Relatrio

Sedimentao

EQE598

Laboratrio de Engenharia Qumica

Felipe di Napoli

Mateus Van Hombeeck

Rodolpho Pereira

Rodrigo Lannes

Thiago Saraiva

16/maio/2014

2

Sumrio

1. Fundamentos Tericos ............................................................................. 3

1.1 Tipos de Sedimentadores ..................................................................... 3

1.2 Teste de Proveta ................................................................................... 5

1.3 Mtodo de Kynch .................................................................................. 6

1.4 Mtodo de Biscaia Jr ............................................................................. 7

1.5 Fatores de Correo da rea Mnima encontradas pelo mtodo de

Kynch e Biscaia Jr. ......................................................................................... 8

2.0 Objetivo ................................................................................................... 9

3.0 Aparelhos e Vidrarias: ........................................................................... 9

4.0 Procedimento Experimental ................................................................ 10

4.1 Teste de Proveta ................................................................................. 10

4.2 Teste do Sedimentador Piloto ............................................................. 10

5.0 Resultados e Discusses .................................................................... 11

5.1 Projeto do sedimentador piloto ............................................................ 11

5.2 Calculo da Vazo de Alimentao ...................................................... 12

5.3 Calculo da altura (Z0) do teste de proveta ........................................... 13

5.4 Aplicao do mtodo de Kynch ........................................................... 13

5.5 Aplicao do mtodo de Biscaia Jr. .................................................... 18

5.6 Comparao entre os mtodos ........................................................... 19

5.7 Balanos matrias no sedimentador contnuo .................................... 19

5.8 Aplicao dos Balanos materiais para o Sedimentador .................... 21

5.8.1 Balano de massa global .............................................................. 21

5.8.2 Balano de massa para o CaCO3 ................................................. 21

6.0 Concluso .......................................................................................... 22

7.0 Referncias Bibliogrficas ............................................................... 23

3

1. Fundamentos Tericos

A sedimentao uma operao unitria de separao slido/lquido,

que tem como base a remoo de partculas slidas de uma suspenso pela

ao da gravidade separando a mesma em duas fases: o clarificado e a lama.

O sedimentador um dos equipamentos de separao slido-lquido mais

usados na indstria.

A eficincia do processo de sedimentao depende de muitos fatores,

entre eles: densidade do slido, viscosidade e densidade do meio, a rea do

sedimentador, altura, dimetro das partculas e velocidade de decantao.

Segundo as notas de aula de Ricardo Pires Peanha [2] e do site da

UFSC [4] pode-se destacar entre os fatores que influenciam a decantao, 3

principais deles: a temperatura, a concentrao e o efeito de parede.

Concentrao: A concentrao volumtrica das partculas a varivel

que sugere o efeito de populao. definida pelo volume total das partculas

slidas numa determinada regio do espao. Quanto maior a concentrao

volumtrica da soluo, menor ser a velocidade de decantao, isso pode ser

observado pela frmula:

vt = vt*(1-Cv)n

onde vt a velocidade da partcula na soluo de concentrao Cv e vt a velocidade da partcula isolada.

Temperatura: A temperatura afeta a viscosidade, ou seja, quanto maior

a temperatura, menor ser a viscosidade, logo maior ser a velocidade de

sedimentao.

Efeito da parede: a proximidade com a parede do tubo diminui a

velocidade da partcula.

1.1 Tipos de Sedimentadores

Nas indstrias qumicas, os processos de separao por sedimentao

so feitos continuamente ou descontinuamente em equipamentos

denominados tanques de decantao ou decantadores. Os decantadores mais

comuns so: de rastelos; helicoidal; ciclone e hidro-separadores.

Descontnuos: tanques cilndricos com a soluo em repouso por um certo

tempo tempo.

4

Contnuos: tanques rasos de grande dimetro, em que operam grades com

funo de remover a lama. A alimentao feita pelo centro do tanque.

Figura 1: Representao esquemtica de um sedimentador contnuo.

