Moagem e Peneiramento - Pipeta de Andreasen - 1BIM

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE MARINGÁ 
 CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA
LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA II
 
PIPETA DE ANDREASEN
Prof.: Valter 
Alunos: 
Fábio Augusto de M. O. e Silva RA: 64660 
Fernanda Arzani RA: 60844 
Geovana Fachini RA: 64967 
Isabela S. Ganassin RA: 61570
Débora M. Tamura RA: 60904
Nayara Gomes RA: 64258
Março, 2013
OBJETIVO 
Caracterizar o material obtido na moagem por meio de análise granulométrica, utilizando a pipeta de Andreasen.
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais 
- Areia
- Pipeta de Andreasen 
- Beckers
- Cronometro 
- Estufa 
- Solução de Hexametafosfato de sódio a 0,1% em peso
- Água 
Metodologia 
Primeiramente lavou-se a pipeta de andreasen com água comum, para retirada de impurezas deixadas em experimentos anteriores, feito isso, pesou-se uma quantidade da areia moída com tamanho menor do que 400 mesh, adicionou-se uma solução de Hexametafosfato na pipeta de Andreasen e juntamente com ela, colocou-se a quantidade de areia medida.
Após tudo preparado, começou-se a agitar a pipeta de modo que a mistura atingisse concentração uniforme e foi-se retirando as amostras nos tempos determinados.
A cada tempo, retirava-se 10 ml de solução e passava para um Becker previamente pesado, após 11 amostras serem colhidas, colocou-as dentro de uma estufa para secarem, durante 22 horas, a uma temperatura de 50 °C, no dia seguinte, retirou-se os beckers da estufa e os pesou, para obter as novas medidas.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
 Dados experimentais:
Massa de areia utilizada = 8,0274 g;
Volume da solução de hexametafosfato = 0,47 L;
 Variação de altura: (23,00 - 17,62)cm = 5,38 cm;
A concentração inicial Co é dada por:
 = 0,01708 g/ ml;
Na Tabela 1 são apresentados os valores das massas aferidas para cada tempo de coleta juntamente com as massas dos respectivos béqueres.
Tabela 1. Massa de areia fina em solução de hexametafosfato de sódio coletada pela pipeta de Andreasen com o tempo.
	Tempo (min)
	Massa de areia (g)
	1
	0,0930
	2
	0,0673
	3
	0,0510
	5
	-
	8
	0,0335
	12
	0,0289
	16
	0,0243
	20
	0,0209
	30
	0,0167
	40
	0,0200
	50
	0,0185
Dados da literatura:
A solução de hexametafosfato de sódio foi aproximada para a água pura para que fossem determinadas a viscosidade e a densidade do fluido.
As velocidades terminais das partículas (Vt), as frações individuais (X) e os diâmetros de Stokes (Dst) foram determinados pelas relações:
Demonstração de cálculos para o béquer nº 3:
 O valor de L foi encontrado da seguinte forma:
A altura da coluna de líquido na proveta correspondente a 10 mL é:
h = 23*10/ 470 = 0,489
Assim, sendo n o número de vezes que foram retirados 10 mL da suspensão de areia, a diminuição da altura da coluna de líquido é dada por:
L = 23 – n*h
	Os valores obtidos por meio dos cálculos mencionados e medições são apresentados na Tabela 2.
Tabela 2. Resultados obtidos a partir dos cálculos teóricos.
	Tempo (s)
	Massa de areia (g)
	L (cm)
	Vt
(cm/s)
	DSt
(µm)
	C*103
(g/cm3)
	X=(C/Co)
	
1-X
	60
	0,0930
	23,00
	0,3833
	56,14
	9,30
	0,544
	0,456
	120
	0,0673
	22,51
	0,1876
	55,61
	6,73
	0,394
	0,606
	180
	0,0510
	22,02
	0,1223
	44,86
	5,10
	0,299
	0,701
	300
	-
	-
	-
	-
	-
	-
	-
	480
	0,0335
	20,55
	0,0428
	 26,54
	3,35
	0,196
	0,804
	720
	0,0289
	20,06
	0,0279
	21,43
	2,89
	0,169
	0,831
	960
	0,0243
	19,57
	0,0204
	18,32
	2,43
	0,142
	0,858
	1200
	0,0209
	19,08
	0,0159
	16,18
	2,09
	0,122
	0,878
	1800
	0,0167
	18,60
	0,0103
	13,02
	1,67
	0,098
	0,902
	2400
	0,0200
	18,11
	0,0075
	11,11
	2,00
	0,117
	0,883
	3000
	0,0185
	17,62
	0,0059
	9,85
	1,85
	0,108
	0,892
A Tabela 2 apresenta uma falha, a massa de areia correspondente ao tempo de 300 segundos não pode ser aferida porque o béquer que a continha não resistiu à estufa onde se realizou a secagem. Isto implicou em um ponto a menos a ser considerado nas análises. 
O gráfico da Figura 1 apresenta a relação entre as frações de areia acumulada e cada diâmetro de Stokes: 
Figura 1. Fração de partículas acumuladas por diâmetro de Stokes.
Pela Tabela 2 observa-se que a velocidade terminal das partículas diminui com tempo. Fato devido à ação da gravidade, que exerce uma força proporcional à massa das partículas, portanto, apresenta maior intensidade nas partículas de maiores massas. Quando o peso das partículas em suspensão se iguala ao empuxo dessas partículas, de forma que haja equilíbrio mecânico, não existirá mais o deslocamento dessas. Por isso, a classificação deve ser realizada com base em outro método. 
Assim sendo, as partículas de maiores diâmetros apresentam maior volume, e consequentemente maior massa, logo são as primeiras a iniciarem o movimento de queda. Dessa forma, com o tempo, mais partículas de menores diâmetros estão em movimento e as de diâmetro maiores já não estão, isto é, o diâmetro de Stokes diminui e concentração de partículas em suspensão também.
A variação da concentração de areia na solução de acordo com o seu diâmetro pode ser verificada na Figura 2:
 
Figura 2. Histograma da fração individual pelo diâmetro.
	Pela Figura 2 observa-se que a amostra de areia adicionada à solução de hexametafosfato de sódio possuía maiores frações com granulometria elevada, numa faixa de 8 a 10 µm. 
As maiores dificuldades na prática foram:
Pipetar com a boca exatamente os 10 ml em cada ponto retirado.
Homogeneizar o sistema areia+solvente antes de iniciar a prática.
Consequentemente isso acarretou alguns erros ao processo.
Conclusão
A análise e caracterização das partículas finas na faixa de 3 a 70 µm foram realizadas com boa precisão pelo método da pipeta de Andreasen, apesar das dificuldades enfrentadas na prática. Um fator de possível influência é o efeito de parede, que afeta as partículas que se sedimentam próximas às paredes da proveta devido à tensão de cisalhamento e à tendência ao não deslizamento, além da falta de precisão na pipetação e na homogeneização da mistura. 
Referências:
MCCABE, Warrem L.; SMITH, Julian C.; HARRIOTT, Peter. Operaciones unitarias en Ingenieria Quimica. Cuarta edición. Aravaca (Madrid): McGRAW-HILL/INTERAMERICANA, 1991. Pag. 867-875.