Partículas: caracterização e sistemas particulados Partículas: caracterização e sistemas particulados Partículas: caracterização e sistemas particulados Partículas: caracterização e sistemas particulados

Professor Hudson

Operações Unitárias

Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio de Janeiro – IFRJ

Campos Duque de Caxias

DefiniçõesDefinições

Sistemas Particulados trata de diversos sistemas, operações e

equipamentos nos quais há a participação de uma fase

descontínua, composta por partículas sólidas ou gotas de um

líquido, em uma fase gasosa ou líquida.

A primeira destas duas será denominada “fase particulada”

A segunda de “fase contínua” ou “fluida”

Sistemas Particulados trata de diversos sistemas, operações e

equipamentos nos quais há a participação de uma fase

descontínua, composta por partículas sólidas ou gotas de um

líquido, em uma fase gasosa ou líquida.

A primeira destas duas será denominada “fase particulada”

A segunda de “fase contínua” ou “fluida”

Caracterização de Partículas

Tamanho

Técnicas de medida de tamanho

Forma

Superficie específica

Massa específica

Sequência da apresentaçãoSequência da apresentação

Tamanho de partícula• Diâmetros Equivalentes

– Diâmetros do sólido correspondentes à da esfera, que possui as mesmas propriedades da partícula

Tamanho de partículaTamanho de partícula

Diâmetros Equivalentes

Diâmetro em volume

Esfera de mesmo volume

hrV 2p

32p m314110010V

m391415,3

31416V6d

3

13

1

pv

Tamanho de partículaTamanho de partícula

Diâmetros Equivalentes

Diâmetro de mesma superfície projetada

Diâmetro de mesma velocidade de queda – Diâmetro de Stokes

18

)(gdv fs

2

t

Principais técnicas: Bequer de sedimentação, Pipeta de Andreasen e o equipamento Sedigraph

Tamanho de partículaTamanho de partícula

Diâmetros Estatísticos

Diâmetros correspondentes à medida de uma dimensão linear

efetuada paralelamente a uma direção fixa, são usados em

microscopia

Técnicas de medida de tamanho de partícula

• Métodos de Peneiramento– O mais rápido e convencional método para

partículas maiores que 37 micrômetros

Técnicas de medida de tamanho de partículaTécnicas de medida de tamanho de partícula

Métodos Microscópicos Utiliza o microscópio como instrumento para análise do

tamanho e podem ser divididos em duas classes: os eletrônicos (MEV) e óticos

Micrografias obtidas pelo MEV: a) esferas de vidro; b) areia; c) alumina (Santos, 1997)

Técnicas de medida de tamanho de partículaTécnicas de medida de tamanho de partícula

Difração a Laser Realizado no equipamento Malvern, que utiliza a técnica de

espalhamento de luz laser

Técnicas de medida de tamanho de partículaTécnicas de medida de tamanho de partícula

Difração a Laser Nesse método, as partículas grossas espalham o raio a

baixos ângulos e as finas em altos ângulos. São empregados o laser (fonte de luz de comprimento de

onda fixo) e detectores para espalhamento da luz, que emitem mensagens para um computador que calcula e apresenta os resultados

Técnicas de medida de tamanho de partículaTécnicas de medida de tamanho de partícula

Difração a Laser

Exemplo de distribuição de tamanho de uma argila

Caracterização de forma da partícula• Comumente caracterizada através da esfericidade (), definido

como sendo a área superficial da esfera de volume Vp pela área superficial da partícula

– 0 ≤ ≤ 1 e = 1 para partícula perfeitamente esférica

2

s

v

d

d

Pode ser determinada através da medida da superfície específica ou área superficial (Sp), que pode ser feita por técnicas como o

BET

ppp Sd

6

Superfície específicaSuperfície específica

A superfície específica pode ser determinada, conhecida a esfericidade do material tabelado para diversos materiais (Carneiro, 1981).

Normalmente estimada, considerando partículas perfeitamente esféricas (= 1)

ppp d

6S

ppp d

6S

A unidade de Sp é cm2/g ou m2/g

Massa específica da partícula (Massa específica da partícula (pp))

Determinada pela técnica clássica de picnometria.

A unidade de p é g/cm3 ou kg/m3

L2103

01p mmmm

mm

01/05/01 3 TÉCNICAS DE CARACTERIZAÇÃO 32

Picnometria líquida[R

eed,

199

5:12

0]

m0 m1

m3m2

onde L: densidade aparente

picnométrica L: densidade do líquido m0 : massa do picnômetro

vazio m1: massa do picnômetro +

sólido m2: massa do picnômetro +

sólido + líquido m3: massa do picnômetro +

líquido

ALGUMAS REFERÊNCIASALGUMAS REFERÊNCIAS

Fluidodinâmica em Sistemas Particulados. Massarani, G. 2a edição e-papers, Rio de Janeiro, 2002.

Allen, T. ; Particle Size Measurement. 3a edição. Chapman and Hall, 1981.

RAWLE, A., Basic principles of particle size analysis.

GOMIDE, R. Operações unitárias - v. 1 - São Paulo: Gomide, 1980.

Links úteishttp://www.natcogroup.com/Content.asp?t=ProductPage&ProductID=71

http://www.ufrnet.ufrn.br/~lair/Pagina-OPUNIT/opunitindex.htm

http://www.solidliquid-separation.com/Thickeners/thickener.htm

http://www.filtration-and-separation.com/

http://www.ufrnet.ufrn.br/~lair/Pagina-OPUNIT/Filtros-introducao.htm