Onde:

Q, Cv vazo e concentrao da alimentao (volumtricas);

Q0, Cv0 vazo e concentrao do clarificado (volumtricas);

Qu, Cvu vazo e concentrao da lama (volumtricas);

QL, CvL vazo e concentrao da suspenso que passa pelo nvel L no

sentido descendente (volumtricas);

QA vazo de lquido lmpido que passa pelo nvel L no sentido

ascendente (volumtrica).

Balano de Massa por Componente no Sedimentador Contnuo

vLLsvuusvs CQCQQC

Balano de massa por componente para o lquido:

)1()1( vuuAVLL CQQCQ

Q

CV Qo

CVo

QL

CVL

Qa

Qu

CVu

Lama

Clarificado Alimentao

L

y

x

5

1.2 Teste de Proveta

Para desenvolver os sedimentadores contnuos informaes foram

obtidas pelo teste de sedimentao em batelada (teste da proveta). O teste

consiste em alimentar um Becker ou uma proveta de vidro com uma amostra

da soluo em questo, que contm a mesma concentrao de partculas da

soluo original que ser alimentada no decantador que iremos projetar, a fim

de analisarmos o perfil de evoluo da decantao dessas partculas slidas ao

longo do tempo como mostrado na figura a seguir:

Figura 2: Evoluo do teste de proveta

A Lquido limpo.

B Regio de concentrao constante.

C Regio de concentrao varivel.

D Regio de compactao

O processo de sedimentao pode ser dividido em quatro etapas. A

primeira a etapa de acelerao, quando a velocidade de sedimentao alta.

Depois, h uma etapa de velocidade constante, seguida por uma etapa de

desacelerao. A ltima etapa a de compactao, onde a velocidade de

sedimentao baixa.

Figura 3: Perfil da curva de sedimentao das partculas slidas ao longo do

tempo.

.

6

No incio de um ensaio de decantao, a suspenso encontra-se a uma

altura Z0 e sua concentrao uniforme C0. Pouco tempo depois possvel

distinguir cinco zonas distintas na proveta:

A Lquido clarificado

B Suspenso com a mesma concentrao inicial C0;

C Zona de transio A concentrao da suspenso aumenta

gradativamente de cima para baixo nesta zona, variando entre o valor inicial C0

at a concentrao da suspenso espessada;

D Suspenso espessada na zona de compresso a suspenso na qual

os slidos decantados sob a forma de flocos acham-se dispostos uns sobres os

outros, sem, contudo atingirem a mxima compactao.

E Slido grosseiro Slido que decantou logo no incio do ensaio.

.

1.3 Mtodo de Kynch

Este mtodo se baseia no clculo de vrias velocidades de

sedimentao atravs da realizao de um teste de proveta. A suspenso

utilizada no teste deve ter concentrao igual da alimentao do

sedimentador contnuo a ser projetado. Para o clculo das velocidades,

escolhem-se pontos (tL,zL) na curva altura vs tempo e em seguida traa-se a

tangente correspondente a estes pontos.

Com esta metodologia, so escolhidos diversos pontos e traadas

diversas tangentes. Determina-se, para cada reta tangente, o ponto de

encontro com o eixo das alturas (zi altura da interface de uma suspenso de

concentrao uniforme CVL que contm a mesma quantidade de slidos

presentes na suspenso inicial).

Cv calculado pela equao proveniente do balano de massa dos slidos:

V calculado pela aproximao da derivada por uma diferena:

E Amin calculado pela seguinte equao:

7

vuvL

V

CCv

QCA

11

Dessa forma obtido um conjunto de reas mnimas para o

sedimentador. A maior rea obtida a que deve ser escolhida, pois a que

fornece a capacidade de sedimentao mnima do sedimentador.

Figura 4: Mtodo de Kynch

1.4 Mtodo de Biscaia Jr

O mtodo de Biscaia Jr. prope que a sedimentao modifica-se ao

longo do tempo. No incio da sedimentao, as partculas sedimentam com

velocidade constante e igual a velocidade terminal. Com o passar do tempo e a

diminuio da altura da interface, a concentrao torna-se maior, diminuindo a

velocidade de sedimentao das partculas.

A curva altura versus tempo, quando as partculas sedimentam com

velocidade constante, descrita por uma reta:

atzz 0

Aps um dado tempo tc, quando a velocidade das partculas passa a

diminuir com a reduo da altura, a curva altura vs tempo descrita por uma

exponencial, dada por:

f

ttk zeaz c )(.

