RELATÓRIO 5 - FLUIDIZAÇÃO

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FACULDADE DE AMERICANA 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA III 
PROF. KARINA KLOCK DA COSTA 
RELATÓRIO 5 
FLUIDIZAÇÃO 
Grupo 7 
Aharon Somaio De Araújo 20211136 
Esthephanny Bruna Gomes Rodrigues 20211079 
Geovanna de Souza Bosso 20211092 
Wellington Rodrigo Rocha 20211095 
Americana 
2021
Laboratório de Engenharia Química III – Fluidização 
 
Aharon Somaio de Araújo 20211136 
Esthephanny Bruna Gomes Rodrigues 20211079 
Geovanna de Souza Bosso 20211092 
Wellington Rodrigo Rocha 20211095 
FLUIDIZAÇÃO 
Relatório de prática experimental 
apresentada na disciplina de Laboratório 
de Engenharia Química III na Faculdade 
de Americana. 
Prof. Karina Klock da Costa. 
Americana 
2021
Laboratório de Engenharia Química III – Fluidização 
 
SUMÁRIO 
 
1. INTRODUÇÃO ................................................................................................... 4 
2. METODOLOGIA ................................................................................................ 5 
3. PROCEDIMENTOS, RESULTADOS E DISCUSSÕES ...................................... 6 
3.1 Avaliar a expansão do leito fluidizado utilizado no experimento. ................ 10 
3.2 Traçar um gráfico com a expansão do leito (L) versus a vazão do sistema.
 ................................................................................................................... 10 
3.3 Traçar o gráfico ΔP/L leito vs velocidade.................................................... 11 
3.4 Identificar o ponto de máximo ΔP/L leito, correspondente ao ponto de mínima 
fluidização, anotar o valor de vmf. .............................................................. 11 
3.5 Utilizar as equações teóricas para determinar o valor de 𝜀𝑚𝑓 e ΔP/Lmf e 
comparar com os valores obtidos no item 3. .............................................. 11 
4. CONCLUSÃO ................................................................................................... 13 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................ 14 
 
Laboratório de Engenharia Química III – Fluidização 
 
1. INTRODUÇÃO 
O leito fluidizado é o equipamento onde ocorre o processo de fluidização. Eles são de 
grande relevância para a indústria, pois possuem aplicações como secagem, mistura e 
revestimento de partículas, congelamento, torrefação de grãos, aquecimento e resfriamento 
de sólidos e craqueamento catalítico de petróleo para obtenção de gasolina, que atualmente 
são seus principais usos possível. A principal vantagem da utilização de um leito fluidizado é 
promover uma boa interação entre as moléculas e os fluidos, sejam gases ou líquidos, pois 
não são formadas zonas mortas no processo. 
Por ser um equipamento de transporte de fluido, o tamanho do leito fluidizado pode 
ser determinado de acordo com fatores como a queda de pressão na seção reta e a fixação 
do tubo de fluxo e a natureza do fluido. A queda de pressão é um dos fatores mais importantes 
porque envolve perda de energia dinâmica devido ao contato do fluido com as partículas e ao 
atrito entre a parede do tubo. Podem ser considerados dois tipos de perda de carga: perda 
maior e perda local, a primeira lida com o atrito do fluxo em um tubo de seção constante e a 
segunda lida com mudanças de área, entradas e acessórios. 
O aumento da velocidade do fluido é proporcional à queda de pressão, que ocorre 
devido à força de arrasto nas partículas. As partículas podem permanecer suspensas ou se 
mover no leito, fazendo com que a velocidade terminal das partículas seja inferior à velocidade 
do material durante arrastar. 
Quando a velocidade do fluido é muito baixa, ele passa pelas partículas na forma de 
lixiviado sem aumentar sua carga, porém, quando a velocidade do fluido aumenta, as 
partículas saem da posição original e entram em estado de agitação com o fluido. Nessa 
velocidade, surge a chamada velocidade mínima de fluidização, ou seja, surgem no leito sinais 
do início da fluidização. 
 
