Filtração a vácuo

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UNIVERSIDADE DO VALE DO ITAJAÍ - UNIVALI 
 Escola Politécnica 
 Disciplina: Operações Unitárias Experimental 
 Professora: Dra. Franciélle Girardi Alves 
 
 
ANÁLISE DE FILTRAÇÃO A VÁCUO 
Chayene F.Lemos1 e Isabela de Oliveira2 . 
 1,2 Engenharia Química, Universidade do Vale do Itajaí, Itajaí, Brasil (Chayferreiraa@edu.univali.br) 
 
 
Resumo: A análise de filtração a vácuo é crucial em diversos processos industriais, laboratoriais e ambientais. 
Esse método envolve a separação de sólidos suspensos em um líquido através de um filtro poroso sob vácuo. A 
eficiência da filtração depende de diversos fatores, como a porosidade do filtro, a pressão do vácuo aplicado e 
as características físico-químicas da suspensão. A área de superfície do filtro também influencia diretamente na 
velocidade e eficácia da filtração. Além disso, a escolha do tipo de filtro e do sistema de vácuo adequado são 
essenciais para otimizar o processo. A análise cuidadosa desses parâmetros é fundamental para garantir uma 
filtração eficiente e econômica, minimizando perdas de produto e maximizando a pureza do filtrado. 
 
Palavras Chaves: Volume; Torta; filtração; Resistividade 
 
Introdução 
A filtração a vácuo é um processo 
amplamente utilizado na indústria para separar 
sólidos de líquidos em suspensão. Nesse método, 
um vácuo é aplicado ao lado oposto do filtro, 
criando uma pressão negativa que atrai o líquido 
através do meio filtrante, enquanto os sólidos são 
retidos na superfície do filtro. Esse processo é 
especialmente útil quando se trabalha com 
suspensões contendo partículas finas ou quando é 
necessário obter um líquido claro de forma rápida 
e eficiente. 
 Uma das vantagens da filtração a vácuo é a 
sua capacidade de acelerar o processo de 
filtração em comparação com a filtração por 
gravidade. Como o vácuo ajuda a "sugar" o líquido 
através do filtro, o tempo necessário para a 
separação pode ser significativamente reduzido. 
Isso é particularmente importante em aplicações 
industriais onde a produtividade e a eficiência são 
essenciais. A filtração é uma operação unitária 
baseada em separar as partículas sólidas de um 
fluido através de um meio filtrante em razão de um 
diferencial de pressão. Separar as partículas em 
fases sólidas (torta) e permite o escoamento do 
fluido claro. Os filtros, podem ser classificados 
como filtros de pressão e de filtração a vácuo. No 
segundo caso, a suspensão pode ser 
alimentada ao equipamento no topo ou no 
fundo. Nesse tipo de filtração, a força propulsora é 
o vácuo, a fim de aumentar a taxa de fluxo 
(CREMASCO, 2012) 
A filtração por gravidade libera a solução 
de um sólido não solúvel no líquido, pois caso seja 
solúvel o sólido irá passar juntamente com o 
líquido pelo filtro, está filtração é dada como 
simples pois atua com a própria gravidade. Já na 
filtração a vácuo o processo é um pouco diferente, 
nele o meio filtrante é que realiza uma pressão 
negativa após o filtro forçar o material a passar 
pela membrana. E, por último, a filtração sob 
pressão, que possui um método muito semelhante 
a vácuo, entretanto, nesta, o meio filtrante 
aplica-se uma pressão positiva para fazer com 
que o líquido passe pelo filtro. 
 O objetivo deste trabalho é determinar as 
características de uma suspensão durante o 
ensaio de filtração ocorrendo a formação da torta 
e suas características, como sua porosidade e 
concentração. Compreender o dimensionamento 
de filtros industriais é o meio filtrante mais 
adequado. 
Resultados e discussão 
Para a realização do procedimento, 
pesou-se o filtro de papel instalado no módulo 
didático de filtração a vácuo pela pressão 
constante que estava em 0,34 bar. No módulo ele 
é composto por um reservatório de 20 litros para 
preparo de suspensão com o sistema de agitação 
mecânica, que é uma solução de carbonato de 
cálcio (CaCO3) com uma concentração 
desconhecida. Essa suspensão percorre o 
sistema, pela bomba centrífuga para transferência 
da suspensão para o meio filtrante a atingir 500 
mL de suspensão, após isso foi ligado a bomba 
vácuo para realizar a coleta no módulo da coluna 
graduada para medir o volume do líquido filtrado. 
Esse processo foi realizado até que não houvesse 
mais solução no módulo, com isso a agitação é 
desligada e remoção do líquido filtrado para a 
retirada da do filtro com a torta para medir a 
pesagem da massa úmida, espessura da torta, 
diâmetro. 
Durante o processo de filtração, foram 
realizadas medições na coluna de coleta. A coluna 
foi graduada até que a solução atingisse o volume 
de 100 cm³. Essas medições foram realizadas até 
que o volume total de 1400 cm³ fosse atingido ao 
longo de um período de 14 minutos, com uma 
pressão final em 0,4. 
 Os dados da relação entre o volume em 
centímetros cúbicos (cm³) e o tempo em segundos 
(s) estão apresentados na Figura 1. Por outro 
lado, na Figura 2, encontram-se os dados 
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referentes à relação da variação do tempo em 
segundos em relação ao volume em cm³. O 
resultado da análise resultou em uma massa seca 
de 1,9797 gramas de torta, acompanhada de uma 
média de espessura de 1,27 milímetros (mm). 
 