8

Figura 5: Parte retilnea e a parte exponencial da curva altura vs. tempo

Assim, pode-se calcular a rea mnima do sedimentador pelo mtodo de

Biscaia Jr. atravs da equao:

0

min

min

.

z

tQA

onde tmn obtido pela equao da reta que representa os pontos que

sedimentam com velocidade constante para um Zmin obtido pela equao

abaixo:

vu

V

C

zCz 0min

.

As informaes do projeto indicam que Cvu=2*C0.

1.5 Fatores de Correo da rea Mnima encontradas pelo mtodo de

Kynch e Biscaia Jr.

Os seguintes fatores de correo so usados no clculo da rea de

Projeto:

A= Amn * f1 * f2

9

onde temos que:

1,10 < f1 < 1,25 (f1 considera possveis variaes em pH, temperatura e Cv)

f2 = 1,2 se D>30m

f2=1,5 se D

10

4.0 Procedimento Experimental

4.1 Teste de Proveta

Inicialmente, foram pesados trs vidros de relgio e seis bqueres

vazios em balana previamente calibrada. Em seguida, pesou-se as mesmas

vidrarias, desta vez contendo uma alquota da soluo de carbonato de clcio.

Todas as massas foram anotadas e, posteriormente, encaminhou-se as

vidrarias para estufa (por vrios dias) a fim de determinar o peso seco da

amostra e, consequentemente, a concentrao inicial do suspenso.

Num segundo momento, colocou-se cerca de dois litros de soluo de

carbonato de clcio em proveta sob constante agitao (manual) visando

impedir o depsito de carbonato no fundo antes do comeo do teste.

Ao iniciar o teste, foram medidas as alturas da interface slido-lquido,

bem como o tempo, a cada 0,5 centmetro, com o objetivo de determinar o

tempo de sedimentao da suspenso. Prosseguiu-se com a tomada das

alturas at que a interface atingisse a marca de 600 mililitros.

4.2 Teste do Sedimentador Piloto

No sedimentador piloto a soluo foi inicialmente homogeneizada e

ento bomba centrifuga foi ligada. O sistema foi colocado em pseudo-regime

permanente pelo controle da vazo de entrada. Neste momento, abriu-se a

vlvula do underflow, liberando-se a lama.

Lama e clarificado retornam ao tanque de suspenso. Com a utilizao

de bqueres e um cronmetro, foram coletadas amostras da alimentao, da

lama e do clarificado. Os bqueres haviam sido pesados previamente, e estas

amostras tambm foram pesadas e levadas estufa. Aps alguns dias, elas

foram retiradas da estufa e novamente pesadas. Assim, pode-se determinar a

concentrao de cada uma das correntes, alm de suas vazes.

11

5.0 Resultados e Discusses

5.1 Projeto do sedimentador piloto A tabela abaixo contm os dados coletados no experimento

Tabela1:Valores de massa das amostras

Por diferena, determinam-se a massa de suspenso, de gua e de

slido. A concentrao peso/peso obtida dividindo-se a massa de slido pela

massa de suspenso. Os dados foram agrupados na tabela a seguir:

Tabela2: Clculo da concentrao atravs das massas

A mdia aritmtica dos valores fornece a concentrao mssica de

slidos na suspenso.

( )

Em termos de percentagem, portanto, trata-se de uma soluo 4% em

peso de CaCO3.

Os volumes de slido e de gua foram calculados correlacionando-se os

dados de massa expostos na tabela 1 e as densidades das substncias em

questo. Dessa forma, foi possvel determinar a concentrao volume/volume

da suspenso.

