EMA - Apostila 3 - sedimentadores gravitacionais - 2015

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UNIVERSIDADE DE RIBEIRÃO PRETO – UNAERP 
CENTRO DE CIÊNCIAS EXATAS, NATURAIS E DE TECNOLOGIA 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
Engenharia do Meio Ambiente 
Apostila Teórica 3 
Sedimentadores gravitacionais 
(Settling chambers) 
 
 
Prof. Dr. Murilo Daniel de Mello Innocentini 
 http://lattes.cnpq.br/5681181471077426 
muriloinnocentini@yahoo.com.br 
 
 
 
Ribeirão Preto – SP 
Agosto de 2015 
 
 
 
 
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Engenharia Meio Ambiente – UNAERP - Prof. Dr. Murilo D.M. Innocentini 
 
SUMÁRIO 
 
3.1. INTRODUÇÃO 53 
3.2. EQUACIONAMENTO 54 
3.2.1. Regime de Escoamento Laminar 56 
3.2.2. Regime de Escoamento Turbulento 57 
3.2.2.1. Mistura Lateral Completa 58 
3.2.2.2. Mistura Lateral e Longitudinal Completa 58 
3.3. DETERMINAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE COLETA GLOBAL DO SEDIMENTADOR 59 
3.4. EXEMPLOS 60 
3.5. LISTA DE EXERCÍCIOS 62 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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3.1. INTRODUÇÃO 
 
 O método mais antigo de separação de partículas e gotículas de uma corrente gasosa é a 
sedimentação livre baseada no peso próprio. A indústria metalúrgica, a indústria do enxofre e a do 
arsênico sempre utilizaram esse método, que se aplica bem para partículas grosseiras. 
 As câmaras gravitacionais são simples expansões do duto por onde escoa a corrente gasosa. 
Consistem essencialmente em uma câmara, em geral metálica, de dimensões grandes relativamente às 
do duto que nela introduz a suspensão gasosa de partículas (aerossol) (Figura 3.1). Se a seção 
transversal da câmara for suficientemente grande, a velocidade do gás será pequena e as forças 
gravitacionais que agem sobre as partículas superam as cinéticas, o que acarreta a deposição das 
partículas grandes (em geral, acima de 50 m). Para que partículas menores sejam coletadas, é preciso 
que as dimensões da câmara sejam muito grandes, o que acaba tornando sua operação não econômica. 
 
Figura 3.1. Detalhes esquemáticos de sedimentadores gravitacionais. 
 
 O gás entra por um difusor que uniformiza a velocidade no interior da câmara e sai por um duto 
na extremidade oposta. A velocidade do gás na câmara deve ser pequena para evitar a re-dispersão de 
partículas, havendo recomendações para mantê-la entre 0,02 e 0,6 m/s. O funcionamento da câmara 
 
 
 
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pode ser melhorado pela inclusão de chicanas ou telas, o que permite aumentar a velocidade. O sólido 
é recolhido em funis no fundo da câmara. 
 A perda de carga através de uma câmara gravitacional é baixa, e em geral, não representa um 
acréscimo representativo à perda de carga total do sistema. Essa perda de carga, que se deve à perda 
de velocidade na entrada da câmara e à contração na saída, geralmente está entre 1,5 e 2 vezes a 
pressão de velocidade correspondente à velocidade no duto de saída. 
 
3.2. EQUACIONAMENTO 
 
Figura 3.2. Esquematização das dimensões de projeto de um sedimentador gravitacional com 
especificação das 3 principais dimensões: L = comprimento, W = largura e H = altura. 
 
