TA 631 OPERAES UNITRIAS I Aula 15: 10/05/2012

Slidos Particulados*

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O que um slido particulado?Um material composto demateriais slidos de tamanhoreduzido (partculas).

O tamanho pequeno daspartculas pode ser umacaracterstica natural do material ou pode ser devido a um processo prvio de fragmentao.*

Importncia*

PROPRIEDADES DOS SLIDOS PARTICULADOSA) as que dependem da natureza das partculas: o tamanho, a forma, a dureza, a densidade, o calor especfico e a condutividade.B) as que dependem do sistema (leito poroso): a densidade aparente, a rea especfica, a porosidade, o ngulo de talude, entre outras. Neste caso, a propriedade passa a ser uma caracterstica do conjunto de partculas (leito) e no mais do slido em si.*

Tamanho de PartculasGranulometria o termo usado para caracterizar o tamanho das partculas de um material.*

FORMA E COMPOSIO DAS PARTCULASA forma e composio das partculas determinada pelo sistema cristalino dos slidos naturais e no caso dos produtos industriais pelo processo de fabricao. A forma uma varivel importante.

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A forma de uma partcula pode ser expressa pela esfericidade (), que mede o afastamento da forma esfrica. Superfcie da esfera de igual volume da partculaSuperfcie externa da partcula realLogo = 1 para uma partcula esfrica < 1 para qualquer outra forma0 1*

Seja uma partcula de volume Vp e rea Ap:Volume da esfera*Por definio:

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Nmero de partculasDada uma massa (m) de partculas, de densidade s e VolumeVp, o nmero total de partculas (N) pode ser calculado como:*

Se todas as partculas tm o mesmo volume (Vp) e a mesma forma, a rea total das partculas = nmero de partculas x rea da partculaPode ser calculada a rea por unidade de massa (rea especfica)se conhecemos o dimetro equivalente para uma partcula i:*

Permite classificar os slidos nas seguintes classes:- Leves ( 2000 kg/m3) = minrios pesados- Intermedirios (550<

Esta propriedade costuma ter dois significados. Nos plsticos e metais corresponde a resistncia ao corte, enquanto que no caso dos minerais a resistncia que eles oferecem ao serem riscados por outros minerais.A escala de dureza que se emprega nos minerais a Escala de Mohr, que vai de um a dez e cujos minerais representativos so:*

Mede-se pela facilidade fratura por toro ou impacto. Muitas vezes no tem relao com a dureza. Os plsticos podem ser pouco duros (moles) mas no so frgeis. Determina a maior ou menor dificuldade de escorregamento das partculas. a propriedade da partcula que mais influencia as propriedades do conjunto (leito poroso) a proporo de espaos vazios. Quanto mais a partcula se afastar da forma esfrica, mais poroso ser o leito.*

Quanto maior a esfericidade menor a porosidade do leito.*

a densidade do leito poroso, ou seja, a massa total do leito poroso dividida pelo volume total do leito poroso.Proporo de SlidoDensidade do SlidoPorosidadeDensidade do Fluido*Pode-se calcular por meio de um balano de massa a partir das densidades do slido e do fluido, que muitas vezes o ar.

a = (1- ).p + .f

1.Com o auxlio de um microscpio2.Por peneiramento: fazer passar por malhas progressivamente menores, at que fique retida a maior poro. O tamanho corresponde ao tamanho da peneira o a mdia das peneiras.Decantao: o material posto numa suspenso que se deixa em repouso durante um certo tempo, findo o qual o nvel dos slidos decantados ter descido. A partir das fraes de massa separadas, calcula-se o tamanho da partcula.

O tamanho da partcula de materiais homogneos (com partculas uniformes) pode ser obtido:*

4. Elutriao: O princpio empregado o mesmo, porm a suspenso mantida em escoamento ascendente atravs de um tubo. Variando-se a velocidade de escoamento, descobre-se o valor necessrio para evitar a decantao das partculas. Esta ser a velocidade de decantao do material.

5. Centrifugao: A fora gravitacional substituda por uma fora centrfuga cujo valor pode ser bastante grande. til principalmente quando as partculas so muito pequenas e, por conseqncia, tm uma decantao natural muito lenta.

