Title

APLICAÇÃO DO MODELO DO NÚCLEO NÃO REAGIDO PARA ESTIMAR O TEMPO DE DECAPAGEM EM SUPERFÍCIES DE AÇO CARBONO (BOBINAS): UMA ABORDAGEM CLÁSSICA DE ENGENHARIA DE REAÇÕES QUÍMICAS

APPLICATION OF THE SHRINKING CORE MODEL (SCM) TO ESTIMATE PICKLING TIME IN FLAT CARBON STEEL : A CLASSICAL CHEMICAL REACTION ENGINEERING APPROACH

Authorship

FERNANDEZ, JOSE OCTAVIO DA SILVA SIERRA; GUEBERT, DIOGO ALVES MASSANEIRO; PORTO, LUISMAR MARQUES; JR., AGENOR DE NONI

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GUEBERT, DIOGO ALVES MASSANEIRO

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PORTO, LUISMAR MARQUES

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JR., AGENOR DE NONI

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DOI

10.5151/2594-5297-41001

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Abstract

O PROCESSO DE DECAPAGEM áCIDA CONSISTE NA APLICAçãO DE UM áCIDO FORTE (HCL) SOBRE UMA SUPERFíCIE METáLICA PARA REMOVER CAMADAS DE óXIDO DE FERRO (CAREPA). TIPICAMENTE, LINHAS DE DECAPAGEM TURBULENTA SãO UTILIZADAS COM O OBJETIVO DE MAXIMIZAR A PRODUTIVIDADE EM PROCESSOS INDUSTRIAIS. ESTE ARTIGO DESENVOLVEU UMA ABORDAGEM FENOMENOLóGICA, UTILIZANDO O MODELO DO NúCLEO NãO REAGIDO, PARA MODELAR O COMPORTAMENTO CINéTICO ASSOCIADO AO CONSUMO DE CAREPA EM SUPERFíCIES METáLICAS MEDIANTE O USO DE áCIDO CLORíDRICO COMO AGENTE DECAPANTE. ALGUMAS PREMISSAS GEOMéTRICAS, QUíMICAS E TERMODINâMICAS FORAM ADOTADAS PARA SIMPLIFICAR O MODELO, POR EXEMPLO: A REAçãO QUíMICA é A ETAPA LIMITANTE, RESPEITANDO A LEI DE VELOCIDADE R_{HCL}=K\BULLET C_{HCL}^M . A VALIDAçãO DO MODELO FOI REALIZADA UTILIZANDO DADOS EXPERIMENTAIS E MODELOS EMPíRICOS ADVINDOS DA LITERATURA. COMO RESULTADO, UMA EQUAçãO PARA ESTIMAR O TEMPO DE DECAPAGEM FOI DESENVOLVIDA. OS RESULTADOS DEMONSTRARAM, EM COMPARAçãO COM MODELOS EMPíRICOS E SIGMOIDAIS, UMA BOA CONSISTêNCIA COM A LITERATURA. APRESENTANDO ERROS, SOB CERTAS CONDIçõES, INFERIORES A 5%. ESTA ABORDAGEM PODE SUPORTAR ESTUDOS FUTUROS DE OTIMIZAçãO DE PROCESSOS, TANTO EM ESCALA LABORATORIAL COMO A INDUSTRIAL. POR FIM, MELHORIAS NA REDUÇÃO DO IMPACTO AMBIENTAL E REDUçãO DE CUSTOS PODERÃO SER EXPLORADAS, APOIADAS PELO USO DO MODELO SCM.

THE ACID PICKLING PROCESS GENERALLY CONSISTS OF APPLYING A STRONG ACID (HCL) TO A METAL SURFACE IN ORDER TO REMOVE LAYERS OF IRON OXIDE (SCALE). TYPICALLY, TURBULENT PICKLING LINES ARE USED IN ORDER TO MAXIMIZE THE PRODUCTIVITY OF INDUSTRIAL SYSTEMS. THIS PAPER DEVELOPED A PHENOMENOLOGICAL APPROACH TO MODEL THE KINETIC BEHAVIOR OF SCALE CONSUMPTION BASED ON SHRINKING CORE MODEL. SOME GEOMETRIC, CHEMICAL, AND THERMODYNAMIC ASSUMPTION ARE DESCRIBED AND WERE MADE TO SIMPLIFY THE MODEL STRUCTURE, EXEMPLA: CHEMICAL REACTION BEING THE LIMITED STEP, RESPECTING BY A GENERIC R_{HCL}=K\BULLET C_{HCL}^M RATE LAW EQUATION. THE VALIDATION WAS MADE BASED ON EXPERIMENTAL DATA AND EMPIRICAL MODELS EXTRACTED FROM THE LITERATURE. AS A RESULT, AN EQUATION TO ESTIMATE THE PICKLING TIME WERE DEVELOPED. THE RESULTS DEMONSTRATED, IN COMPARISON WITH EMPIRICAL AND SIGMOIDAL MODELS, A GOOD CONSISTENCY WITH LITERATURE, SHOWING ERRORS, UNDER CERTAIN CONDITIONS, BELOW 5%. THIS PROPOSED APPROACH CAN SUPPORT FUTURE PROCESS OPTIMIZATION STUDIES EITHER IN LABORATORIAL OR INDUSTRIAL SCALE. AT THE END, IMPROVEMENTS IN ENVIRONMENTAL IMPACT REDUCTION AND COST SAVINGS COULD BE EXPLORED, SUPPORTED BY USING SCM

Keywords

PROCESS DE DECAPAGEM DE AÇO; TEMPO DE DECAPAGEM; MODELO DO NÚCLEO NÃO REAGIDO

Steel pickling process; Descaling time; Shrinking core model.