 O dimensionamento de um sedimentador é baseado na velocidade terminal da partícula 
suspensa na corrente gasosa e no regime de escoamento no interior do sedimentador. 
 O regime de escoamento no sedimentador pode ser laminar ou turbulento, dependendo do 
número de Reynolds, definido como: 
 
 
 
 D U
 Re
gás
hgás
sed



 (3.1) 
 
na qual U é a velocidade média do gás no sedimentador (m/s), calculada por: 
 
 
 
 
 
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WH
Q
 U m
 (3.2) 
 
 A viscosidade (gás) e a densidade (gás) podem ser calculadas na temperatura e pressão médias 
do gás pelas equações da Tabela 2.4: 
 
)273T(R
MMP
 
m
gm
gás


 (2.24) 
 
 
C273T
C273
 
273
273 T
 
nm
n
1,5
m
ogás 












 

 (2.25) 
 
2
TT
 T SEm


 (2.26) 
 
2
PP
 P SEm


 (2.27) 
 
Os valores de massa molar (MMg), o R, e Cn são dados na Tabela 2.4 conforme características do gás. 
 
Por outro lado, para efeito de dimensionamento, a vazão volumétrica da corrente gasosa deve ser 
calculada na temperatura média entre a entrada e saída do sedimentador: 
 













m
E
E
m
Em
P
P
T
T
QQ
 (2.28) 
 
O diâmetro hidráulico (Dh) é calculado por: 
 
 
 
molhado perímetro
escoamento área
 4 Dh 
 
 
HW
2WH
 Dh


 (3.3) 
 
 
 
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De (3.2) e (3.3) em (3.1): 
 
 
)HW(
 Q2
 Re
gás
mgás
sed



 (3.4) 
 
Assim: 
 Resed < 2300  Regime Laminar 
 Resed > 2300  Regime turbulento 
 
3.2.1. Regime de Escoamento Laminar 
 
 No escoamento laminar, não há mistura, e as partículas depositam-se por toda a seção 
transversal do sedimentador. A componente horizontal da velocidade da partícula é constante e igual 
à velocidade do ar, enquanto a componente vertical é igual à sua velocidade terminal. A trajetória da 
partícula irá depender da composição das 2 velocidades. O comprimento do sedimentador (L) está 
associado à eficiência de coleta da partícula. Assim, quanto maior L, maior a probabilidade de a partícula 
depositar-se no sedimentador, aumentando a sua eficiência de coleta. Pelo balanço de massa no 
sedimentador para uma partícula com diâmetro dpi (Figura 3.3). 
 
Figura 3.3. Esquematização de sedimentador para balanço de massa em escoamento laminar. 
 
 
 
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 QC W EEiEi 
 (3.5) 
 
 
 AvC W coletatiEiRi 
  
WLvC W tiEiRi 
 (3.6) 
 
Pela definição de eficiência de coleta fracionária (i): 
 
 
 
d com entra que pó de vazão
d com retido pó de vazão
 
pi
pi
i 
  
 
W
W
 
Ei
Ri
i 
 (3.7) 
 
de (3.5) e (3.6) em (3.7): 
 
 
 
 Q
 WLv
 
m
ti
i 
 (3.8) 
 
 A velocidade terminal da partícula (vti) é obtida na Apostila 1 pelas Equações (1.21, 1.23 e 1.24). 
 
Para o caso em que a eficiência i seja definida, então o comprimento L do sedimentador 
necessário para atingir essa eficiência é obtido por: 
 
 
 
 Wv
 Q
 L
ti
im
 (3.9) 
 
3.2.2. Regime de Escoamento Turbulento 
 
 No regime turbulento (Resed > 2300), a mistura do gás evita a sedimentação de partículas, exceto 
para uma fina camada laminar no fundo da câmara. A eficiência de separação é governada pela 
capacidade de remoção dessa camada limite. Há 2 diferentes modelos, dependendo do grau de mistura 
(turbulência) na câmara. 
 
