Considerações sobre a estimativa da permeabilidade em concretos refratários através das equações de Darcy e de Forchheimer

Duas das principais equações usadas para a estimativa da permeabilidade em concretos refratários são analisadas neste trabalho. A capacidade de previsão das equações de Darcy e de Forchheimer é comparada através de exemplos que envolvem o escoamento de gases, líquidos e metais fundidos. É observado que a equação de Darcy desconsidera a contribuição da densidade do fluido para a queda de pressão. Como conseqüência, a curva ajustada aos dados experimentais somente é valida dentro do intervalo de medida e a extrapolação dos resultados não pode ser feita para outras condiçes de escoamento ou outro tipo de fluido. A equação de Forchheimer, por outro lado, permite a obtenção de parâmetros de permeabilidade válidos para qualquer situação. Demonstra-se também que quando os ensaios de permeabilidade são realizados com o escoamento de gases, o efeito da compressibilidade deve ser considerado. Os desvios observados na curva experimental são mais significativos com o aumento da velocidade do gás e para amostras pouco porosas. Two of the main equations used to estimate the permeability in refractory castables are analyzed in this paper. The predictability of Darcy and Forchheimer equations is compared through examples involving gas, liquid and molten metal flow situations. It can be observed that Darcy equation disregards density effects on the fluid pressure drop. As a consequence, the fitted curve is only useful within the fitting range and the curve extrapolation might not be valid for other fluids or other flow situations. Forchheimer equation, on the other hand, yields reliable parameters in any flow condition. It is also demonstrated that the compressibility effect should be considered when permeability tests are carried out with gas flow. Deviation between experimental data and fittings are more significant at high fluid velocities and with low-porosity structures