV – 142N-250 – motor de ½ HP é utilizada para retirar todo o ar que está contido dentro do leito poroso. Sendo o leito poroso evacuado por um período de 30 min, no final deste tempo o leito é mantido a uma pressão de aproximadamente 0,1 kPa indicado por um manovacuômetro que estar ligado ao sistema (ver Figura 5.7). Antes do adsorbato ser colocado dentro do evaporador, todo o ar do seu interior é retirado e em seguida com o auxilio de uma mangueira são colocados 1,5 l de adsorbato, a pressão dentro do evaporador é mantida constante através do procedimento relatado anteriormente, a 4,29 kPa correspondendo a pressão de saturação do adsorbato (água) a 30 ºC.
Figura 5.7– Medidor de vácuo, sensor de platina e reator adsortiva.
Figura 5.8 – Bomba de vácuo e leito adsortiva.
Procedimentos para medição da temperatura e massa nos reatores adsortivos
O reator estado preenchido com o adsorvente poderá ser acoplado ao sistema evaporativo de duas forma diferentes para estudos, como apresentado na Figura 5.9. Para fazer a evacuação do ar dentro do reator adsortivo as válvulas 1, 2 e 3 são abertas, a válvula 1 é fechada quando o medidor de vácuo estiver indicando uma pressão de 0,1 kPa, neste momento a válvula 4 é aberta permitindo a passagem do adsorbato para o leito adsortivo sendo registradas as temperaturas indicada pelos sensores devido a adsorção,
verificando deste modo se o adsorbato esta sendo adsorvido ao longo de todo o leito poroso. A concentração de adsorbato dentro do leito, foi obtida através de medições da massa do reator feita de hora em hora, sendo adotado o seguinte procedimento, após a primeira hora de adsorção as válvulas 3 ou 2 (dependendo por onde o adsorbato esteja entrando no leito poroso) e 4 são fechadas garantindo que o reator e o evaporador continuem sem a presença de ar atmosférico, neste momento é medida a massa do reator adsortivo com o adsorvente e o adsorbato que foi adsorvido, em seguida o reator é novamente acoplado ao evaporador e a válvula 1 é aberta fazendo uma nova evacuação na parte de conexão entre o evaporador e o leito poroso garantindo que o sistema continuara sem a presença de ar atmosférico, após esta etapa a válvula 1 é novamente fechada e as válvulas 3 ou 2 e 4 são reabertas continuando a adsorção do adsorbato, sendo este procedimento adotados para todos os reatores estudados. A concentração do adsorbato pode ser calculado pela equação 5.1.
Figura 5.9 – Esquema dos protótipos usados para os experimentos.
þs C¾ tsX¾ = jv;89”¬~; ) jš•9”¬~;
š 8;¬ ”•9” (5.1)
ô-E¾CXw `¾ – massa de adsorbato uma hora depois [kg]
ô-s Xw `¾ – massa de adsorbato uma hora antes [kg]
– Concentração de adsorbato dentro do reator adsortivo [kg de adsorbato/kg de adsorvente].