 
 
 
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3.2.2.1. Mistura Lateral Completa 
 
 Em geral, adota-se que esse modelo é válido para 2300 < Resed < 6000, Neste modelo, a 
concentração de partículas acima da camada limite é assumida ser constante em qualquer seção 
perpendicular ao fluxo. A mistura na direção horizontal longitudinal é desprezada, de modo que a 
concentração de sólidos varia apenas ao longo do escoamento do gás. A mudança na vazão de sólidos 
na horizontal deve ser igualà vazão retida na camada limite no fundo do sedimentador. O sedimentador 
comporta-se como um reator de fluxo pistonado (PFR), e o balanço diferencial de massa para uma 
partícula de diâmetro dpi em uma seção dL do sedimentador fornece, após integração: 
 
 
 
 Q
 WLv
exp-1 
m
ti
i 






 (3.10) 
 
3.2.2.2. Mistura Lateral e Longitudinal Completa 
 
 Em geral, adota-se que esse modelo é válido para Resed > 6000. Neste caso extremo, a mistura 
turbulenta uniformiza a concentração das partículas em todas as direções, de modo que assim que 
entram, sua concentração cai de CE para CS. O sedimentador comporta-se como um reator de mistura 
perfeita (CSTR), e o balanço global de massa para a partícula de diâmetro dpi resulta: 
 
 
 Q
 WLv
1
 Q
 WLv
 
m
ti
m
ti
i

 (3.11) 
 
 O perfil de eficiência fracionária de coleta para cada modelo de escoamento é mostrado na 
Figura 3.4. 
 
 
 
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Figura 3.4. Comparação de curvas de eficiência de coleta para sedimentadores gravitacionais 
operando em diferentes regimes de escoamento. 
 
3.3. DETERMINAÇÃO DA EFICIÊNCIA DE COLETA GLOBAL DO SEDIMENTADOR 
 
 
 W
 W-W
E
SE
global 
 (2.14) 
 
Com: 
 
 
EEE QCW 
 (2.11) 
 



n
1i
i,SS WW
 (2.21) 
 
 iEiSi 1WW 
 (2.18) 
 
 
 
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 A concentração de aerossol na corrente gasosa de saída do ciclone é calculada então por: 
 
S
S
S
Q
W
C 
 (2.22) 
 
 A concentração de saída corrigida para a condição padrão (CS,N) é dada por: 
 













S
N
N
S
SN,S
P
P
T
T
CC
 (2.23) 
 
3.4. EXEMPLOS 
 
Exemplo 1 – Um sedimentador gravitacional tem dimensões H = 4 m, W = 4 m e L = 5 m. A corrente 
gasosa (ar) de entrada no equipamento apresenta temperatura constante de 60°C, pressão de 710 
mmHg, vazão de 1200 m3/hora, concentração total de particulados de 10 g/m3. A densidade das 
partículas é de 2200 kg/m3 e a distribuição granulométrica é dada por: 
dpi (m) 5 10 25 60 120 
wi (% massa) 3 15 29 34 19 
 
Determine: 
a) A velocidade terminal de cada partícula 
b) O número de Reynolds do Sedimentador e o regime de escoamento 
c) A eficiência de coleta para cada tamanho de partícula no sedimentador 
d) A eficiência global de coleta do sedimentador 
e) A vazão mássica de pó coletado no sedimentador 
f) A concentração de partículas na saída do equipamento 
g) A concentração de partículas corrigida para a condição normal 
 
 
 
 
 
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Respostas: 
 
 
Exemplo 2 – no exemplo anterior, qual seria a nova eficiência global de coleta caso a vazão de ar de 
entrada no sedimentador caia para 600 m3/h? Considere os outros parâmetros constantes. 
 
Resposta: 
 
 
 
