Experimento 2- Mistura de solidos

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Universidade de Brasília - UnB
Instituto de Química - IQ
Laboratório de Elementos de Operações Unitárias
Professora: Sarah Silva Brum
Turma: T01
Data de realização do experimento: 08/11/2022
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EXPERIMENTO 02
Distribuição granulométrica e eficiência de peneiramento
Pedro Marçal C. dos Santos - 19/0047984
Júlia Rezende Vargas - 19/0110520
Larizza Marianne F. Feitosa - 18/0076639
Ayrton Morais de Souza - 19/0056681
1. OBJETIVOS
Realização de um método simples que permita visar um exemplo típico de cálculo da
eficiência de um misturador, bem como os parâmetros típicos de velocidade de mistura constante de
tempo do misturador.
2. INTRODUÇÃO
Os materiais sólidos na forma de granulados, partículas ou pós, fazem parte do cotidiano da
sociedade de consumo em inúmeras áreas de aplicação, sejam elas, doméstica, comercial, agrícola ou
industrial. A mistura de materiais sólidos particulados, apesar de utilizada praticamente desde o início
das civilizações, é ainda uma operação realizada com certo empirismo dependendo do fabricante. [1]
A energia adicionada ao sistema de partículas deve ser o suficiente para ultrapassar a adesão e
a coesão entre os componentes, ou seja, a velocidade da mistura aliada ao tipo de equipamento é
importante. Para atingir uma mistura adequada existem diversos parâmetros importantes a serem
observados dos quais depende o sucesso da operação. Os principais são:
- projeto e construção do equipamento misturador;
- tempo necessário para realização da operação;
- quantidade de material particulado no equipamento;
- proporção, em peso, dos diferentes componentes;
- propriedades físicas individuais dos componentes;
- modo de adição dos diferentes componentes no equipamento [1]
Para Young (2001) mistura é uma operação unitária cujo resultado final é um aglomerado,
relativamente uniforme, obtido a partir de dois ou mais componentes. O grau de uniformidade
alcançada varia muito nesse tipo de operação industrial. É virtualmente fácil obter uma
homogeneidade completa quando os componentes da mistura são líquidos miscíveis ou quando são
adicionados sólidos solúveis em líquidos, mas pode ser difícil alcançar um resultado homogêneo
quando são misturados dois sólidos, dois líquidos muito viscosos ou misturam-se materiais com
grandes variações na densidade, especialmente se a quantidade de um componente é muito pequena se
comparada à quantidade do outro material. [1]
A eficiência do processo de mistura depende do uso eficiente da energia disponível para gerar
o fluxo dos componentes. No projeto de um equipamento misturador adequado às necessidades
específicas do processo incluem-se aspectos importantes como:
- fornecimento de energia adequada à operação;
- tempo apropriado à realização da operação;
- projeto adequado dos mecanismos para introduzir a energia;
- propriedades dos componentes. [1]
Neste experimento foi utilizado um moinho de bolas, sem utilizar as bolas de cerâmica, não
sendo a finalidade do experimento triturar o material, mas sim apenas misturá-lo. O material utilizado
era seco, o que proporcionou uma mistura mais rápida do que seria com um material úmido, o que
influencia no valor da constante k, juntamente com a mudança do índice de mistura e contagem das
partículas do processo.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Em primeiro lugar, 5 g das amostras de quartzo azul e vermelho foram separadas e houve a
contagem do número de partículas de cada uma, para que pudesse ser realizada a determinação da
quantidade de partículas na etapa seguinte. Para a segunda etapa, o equipamento utilizado consiste em
um jarro de um moinho de bolas, tal como a figura 1.
Figura 1: Moinho de bolas com jarro de porcelana
Duas amostras de 100g de quartzo de cores diferentes (azul e vermelho) foram pesadas e em
seguida colocadas no moinho sem as bolas, pois o objetivo era apenas a mistura e não a redução de
tamanho por fricção.
Foram selecionados três tempos de rotação (1 min, 5 min e 10 min). Após o fim de cada tempo,
foram retiradas 8 (oito) alíquotas bem pequenas, as mesmas foram pesadas e houve a contagem do número
de partículas em cada uma devido a variação no tamanho das frações coletadas. A rotação e o tempo
foram ajustados para que a mistura dos sólidos fosse alcançada de maneira efetiva, sem que houvesse o
retorno da mistura por excesso de tempo e agitação.
4. DADOS E DISCUSSÃO
Após realizar a pesagem de 5g das amostras e realizar a contagem das partículas, se obteve os
resultados da tabela 1:
Tabela 1: Número de partículas em 5 g de cada amostra
Amostra Massa (g) Número de
Partículas
Peso da partícula
(PP) (g)
Vermelha 5,0 2341 2,14 * g10−3
Azul 5,0 1222 4,09 * g10−3
A massa de cada partícula vermelha e azul foi calculada de acordo com a equação 1, da seguinte
maneira:
Peso da partícula (PP)= (1)𝑃𝑒𝑠𝑜 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 (𝑃𝑇)𝑁º 𝑑𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑡í𝑐𝑢𝑙𝑎𝑠 (𝑁𝑃)
Peso da partícula Vermelha = = 2,14 * g5,0 𝑔2341 10
−3
Peso da partícula Azul= = 4,09 * g5,0 𝑔1222 10
−3
Amostra pesada no béquer Massa da amostra (g)
Vermelha 100
Azul 100,06
A partir dos dados da tabela 3 e dos resultados da tabela 1, é possível calcular o número de
partículas em cada uma das oito amostras pesadas, usando uma regra de três. No caso deste
experimento, o número de partículas foi contado por conta da escala das frações.
Tabela 3: Massa e número de partículas de oito frações após 1 minuto sobre os eixos rolantes
Frações-1 min
agitação
Vermelha (g) Azul (g) Nº de Partículas
Vermelhas
Nº de Partículas
Azuis