Exercicios Sedimentação

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Exercícios em Operações Unitárias I (Sistemas Sólido-fluido) Projeto de Sedimentadores Contínuos
Exemplo 1 – Uma fábrica dispõe de um sedimentador contínuo ocioso, que pode ser utilizado na concentração de uma suspensão aquosa de hidróxido de cálcio. O sedimentador tem 26 m2 de área e 1 m de altura. Determinar a CAPACIDADE do sedimentador operando a 40°C com esta suspensão, sendo conhecidos:
Massa específica do sólido: 2,2 g/cm3
Concentração de sólidos na alimentação: 50,6 g/litro
Concentração de sólidos no lodo; 420 g/litro
Ensaio de proveta a 20°C:
	t(min)
	0
	4
	6
	8
	10
	12
	14
	16
	18
	20
	22
	24
	26
	Z(cm)
	40
	2
	11,8
	8,8
	7,0
	6,1
	5,6
	5,3
	5,0
	4,8
	4,7
	4,65
	4,60
Z0 = 40cm
C0 = 0,0506 g/cm3
Cℓ = 0,42 g/cm3
 ou ainda: 
Vamos buscar o mínimo da função
 que representa a maior área (equação acima). 
O índice “ * ” indica a concentração em [M/L3]
	
t
 (min)
	
Z
 (cm)
	
Zi 
(cm)
	
g/cm3
	
	
g/cm2.min
	6
	11,8
	27,6
	0,0734
	2,6334
	0,234
	12
	6
	8,1
	0,2498
	0,1750
	0,108
	18
	5
	6,8
	0,2976
	0,1000
	0,102
	19
	4,8
	7,0
	0,2891
	0,1158
	0,1074
	20
	4,6
	6,2
	0,3264
	0,080
	0,1172
	21
	4,6
	5,0
	0,4048
	0,0190
	0,2125
	22
	4,6
	4,8
	0,42167
	0,0091
	-0,965
 		
 
concentração de sólidos na alimentação 50,6 g/l
50,6 g(sólido)	→	1 litro de suspensão
1,59x106 g/h	→	x litro/h
Correção do efeito da temperatura → teste: 20°C → operação: 40°C Lei de Stokes: 
Capacidade = 31,4
Exemplo 2 – Um teste de proveta, conduzido a 20°C com uma suspensão de borra de carbureto (5g de sólido/100ml de suspensão), conduziu aos seguintes resultados:
Ensaio de proveta a 25°C:
	t(min)
	0
	2
	5
	10
	15
	20
	25
	30
	35
	Z(cm)
	41
	38
	33
	24,5
	16,4
	13,4
	12,1
	11,8
	35
	Projetar um sedimentador para operar com esta suspensão a 35°C, com uma capacidade de 33 m3/h de sobrenadante (overflow), sendo dados:
Massa específica do sólido: 2,2 g/cm3
Concentração inicial da suspensão: 5 g(sólido)/100 mililitro de suspensão
Concentração da lama final: 200 g de sólido/litro de suspensão
Solução:
	
C0 = 5 g/ 100ml = 50 g/l
CL = 200 g/l
C = 0 g/l
Vazão de líquido clarificado, L = 33 m3/h
Balanço de massa de sólidos: 	FC0 = UCL + LC
				F(50) = U(200) + 33(0) então, U = F(50/200) → U = 0,25 F
Balanço total:
					F = U + L
					F = 0,25F + 33
				0,75F = 33 → F = (33/0,45) = 44 m3/h	F = 44 m3/h
Exercícios propostos:
Determinar a capacidade de sedimentação (ton de sólido/h.m2) e a altura do sedimentador para operar com borra de carbureto (resíduo da produção de acetileno) a 35ºC.
- concentração de sólidos na alimentação: 37 g/l
- concentração de sólidos na lama: 300 g/l
- densidade do sólido: 2,4 g/cm3
Ensaio de proveta a 20°C para a alimentação:
	Tempo de sedimentação (min)
	Altura da interface clarificada (cm)
	0,0
2,5
3,0
7,5
10,0
12,5
18,5
22,5
25,0
27,5
30,0
32,5
40,0
47,5
	30,7
24,6
22,6
11,1
9,0
7,6
7,3
7,1
7,0
6,8
6,6
6,3
6,2
5,9
 
Determinar o diâmetro e a altura do sedimentador Dorr-Oliver para operar com 20 m3/h de uma suspensão de barita (densidade 4,1 g/cm3) a 30ºC. A concentração de sólidos na alimentação é de 103 g/l de suspensão e o lodo final deve ter 346 g/l de suspensão. O ensaio de proveta, realizado a 30ºC conduziu aos seguintes resultados:
Ensaio de proveta a 30°C (concentração da alimentação):
	Tempo de sedimentação (min)
	Altura da interface clarificada (cm)
	0,0
2,0
5,0
10,0
14,0
18,0
23,0
26,0
30,0
33,0
40,0
45,0
	40,0
37,0
32,4
24,9
18,8
12,6
8,5
7,4
6,3
5,6
4,8
4,5
 
Um ensaio de decantação foi realizado em laboratório num cilindro graduado de 1000ml, a fim de fornecer dados para o projeto de um espessador contínuo para 30 t/h de uma suspensão contendo 48 g/l de um sólido cristalino. Os resultados obtidos foram:
Ensaio de proveta a 20 ºC:
	Tempo de sedimentação (min)
	Leitura no cilindro (ml)
	2,0
4,0
6,0
10,0
15,0
20,0
25,0
30,0
40,0
60,0
24 horas
	960,0
841,0
740,0
560,0
376,0
272,0
233,0
219,0
198,0
185,0
175,0
Lair Pereira de Carvalho (Prof. Associado/DEQ-UFRN) – Mayara de Oliveira Lessa (Bolsista – DEQ-UFRN)
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