Operações unitárias - novo

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Universidade Federal do Rio Grande do Sul – UFRGS 
Faculdade de Farmácia 
Operações Unitárias 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO 2: 
Centrifugação e Filtração 
 
 
 
 
 
Magali Ghisolfi 
Nicolas Luiz Feijó Silva 
Pâmela Gabriele Silva Santos 
 
 
 
 
 
Porto Alegre, abril de 2012. 
Centrifugação e Filtração 
 
Filtração – É um processo que separa um sólido de um fluído que o carreia, 
esta separação se faz através de uma membrana porosa por onde o fluido 
passa por passagem forçada. Este fluido pode ser um gás ou um liquido. 
Centrifugação – Operação unitária que faz sedimentação por separação 
utilizando o campo centrifugo e serve para separar componentes de um 
sistema liquido sólido ou liquido-liquido. 
 Centrífuga Pusher 
Força que atuam: Centrifuga. 
Ela é usada para separar solido e liquido e o produto que é extraído dela é a 
torta (parte sólida) e o liquido. 
Operação Unitária utilizada: Separação sólido-líquido 
Partes que compõem o equipamento: 
( 4 ) Tambor com crivos 
( 6 ) Eixo horizontal com raspador 
( 5 ) Alimentação 
( 2 ) Tela filtrante 
( 3 ) Eixo horizontal com defletor 
( 1 ) Descarga de sólido 
Funcionamento: Continuo 
Usada para separar muito sólido de um liquido. 
O tambor perfurado é a parte que se fica em contato com clivos. 
O solido e o liquido que entram são separados por densidade 
O tambor funciona como material filtrante 
A força centrifuga joga pra fora, para o lado externa, o mais pesado o sólido. 
Este modelo de centrífuga filtrande não só opera continuamente, mas também 
possibilita tempo de residência particularmente longo. 
A alimentação é na parte superior através do seu princípio de separação e é 
por rotação aliada ao movimento oscilatório por pistão empurrador acionado 
hidraulicamente e com mecanismo de reversão vaivém. A "torta" é empurrada 
do primeiro ao segundo estágio do cesto sob a forma de anéis circulares, 
saindo da máquina através de canal coletor. Os sólidos são limpos 
continuamente mediante adição de líquido de lavagem à "torta". Os sólidos 
alimentados podem ser granulares, cristalinos ou fibrosos e, relativamente 
incompressíveis. O raspador ajuda no movimento retirando todo solido. 
Situação Problema: 
Lavagem de roupas na maquina de lavar roupa. 
A centrifugação é usada pelas máquinas de lavar roupa para retirar água em 
excesso da roupa. É por isso usada como um dos últimos passos num 
programa normal de lavagem. A água em excesso é escoada pelos orifícios do 
tambor da máquina, onde a roupa é retida. 
Este princípio é também explorado nos secadores de salada, em que os 
legumes são colocados num cesto dentro de uma caixa, sendo o cesto girado 
manualmente com recurso a uma manivela. A água é escoada para fora do 
cesto via pequenos orifícios, assim como feito nas máquinas de lavar. 
 