Perry et al descreve a densidade da gua e do carbonato de clcio como

sendo:

o Densidade da gua ( ) = 1g/cm o Densidade do carbonato de clcio ( ) =2,711g/cm

1 36,1019 36,3694 36,1129

2 39,1250 39,5538 39,1425

3 44,1585 44,5224 44,1729

Vidro de

relgio

Massa Vidro de

Relgio (g)

Massa Vidro de

Relgio +

Suspenso (g)

Massa aps a

secagem (g)

0,2675 0,0110 0,2565 0,0411

0,4288 0,0175 0,4113 0,0408

0,3639 0,0144 0,3495 0,0396

Massa

suspenso

(g)

Massa

Seca (g)Massa de gua (g) Concentrao (p/p)

12

De posse destes dados, possvel calcular a concentrao volumtrica,

que dada pela seguinte equao:

Tabela3: Clculo da concentrao Volumtrica

Novamente, pela mdia aritmtica dos valores podemos concluir que a

concentrao volumtrica (Cv) :

Como definido no projeto a concentrao da lama deve ser duas vezes

superior a concentrao da alimentao, logo tem-se que:

Conhecendo-se as concentraes volumtrica e mssica e a densidade

do carbonato, foi possvel calcular, finalmente, a densidade da suspenso.

(

)

5.2 Calculo da Vazo de Alimentao

Para o clculo do sedimentador, tambm deve-se considerar a vazo de

alimentao fornecida.

Multiplicando-se pela frao mssica mdia de carbonato encontrada,

que foi de 4%, temos a corrente de alimentao.

Massa

suspenso (g)

Massa

CaCO3 (g)

Massa de

Agua (g)

Concentrao

(v/v)

0,2675 0,0110 0,2565 0,0156

0,4288 0,0175 0,4113 0,0155

0,3639 0,0144 0,3495 0,0150

13

Podemos ainda, transformar esta vazo mssica em vazo volumtrica,

utilizando a densidade do CaCO3.

Finalmente, dividindo-se a vazo acima pela concentrao volumtrica

encontrada temos a vazo de alimentao.

5.3 Calculo da altura (Z0) do teste de proveta

Para uma proveta de 2 litros e 8 centmetros de dimetro, temos que:

Admitindo-se o valor de pi igual a 3,14, temos que:

5.4 Aplicao do mtodo de Kynch

A tabela a seguir mostra o tempo de sedimentao e a altura da interface

na proveta no tempo de correspondente.

Altura (cm) Tempo (s)

39,8 0,0

39,3 23,7

38,8 71,4

38,3 114,0

37,8 149,5

37,3 194,6

36,8 232,9

36,3 273,6

35,8 317,5

35,3 354,1

34,8 396,3

34,3 437,7

14

Altura (cm) Tempo (s)

33,8 480,2

33,3 522,4

32,8 566,9

32,3 614,5

31,8 655,4

31,3 696,1

30,8 739,9

30,3 784,9

29,8 832,5

29,3 876,9

28,8 925,6

28,3 971,9

27,8 1016,8

27,3 1067,8

26,8 1116,1

26,3 1167,7

25,8 1218,4

25,3 1268,6

24,8 1323,0

24,3 1377,5

23,8 1435,9

23,3 1494,1

22,8 1552,1

22,3 1617,2

21,8 1682,9

21,3 1751,0

20,8 1826,6

20,3 1900,4

19,8 1978,2

19,3 2063,1

18,8 2160,0

18,3 2255,7

17,8 2356,0

17,3 2472,1

16,8 2587,9

16,3 2714,3

15,8 2847,3

15,3 2988,6

14,8 3123,6

14,3 3269,7

13,8 3431,3

13,3 3591,1

12,8 3759,2

15

Grfico1: Plot Zvs.t para o teste de proveta.

A curva acima pode ser fragmentada em duas: uma reta e uma curva

exponencial. Adotamos as duas equaes seguintes:

Grfico2: Parte Linear do Teste de Proveta

16

Grfico3: Parte Exponencial do Teste de Proveta

E a partir disto, calculamos as derivadas para determinao das

velocidades de ascenso do lquido:

E ento pode-se montar a seguinte tabela:

Tempo (s)

Altura (cm)

-dz/dt (cm/s)

v (cm/s)

Zi (cm) Cvl A(cm2)