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MATERIAIS HETEROGNEOSNeste caso o material ter que ser separado em fraes com partculas uniformes por qualquer um dos mtodos de decantao, elutriao ou centrifugao anteriormente citados.O meio mais prtico, no entanto, o tamisamento, consiste em passar o material atravs de uma srie de peneiras com malhas progressivamente menores, cada uma das quais retm uma parte da amostra. Esta operao, conhecida como anlise granulomtrica, aplicvel a partculas de dimetros compreendidos entre 7 cm e 40 m.*

MATERIAIS HETEROGNEOSA anlise granulomtrica realizada com peneiras padronizadas quanto abertura das malhas e espessura dos fios de que so feitas. Sries de Peneiras mais ImportantesBritish Standard (BS) Institute of Mining and Metallurgy (IMM) National Bureau of Standards - Washington Tyler (Srie Tyler) A mais usada no Brasil

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MATERIAIS HETEROGNEOSO sistema Tyler constitudo de quatorze peneiras e tem como base uma peneira de 200 fios por polegada (200 mesh), feita com fios de 0,053 mm de espessura, o que d uma abertura livre de 0,074 mm.As demais peneiras, apresentam 150, 100, 65, 48, 35, 28, 20, 14, 10, 8, 6, 4 e 3 mesh.

Quando se passa de uma peneira para a imediatamente superior (por exemplo da de 200 mesh para a de 150 mesh), a rea da abertura multiplicada por dois e, portanto, o lado da malha multiplicado por

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MATERIAIS HETEROGNEOSO ensaio consiste em colocar a amostra sobre a peneira mais grossa a ser utilizada e agitar em ensaio padronizado o conjunto de peneiras colocadas umas sobre as outras na ordem decrescente da abertura das malhas.Abaixo da ltima peneira h uma panela que recolhe a frao mais fina que consegue passar atravs de todas as peneiras da srie. *

MATERIAIS HETEROGNEOS *

MATERIAIS HETEROGNEOS As quantidades retidas nas peneiras e na panela so pesadas.

A frao de cada tamanho se calcula dividindo a massa pela massa total da amostra.*

MATERIAIS HETEROGNEOS Esta frao poder ser caracterizada de dois modos:1) Como a frao que passou pela peneira i-1 e ficou retida na peneira i. Se estas forem as peneiras 14 e 20, respectivamente, ser a frao 14/20 ou 14+20.2) A frao ser representada pelas partculas de dimetro igual a mdia aritmtica das aberturas das malhas das peneiras i e i-1. No caso que estamos exemplificando, ser a frao com partculas de tamanho:*

MATERIAIS HETEROGNEOS Quando temos uma mistura de partculas de diversos dimetros, podemos definir um dimetro mdio que represente esse material. Uma mistura que contem fraes com Ni partculas de dimetro equivalente deq (se forem esfricas seria dpi) pode apresentar uma distribuio granulomtrica com a seguinte forma:*

MATERIAIS HETEROGNEOS *

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MATERIAIS HETEROGNEOS o dimetro da partcula de volume mdio.

Multiplicando o volume desta partcula pelo nmero de partculas da amostra, obtm-se o volume total do slido.

O volume desta partcula a mdia aritmtica dos volumes de todas as partculas da amostra. Admite-se uma densidade igual para todas as partculas:*

TA 631 OPERAES UNITRIAS I ExercciosSlidos Particulados*

1) Calcule a esfericidade de um anel de Raschig de Dimetro externoEspessuraAltura- dimetro externo = - altura = - espessura de parede = *RESPOSTA: = 0,577

2) Compare a esfericidade de duas partculas de mesmo volume e de mesmo material, sendo, uma esfrica e a outra cilndrica. A relao dimetro/comprimento do cilindro 1/3. Prove que, neste caso, deq da partcula cilndrica igual ao deq da partcula esfrica.*RESPOSTA: partcula esfrica= 1 partcula cilndrica= 0,778

3) Gros de pipoca no estourados possuem dimetro equivalente de 6 mm e esfericidade aproximada de 1. J, os gros de pipoca estourados, apresentam dimetro equivalente de 12 mm e esfericidade de 0,85. Obtenha o volume da partcula para o gro no estourado e para o gro estourado.*RESPOSTA: Volume gro no estourado = 1,13.10-7 m3Volume pipoca = 9,048.10-7 m3

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