 
 
Laboratório de Engenharia Química III – Fluidização 
 
2. METODOLOGIA 
Após entender na teoria o processo de fluidização, foi proposto uma prática para fixar 
tais conteúdos aprendidos em sala de aula. No laboratório com o leito fluidizado disponível 
iniciou-se o preenchimento com uma massa conhecida de areia e altura inicial foi medida. 
Após a preparação iniciou-se o processo de variação da vazão da bomba que nos deu 
possibilidade de anotar e verificar as variações de altura conforme o aumento da vazão de 
água no sistema. Realizado o mesmo processo com massa de areia diferente, denominado 
caso 2 e para o caso 3, foi usado grãos de café, conforme tabela 1. 
Conforme as variações de vazão foi anotado os dados que nos possibilitou a criação 
de gráficos e tabelas suficientes para a discussão e apresentação de resultados. 
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3. PROCEDIMENTOS, RESULTADOS E DISCUSSÕES 
Para esta etapa foi utilizado um leito fluidizado disponibilizado no laboratório. Iniciou-
se o experimento pesando uma determinada massa de areia, que chamamos de caso 1, 
anotou-se a massa, retiramos a tubulação de acrílico do sistema e o preencheu com a massa 
pesada anteriormente, para fecharmos o tubo foi preciso umedecer a ponta, para que a 
tubulação estivesse completamente vedada, evitando vazamentos, em seguida foi medido a 
altura inicial de material, anotou-se a altura. 
Figura 1- Tubulação preenchida com areia (caso 1) 
 
Fonte: Autoria própria 
Iniciou-se o preenchimento do leito com água, em baixa vazão, até que o fluido re-
circulasse no interior do sistema por completo, assim que completamente cheio a vazão do 
sistema foi variada lentamente, medindo a expansão do leito sólido (altura de areia) e 
avaliando, os padrões de escoamento presentes no mesmo, anotando sempre as variações 
da vazão e da altura e suas respectivas observações. 
Laboratório de Engenharia Química III – Fluidização 
 
Figura 2 - Variação de vazão e altura (caso 1) 
 
Fonte: Autoria própria 
Com isso foi possível observar o leito fluidizado, conforme figura 3, o leito fluidizado é 
onde as partículas permanecem em constante movimento, acima da parte preenchida. É 
possível observar que assim que a vazão é aumentada as partículas começam a se organizar 
por tamanho, ou seja, as partículas menores sobrem, formando o leito fluidizado e as maiores 
descem. 
 Figura 3 - Leito Fluidizado 
 
Fonte: Autoria própria 
Laboratório de Engenharia Química III – Fluidização 
 
Desmontou-se o sistema, modificou a quantidade de areia no interior do sistema, caso 
2, anotou-se a massa utilizada e repetiu-se o procedimento. 
Figura 4 - Variação de vazão e altura (caso 2) 
 
Fonte: Autoria própria 
No caso 2, observou-se que ao preencher a tubulação com água, a areia se separou, 
formando 2 blocos, entretanto assim que aumentada a vazão a areia que estava em cima 
começou a se desprender e descer até se juntar novamente com o bloco abaixo, neste caso 
tambem foi possível verificar um maior leito de fluidização, com mais partículas se 
movimentando, conforme figura 5. 
Figura 5 - Leito fluidizado (caso 2) 
 
Fonte: Autoria própria 
Laboratório de Engenharia Química III – Fluidização 
 
Por último, desmontou-se novamente o sistema, e preencheu agora com determinada 
massa de café verde, anotando sempre os valores de massa utilizados, além das variações 
de vazão e altura. 
Figura 6 - Variação de vazão e altura (caso 3) 
 
Fonte: Autoria própria 
No caso 3, foi observado que alguns grãos de café subiram e se mantiveram no topo 
da tubulação, quando a maior vazão foi colocada no sistema, observou-se tambem o leito 
fluidizado. 
Após realizado os experimentos para os 3 casos obtemos os seguintes dados, 
conforme tabela1. 
Tabela 1 – Massa utilizada 
Massa (Kg) 
Caso 1 - Areia 1,145 
Caso 2 - Areia 2,29 
Caso 3 - Café Verde 0,649 
Fonte: Autoria própria 
 