 Centrifuga de Discos 
Força que atuam: Centrifuga 
Operação Unitária utilizada: Separação de liquido/ sólido/liquido (solido 
contaminante). 
Partes que compõem o equipamento: 
(1) Discos perfurados 
(2) Conjunto de pratos (discos) formando tabulatora virtual 
(3) Eixo com os discos 
(4) Tubuladuras de alimentação 
(5) Tubulaturas de descarga dos produtos 
(6) Carcaça 
(7) Descarga de solido contaminante 
Funcionamento: Continuo 
A alimentação é na parte superior através da tubuladura de alimentação 
consistindo em mistura líquida/ sólida/ líquida. O material é depositado entre os 
conjuntos de pratos (discos) que se encontram alinhados um sobre o outro. No 
momento da agitação mecânica o líquido mais denso é “jogado” nas paredes 
da centrífuga (parte mais longe do eixo) e é descarregado pela tubuladura mais 
perto da carcaça. Todavia, o líquido menos denso é encontrado mais perto do 
eixo e é descarregado pela tubuladura superior do equipamento. Ainda o sólido 
contaminante é recolhido pela descarga de sólidos localizada na parte inferior 
da centrífuga. 
Estas centrífugas operam a velocidade de 3.000 a 20.000 vezes a gravidade, e 
proporciona um sistema de clarificação contínua que atende produtos com um 
conteúdo de sólidos de 1 a 2%. É projetada para separação sólido/líquido, ou 
duas fases líquidas em base contínua. Os sólidos sedimentam na parede do 
vaso e são descarregados manualmente ou automaticamente por aberturas 
intermitentes do vaso. A pilha de discos aumenta grandemente a área efetiva 
de sedimentação ou clarificação, e as fases líquida e sólida move-se para cima 
ou para baixo na superfície dos discos. Vale observar que o numero de pratos 
interfere na eficiência do material que vai ser coletado, ou seja, quanto maior o 
numero pratos, melhor vai ser a separação do material coletado. 
Situação problema: 
Nas indústrias de alimentos, constantemente nos deparamos com processo 
que exigem a separação de dois ou mais componentes líquidos e/ou sólidos. 
Para a realização desses tipos de processo, diversas são as formas utilizadas 
de separação e, sendo uma dessas formas o emprego de centrífugas. 
 A obtenção de leite desnatado através de centrifugação. 
 Os processos de aplicação da centrífuga podem ser vários tais como: 
 Centrifugação dos líquidos nos processos alimentícios, químicos, 
farmacêuticos e petroquímicos. 
 Purificação de tratamento de óleo cru. 
 Tratamento de fluidos industriais 
 Purificação/separação de óleo combustível, lubrificantes em navios, 
usinas de energia. 
 Desidratação de sólidos em usinas de tratamento de águas residuais. 
Nas indústrias de leite a centrífuga de discos é utilizada para separar a nata do 
leite, pois depois de agitação determinada é possível retirar dois tipos de leite. 
Um tipo de leite com nata (mais denso) e outro tipo de leite desnatado (menos 
denso). Além disso, nessa operação ainda é possível retirar alguns sólidos que 
restaram dos demais processos. Essa centrífuga é utilizada, pois é possível 
separar substâncias com diferentes densidades, tendo o conjunto de pratos 
como principal responsável pela sua eficiência. 
Os dois tipos de leites: integral ou desnatado encontra-se nos mercados para 
consumo da população. 
Produto: torta (solido contaminante) e líquido extraído. 
 
 Filtro rotatório de tambor a vácuo : 
 