0,0 39,8 0,0111 0,0111 39,80 0,0153 626161,6

23,7 39,3 0,0111 0,0111 39,56 0,0154 618691,1

71,4 38,8 0,0111 0,0111 39,59 0,0154 619620,3

114,0 38,3 0,0111 0,0111 39,57 0,0154 618764,5

149,5 37,8 0,0111 0,0111 39,46 0,0155 615423,9

194,6 37,3 0,0111 0,0111 39,46 0,0155 615443,1

232,9 36,8 0,0111 0,0111 39,39 0,0155 613082,4

273,6 36,3 0,0111 0,0111 39,34 0,0155 611561,7

317,5 35,8 0,0111 0,0111 39,32 0,0155 611160,9

354,1 35,3 0,0111 0,0111 39,23 0,0156 608205,2

396,3 34,8 0,0111 0,0111 39,20 0,0156 607209,5

437,7 34,3 0,0111 0,0111 39,16 0,0156 605933,7

480,2 33,8 0,0111 0,0111 39,13 0,0156 605043,0

522,4 33,3 0,0111 0,0111 39,10 0,0156 604047,3

17

Tempo

(s)

Altura

(cm)

-dz/dt

(cm/s)

v

(cm/s) Zi (cm) Cvl A(cm2)

566,9 32,8 0,0111 0,0111 39,09 0,0156 603856,5

614,5 32,3 0,0111 0,0111 39,12 0,0156 604750,7

655,4 31,8 0,0111 0,0111 39,07 0,0156 603300,0

696,1 31,3 0,0111 0,0111 39,03 0,0156 601779,3

739,9 30,8 0,0111 0,0111 39,01 0,0156 601343,5

784,9 30,3 0,0111 0,0111 39,01 0,0156 601327,7

832,5 29,8 0,0111 0,0111 39,04 0,0156 602221,9

876,9 29,3 0,0111 0,0111 39,03 0,0156 601996,2

925,6 28,8 0,0111 0,0111 39,07 0,0156 603275,4

971,9 28,3 0,0111 0,0111 39,09 0,0156 603714,6

1016,8 27,8 0,0111 0,0111 39,09 0,0156 603663,8

1067,8 27,3 0,0111 0,0111 39,15 0,0156 605748,0

1116,1 26,8 0,0111 0,0111 39,19 0,0156 606887,2

1167,7 26,3 0,0111 0,0111 39,26 0,0155 609181,4

1218,4 25,8 0,0111 0,0111 39,32 0,0155 611160,6

1268,6 25,3 0,0111 0,0111 39,38 0,0155 612964,8

1323,0 24,8 0,0111 0,0111 39,49 0,0155 616238,9

1377,5 24,3 0,0111 0,0111 39,59 0,0154 619548,1

1435,9 23,8 0,0111 0,0111 39,74 0,0154 624222,2

1494,1 23,3 0,0111 0,0111 39,88 0,0153 628826,3

1552,1 22,8 0,0063 0,006265 32,52 0,0188 702913,4

1617,2 22,3 0,0061 0,006144 32,24 0,0189 700366,3

1682,9 21,8 0,0060 0,006024 31,94 0,0191 696987,3

1751,0 21,3 0,0059 0,005903 31,64 0,0193 693403,1

1826,6 20,8 0,0058 0,00577 31,34 0,0195 691383,0

1900,4 20,3 0,0056 0,005644 31,03 0,0197 687372,0

1978,2 19,8 0,0055 0,005514 30,71 0,0199 683388,0

2063,1 19,3 0,0054 0,005375 30,39 0,0201 680313,5

2160,0 18,8 0,0052 0,005221 30,08 0,0203 679478,2

2255,7 18,3 0,0051 0,005073 29,74 0,0205 676250,1

2356,0 17,8 0,0049 0,004923 29,40 0,0208 672347,8

2472,1 17,3 0,0048 0,004754 29,05 0,0210 670778,4

2587,9 16,8 0,0046 0,004592 28,68 0,0213 666325,1

2714,3 16,3 0,0044 0,004421 28,30 0,0216 661729,3

2847,3 15,8 0,0042 0,004248 27,90 0,0219 655351,4

2988,6 15,3 0,0041 0,004072 27,47 0,0222 647055,0

3123,6 14,8 0,0039 0,00391 27,01 0,0226 633062,7

3269,7 14,3 0,0037 0,003743 26,54 0,0230 616820,5

3431,3 13,8 0,0036 0,003565 26,03 0,0234 598092,9

3591,1 13,3 0,0034 0,003399 25,50 0,0239 572926,8

3759,2 12,8 0,0032 0,003231 24,95 0,0245 542231,1

18

Avaliando-se os dados da tabela anterior, percebe-se que a maior rea

corresponde a aproximadamente 70 m2, devendo ser considerada a rea

mnima para dimensionamento do sedimentador. Alm disso, temos que:

