Relatório Sedimentação

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SERGIPE

CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

LABORATÓRIO DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS (EQUI0080)

SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL EM BATELADA DE SUSPENSÃO DE CARBONATO DE CÁLCIO COMO SUBSÍDIO PARA O PROJETO DE SEDIMENTADOR

Bruna Catarina Ribeiro Silva

George Rocha Santos Lima

Júlio Cesar Dantas Silva

SÃO CRISTÓVÃO – SE

MAIO DE 2014

SEDIMENTAÇÃO GRAVITACIONAL EM BATELADA DE SUSPENSÃO DE CARBONATO DE CÁLCIO COMO SUBSÍDIO PARA O PROJETO DE SEDIMENTADOR

RELATÓRIO EXPERIMENTAL

Relatório referente ao experimento laboratorial conforme exigências da disciplina Laboratório de Operações Unitárias, ministrada pelo professor Dr. Marcelo José Barros de Souza. Todas as etapas desta prática foram realizadas por todos os integrantes do grupo.

SÃO CRISTÓVÃO – SE

MAIO DE 2014

 

INTRODUÇÃO

A grande importância dos sistemas que envolvem separações de fluidos e partículas sólidas suspensas na engenharia de processos impulsiona os estudos para melhor compreensão da fenomenologia dessa operação, pois essa influencia no projeto e avaliação dos equipamentos envolvidos.

A separação das fases sólida e líquida ocorre num equipamento denominado sedimentador, através da ação diferenciada do campo gravitacional sobre as fases, com a deposição da fase sólida na base do equipamento. A figura 1mostra um sedimentador convencional em uma unidade de beneficiamento de minério.

Figura 1 - Sedimentador convencional em operação

Fonte: AROUCA, 2007.

TIPOS DE SEDIMENTAÇÃO

O fenômeno de sedimentação pode ser classificado em 4 tipos:

Tipo I (Discreta) – Sedimentação de partículas discretas, que se encontram presentes em baixa concentração;

Tipo II (Floculenta) – Sedimentação de partículas em baixa concentração, mas que coalescem ou floculam, com conseqüente aumento do tamanho e velocidade de sedimentação;

Tipo III (Obstruída) – Sedimentação por zona, na qual a concentração de partículas é suficiente para causar efeitos inter-partículas. Formação de zonas de diferentes concentrações devido a segregação;

Tipo IV – Sedimentação por compressão ou adensamento, evidencia-se uma interface entre o líquido clarificado e o sólido, enquanto os sólidos formam uma estrutura única (MIERZWA).

Além disso, a sedimentação pode ser classificada em Livre ou Retardada. Na primeira, partículas encontram-se bem afastadas das paredes do recipiente e, além disso, as distâncias entre elas são suficientemente grandes (de 10 a 20 vezes o diâmetro da partícula) para uma não interferir nas outras. É comum em suspensões diluídas. Na sedimentação retardada (ou com interferência) há colisões entre partículas são muito frequentes devido à proximidade das mesmas ou se a operação é conduzida com este intuito. Deste modo, a velocidade real é menor que as previstas pela fluidodinâmica (RAMOS, 2012).

TIPOS DE SEDIMENTADORES

SEDIMENTADORES CONTÍNUOS

A Figura 2 mostra a representação esquemática de um sedimentador contínuo convencional.

Figura 2 - Vista esquemática de um sedimentador contínuo convencional

Fonte: AZEVEDO, 2009.

Os sedimentadores contínuos apresentam três correntes de fluxo, como mostrado na figura 2: a alimentação, contendo a suspensão que se deseja processar; o overflow ou clarificado, praticamente isento de sólidos e a corrente de underflow, ou lama, que contém uma suspensão mais concentrada que a da alimentação. Em sua grande maioria, os equipamentos industriais operam continuamente e geralmente são construídos com seção circular, dotada de uma parte cilíndrica e uma cônica que tem por finalidade facilitar a retirada da corrente de fundo do produto. Na parte de cima, observa-se a existência de um vertedouro, por onde transborda a corrente de líquido clarificado. A alimentação da suspensão que se deseja processar é posicionada na região central do equipamento e pode ser feita no topo ou no interior do mesmo (AZEVEDO, 2009).

SEDIMENTADORES CONVENCIONAIS X SEDIMENTADORES NÃO CONVENCIONAIS.

Os sedimentadores convencionais apresentam diâmetro muito maior que a altura, a alimentação é feita no topo do equipamento, há sistemas de retirada de lama e dispositivos de para descarga do overflow e underflow. Se uma modificação for feita nesse esquema, tem-se um esquema um sedimentador não convencional.

Um exemplo de sedimentador não convencional é o sedimentador lamelado, Figura 3, que apresenta uma série de placas inclinadas (lamelas) posicionadas internamente, dispostas lado a lado, formando canais e aumentando assim a taxa de sedimentação (AZEVEDO, 2009).

Figura 3 - Vista esquemática de um sedimentador lamelado.

Fonte: RAMOS, 2012.

ENSAIO DE PROVETA

A sedimentação é uma operação baseada no transporte de partículas sólidas através de um meio líquido. Tais partículas estão sujeitas às forças da gravidade, empuxo e resistência ao movimento. Esses fenômenos podem ser melhor entendidos com base no conhecimento dos princípios básicos do processo da sedimentação descontínua (batelada) em bancada. Durante os ensaios de sedimentação em proveta, principalmente nas sedimentações forçadas, podemos observar nitidamente o deslocamento da interface sólido/líquido ao longo do tempo e a formação