Força que atuam: O vácuo puxa o sólido e o líquido, este último entra no 
tambor e o sólido fica retido. 
Operação Unitária utilizada: É usado para separar matéria- prima 
sólido/liquido com muito sólido em suspensão. 
Partes que compõem o equipamento: 
( 7 ) Tambor rotatório perfurado 
( 4 ) Tambor rotatório perfurado, dividido em zonas (filtração, escorrido, 
lavagem e descarga) 
( 9 ) Tanque onde fica a matéria prima (sólido + liquido a separar) 
( 8 ) Tubuladura de vácuo acoplada ao tambor rotatório 
( 6 ) Chuveiro de lavagem 
( 1 ) Tubuladura de nível (não permitir transbordamento do tanque de material 
Sólido + liquido) 
( 5 ) Tubuladura de entrada de ar para agitação da mistura S+L 5 
( 3 ) Tubuladura de descarga do filtrado 
( 2 ) Raspador 
( 10 ) Tubuladura de alimentação (S+L) 10 
Funcionamento: Continuo 
A entrada do composto a ser separado é na parte inferior através da tubuladura 
de alimentação e depositado em um tanque. O equipamento possui um cilindro 
que em contato com a matéria-prima imersa no tanque “puxa” o líquido para 
dentro do tambor rotatório perfurado, pois o mesmo possui zona de vácuo 
acoplada ao tambor. O sólido fica retido na parte externa que será lavado 
utilizando–se do chuveiro anexo formando assim a camada de torta, em 
seguida o raspador retira à torta, conforme o equipamento vai girando, e como 
o tambor é perfurado ele ira deixar passar o liquido clarificado obtido. A água 
do chuveiro e o líquido clarificado saem por duas saídas diferentes na frente do 
equipamento. 
Esse equipamento é utilizado nas indústrias de mineração e siderurgia, papel e 
celulose, açúcar e álcool, química e saneamento, bebidas e alimentícia. 
Usado na utilizado na clarificação do caldo decana, que é a sulfitação. 
Não é utilizado para matéria-prima viscosa em função de que o vácuo puxa o 
filtro e o sólido fica retido na superfície nos poros do filtro e passa somente o 
líquido. 
Situação Problema: 
Obtenção da clarificação de açúcar utilizando –se lodo de cana- de – açúcar. 
A cana – de – açúcar chega à indústria inteira e/ou em pedaços aonde é 
aplicada a operação de moagem para a separação inicial do caldo e do bagaço. 
Depois junto ao caldo é adicionado reagentes chamado de auxi liar filtrantes 
que aumentam a velocidade de filtragem ou de centrifugação, seja pela 
diminuição da tensão superficial da parte superficial da parte líquida ou por 
funcionar como floculantes aumentando a permeabilidade da torta. Em seguida 
o caldo é decantado que depois é separado em caldo claro( sobrenadante) e 
lodo- espesso no fundo do decantador. 
 Então o lodo é misturado ao bagacilho (bagaço fino) conferindo consistência e 
porosidade ao lodo. Logo após a mistura segue para o tanque do filtro rotatório 
à vácuo . Ao iniciar o movimento rotatório, uma seção do tambor entra em 
comunicação com a tubulação de baixo do vácuo. O líquido então é aspirado 
formando na superfície do tambor uma fina camada proveniente dos materiais 
em suspensão. 
O líquido que atravessa esta seção é turvo, pois arrasta parte do lodo. Em 
seguida, a seção passa pela tubulação de alto vácuo, aumentando a espessura 
da torta, até sair do líquido em que estava parcialmente submersa, obtendo-se, 
consequentemente, um líquido filtrado mais claro. Jateia-se água quente sobre 
a torta, deixando-se secar em seguida. 
Antes da mesma seção entrar novamente em contato com o líquido a ser 
filtrado, um raspador horizontal, retira a torta que ficou impregnada na 
superfície do tambor, 
Após a última seção de bicos injetores de água, a qual geralmente se localiza 
na parte superior do filtro, inicia-se a fase de secagem da torta, ainda pela ação 
do vácuo. A fase seguinte consiste em remover a torta formada da superfície 
de filtração, que é conseguido mediante o rompimento do vácuo e sob a ação 
do raspador. A torta desprendida cai no sistema transportador, sendo 
conduzida para o sistema de armazenamento, donde será transportada para o 
campo, para utilização como adubo. 
Nessa clarificação do açúçar é utilizado tambor rotatório à vapor porque nessa 
operação há separação das partículas sólidas (torta) de uma suspensão 
líquida ( lodo), resultando assim em líquido mais claro que depois é evaporado 
e condensado para formação de açúcar que será usado em nossas casas. 
Desde 1935 é o método mais eficiente e mais utilizado nas indústrias de 
sucroalcooleiro, pois baixo desperdício do líquido. 
Produto: torta e líquido clarificado. 
Matéria-prima: sólido e líquido (suspensões ricas em sólidos com capacidade 
de agregação). 
 
