15/04/13 PENEIRAMENTO

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Departamento de Engenharia Química e Engenharia de Alimentos

EQA 5313 - Operações Unitárias de Transferência de Quantidade de Movimento

Prof. Regina de Fátima Peralta Muniz Moreira

Peneiramento

OPERAÇÃO IDEALOPERAÇÕES REAISEFICIÊNCIA DO PENEIRAMENTOCÁLCULOS QUANTIDADE PRODUZIDA ( Balanço de Massa)

CALCULO DA EFICIÊNCIA

DIMENSIONAMENTO DE UMA PENEIRA

EQUIPAMENTOS PARA PENEIRAMENTO

PENEIRAMENTO

O peneiramento trata da separação de materiais sólidos granulados : É uma operação mecânica.

Uma Peneira : Frações não classificadas Com + Peneiras : Frações classificadas - A operação passa a se chamar Classificação Granulométrica.

Objetivo do peneiramento : Separar a alimentação em finos e grossos.

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1. OPERAÇÃO IDEAL.

A maior partícula fina é menor que a menor partícula dos grossos.

Diâmetro de Corte : Limita o tamanho máximo das partículas da fração fina e o mínimo da fração grossa.As 2 frações obtidas nas operações são frações ideais, representadas por Fi e Gi respectivamente.

Ex : Curva AF cumulada - Fração ponderal acumulada com tamanhos maiores que os da abcissacorrespondente.

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As análises granulométricas acumuladas de retidos das frações ideais são :

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2. OPERAÇÕES REAIS.

Não permitem realizar separações assim tão nítida;.Algumas partículas maiores que Dc passam pela peneira e se incorporam aos finos, enquanto outras

tantas partículas menores do que Dc ficam retidas nos grossos;

As frações reais obtidas são agora representadas por F e G e suas análises granulométricas acumuladastem o seguinte aspecto :

ÞxA, xF, xG representam as frações acumuladas de material maior que Dc em cada um dos materiais A, F e G.

xA : Fração acumulada de grossos Dcna alimentação, que é a fração do peso total de A constituída de partículas

maiores que Dc.

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xF : Fração acumulada de grossos (>Dc) nos finos F, isto é, a fração do peso total de F que é constituída de

partículas maiores que Dc.

xG : Fração acumulada de grossos (>Dc) no produto grosseiro G.

Þ Se o peneiramento fosse ideal : xF = 0 e xG = 1.0

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3. EFICIÊNCIA DO PENEIRAMENTO.

Resulta da comparação entre as operações real e ideal. Depende de xA, xF e xG.

- Razões que explicam a retenção de partículas finas nos grossos do peneiramento; - Aderência do pó às partículas grandes; - Aglomeração de várias partículas pequena - coesão; - Várias partículas finas na malha - fluxo grande; - Malhas irregulares.

Mecanismo da operação :

- Partículas em movimento paralelo a abertura das malhas; - Incidência dos sólidos na malha é sempre favorável. - Passagem dos grossos : - Irregularidade das malhas; - Incidência favorável de partículas grossas - Dimensão » Dc;

- Carga excessiva de sólido ( abertura das malhas ).

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4. CÁLCULOS.

Problemas de Engenharia :

a) Cálculo das quantidades das frações produzidas. b) Cálculo da eficiência do peneiramento. c) Dimensões das peneiras.

Solução : { PROJETO e OPERAÇÃO }

4.1. Quantidade Produzida.

xA = Fração de grossos (>Dc) em A.

xF = Fração de grossos (>Dc) em F.

xG = Fração de grossos (>Dc) em G.

Balanço de Massa :

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A.xA = F.xF + G.xG

A = F + G

G = A - F

A.xA = F.xF - F.xG + A.xG

F.(xF-xG) = A.(xA-xG)

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4.2. Eficiência do Peneiramento

A fração de grossos Dc alimentados à peneira e que chegam finalmente ao produto grosseiro G é uma

medida da eficiência de recuperação de grossos (EG).

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EF : Eficiência na recuperação de finos.

Por outro lado, a quantidade de finos na alimentação = A.(1-xA); a quantidade que chega à fração fina = F.(1-xF).

Eficiência (E) : E = EG.EF

ou

Se a operação fosse perfeita :

xG = 1;

xF = 0;

G = A.xA;

F = A.(1-xA);

EG = 1;

EF = 1;

E = 1;

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4.3. Dimensionamento de Uma Peneira.

O cálculo da área necessária para realizar um peneiramento é feito com base em dados experimentais decapacidade obtidos em catálogos de fabricantes Þ Fornecem valores de capacidade específica C Þ C em

toneladas/ 24 h.m2.mm ( abertura das peneiras Dc ).

C = Capacidade específica ( t / 24 h.m2.mm ) A = Alimentação da peneira ( t / h ) 24 – 24 horas/dia

ÞSe o período de funcionamento da peneira for q h em 24 h e a capacidade for A t/h só durante o tempo de

operação, então a alimentação diária será q .A e a superfície específica necessária será:

O mais comum é a fábrica funcionar 24 h/dia e a alimentação nominal de A t/h como se funcionassecontinuamente, mas seu período real de funcionamento é de apenas q h/dia.

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1ª Situação :

Trabalha 24 h Þ A (t/h) Capacidade nominal = capacidade real

2ª Situação :

Trabalha 18 h Þ A (t/h) = capacidade real

3ª Situação :

Trabalha 18 h, mas deve fazer o serviço de 24 h ( logo trabalha com uma capacidade nominal de 181 h para suprir todas as de 24 h ) Logo a superfície deverá ser maior para compensar o tempo parado.

Na 3ª Terceira Situação :

Neste caso, a superfície deverá ser maior para compensar as horas de inatividade, podendo ser calculado :

- Capacidade nominal especificada = A ( t/h ) - Capacidade diária desejada = 24A ( t ) - Capacidade real necessária = 24A / q ( t/h )

- Capacidade específica horária : C ( t / 24h.m2.mm ) x Dc ( mm )

Dc.C / 24 ( t / h. m2 )

- Superfície da peneira :

- Capacidade nominal ( t/h ) - Capacidade real : 24.A / q

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5. EQUIPAMENTOS PARA PENEIRAMENTO.

Na indústriaÞ # 20 cm a 50 m ( 400 Mesh ) Menores que 50 m Þ ciclones, câmaras de poeira.

Peneiras : ferro, latão, aço inox, cobre, seda, plástico, grelhas perfuradas, etc.

A área das peneiras depende :

- Vazão de sólidos; - Tipo de operação; - Tipo de peneira.

5.1. Peneiras Estacionárias.

- São mais simples, mais robustas e econômicas. - Uso restrito para material grosseiro. - Operação descontínua.

Ex : Telas inclinadas

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5.2. Peneiras Rotativas.

- Tipo mais comum : tambor rotativo.

- Inclinação variando de 5 a 10o.

- C = 3 – 20 t / m2.24h.mm. - Rotação: 15 rpm

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5.3. Peneiras Agitadas.

- Agitação provoca a movimentação das partículas sobre a superfície de peneiramento.

- Inclinação : 15o a 20o.

- C = 20 – 80 t / m2.24h.mm. - Consumo de potência : 0,5 a 1 HP

Desvantagens :

- Alto custo de manutenção e de estrutura. - Problemas de geração de pó.

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5.4. Peneiras Vibratórias.

Inclinação : 15o a 20o.

C = 50 – 200 t / m2.24h.mm.

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