 
Parâmetro Valor Fonte Parâmetro Valor Fonte
L (m) 5.00 Enunciado WE (kg/h) 12 Eq. (2.11)
H (m) 4.00 Enunciado CE (g/m
3
) 10.00 Enunciado
W (m) 4.00 Enunciado QE (m
3/h) 1200 Enunciado
Dh (m) 4.00 Eq. (3.3) TE (°C) 60 Enunciado
U (m/s) 0.021 Eq. (3.2) PE (mmHg) 710 Enunciado
Resed (-) 4080 Eq. (3.1) TS (°C) 60 Enunciado
Regime Turbulento apostila 3 PS (mmHg) 710 Enunciado Enunciado Enunciado Eq. (2.17) Eq. (1.24) Eq. (1.23) Eq. (1.21) Eq. (3.10) Eq. (2.18)
Modelo Mistura lateral apostila 3 QS (m
3/h) 1200 Eq. (2.7) dpi (m) wi (-) WEi (kg/h) Ar (-) CD (-) vti (m/s) i (-) WSi (kg/h)
Qm (m
3
/h) 1200 Eq. (2.28) 5 0.03 0.360 0.009 49855.1 0.0017 0.0928 0.3266
Tm (°C) 60 Eq. (2.26) 10 0.15 1.800 0.069 6268.9 0.0068 0.2897 1.2785
Pm (mmHg) 710 Eq. (2.27) 25 0.29 3.480 1.085 417.8 0.0416 0.7142 0.9947
gás (kg/m
3) 0.992 Eq. (2.24) 60 0.34 4.080 15.003 37.0 0.2167 0.9286 0.2914
gás (Pa.s) 2.03E-05 Eq. (2.25) 120 0.19 2.280 120.024 7.7 0.6707 0.9758 0.0553
p (kg/m
3) 2200 Enunciado Soma 1.00 12.000 2.946
MMg (g/mol) 29 Tabela 2.4 Eq. (2.19) Eq. (2.20) Eq. (2.21)
WS (kg/h) 2.95 Eq. (2.21)
WC (kg/h) 9.05 Eq. (2.10)
global (-) 75.4 Eq. (2.14)
CS (g/m
3
) 2.46 Eq. (2.22)
CS,N (g/Nm
3
) 3.21 Eq. (2.23)
Sedimentador
Parâmetro Valor Fonte Parâmetro Valor Fonte
L (m) 5.00 Enunciado WE (kg/h) 6 Eq. (2.11)
H (m) 4.00 Enunciado CE (g/m
3
) 10.00 Enunciado
W (m) 4.00 Enunciado QE (m
3/h) 600 Enunciado
Dh (m) 4.00 Eq. (3.3) TE (°C) 60 Enunciado
U (m/s) 0.010 Eq. (3.2) PE (mmHg) 710 Enunciado
Resed (-) 2040 Eq. (3.1) TS (°C) 60 Enunciado
Regime Laminar apostila 3 PS (mmHg) 710 Enunciado Enunciado Enunciado Eq. (2.17) Eq. (1.24) Eq. (1.23) Eq. (1.21) Eq. (3.10) Eq. (2.18)
Modelo Laminar apostila 3 QS (m
3/h) 600 Eq. (2.7) dpi (m) wi (-) WEi (kg/h) Ar (-) CD (-) vti (m/s) i (-) WSi (kg/h)
Qm (m
3
/h) 600 Eq. (2.28) 5 0.03 0.180 0.009 49855.1 0.0017 0.2046 0.1432
Tm (°C) 60 Eq. (2.26) 10 0.15 0.900 0.069 6268.9 0.0068 0.8159 0.1657
Pm (mmHg) 710 Eq. (2.27) 25 0.29 1.740 1.085 417.8 0.0416 1.0000 0.0000
gás (kg/m
3) 0.992 Eq. (2.24) 60 0.34 2.040 15.003 37.0 0.2167 1.0000 0.0000
gás (Pa.s) 2.03E-05 Eq. (2.25) 120 0.19 1.140 120.024 7.7 0.6707 1.0000 0.0000
p (kg/m
3) 2200 Enunciado Soma 1.00 6.000 0.309
MMg (g/mol) 29 Tabela 2.4 Eq. (2.19) Eq. (2.20) Eq. (2.21)
WS (kg/h) 0.31 Eq. (2.21)
WC (kg/h) 5.69 Eq. (2.10)
global (-) 94.9 Eq. (2.14)
CS (g/m
3
) 0.51 Eq. (2.22)
CS,N (g/Nm
3
) 0.67 Eq. (2.23)
Sedimentador
 
 
 
