Apostila Laboratorio Engenharia Química 2 2016

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27	
  
Roteiro	
  de	
  Aula	
  Prática	
   Experimento	
  no	
  4	
   	
  
	
   	
  
AGITAÇÃO	
  E	
  SEDIMENTAÇÃO	
  
	
  
1. APRESENTAÇÃO	
  
O	
   conjunto	
   XP1510-­‐6	
   é	
   indicador	
   para	
   estudo	
   de	
   agitação	
   de	
   misturas	
   e	
  
suspensões	
  e	
  a	
  influência	
  dos	
  tipos	
  de	
  impelidores	
  (Figura	
  4.1).	
  	
  
O	
  tanque	
  de	
  agitação	
  é	
  construído	
  em	
  acrílico	
  transparente	
  para	
  fácil	
  visualização	
  
e	
   tem	
  secção	
  quadrada	
  para	
  a	
  observação	
  de	
   zonas	
  mortas	
  em	
  baixa	
  agitação	
  devido	
  à	
  
geometria	
  desfavorável.	
  	
  
São	
  fornecidos	
  três	
  tipos	
  de	
  hélices	
  de	
  agitação	
  (naval,	
  pá	́
  reta	
  e	
  hélice	
  centrifuga)	
  
e	
  um	
  agitador	
  com	
  velocidade	
  variável.	
  O	
  agitador	
  tem	
  duas	
  saídas	
  sendo	
  uma	
  para	
  alta	
  
velocidade	
   (indicada	
   para	
   fluidos	
   menos	
   viscosos)	
   e	
   outra	
   de	
   baixa	
   velocidade	
   (para	
  
fluidos	
  com	
  alta	
  viscosidade).	
  	
  
Permite	
   o	
   estudo	
   de	
   tempo	
   de	
   mistura	
   completa	
   em	
   função	
   da	
   agitação	
   pela	
  
injeção	
  de	
  traçadores	
  ou	
  corantes	
  e	
  a	
  influência	
  do	
  local	
  de	
  injeção	
  do	
  soluto.	
  	
  
No	
  estudo	
  de	
  floculação	
  e	
  decantação,	
  um	
  conjunto	
  de	
  reservatório	
  e	
  bomba	
  de	
  
recirculação	
  (localizado	
  na	
  parte	
  inferior	
  da	
  bancada)	
  opera	
  como	
  preparador	
  de	
  amostra	
  
agitando	
  a	
   suspensão.	
  O	
   reservatório	
   superior	
  opera	
  como	
  câmara	
  de	
   floculação	
  e	
  uma	
  
bomba	
  leva	
  o	
  fluido	
  até	
  a	
  câmara	
  de	
  decantação.	
  No	
  decantador	
  ocorre	
  a	
  sedimentação	
  
dos	
  flocos	
  que	
  são	
  recolhidos	
  na	
  parte	
   inferior	
  e	
  o	
  clarificado	
  abandona	
  o	
  sedimentador	
  
por	
  um	
  vertedor	
  pela	
  extremidade	
  oposta.	
  	
  
Pode	
   ser	
   estudado	
   o	
   efeito	
   da	
   vazão	
   no	
   processo	
   e	
   quantificação	
   do	
   clarificado	
  
com	
  o	
  uso	
  de	
  um	
  turbidímetro	
  (não	
  fornecido	
  com	
  o	
  equipamento).	
  	
  	
  
Figura	
  4.1	
  –	
  Conjunto	
  de	
  agitação	
  e	
  sedimentação.	
  
 
	
   28	
  
	
  
2.	
  PROCEDIMENTOS	
  PRÁTICOS	
  
	
  
2.1.Familiarização	
  com	
  o	
  equipamento.	
  	
  
O	
   conjunto	
   XP1510-­‐6	
   foi	
   projetado	
   e	
   construído	
   com	
   reservatórios	
   em	
   acrílico	
  
transparente	
   que	
   permite	
   a	
   visualização	
   dos	
   escoamentos	
   nas	
   fases	
   de	
   agitação	
   e	
  
sedimentação	
  (Figura	
  4.2).	
  	
  
	
  
Figura	
  4.2	
  –	
  Agitação	
  e	
  sedimentação	
  –	
  itens	
  principais.	
  
	
  	
  
Identificação	
  visual	
  	
  
Na	
  Figura	
  4.3	
  estão	
  destacados	
  os	
  itens	
  e	
  a	
  bancada,	
  para	
  fins	
  de	
  estudo,	
  pode	
  ser	
  
dividida	
  em	
  três	
  partes	
  principais	
  independentes.	
  	
  
Reservatório	
   de	
   suspensão:	
   composto	
   pelo	
   reservatório	
   inferior,	
   as	
   válvulas	
   de	
  
esgotamento	
  e	
  recirculação	
  e	
  a	
  bomba	
  centrifuga.	
  Poder	
  ser	
  utilizado	
  como	
  reservatório	
  
de	
  água	
  ou	
  suspensão	
  para	
  alimentar	
  o	
  tanque	
  de	
  agitação.	
  	
  
	
  
Figura	
  4.3	
  –	
  Sistema	
  de	
  preparação	
  de	
  suspensão.	
  
