Relatorio sedimentação

Universidade Federal de Goiás

Instituto de Química

Laboratório de Engenharia Química

Sedimentação

Professora: Indianara Ostroski

Alunos:

Gabryelly Costa

Jessika Fernandes

Karoline Alves

Larissa Lopes

Pedro Godoy

Goiânia, 01 de outubro de 2014.

Resumo

O experimento de sedimentação realizado tem como objetivo a determinação da velocidade terminal de separação de sólidos. No qual utiliza-se um fluido separador para realizar tal separação sólido-sólido. Devido a densidade e a diferença entre o tamanho das partículas haverá uma diferença entre as velocidades terminais das partículas. Assim, as partículas com maiores velocidades terminais irão sedimentar mais rapidamente que aquelas com menores velocidades terminais, desta forma consegue-se separar tais partículas. Para análise dos dados obtidos deve-se construir um gráfico (distância x tempo) para a sedimentação dos materiais analisados (areia fina de construção, carvão e sílica) em água. Outro objetivo do experimento constitui na análise da curva de decantação de uma solução sólido-líquido. A concentração das partículas sólidas na suspensão é basicamente o que rege a forma com que tal sólido irá sedimentar. Utilizando-se o método da proveta analisou-se suspensões de 20g/L, 30g/L e 40g/L de CaCO3 em uma proveta de 500 mL.

1. Introdução

Separação Sólido-Sólido

Na natureza, raramente encontramos substâncias puras. Em função disso, é necessário utilizarmos métodos de separação para obter-se uma determinada substância. Para a separação dos componentes de uma mistura, utilizam-se um conjunto de processos físicos denominados análise imediata. Esses processos não alteram a composição das substâncias que formam uma dada mistura. Contuso, a escolha dos melhores métodos para a separação de misturas exige um conhecimento anterior de algumas das propriedades das substâncias presentes. [1]

A separação sólido-sólido é realizada por meio: da diferença de velocidade; diferença de tamanho e diferença de densidade, entre as diversas partículas.  As principais operações utilizadas para a separação sólido-sólido são: Catação; Ventilação; Separação magnética; Separação eletrostática; Cristalização fracionada; Dissolução fracionada; Peneiração; Fusão fracionada; Flotação e Sublimação. [1]

Quando uma partícula cai livremente, ela está sujeita a uma aceleração constante e sua velocidade aumenta indefinidamente, qualquer que seja seu tamanho ou densidade. Se, contudo, a partícula cai em um outro meio que não o vácuo, este oferece uma resistência ao seu movimento, a qual aumenta em razão direta com a velocidade, até atingir um valor constante. Quando as forças que atuam na partícula (gravitacional, empuxo e de resistência do fluido) se tornam iguais, a partícula atinge uma velocidade denominada terminal e passa a ter uma queda com velocidade constante. [2]

A natureza da resistência do fluido depende da velocidade de queda. Para baixas velocidades o movimento é suave, pois a camada de fluido em contato com a partícula move-se com ela, enquanto o fluido como um todo permanece estático. Para altas velocidades a principal resistência é atribuída à perturbação do fluido, como um todo, pela partícula, caracterizando um regime denominado de turbulento.Independentemente do regime que predomine, a aceleração da partícula tende a decrescer rapidamente com o tempo, sob a ação das forças atuantes, e a velocidade terminal é sempre atingida. [2]

Para calcular a velocidade terminal de partículas como, areia sílica e carvão, consideradas esféricas, utilizam-se os seguintes procedimentos:

Realizando-se os balanços de forças:

[pic 1]    (1)

E considerando que:

[pic 2] [pic 3] [pic 4] [pic 5]  (2)

Sendo que:

FP = força peso;

FE = força de empuxo;

FA = força de atrito provocada pelo fluido;

FR = força resultante (aceleração provocada).

m = massa da partícula;

g = aceleração da gravidade;

ρ’ = densidade do fluido;

ρ= densidade do sólido;

C = coeficiente de arraste;

A = área da partícula transversal ao fluxo                                                                                       u = velocidade de decantação

Combinando as equações (1) e (2), temos que:

[pic 6]  (3)

Quando , obtem-se a velocidade terminal:[pic 7]

[pic 8]  (4)

O valor do coeficiente de arraste é função da esfericidade [pic 9] e o número de Reynolds

 [pic 10]  (5)

[pic 11]  (6)

Separação Sólido-Líquido

As operações de separação sólido líquido têm como objetivo: a recuperação / recirculação de água, a preparação de polpas com porcentagem de sólidos adequadas a etapas subseqüentes, desaguamento final de concentrados, preparação de rejeitos para o descarte.Várias operações podem ser utilizadas na separação sólido líquido como: espessamento, filtragem, centrifugação, peneiramento, secagem, flotação e separação magnética. A aplicação industrial de uma ou outra operação dependerá, principalmente, das características do material a ser processado e de uma análise técnico/econômica. [2]