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3.5. LISTA DE EXERCÍCIOS 
 
1) Indústrias de móveis têm diversas áreas nas quais aerossóis são gerados e que devem ser 
adequadamente gerenciados para evitar problemas ocupacionais ou ambientais. Como exemplo, a 
etapa de lixamento das peças de madeira gera um pó fino (serragem), que deve ser capturado para 
reaproveitamento (produção de compensados, briquetes, ou mesmo queima em caldeira) ou para 
disposição adequada em aterros. Uma das alternativas na etapa de lixamento é o enclausuramento das 
máquinas e a exaustão de ar, passando o aerossol por um equipamento coletor (sedimentador 
gravitacional, neste caso), que remove o material particulado e envia o ar limpo por sistema de chaminé 
para o exterior da fábrica. Veja o esquema a seguir. 
 
O processo de lixamento gera 30 kg/h de pó (serragem) dentro da capela, com densidade de 1100 kg/m3 
e distribuição granulométrica dada por: 
dpi (m) 20 50 100 200 500 1000 
wi (%) 10 20 25 20 15 10 
 
A capela de enclausuramento possui uma fresta (0,20 m × 2 m) que deixa o ar entrar com velocidade 
de 5 m/s, temperatura de 30°C e pressão absoluta de 700 mmHg, fazendo com que parte do pó gerado 
pela lixadeira seja arrastado para cima e parte seja coletado na própria base da capela. A parte 
 
 
 
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arrastada é encaminhada por transporte pneumático por uma tubulação de 35,7 cm de diâmetro até 
um sedimentador gravitacional, de largura 5 m, altura de 2 m e comprimento de 5 m. Após o coletor 
há o exaustor, que direciona o ar para a atmosfera. Pergunta-se: 
a) Quais partículas da distribuição granulométrica acima serão arrastadas para o sedimentador e 
quais cairão na base da capela? (R: partículas com 20, 50, 100 e 200 m serão arrastadas). 
b) Qual a distribuição granulométrica (dpi × wi) e qual a concentração de particulados (mg/Am3), 
na corrente gasosa que passa pela tubulaçãode 35,7 cm de diâmetro? (R: dpi = 20 m  wi = 
13,33%; dpi = 50 m  wi = 26,66%; dpi = 100 m  wi = 33,33%; dpi = 200 m  wi = 26,66%;). 
c) Qual a eficiência global de coleta do sedimentador e qual a vazão mássica de pó coletado por 
esse equipamento? (R: global = 67%; Wpó = 15,08 kg/h). 
d) Qual a concentração de saída dos particulados na chaminé (mg/Nm3), assumindo que não haja 
outro tipo de coleta após o sedimentador gravitacional. Considere que o processo todo ocorra 
a 30°C e 700 mmHg. (R: CN = 1241 mg/Nm3). 
 
2) Uma corrente de aerossóis é transportada pneumaticamente por uma tubulação circular de diâmetro 
interno 20 cm, a uma velocidade de 20 m/s e vazão mássica de ar de 1584 kg/h com viscosidade de 
2,0x10-5 Pa.s. A concentração de pó na corrente gasosa é de 15 g/m3. O material particulado tem 
densidade de 1600 kg/m3. Essa corrente de aerossol é transportada a um sedimentador gravitacional 
de largura duas vezes o valor da altura e de volume útil de 53,67 m3. O sedimentador opera com número 
de Reynolds de 12000. Determine a vazão mássica de pó coletado no sedimentador. Considere que 50% 
das partículas tenham 20 m de diâmetro e 50% tenham 80 m e que não haja variação significativa 
de pressão e temperatura no escoamento. 
 
3) Qual o diâmetro mínimo e máximo de um material particulado com densidade de 2000 kg/m3 para 
que a lei de transição seja válida para o cálculo da velocidade terminal em ar estagnado a 25°C e 1 atm 
(g = 1,184 kg/m3 e = 1,86×10-5 Pa.s.)? 
 
