Artigo OPI - ELUTRIAÇÃO

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ELUTRIAÇÃO
I.G. DE OLIVEIRA1, P. S. M. DA ROSA2 
Universidade Federal do Pampa, Engenharia de Alimentos 
 e-mail: 1isacoliveira.aluno@unipampa.edu.br; 
2 paularosa.aluno@unipampa.edu.br
RESUMO
As operações unitárias são etapas individuais ou em coletivo a fim de obter um produto final a partir de diversos processos, bem como filtração, sedimentação, fluidização, leitos fixos, fluidizados ou de jorro, além da elutriação. A elutriação é uma operação unitária baseada na separação entre a velocidade média do fluido (u) e a velocidade terminal da partícula (uT). Para o desenvolvimento do ensaio de elutriação, foi utilizado o equipamento elutriador e utilizado 5,0031 g de terra diatomácea e papel filtro, cuja função é reter a massa transportada pelo elutriador. Com a finalização do ensaio, o papel filtro e a terra diatomácea retida foram levadas à estufa para o processo de secagem a 105°C por 24 h. A partir dos dados encontrados, foi possível observar que conforme a vazão da bomba aumenta, mais partículas são arrastadas. Erros laboratoriais podem ter acontecido, pois a eficiência do elutriador é determinada a partir das massas da partícula e do papel filtro, visto que ambos materiais podem ter sido anotados ou pesados errados. Quanto ao diâmetro de Sauter, o valor encontrado foi de 0,000049 mm para a partícula e o gráfica com as frações retida e passante acumulada foram obtidos com sucesso.
	
	Universidade Federal do Pampa – Campus Bagé
Engenharia de Alimentos
Operações Unitárias da Engenharia de Alimentos I – BA001163
Profª. Drª. Catarina M. de Moura
1. INTRODUÇÃO
As operações unitárias são etapas individuais ou em coletivo a fim de obter um produto final a partir de diversos processos, bem como filtração, sedimentação, fluidização, leitos fixos, fluidizados ou de jorro, além da elutriação (KLINGER, C. LEIDENS, N. NUNES, I.D.S. 2017). 
 A elutriação é uma operação unitária baseada na separação entre a velocidade média do fluido (u) e a velocidade terminal da partícula (uT) (CREMASCO, 2014). O equipamento utilizado na elutriação (figura 1), é constituído por uma coluna de diâmetro conhecido, denominada D1, onde a amostra de partículas é alimentada perto do topo da coluna, enquanto o fluído, que a maioria das vezes é água, vai alimentando o equipamento com uma vazão volumétrica (Q) perto da coluna em questão (CREMASCO, 2014).
2.MATERIAIS E MÉTODOS
Para o desenvolvimento do ensaio de elutriação, foi utilizado o equipamento elutriador (figura 1) e utilizado 5,0031 g de terra diatomácea e papel filtro, cuja função é reter a massa transportada pelo elutriador. A vazão foi regulada através de bomba peristáltica e determinou-se a vazão real da operação em razão do volume em função do tempo. 
	Com a finalização do primeiro ensaio, trocou-se o papel filtro e regulou-se uma nova vazão, superior à anterior. Esse processo repetiu-se até até que a terra diatomácea fosse arrastada para o elutriador.
	Com a finalização do ensaio, o papel filtro e a terra diatomácea retida foram levadas à estufa para o processo de secagem a 105°C por 24 h. Por fim, determinou-se a massa dos papéis filtros com a terra diatomácea retida e efetuou-se os cálculos.
Figura 1 : Elutriador 
Fonte: Autores (2022)
3. METODOLOGIA DE CÁLCULO
Para a determinação da velocidade de arraste, é levada em consideração o Método de Perry, relação entre o coeficiente de arraste e o número de Reynolds, apresentada na equação 1: 
 (1)
O número de Reynolds do fluido foi determinado a partir de valores tabelados em relação do Cd/Rep,. Concluindo que o escoamento do fluido na elutriação foi em Regime de Stokes e utilizada a equação 2 para determinar o diâmetro das partículas. 
(2)
A fração retida foi determinada através das massas retidas nos papéis filtros utilizados, conforme equação 3:
 (3)
A partir dos dados encontrados foi possível obter o diâmetro de Sauter, conforme equação 4:
 (4)
Ao final, foi determinada a eficiência individual e global do elutriador, conforme equação 5: 
 (5)
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
Os dados obtidos no experimento estão apresentados na tabela 1: 
Tabela 1: Posição do controlador, vazão, velocidade das partículas e diâmetro das partículas.
	Posição do controlador
	Q (m³/s)
	v (m/s)
	N(%)
	Dp (m)
	1
	0,0031
	0,0006
	0,057
	0,00004402
	2
	0,0035
	0,0007
	0,393
	0,0000499
	3
	0,0035
	0,0007
	0,673
	0,0000526
	4
	0,0057
	0,0011
	1,650
	0,0000662
	5
	0,0063
	0,0012
	2,170
	0,0000735
Fonte: Autores (2022). 
Como observado na tabela 1, quanto maior a vazão da bomba peristáltica utilizada no elutriador, maior a sua eficiência e maior o arraste de partículas. 
Quanto à caracterização da partícula terra diatomácea, o valor encontrado para o diâmetro de Sauter foi de 0,000049 mm. 
A análise granulométrica da terra diatomácea é dada na figura 2.
 Figura 2: Análise granulométrica
Fonte: Autores 2022
	O ponto de interseção do diâmetro médio da partícula foi próximo ao diâmetro de 0,00004947mm, como observado no gráfico acima. 
	Por fim, a eficiência total do elutriador foi de 4,9%, valor considerado baixo, visto que o valor de terra diatomácea carregada foi de apenas 0,0628 g. 
6. CONCLUSÃO
	A partir dos dados encontrados, foi possível observar que conforme a vazão da bomba aumenta, mais partículas são arrastadas. 
	Erros laboratoriais podem ter acontecido, pois a eficiência do elutriador é determinada a partir das massas da partícula e do papel filtro, visto que ambos materiais podem ter sido anotados ou pesados errados. 
 Quanto ao diâmetro de Sauter, o valor encontrado foi de 0,000049 mm para a partícula e o gráfica com as frações retida e passante acumulada foram obtidos com sucesso. 
7. NOMENCLATURA
Fonte: Cremasco 2014
8. REFERÊNCIAS
CREMASCO, Marco Aurélio. Operações unitárias em sistemas particulados e fluidomecânicos e outros trabalhos. Editora Blucher, 2014
KLINGER. C, LEIDENS. N, NUNES. I.S. Construção do módulo de elutriação como ferramente de contextualização para o ensino de operações unitárias. 2017. Disponível em:https://san.uri.br/sites/anais/ciecitec/2017/resumos/poster/2903.pdf. Acesso em: 10 de nov de 2022.