Figura 1 gráfico do volume de suspensão em 
função do tempo. 
 
Figura 2 gráfico da variação do tempo sobre a 
variação do volume de suspensão em função do 
volume. 
Observou-se os comportamentos nos 
gráficos e permitiu-se observar que com o passar 
do tempo a massa da torta vai aumentar e a 
porosidade do meio filtrante diminuir, pois devido 
a porosidade do papel ser a ideal para reter o 
carbonato de cálcio, este se acumula no filtro 
aumentando a quantidade de filtrado, Devido a 
presença da bomba vácuo, o processo de filtração 
ocorre em um tempo menor do que se fosse 
realizado apenas por ação da gravidade. 
Como pode ser visto no gráfico 2 equação 
da reta com o coeficiente angular de 3,34E-04 e o 
coeficiente linear com valor de 0,331, pode-se 
encontrar os valores para a resistividade da torta 
( ) por meio do coeficiente linear e do meio 𝑅𝑚
filtrante ( ) por meio coeficiente angular pela α
equação 1. Os valores calculados e os valores 
teóricos encontram-se na tabela 1. Sabe-se que 
os valores da viscosidade da água é de 1,00E-05 
kg/m.s, área da torta (A) é 0,004536 m², a 
concentração de sólido (Cs) é de 1,4140 kg/m³ e a 
variação de pressão ( ) é de 0,6 bar. ∆𝑃
 
 (1) 𝑡
𝑣 =
µ.𝐶𝑠.α
2𝐴2∆𝑃
. 𝑣 + µ𝑅𝑚
𝐴∆𝑃
 
Aonde 
 é tempo em segundos (s) 𝑡
 volume em m³ 𝑣
 é a viscosidade em kg/m.s µ
 é a resistência do meio filtrante em (m/kg) α
 é área da torta em m² 𝐴
 é variação de pressão em bar ∆𝑃
 é a resistividade da torta em (m⁻1) 𝑅𝑚
 é a concentração da torta seca que se dá em 𝐶𝑠
razão a massa e o volume da torta seca em kg/m³ 
 
Tabela 1 com os valores experimentais e teóricos da 
resistividade da torta ( ) e resistividade do meio 𝑅𝑚
filtrante ( ) α
 
 
 
 
 Ao comparar os valores experimentais obtidos 
para a resistividade da torta (Rm) com os valores 
teóricos, observou-se uma diferença significativa 
na ordem de grandeza. Enquanto os resultados 
experimentais indicaram uma resistividade da torta 
da ordem de 10^6, os valores teóricos da literatura 
apresentaram uma ordem de grandeza muito 
maior, na casa de 10^12. 
 Essa disparidade sugere que os resultados 
experimentais podem não estar alinhados com as 
expectativas teóricas ou que podem existir 
discrepâncias entre os métodos experimentais 
utilizados e as condições descritas na referência. 
Essa diferença na ordem de grandeza pode 
indicar variações nas condições experimentais ou 
potencialmente a necessidade de uma análise 
mais aprofundada dos métodos de medição e das 
suposições teóricas subjacentes. 
 É importante ressaltar que, emboraos 
resultados experimentais apresentam uma 
discrepância em relação aos valores teóricos da 
literatura, outras considerações, como as 
condições específicas do experimento, também 
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devem ser levadas em conta ao interpretar esses 
resultados. Essa análise mais detalhada pode 
fornecer parâmetros adicionais sobre a eficácia do 
processo de filtração a vácuo e suas 
características específicas em relação à 
resistividade da torta e a resistividade do meio 
filtrante. 
Conclusões 
 A análise dos dados experimentais 
obtidos no presente estudo revelou uma 
compreensão significativa sobre o comportamento 
do processo de filtração a vácuo, contribuindo 
para o avanço do conhecimento nessa área. Os 
gráficos de volume (V) em função do tempo (t) e 
de Δt /ΔV em função de V forneceram uma 
representação visual clara das dinâmicas do 
sistema durante a filtração. 
 Observou-se uma tendência de aumento no 
tempo necessário para a filtração à medida que o 
volume filtrado aumentava, sugerindo uma relação 
inversa entre o volume filtrado e a taxa de 
filtração. A análise da inclinação do gráfico Δt /ΔV 
em função de V permitiu a determinação da 
resistividade da torta (α) e da resistência do meio 
filtrante (Rm). 
 Ao comparar os resultados experimentais com 
os valores teóricos disponíveis na literatura, 
verificou-se algumas discrepâncias , 
especialmente em relação à resistividade da torta 
(α). Essas discrepâncias podem ser atribuídas a 
variações nas condições experimentais. 
 Portanto, os achados deste estudo contribuem 
para uma compreensão mais profunda dos 
processos de filtração a vácuo e podem orientar 
futuras pesquisas nesta área, visando aprimorar a 
eficiência e a precisão dos processos industriais 
relacionados. 
 
Referências 
 
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