4) Um sedimentador gravitacional de seção quadrada é usado para coletar material particulado 
monodisperso com densidade de 2500 kg/m3. Observa-se que quando o equipamento opera com 
velocidade da corrente gasosa de 5 cm/s e número de Reynolds de 4000, a eficiência global de coleta é 
de 40%. Qual será a nova eficiência global de coleta desse equipamento caso a vazão da corrente gasosa 
seja quadruplicada? Considere que g = 1,15 kg/m3 e = 1,87×10-5 Pa.s. 
 
5) Para um sedimentador com dimensões fixas L, W e H em operação no regime laminar com condições 
constantes de entrada (Resed, wi, Q, T, P, C, G), qual opção resulta na maior eficiência de coleta: a) H = 
2W, b) W = 2H, c) tanto faz? Ou seja, a mudança no posicionamento do bocal de entrada de um 
sedimentador de dimensões fixas altera a eficiência de coleta? Justifique sua resposta. 
 
 
 
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6) Uma empresa do setor de produção de móveis de madeira deseja instalar um pré-coletor do tipo 
sedimentador gravitacional para a coleta do material particulado grosseiro gerado na seção de 
lixamento e transporte por esteira, conforme esquematizado a seguir. Determine as dimensões L, W e 
H de um sedimentador de área de seção transversal quadrada de modo que o mesmo apresente 
Número de Reynolds de 5000, velocidade média dos gases de 5 cm/s e que colete 99% da massa de 
partículas com 70 m de diâmetro. Considere que a densidade aparente da partícula seja de 1300 
kg/m3, densidade do ar de 1,15 kg/m3 e viscosidade do ar de 1,86×10-5 Pa.s. (R: W = H = 1,62 m; Q = 
0,131 m3/s; vt = 0,301 m/s para Reg. transição (ou vt = 0,18 m/s para Stokes); L = 1,23 m (ou L = 1,98 
m)). Qual será a eficiência de coleta desse sedimentador para uma partícula de 70 m caso a vazão do 
ar seja dobrada em relação à vazão de projeto? (R:  = 69,7%). Qual será o novo diâmetro de corte (d50) 
do sedimentador caso a vazão caia para 30% do valor de projeto? (R: d50 = 16 m ou d50 = 12 m). 
 
 
7) Uma das técnicas de tratamento de resíduos sólidos é a incineração, na qual os materiais são 
destruídos através da combustão completa. Os produtos da incineração são uma corrente gasosa, com 
componentes oxidados de baixa massa molar (CO2, H2O, SO2, etc.), e uma fração sólida de menor 
volume, que deve ser disposta conforme a presença ou não de metais pesados. A escolha do tipo de 
incinerador depende da capacidade de tratamento, características físicas e químicas do resíduo, além 
de sua granulometria. Por exemplo, a inertização térmica de solo contaminado com hidrocarbonetos é 
geralmente realizada em tambores rotativos, com a alimentação de um combustível auxiliar para 
favorecer a queima (geralmente gás natural). Os gases de combustão que saem do tambor devem ser 
tratados antes de eliminados para a atmosfera. Dependendo das condições operacionais e do tipo de 
solo, pode haver um grande arraste de particulados, sendo necessário o uso de coletores de pó. Um 
pré-coletor comumente instalado na saída de um tambor rotativo é a "câmara de despoeiramento", 
que é uma caixa retangular na qual os gases de combustão têm sua velocidade reduzida, permitindo a 
sedimentação das partículas maiores. Após a passagem por essa câmara, o particulado mais fino é 
normalmente coletado em equipamentos como ciclones, lavadores de gases ou mesmo filtros 
cerâmicos ou de manga. 
Transportador de esteira
poeira
Lixamento e transporte por esteira
Pó coletado
H
W
L
Pó coletado
H
W
L
Sedimentador
gravitacional
Exaustor
Coifa para captura de 
material particulado
 
 
 
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Considere um processo de incineração de solo em que uma corrente de 6600 kg/h de gases de 
combustão, com massa molar média de 28 g/mol, temperatura média de 800°C e pressão de 760 mmHg 
saem de um tambor rotativo cilíndrico de diâmetro interno 1,80 m e comprimento útil de 10 m. A vazão 
mássica de sólidos inertizados no tambor é de 2100 kg/h. Sabe-se também que a densidade das 
partículas é de 2650 kg/h, com esfericidade de 0,71 e distribuição granulométrica dentro do tambor 
dada por: 
 
