Curso Profissional de Química:. Técnico de Laboratório. Técnico Fabril

Disciplina:. Tecnologia Química, 1º ano. Módulo 3

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Movimento de Partículas Sólidas num Fluido

tema 3 - Centrifugação Sedimentação

Prof: Fernando Sayal TQ – módulo 3: Movimento de Partículas num Fluido (Centrifugação Sedimentação)

Centrifugação

Processo de separação em que a força centrífuga gerada pela rotação da amostra é usada para:

1. Sedimentar sólidos em líquidos,

2. Separar líquidos imiscíveis de diferentes densidades.

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centrífuga de bancada

http://pt.wikipedia.org/wiki/Centrifuga%C3%A7%C3%A3o

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Princípio Físico

• A força centrífuga (Fcf) é uma força gerada sobre uma partícula ou conjunto de partículas quando sujeitas a um movimento circular.

• A força centrífuga atua radialmente a partir do centro de rotação determinado .

• Esta força só é sentida pelo objeto em movimento circular.

• A sua intensidade aumenta com a velocidade angular de rotação (ω).

• A sua intensidade aumenta com o raio da circunferência descrita (r).

Fcf = mω2r

http://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_centr%C3%ADfuga

Componentes de uma centrífuga

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1. Cuba sólida, conjunto rotativo que contém o fluido com sólidos suspensos.2. Motor principal, 3. Parafuso sem-fim transportador, conjunto interno de rotação que transporta os resíduos ricos em sólidos suspensos

provenientes da cuba de sólidos rotativa. 4. Retrocesso diferencial, que fornece a energia de ruptura e reduz a velocidade da parafuso transportador, produzindo um efeito

de deslocamento e fricção dos sólidos em suspensão ao longo da parede interna, até ao depósito e para fora do bocal de descarga de sólidos.

5. Zona de alimentação, que introduz a alimentação na cuba rotativa de sólidos com o mínimo de turbulência.6. Depósito, secção inclinada da cuba de sólidos e onde a força centrífuga comprime e desidrata parcialmente os resíduos ricos em

sólidos suspensos.7. Bocal de descarga de sólidos, os pontos de descarga para o resíduo rico em sólidos suspensos próximo da parte superior do

depósito.8. Bocal de filtrado de escoamento ajustável na extremidade da cuba de sólidos, ponto de descarga para o líquido clarificado.

http://www.barr-rosin.com/pt/aplicacoes/separacao_de_solidos.asp

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http://abgtecalim.yolasite.com/resources/Opera%C3%A7%C3%A3o%20de%20Centrifuga%C3%A7%C3%A3o.pdf

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CENTRÍFUGA DE PRATO OU DISCO

O processo de separação é realizado num conjunto de pratos ou discos, Estes consistem num grande número de peças cónicas colocadas umsa sobre as outras. Com este tipo de arranjo, a câmara de separação fica subdividida em vários recintos

individuais pelos quais o produto escoa em camadas finas, Estas centrífugas operam a velocidade que produzem forças centrífugas de 3.000 a 20.000

vezes a gravidade, Proporciona um sistema de clarificação contínua para produtos com um conteúdo de

sólidos de 1 a 2%. É projetada para separação sólido/líquido, ou duas fases líquidas em base contínua.

http://abgtecalim.yolasite.com/resources/Opera%C3%A7%C3%A3o%20de%20Centrifuga%C3%A7%C3%A3o.pdf

Vídeo CTR 2

http://www.youtube.com/watch?v=pj6-pOiyxJw&feature=related

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CENTRÍFUGA HORIZONTAL DECANTADORA (DECANTER)• Este tipo de centrífuga é formado por dois elementos concêntricos horizontais, contidos

numa carcaça estacionária.• Sendo o cesto o elemento giratório exterior, afila-se de forma que os sólidos descarreguem na zona de raio menor. • O produto é alimentado no interior do eixo, por bombagem ou por gravidade.• A força centrífuga impele a suspensão através de canais para o interior do cesto giratório, onde os sólidos decantam através da câmara de licor formada sobre a parede. • Este tipo de centrífuga pode ser usada para materiais com tamanho entre 1 – 50 microns.

http://abgtecalim.yolasite.com/resources/Opera%C3%A7%C3%A3o%20de%20Centrifuga%C3%A7%C3%A3o.pdf