(

)

Desta forma, temos que o dimetro do sedimentador :

5.5 Aplicao do mtodo de Biscaia Jr.

De posse da curva de sedimentao, neste mtodo pode-se determinar

o Zmn atravs da expresso:

Logo, Zmn = 19,9 cm

Utilizando a equao da curva exponencial acima, pode-se achar o

tempo corresponde a este Zmn.

0003,0

33,27ln

z

t

O valor de tempo corresponde t=1713,12 segundos.

Assim, a rea mnima pode ser calculada pela frmula:

Logo:

19

5.6 Comparao entre os mtodos

Como j mencionado anteriormente, as reas calculadas pelos mtodos

Biscaia Jr e Kynch so as reas mnimas requeridas para o projeto do

sedimentador contnuo. Essas reas precisam de correes, englobando

desvios das condies ideais utilizadas na escala de laboratrio. Essas

correes so feitas atravs do produto da rea mnima calculada por dois

fatores, obtendo-se a seguinte expresso:

21min ** ffAAprojeto

As reas de projeto correspondentes e os valores de correo adotados,

assim como os dimetros mnimos calculados por cada mtodo para um

sedimentador de seo circular, encontram-se na tabela abaixo.

Tabela4: Comparao entre os mtodos de Kynch e Biscaia Jr.

5.7 Balanos matrias no sedimentador contnuo

Determinao das vazes volumtricas mdias e frao mssica das

correntes de processo

Para o calculo das vazes, utilizaremos as seguintes frmulas bsicas:

Amn (m2) Dmn(m) f1 f2 Aproj. (m2)

Kynch 70 9,44 1,18 1,35 112

Biscaia Jr. 60 8,74 1,18 1,35 96

20

Tabela5: Dados de massa para as correntes do sedimentador contnuo

Os dados foram coletados na operao do sedimentador contnuo, as

massas de CaCO3 e da suspenso foram obtidas por diferena. Ento,

utilizando-se as equaes acima mencionadas, tem-se:

Tabela6: Dados de vazo para as correntes do sedimentador contnuo

Como as amostras foram coletadas em duplicata, tomou-se a mdia

aritmtica dos valores, de forma que os dados acima podem simplificados na

tabela abaixo.

Tabela7: Vazes mdias e frao mssica mdia para as correntes do

sedimentador contnuo

1 Alimentao 1 50,9372 118,9152 67,9780 53,2884 2,3512 0,0346

2 Clarificado 1 49,8363 77,3376 27,5013 51,0836 1,2473 0,0454

3 Lama 1 51,0823 69,2016 18,1193 52,5177 1,4354 0,0792

1 Alimentao 2 54,0292 105,9549 51,9257 55,6234 1,5942 0,0307

2 Clarificado 2 53,6343 106,0080 52,3737 53,6426 0,0083 0,0002

3 Lama 2 30,3801 35,4480 5,0679 31,4092 1,0291 0,2031

Massa

bcher+suspenso

seca (g)

Massa seca

(CaCO3) -

(g)

Concentrao

(p/p)

3,31

2,35

BcherTempo

(s)Corrente

Massa

Bquer

(g)

Massa

bcher+suspenso

(g)

Massa

suspenso

(g)

1 Alimentao 1 67,9780 20,5372 0,7103 0,03459

2 Clarificado 1 27,5013 8,3085 0,3768 0,04535

3 Lama 1 18,1193 5,4741 0,4337 0,07922

1 Alimentao 2 51,9257 22,0960 0,6784 0,03070

2 Clarificado 2 52,3737 22,2867 0,0035 0,00016

3 Lama 2 5,0679 2,1566 0,4379 0,20306

3,31

2,35

BcherTempo

(s)Corrente

Massa da

suspenso

(g)

Vazo mssica

da suspenso

(g/s)