Diâmetro de partícula, dpi (m) 10 50 100 200 300 400 500 1000 
Fração mássica, wi (%) 5 10 15 20 20 15 10 5 
 
Pede-se: 
a) Da tabela acima, partículas de quais diâmetros serão arrastadas do tambor rotativo e quais não 
serão? Considere que serão arrastadas as partículas que tenham sua velocidade terminal menor 
do que a velocidade dos gases de combustão dentro do tambor. PENSE antes de calcular, pois 
há um jeito rápido de resolver!!! 
b) Suponha que APENAS as partículas de 50 m sejam 100% arrastadas do tambor e cheguem à 
caixa de despoeiramento. Qual será a concentração mássica (em mg/Nm3) dessas partículas que 
saem da caixa? 
c) Qual deveria ser o comprimento L da caixa de despoeiramento para coletar 80% das partículas 
de 100 m (caso elas sejam arrastadas)? Considere que as outras dimensões (W e H) sejam 
mantidas as mesmas. 
 
9) Um sedimentador gravitacional é usado para coletar material particulado com densidade de 1500 
kg/m3. Observa-se que quando a vazão dos gases no equipamento é de 3600 m3/h, a eficiência de coleta 
é de 80% para partículas com diâmetro de 80 m. Sabendo-se que a largura do sedimentador é 2 vezes 
o valor da altura, determine todas as dimensões do sedimentador. Considere que g = 1,15 kg/m3 e  
= 1,86×10-5 Pa.s. 
 
10) Uma indústria de móveis tem a liberação de serragem fina de madeira em sua etapa de lixamento 
das peças e deseja instalar um sedimentador gravitacional para fazer a pré-coleta do material mais 
grosseiro, conforme esquema a seguir. 
 
 
 
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Sabe-se que a serragem apresenta densidade absoluta de 1200 kg/m3 e tem a seguinte 
distribuição granulométrica em massa: 
dpi (m) 50 100 200 500 
wi (%) 15 35 45 5 
 
A vazão de ar succionada pelo bocal de captura da serragem é de 18 m3/min, com temperatura 
e pressão ambientes (ar = 1,1 kg/m3 e  = 1,810-5 Pa.s). A concentração de aerossol capturada pelo 
bocal é de500 mg/m3. Com base nessas informações, pede-se: 
 
a) Dimensione um sedimentador cúbico (L = W = H), de modo que o número de Reynolds no 
equipamento seja de 5500. 
b) Determine o diâmetro médio mássico de Sauter da distribuição de partículas. 
c) Determine a eficiência global de coleta do sedimentador. 
d) Determine a vazão mássica de pó coletado no sedimentador (em kg/h). 
e) A concentração mássica de pó na saída da chaminé (em mg/Nm3). 
 
11) Uma empresa cerâmica planeja usar um sedimentador gravitacional de dimensões L = 5 m, W = 4 
m e H = 4 m para remover pigmentos cerâmicos (p = 3500 kg/m3) de uma corrente gasosa em 
temperatura e pressão ambientes. Pergunta-se: 
a) Qual a vazão de ar para que o sedimentador opere em regime de escoamento turbulento 
(mistura lateral e longitudinal completa) com diâmetro de corte de 60 m? 
b) Qual a vazão máxima do equipamento para que ele possa operar em regime de escoamento 
laminar? Neste caso, qual será o novo diâmetro de corte do equipamento? 
 
poeira
Bocal para captura 
de material 
particulado
Pó coletado
H
W
L
Pó coletado
H
W
L
Chaminé
Sedimentador 
gravitacional
Seção de lixamento das peças
poeira
Bocal para captura 
de material 
particulado
Pó coletado
H
W
L
Pó coletado
H
W
L
Chaminé
Sedimentador 
gravitacional
Seção de lixamento das peças