 Filtro Prensa de Placas e Marcos 
Forças que atuam: Pressão. 
Matéria-prima: sólido e líquido. 
Produto: torta e líquido clarificado. 
Operação Unitária: Separa sólido-líquido. 
Partes que o compõem: 
 Tanque com suspensão 
 Tubuladura de alimentação 
 Unidades filtrantes 
 Filtro prensa de marcos e placas 
 Calha de descarga do líquido filtrado 
 Parafuso de ancoragem. 
 Bomba 
Funcionamento: Descontínuo. 
Funcionamento descontínuo, pois a descarga do líquido diferente da descarga 
do sólido (torta). A torta tem que ser retirada manualmente e a descarga do 
líquido lateral pelo bico de descarga. 
Usado para filtração de materiais viscosos e com pouco solido em suspensão. 
É montado o equipamento com as unidades filtrantes perfuradas e com o 
marcos. A alimentação é superior e em seguida com o uso do parafuso de 
ancoragem é aplicado uma força de pressão fazendo com que o líquido seja 
filtrado pelas unidades filtrantes (pode ser filtros de algodão) e descarregado na 
calha e o sólido retido nos marcos que posteriormente será retirado pelo 
operador. 
Usa-se no tratamento de água potável, quando se tem grandes volumes de 
líquido e pequenas quantidades de sólidos. A matéria prima (uma mistura 
sólido/líquido) terá que ter certa consistência onde será filtrada, a matéria prima 
fica dentro de um tanque. Ela então é transportada ao equipamento por uma 
bomba. Se usa placas e marcos colocados em forma alternada e também 
utiliza-se tela (tecido de algodão ou de materiais sintéticos) para cobrir ambos 
lados das placas. Dentro das unidades filtrantes, a matéria prima enche o 
espaço interno do marco. O marco foi projetado para grandes volumes de 
líquido e para ter uma lavagem eficiente. Cada folha é uma armação de metal 
oca coberta por um filtro de tecido O material filtrante separa o líquido do sólido. 
Dentro das unidades filtrantes, a matéria prima enche o espaço interno do 
marco, o líquido então é filtrado através da porosidade do material filtrante. O 
material filtrante separa o líquido do sólido. Dentro das unidades filtrantes, a 
matéria prima enche o espaço interno do marco. 
À medida que o líquido é filtrado, a parte sólida é retida dentro do marco, 
formando a torta. O líquido passa então para a placa através da sua superfície 
de orifícios. Depois que o líquido filtrado chega a placa, ele é descarregado na 
calha de descarga.O líquido passa então para a placa através da sua superfície 
de orifícios.Nesta filtração, as partículas sólidas suspensas em um fluido são 
separadas usando um meio poroso. Ele separa as partículas em uma fase 
sólida (torta) e permite o escoamento de um fluido claro (filtrado). Quando a 
torta (sólido) estiver muito espessa, a vazão do líquido filtrado diminuirá. O 
processo deve então ser parado para a descarga das tortas, abrindo o sistema, 
separando as placas dos marcos e retirando o sólido retido pelo material 
filtrante. Assim, o processo pode ser reiniciado, após a limpeza das partes. A 
filtração deve ser interrompida, o mais tardar, quando os quadros estiverem 
cheios de torta. 
Situação problema: 
Obtenção de óleo bruto. 
Diversas plantas apresentam óleos importantes para uso da população como 
exemplo temos a obtenção de óleo da casca de limão que sofre diversos 
processos até seu produto final. Sendo que, um dos processos é a prensagem 
do material. 
No equipamento após a alimentação é aplicado uma força de pressão fazendo 
com que o óleo seja extraído e filtrado pelas unidades filtrantes que será 
recolhido na calhas. Já as cascas foram a torta que será retida nos marcos. 
 
Referências Bibliográficas 
Livros: 
PRISTA, L. Nogueira, ALVES, A. Correia. MORGADO, Rui M> R> Técnica 
Farmacêutica e Farmácia Galênica. Volume I. 3ª Ed. Fundação Calouste 
Gulbenkian / Lisboa, 1983 
LACHMAN, L., LIEBERMAN H. A., KANIG, J. L. Teoria e Prática na Indústria 
Farmacêutica. Volume I. Fundação Calouste Gulbenkian / Lisboa, 2001. 
Sites: 
http://www.grupoescolar.com/materia/tipos_de_separacao_de_materiais.html 
http://www.ufrnet.ufrn.br/~lair/Pagina-OPUNIT/equipamento.htm 
http://www.ufrnet.ufrn.br/~lair/ 
http://www.ufrgs.br/farmacia/area/far01004/filtro_prensa/filtro_prensa.htm 
http://www.ufrnet.ufrn.br/~lair/Pagina-OPUNIT/Drum_Filters.htm