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Simulação de centrifugadora horizontal em co-corrente

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Simulação de centrifugadora horizontal em contra-corrente

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Simulação de centrifugadora horizontal com 3 fases

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11http://www.ufrnet.br/~lair/Pagina-OPUNIT/equipamento.htm

CENTRÍFUGA DE PARAFUSO COM TELA PERFURADA

Consiste num transportador de parafuso-sem-fim movido horizontalmente que envolve a suspensão dentro de uma cesta cónica giratória.A separação de sólidos do licor mãe é obtida pela ação da força centrífuga, A descarga ocorre devido à inclinação da cesta e à velocidade diferencial do parafuso.No ponto de separação, os sólidos são carregados para diante pelo parafuso até descarregar pela extremidade da cesta filtrante, com o filtrado passando diretamente através da tela.Neste tipo de centrífuga, podem ser separados sólidos com diâmetro até 50 microns

Vídeo CTR1

CTR1 http://www.youtube.com/watch?v=Bw2FCZrIXSc&feature=related

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

CENTRÍFUGA DE PARAFUSO COM TELA PERFURADA

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Centrifuga Filtrante de Cesta Horizontal com Raspador para Descarga (peeler)

A centrífuga peeler permite tanto a filtração como a decantação e é particularmente satisfatória para processar materiais no ambiente ultra-limpo das indústrias de química fina e farmacêutica.

As máquinas podem ter uma cesta perfurada com membrana filtrante para o processo de filtração, ou uma cesta sólida para decantação

A centrífuga tem uma cobertura frontal que abre completamente e que permite a inspeção segura do interior pelo operador.

Possui um mecanismo automático de faca raspadora (peeler) para descarga do bolo, Trabalha com altas forças g Este tipo de centrífuga pode ser usado para aplicações onde a suspensão tem baixa concentração de sólidos ou é flutuante.

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

Centrífuga Pusher

Este tipo de centrífuga filtrante pode operar continuamente com tempos de residência particularmente longos.

Os sólidos são retidos como um bolo numa cesta de arame em cunha donde são transportados por um mecanismo impulsor oscilante na direção da descarga de sólidos.

Os sólidos alimentados podem ser granulares, cristalinos ou fibrosos,

Tamanho de partícula médio de 200 mícrons

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14http://www.ufrnet.br/~lair/Pagina-OPUNIT/equipamento.htm

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http://abgtecalim.yolasite.com/resources/Opera%C3%A7%C3%A3o%20de%20Centrifuga%C3%A7%C3%A3o.pdf

CENTRÍFUGA TUBULAR

A centrífuga tubular consiste num tubo sólido fechado em ambas as extremidade

Normalmente é alimentada com dois líquidos de densidades diferentes, por uma entrada no fundo.

A fase mais pesada concentra-se contra a parede do cilindro, a fase mais leve flutua sobre ela.

As duas fases são separadas por meio deuma placa defletora que as descarrega em dois fluxos distintos.

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

Centrífuga de cesta vertical

Estas máquinas de batelada produzem bolos excepcionalmente secos e têm duas vantagens principais:

1. capacidade para uma lavagem eficiente de bolos sólidos usando um mínimo de líquido de lavagem, 2. Descarga de sólidos separados a baixa velocidade, assegurando quebra desprezível de cristais delicados.

Durante a operação, a suspensão é alimentada pela abertura no topo da cesta.

Dependendo do tipo de suspensão que é tratada e/ou do tipo da máquina, a alimentação pode ser introduzida:

--- por um tubo tangencial diretamente na cesta --- por um cone distribuidor de 360°.

A centrifuga pode secar sólidos de tamanhos entre 1 - 10 000 mícrons

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17 Fonte de todas as imagens http://www.steimel.com/alt/sp/z/permolex.htm

PERMOLEX-POLAR K40K vista em corte PERMOLEX-POLAR K51

vista em corte

PERMOLEX-POLAR K41 e HYDRO-POLAR ZST 7

Centrífuga para separação de aparas metálicas de líquidos de refrigeração (maquinagem de peças metálicas)

Centrifugação na produção de açúcar

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18 http://pt.scribd.com/doc/13590596/Producao-de-Acucar