Vazo

massica

CaCO3 (g/s)

Frao

Mssica

CaCO3

Alimentao 21,3166 0,6944 0,0326

Clarificado 15,2976 0,1902 0,0228

Lama 3,8153 0,4358 0,1411

Corrente

Frao mssica

mdia de

CaCO3

21

5.8 Aplicao dos Balanos materiais para o Sedimentador

5.8.1 Balano de massa global

O balano de massa aplicado ao sedimentador, de forma geral, pode ser

descrito como o seguinte, sendo os termos da equao expressos em taxa de

massa:

Entretanto, no estado estacionrio o acmulo igual a zero e no h

gerao ou consumo de massa visto que o sistema no apresenta reao

qumica. Entao, temos uma nova equao:

Sendo, WA, a vazo mssica na alimentao; WC, a vaz mssica do

clarificado e WL a vazo mssica da lama.

As equaes acima provam que o sistema no se encontrava em regime

estacionrio, pois a vazo na alimentao era maior que a soma das vazes do

clarificado e da lama, o que indica que h acmulo de massa no sistema. As

ms condies do equipamento podem ter gerado flutuaes na vazo que

prejudicaram o atingimento do regime estacionrio.

5.8.2 Balano de massa para o CaCO3

Ao tomarmos os termos de frao mssica e multiplicarmos pelas

respectivas vazes, podemos montar um balano de massa por componente

para o Carbonato.

Ento temos que:

22

Como podemos perceber o balano por componente tambm mostra que

h acmulo de massa, ou seja, de CaCO3 no sedimentador. As causas podem

estar relacionadas com os mesmos fatores do balano de massa global. Alm

disso, pode ser que tenha sobrado algum resduo de gua que no evaporou

na estufa. Isto propagaria erro em todos os procedimentos at aqui,

influenciando nos resultados finais.

6.0 Concluso

Os valores de correlao obtidos para a reta e para a curva exponencial

que compem a curva de sedimentao conferem um alto grau de confiana

para esta curva. Isto um indcio de que podemos confiar nos valores obtidos

para a rea. Considerando-se ainda que os valores obtidos pelos dois mtodos

so relativamente prximos (sendo o valor obtido por Kynch cerca de 15%

maior que o obtido por Biscaia Jr.) apesar de todos os erros experimentais que

podem estar envolvidos e do empirismo envolvido nos mtodos, podemos

considerar os resultados bons.

O balano de massa global no fecha, o que sugere que o processo no

estava em estado estacionrio, ocorrendo acmulo de massa no sistema.

Podem ter ocorrido, tambm, erros experimentais, tais como pequenos erros

de medida (de tempo ou tamanho) e falta de homogeneidade da suspenso no

tanque de armazenamento. A diferena percentual entre as vazes mssicas

de entrada e de sada de aproximadamente 11%. Considerando as diversas

fontes de erro citadas acima, o valor pode ser considerado aceitvel.

O balano de massa por componente tambm no fecha, o que j era

esperado uma vez que o balano de massa global apresenta esse

comportamento. Mais uma vez, isto sugere que o processo no estava em

estado estacionrio, pois houve acmulo de massa no sistema. Juntamente ao

estado no estacionrio, podem ter existido erros experimentais, como por

exemplo, falta de homogeneidade da suspenso no tanque de

armazenamento, apesar da agitao com o basto, dentre outros. O erro

absoluto entre as vazes mssicas de entrada e sada de carbonato de clcio

de aproximadamente 7%. Tal diferena foi explicada acima.

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7.0 Referncias Bibliogrficas

[1] MASSARANI,G., Fluidodinmica em sistemas particulados, editora

UFRJ, Rio de Janeiro, 1997.

[2] Notas de aula do professor Ricardo Pires Peanha disciplina

Operaes Unitrias I

[3] PERRY, R.H.,Chilton, C.H., Chemical Engineers Handbook, sixth

edition, McGraw Hill Inc., New York, 1976.

[4] www.enq.ufsc.br/disci/eqa5313/Decantacao.htm

[5] http://www.cetem.gov.br/publicacao/CTs/CT2007-073-00.pdf acessado dia 14/05/14 s 22:35.