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DEFESA LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA I 
 
 PRÁTICA I 
 
I) Caracterização Física de Partículas 
De suma importância o conhecimento físico e morfológico das partículas, visto 
que elas existem em diversas formas e tamanhos. Uma partícula por menor 
que seja, é de especial interesse para a Engenharia. Conhecer a massa de 
uma partícula possibilita, o desenvolvimento de processos e equipamentos que 
operem com fluxo contendo estas partículas. 
 
a) Picnometria Líquida: 
* Determinação do diâmetro de partícula; 
* Determinação da massa específica real da partícula. 
b) Paquimetria: 
c) Peneiramento: 
d) Proveta: 
e) Stokes: 
 
a) Picnometria Líquida 
Calibração do Picnômentro 
Pesou-se o picnômetro vazio. 
Encheu-se ele com água (solvente). 
Pesou-se o picnômetro com a água para saber o volume real do picnômetro. 
O volume real foi calculado a partir do volume da água, onde esse volume é calculado 
por: v= m/d. 
 
Ensaio 
Tem que secar bem o picnômetro. 
Após então, 1/3 do volume do picnometro foi preenchido com partículas. Foi pesado o 
picnometro com as partículas, depois disso foi preenchido com o solvente especifico 
para cada partícula e pesado novamente. Então teremos as massas das amostras. 
Para achar a massa do solvente, foi pego a massa da (amostra+ solvente+ picnometro) - 
massa do picnometro com amostra. Então massa do solvente/ d solvente que conhecido 
= volume do solvente. 
Para calcular a massa da amostra: m (amostra + pic) – massa pic 
Para achar o volume da amostra: Volume do solvente – volume do pic real. 
Para achar o d da amostra é só calcular: m amostra / v amostra. 
Para calcular o diâmetro equivalente das partículas, utilizamos a equação: deq.= (Vtp.6/ 
Pi.Numero de partículas)^(1/3). 
 
Paquimetria 
Foi utilizado um paquímetro analítico. Para cada amostra foi medida de forma diferente. 
Arroz, milho de pipoca e soja: altura, comprimento e diâmetro circular. (esferoide) 
Polietileno AD e porcelana: diâmetro e altura. (Cilindro) 
Polietileno BD: Diâmetro maior e menor. (esferoide oblato) 
Poliuretano e Vidro: Diâmetro. (Esfera) 
Pedregulhos: aproximado a geometria deum cubo. (Cubo) 
Foi calculado volume e área de cada partícula, utilizando uma geometria que mais se 
aproximava do formato de cada amostra. Após foi calculado o deq e esfericidade. 
 
Peneiramento 
Pesamos todas as peneiras Tyler que seriam utilizadas. Passamos cada amostra, por 
todas as peneiras, ai foi pesado cada peneira com as amostras que ficaram retidas. A 
partir disso calculamos a massa retida = (m amostra + peneira) – (m peneira). Depois 
foi calculado Xi =(massa retida / m total). Após xi/di, onde di é o diâmetro médio da 
abertura da peneira. Após foi calculado o diâmetro de Sauter que 1/ somatório de xi/di. 
 
Proveta 
Pesamos a proveta vazia, foi preenchida com amostra até atingir 20 mL. Foi calculado a 
massa da amostra que é a (massa da proveta + amostra) – ( massa da proveta vazia). 
Então a partir disso, calculamos a massa especifica bulk da amostra ( m amostra / 
volume da proveta (20mL)). 
Para a porosidade: 1 – massa especifica bulk / massa especifica real, calculada pela 
picnometria. 
 
Stokes 
Foi utilizado polietileno BD e porcelana. Tinhamos duas provetas de 1L, uma 
preenchida com glicerina e a outra com óleo. Inserimos a amostra de polietileno BD na 
proveta contendo óleo e porcelana na proveta contendo glicerina. Cronometramos o 
tempo a partir de um ponto inicial até um ponto final. Com essa prática, calculamos a 
velocidade terminal: delta Z/ tempo; e a esferidade. 
K1: fator de correção. Foi calculado a partir de Massarani. 
 
