1

MISTURA DE SÓLIDOS

As operações de mistura encontram-se frequentemente na indústria em processos que envolvem transformações físicas e químicas

indústria alimentar indústria farmacêutica indústria do papel indústria dos plásticos indústria cerâmica

… mistura de sólidos

característica principal segregação (tendência de as partículas se separarem de acordo com o tamanho e/ou densidade)

a segregação das partículas pode ser causada pela agitação

2

1. Quando partículas com o mesmo tamanho, forma e massa específica são misturadas durante um tempo suficiente, obtém-se uma mistura aleatória destas partículas

2. No entanto, em muitos casos as partículas têm tamanho, formas,...diferentes e assim tendem a segregar.

3. As partículas com as mesmas propriedades têm tendência a ficar juntas

4. Mesmo que as partículas estejam inicialmente misturadas, elas separam-se durante a sua manipulação.

A propriedade que origina maior segregação é a diferença de tamanho das partículas.

Quando se verte todas as manhãs a nossa colher de café em pó, as partículas menores tendem a ficar no meio e as maiores a migrarem para a periferia

Segregação de partículas

3

segregação em banda resultante da rotação

do pó num cilindro

quando uma mistura de partículas de diferentes dimensões é derramada

sobre um monte, as partículas maiores rolam para

as bordas

4

Mistura de partículas sólidas: Mecanismos

Mistura convectiva – este tipo de mistura ocorre quando as várias fracções de sólidos divididos são trazidas em contacto devido a um movimento forçado, de convecção Mistura difusiva - este mecanismo de mistura ocorre quando, por exemplo, é permitido às partículas rolarem por uma superfície inclinada

Mistura por corte – este mecanismo de mistura ocorre nas zonas de escorregamento das partículas

Estes 3 mecanismos são observados em graus variáveis nos diferentes tipos de misturadores

5

Misturador horizontal

Os misturadores horizontais são fabricados de acordo com as necessidades do cliente.

Mistura da maioria dos materiais secos, húmidos ou levemente húmidos.

6

Misturador em V

O misturador em “V” consiste de duas câmaras cilíndricas montadas em ângulo e girando sobre um eixo horizontal.Os misturadores em “V” são utilizados para homogeneização de pós, incorporação de pequenas quantidades de líquidos em meios sólidos e homogeneização de partículas frágeis que não devem ser desmanchadas.

7

Misturador em V

8

Grau de mistura

•Um material constituído por partículas não pode atingir a mistura perfeita que é possível com dois fluidos

•Por mais que se misture, nunca se conseguirá a formação de um mosaico uniforme.

•Há uniformidade global, mas não uniformidade

9

Grau de mistura

•Numa mistura completamente ao acaso de partículas uniformes distinguíveis:

sr2 = variância para a mistura

p = proporção global de partículas de uma das coresn = número de partículas em cada amostra

•Num material incompletamente misturado s2 será maior•Num material completamente por misturar :

•Grau de mistura:

s

n

ppsr

)1(2

)1(20 pps

220

22

r

o

ss

ssM

10

Exemplo

A performance de um misturador de sólidos foi avaliada por cálculos da variância em amostras retiradas em diferentes instantes de mistura. A qualidade foi testada em intervalos de 30s e os dados obtidos foram:

Se o componente analisado representar 20% (em massa) da mistura e se cada amostra removida contiver ~100 partículas, comentar a qualidade da mistura produzida e apresentar os dados num gráfico

Variância da amostra (s2) 0.025 0.006 0.015 0.018 0.019

Tempo de mistura (s) 30 60 90 120 150

11

Velocidade da Mistura

X = percentagem das amostras que está não misturada

Efeito da velocidade de rotação do misturador na rapidez de mistura

Grau de mistura

12

Outros misturadores