 
 
 
 
 
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Tabela 2 - Dados experimentais 
 Altura do Leito (cm) 
Vazão (L/h) Caso 1 Caso 2 Caso 3 
0 12,5 31,0 18,5 
100 13,0 32,8 25,0 
200 15,0 32,8 25,5 
350 15,0 32,8 29,0 
450 15,8 33,5 32,0 
550 16,6 35,0 34,5 
650 17,5 36,5 39,0 
750 18,5 38,0 43,0 
Fonte: Autoria própria 
3.1 Avaliar a expansão do leito fluidizado utilizado no experimento. 
Ao término da coleta dos dados podemos notar que houve aumento em todos os casos 
e materiais utilizados, comparando o caso 1 e 2 que se trata de um mesmo material com 
quantidades e massa diferentes, notou-se que a variação da altura teve um comportamento 
bem semelhante, já no caso 3 que se tratava de um material com densidade menor, houve 
uma variação maior na altura. Pode-se notar com mais clareza no gráfico 1. 
3.2 Traçar um gráfico com a expansão do leito (L) versus a vazão do sistema. 
Gráfico 1 – Expansão do leito x Vazão do sistema 
 
Fonte: Autoria própria 
 
 
 
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0 100 200 300 400 500 600 700 800
E
x
p
a
n
s
ã
o
 l
e
it
o
 (
c
m
)
Vazão sistema (l/h)
Expansão leito x Vazão sistema
Série1 Série2 Série3
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3.3 Traçar o gráfico ΔP/L leito vs velocidade. 
Gráfico 3 - ΔP/L leito vs velocidade 
 
Fonte: Autoria própria 
3.4 Identificar o ponto de máximo ΔP/L leito, correspondente ao ponto de mínima 
fluidização, anotar o valor de vmf. 
Tabela 3 – Dados do estudo de caso 
 
Os valores na tabela em destaque representam os valores: 
- Ponto máximo de ΔP/L leito = 6472,587 Pa/m 
- Velocidade mínima de fluidização (vmf) = 0,04915 (m/s). 
- O gráfico 2, nos mostra com mais clareza tais dados. 
3.5 Utilizar as equações teóricas para determinar o valor de 𝜀𝑚𝑓 e ΔP/Lmf e comparar 
com os valores obtidos no item 3. 
 
 
 
 
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12
Δ
P
/L
 l
e
it
o
 (
P
a
/m
) 
Velocidade (m/s)
ΔP/L leito vs velocidade
Estimar ΔP/Lmf do leito 
 
 7780,662416 
 
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 Fonte: Autoria própria 
 
 
Porosidade mínima de fluidização do leito (𝜀𝑚𝑓) 
 
 0,414913267 
 
Laboratório de Engenharia Química III – Fluidização 
 
4. CONCLUSÃO 
Observou-se na fase um do experimento que conforme a velocidade do fluido 
aumentava ocorria a agitação das partículas no sistema, mostrando a importância da 
velocidade do fluido para a mistura de componentes. 
 Na segunda fase do experimentou adicionou-se mais partículas onde esse adicional no 
início do experimento separou-se onde fica evidente a influência do número de partículas na 
fluidificação de um sistema. 
 Na terceira fase do experimento mudou-se o tipo de partícula e observou-se que o tipo 
de partícula, seu tamanho e densidade altera a fluidificação do sistema. 
Os experimentos realizados são importantes pela relação entre sistema de fluido e seus 
componentes. 
 Fica evidente que o fluido comportasse de forma diferente dependendo da velocidade, 
do tipo de fluido, do tamanho das partículas, da densidade do fluido e do sistema no qual esse 
fluido está inserido. 
 
Laboratório de Engenharia Química III – Fluidização 
 
5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
https://www.nucleodoconhecimento.com.br/engenharia-quimica/estudo-de-leito-
fluidizado > Acesso em Junho de 2021.