Elutriação 
 
Pesamos aproximadamente 5g de terra diatomácea, foi colocado dentro do tubo do 
elutriador. Ajustou-se a bomba de acordo com a primeira vazão. Ligou-se a bomba e 
esperou-se até encher o tubo do elutriador, quando caiu a primeira gota no funil com 
papel filtro, começou-se a cronometrar o tempo de 15 minutos. A cada 4 min retirou-se 
em torno de 10 ml da mistura numa proveta, num intervalo de tempo, para saber a vazão 
real. Para as demais vazões foram cronometradas num tempo de 10 minutos, e a cada 3 
minutos eram retiradas as alíquotas numa proveta e cronometrado o tempo. Na ultima 
vazão o tempo foi de 15 minutos também, pois ainda restavam muitas partículas no tubo 
do elutriador e porque a bomba estava com um pequeno erro de ajuste e a vazão da 
bomba estava muito distante da vazão real (vazão que estava sendo medida). A cada 
vazão retirou-se o papel filtro com as partículas arrastadas naquele tempo estimado e 
pesou-se as mesmas quando ainda estavam úmidas. Foram colocados todos os papeis 
filtros na estufa para secagem e no dia seguinte pesou-se as amostras secas. 
Ajuste das variáveis do processo: aplicou-se 5 vazões diferentes (15, 25, 35. 75 e 115 
mL/min) nas bombas e realizou-se o procedimento de elutriação para cada uma delas. 
Durante o processo conferiu-se tal vazão por meio de teste de proveta (volume pelo 
tempo). As partículas foram então arrastadas e ao deixar o elutriador caíram diretamente 
sobre um funil que continha um filtro de papel que retia as partículas de terra 
diatomácea; O kitassato, estava ligado a uma bomba de vácuo cuja finalidade é acelerar 
a filtração; Com o término da elutriação o filtro de papel foi devidamente retirado e 
levado para a secagem; Pesou se o filtro de papel com as particulas de terra diatomácea 
seco. 
De acordo com o diâmetro de Stokes, constata-se que quanto maior a vazão, maior a 
velocidade de arraste e maior é o diâmetro das partículas arrastadas. Observa-se através 
dos valores obtidos Utilizou-se o gráfico de Perry porque a geometria das partículas foi 
considerada esférica. Levando em cosideração que os valores de CD/Re são maiores 
que os fornecidos pela Tabela 5-22* ou estão entre os dois últimos valores da mesma, 
constata-se que o número de Reynolds é menor que 1, estando assim em conformidade 
com o Regime de Stokes. 
Nota-se também que os diâmetros de Sauter, Mássico e Volumar estão de acordo com a 
faixa dos diâmetros de Stokes encontrados. Através da eficiência individual observa-se 
que ao aplicar as vazões de 35 e 75 mL/min obteve-se uma eficiência maior. No 
entanto, ao aplicar a maior vazão, de 115 mL/min, a eficiência diminuiu. Tal fato deve-
se à maior parte das partículas de terra diatomácea possuírem diâmetro entre 33,24 e 
48,53 μm, também confirmados pelos diâmetros Mássico e Volumar, o que significa 
que as vazões para esses diâmetros (35 e 75 mL/min) são mais adequadas para o arraste 
deste material. A eficiência global indica que aproximadamente 20% da massa inicial 
do material permaneceu no elutriador , concluindo-se que o material que não foi 
arrastado possuía um diâmetro maior que 59,26 μm . 
Através da eficiência individual observa-se que ao aplicar as vazões de 35 e 75 mL/min 
obteve-se uma eficiência maior. No entanto, ao aplicar a maior vazão, de 115 mL/min, a 
eficiência diminuiu. Tal fato deve-se à maior parte das partículas de terra diatomácea 
possuírem diâmetro entre 33,24 e 48,53 μm, também confirmados pelos diâmetros 
Mássico e Volumar, o que significa que as vazões para esses diâmetros (35 e 75 
mL/min) são mais adequadas para o arraste deste material. 
 
Transporte Pneumático 
 
Iniciou-se o experimento com a abertura da válvula relacionada à câmara de poeira, 
enquanto que a do ciclone permaneceu fechada, o que possibilitou o processo de 
separação de partículas somente pelo primeiro módulo. As partículas de PEAD foram 
inseridas no tubo de alimentação e acionou-se o soprador. Para cada variação na vazão 
de fluxo de ar, foi feita a leitura da ∆P nos manômetros. O experimento foi realizado até 
que todas as partículas fossem separadas. Realizada a separação de partículas via 
câmara de poeira, abriu-se a válvula relacionada ao ciclone tipo Lapple e fechou-se a da 
câmara. Desta forma, repetiu-seo procedimento descrito anteriormente, alterando o 
módulo para o ciclone. 
Com o intuito de calcular as vazões utilizou-se a Equação 1, fornecida pelo fabricante 
do módulo. As velocidades, para o ciclone tipo Lapple e para a câmara de poeira, foram 
calculadas através da Equação 2. A queda de pressão na saída dos sistemas de retenção 
de partículas, foi obtida a partir da Equação 3. O diâmetro da menor partícula coletada 
na câmara de poeira foi calculado por meio da Equação 4. Para a obtenção do fator de 
correção de Massarani (K), presente na Equação 4, utilizou-se a Equação 5. O valor da 
esfericidade (∅) foi retirado do ensaio de paquimetria para caracterização de partículas 
realizada anteriormente. 
Para o cálculo do diâmetro de corte Dc2 do ciclone, referente às partículas com 50% de 
chance de separar, utilizou-se a Equação6. A eficiência do ciclone foi calculada através 
da Equação7. 
O diâmetro de corte e a eficiência para o ciclone tipo Lapple, de acordo com cada vazão 
aplicada, são apresentados na Tabela 1. De acordo com Cremasco, as partículas com 
diâmetros superiores ao de corte são coletadas no underflow, enquanto que as partículas 
com diâmetros inferiores ao de corte são arrastadas para o overflow. A partir da Tabela 
1 constata-se que com o aumento da vazão o diâmetro de corte diminui, sendo que o 
maior diâmetro obtido ainda é muito menor que o diâmetro de Sauter, o que confirma 
que todas as partículas foram coletadas. A eficiência de 100% pode ser explicada pelo 
fato desta depender da distribuição granulométrica das partículas, e desta forma, quanto 
menor o diâmetro de corte, maior a eficiência. 
A queda de pressão (P) em função da variação de vazão para o ciclone e para a câmara 
de poeira é apresentada na Figura 2. A Figura 2 apresenta um comportamento crescente 
da queda de pressão em relação ao aumento da vazão. Segundo Foust (2012), tal fato 
deve-se as partículas terem entrado nos equipamentos com uma velocidade maior, 
carregando assim uma maior energia cinética, que é perdida na forma de pressão no 
momento em que as partículas são coletadas. Através da Figura 2 observa-se que para 
vazões semelhantes, a queda de pressão foi maior para o ciclone, constatando-se que 
este equipamento é o menos adequado para a mistura sólido-gás utilizada. Contudo, 
sabe-se que tanto a câmara de poeira quanto o ciclone são equipamentos mais 
adequados para a separação de partículas menores que as utilizadas no experimento 
(Foust, 2012). Ressalta-se que a mistura em questão poderia ser separada aplicando-se 
uma operação unitária mais simples e viável.