Centrífugas Descontínuas

Centrífugas Contínuas

Componentes de uma centrífuga

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Tambor

http://www.andritz.com/pt/ANONID3A59BD166914CD8C/ep/ep-products-main/ep-mst/ep-mechanical-sludge-treatment-decanters.htm

Motor Parafuso sem-fim

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Componentes de uma centrífuga

http://www.andritz.com/pt/ANONID3A59BD166914CD8C/ep/ep-products-main/ep-mst/ep-mechanical-sludge-treatment-decanters.htm

CTR 7

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CTR 6

Vídeos sobre Centrífugas (clicar em CTR1…CTR7 ou nos endereços)

CTR 2

CTR1

CTR1 http://www.youtube.com/watch?v=Bw2FCZrIXSc&feature=relatedCTR2 http://www.youtube.com/watch?v=pj6-pOiyxJw&feature=relatedCTR6 http://www.youtube.com/watch?v=W0Y8ST5C1AA&feature=relatedCTR7 http://www.youtube.com/watch?v=Tg2vnxJLO1Q&feature=related

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http://pt.scribd.com/doc/39141221/centrifugas

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http://pt.scribd.com/doc/39141221/centrifugas

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http://pt.scribd.com/doc/39141221/centrifugas

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25http://pt.scribd.com/doc/39141221/centrifugas

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http://pt.scribd.com/doc/39141221/centrifugas

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SEDIMENTAÇÃO

http://campus.fct.unl.pt/afr/ipa_9899/grupo0004_agua/

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SEDIMENTAÇÃOProcesso de separação sólido-líquido que tem como força propulsora a acção da gravidade.

http://www.aguasdevalongo.net/veolia/tecnica/etar.asp

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http://ambiente.maiadigital.pt/ambiente/agua/mais-informacao-1/sobre-o-tratamento-e-drenagem-das-aguas-residuais-da-maia-1/etar-de-ponte-de-moreira/

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Classificação dos Processos de Sedimentação

► Sedimentação discreta (Tipo 1)► Sedimentação floculenta (Tipo 2)► Sedimentação em zona (Tipo 3)► Sedimentação por compressão (Tipo 4)

• Sedimentação discreta (tipo I): As partículas permanecem com dimensões e velocidades constantes ao longo do processo de sedimentação, não ocorrendo interacção entre as mesmas

• Os tipos de partículas caracterizados por este movimento são as de saibro e areia. Não há variação da massa da partícula ao longo do percurso. Trajectória rectilínea.

• Sedimentação floculenta (tipo II): a velocidade de sedimentação das partículas não é constante, uma vez que as mesmas se agregam ao longo do processo de sedimentação.

• Com o aumento do diâmetro das partículas, há um maior aumento da sua velocidade de sedimentação ao longo da altura.

• Este tipo de decantação acontece na camada superior da decantação primária devido à remoção dos sólidos em suspensão no esgoto bruto, na camada superior de decantadores secundários e na remoção de flocos químicos de águas e efluentes

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• Decantação Retardada ou zonada (tipo III): é caracterizada por uma diminuição gradual da velocidade de decantação das partículas em suspensão.

• Este fenómeno deve-se a um aumento de concentração de partículas e devido à perturbação que o movimento de uma partícula provoca na vizinha, retardando o seu movimento. Pode-se então formar um agregado denso de partículas que decantam em conjunto deixando acima deste o líquido com o aspecto de limpo.

• Este fenómeno ocorre no manto de lamas (Sludge Blanket) dos decantadores de água floculada ou de decantadores secundários em processos biológicos de tratamento de efluentes.

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Sedimentação por Compressão (tipo IV): Este tipo de fenómeno ocorre quando a densidade de partículas é tal que a decantação se faz por densificação, apenas pelo peso das partículas que estão acima e das que vão sendo adicionadas a estas.

É um fenómeno semelhante à consolidação das argilas saturadas, que sofrem adensamento por um aumento de tensões efectivas (tensão entre partículas) e diminuição de tensões neutras (tensão no líquido), através da drenagem progressiva da água intersticial devido ao peso do maciço argiloso. Drenagem essa que é dificultada pelo muito baixo coeficiente de permeabilidade da argila (k = 10 − 9cm / s), obrigando a um adensamento bastante lento (vários anos).

Este processo ocorre no fundo dos decantadores secundários e nos espessadores de lamas de tratamento de água ou efluentes.

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esteúltimo

slideé o. .

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34Melhor!