	
   29	
  
 
	
  
A	
  bomba	
  é	
  do	
  tipo	
  centrífuga	
  com	
  rotor	
  e	
  carcaça	
  em	
  alumínio	
  e	
  é	
  acionada	
  pela	
  
chave	
   partida	
   e	
   a	
   válvula	
   de	
   recirculação	
   promove	
   a	
   agitação	
   da	
   suspensão	
   no	
  
reservatório	
   inferior.	
  Este	
   reservatório	
  é	
  utilizado	
  quando	
  se	
  pretende	
  preparar	
  grandes	
  
quantidades	
  de	
  suspensão	
  	
  
A	
  válvula	
  de	
  esgotamento	
  conecta	
  o	
  tanque	
  de	
  agitação	
  ao	
  reservatório	
  de	
  mistura	
  
(inferior)	
   e	
   é	
   utilizada	
   para	
   esgotar	
   o	
   tanque	
   de	
   agitação.	
   O	
   descarte	
   final	
   se	
   dá	
   pela	
  
válvula	
  de	
  saída	
  do	
  reservatório	
  inferior.	
  	
  
Sistema	
   de	
   Agitação:	
   formado	
   por	
   um	
   tanque	
   de	
   secção	
   quadrada	
   em	
   acrílico	
  
transparente,	
  um	
  conjunto	
  de	
  defletores,	
  um	
  agitador	
  elétrico	
  e	
  três	
  hélices	
  de	
  agitação.	
  
Tem	
   a	
   finalidade	
   de	
   estudo	
   de	
   agitadores,	
   ações	
   das	
   pás	
   e	
   geometria	
   do	
   tanque	
   de	
  
agitação	
  (Figura	
  4.4).	
  	
  
A	
  válvula	
  de	
  Ajuste	
  de	
  Vazão	
  permite	
  ajustar	
  a	
  vazão	
  de	
  suspensão	
  bombeada	
  do	
  
reservatório	
  inferior	
  para	
  o	
  tanque	
  de	
  agitação.	
  	
  
	
  
Figura	
  4.4	
  –	
  Sistema	
  de	
  agitação.	
  
 
	
  
	
   30	
  
Na	
  Figura	
  4.5	
  podem	
  ser	
  avaliadas	
  as	
  medidas	
  internas	
  do	
  tanque	
  de	
  agitação	
  e	
  da	
  
unidade	
  de	
  defletores.	
  	
  
Para	
   montar	
   os	
   defletores	
   deve-­‐se	
   remover	
   o	
   agitador	
   e	
   colocar	
   a	
   unidade	
   de	
  
defletores	
  no	
  interior	
  do	
  tanque	
  de	
  agitação.	
  	
  
	
  
Figura	
  4.5	
  –	
  Tanque	
  de	
  agitação	
  e	
  Defletor.	
  
	
  
 
	
  
Sistema	
   de	
   Decantação:	
   formado	
   por	
   uma	
   bomba	
   peristáltica	
   que	
   leva	
   a	
  
suspensão	
   do	
   tanque	
   de	
   agitação	
   até	
   o	
   decantador	
   convencional	
   retangular.	
   O	
  
decantador	
  tem	
  um	
  distribuidor	
  na	
  entrada,	
  um	
  vertedor	
  na	
  saída	
  para	
  o	
  clarificado	
  e	
  uma	
  
saída	
  inferior	
  para	
  recolher	
  o	
  material	
  decantado.	
  	
  
	
  
Figura	
  4.6	
  –	
  Tanque	
  de	
  agitação	
  e	
  Defletor.	
  
 
	
  
A	
   bomba	
   peristáltica	
   transposta	
   a	
   suspensão	
   do	
   tanque	
   de	
   agitação	
   para	
   o	
  
decantador	
  e	
  a	
  vazão	
  é	
  ajustada	
  pelo	
  potenciômetro	
  no	
  corpo	
  da	
  bomba	
  com	
  auxílio	
  de	
  
	
   31	
  
uma	
  chave	
  de	
  fenda.	
  A	
  vazão	
  pode	
  ser	
  ajustada	
  na	
  faixa	
  de	
  1,5	
  a	
  11,0	
  L/h.	
  	
  
O	
  decantador	
  tem	
  perfil	
  trapezoidal	
  e	
  as	
  dimensões	
  podem	
  ser	
  vistas	
  na	
  Figura	
  4.7.	
  
O	
  volume	
  total	
  é	
  de	
  10L	
  sendo	
  aproximadamente	
  7	
  L	
  úteis.	
  	
  
	
  
Figura	
  4.7	
  –	
  Decantador	
  
 
	
  
Olhando	
  a	
  bancada	
  de	
  frente,	
  a	
  entrada	
  de	
  suspensão	
  fica	
  à	
  esquerda	
  e	
  saída	
  de	
  
clarificado	
   no	
   lado	
   oposto.	
   No	
   fundo	
   à	
   direita	
   tem	
   uma	
   saída	
   para	
   recolher	
   o	
  material	
  
decantado.	
  	
  
Em	
  operações	
  com	
  baixa	
  concentração	
  de	
  partículas,	
  a	
   saída	
  de	
  decantadopode	
  
permanecer	
  fechada	
  e	
  o	
  material	
  descartado	
  periodicamente.	
  	
  
Em	
   operações	
   com	
   grande	
   concentração	
   de	
   partículas,	
   pode-­‐se	
   abrir	
   a	
   saída	
   de	
  
fundo	
  para	
  arrastar	
  o	
  lodo/particulado	
  continuamente.	
  Note	
  que	
  as	
  duas	
  saídas	
  retornam	
  
para	
  o	
  reservatório	
  de	
  suspensão	
  inferior.	
  	
  
Em	
   cada	
   uma	
   das	
   saídas	
   do	
   decantador	
   tem	
   um	
   funil	
   cilíndrico	
   graduado	
   com	
  
torneira	
  que	
  é	
  utilizado	
  na	
  determinação	
  da	
  vazão	
  de	
  cada	
  uma	
  das	
  saídas	
  ou	
  coleta	
  de	
  
amostra.	
  	
  
Uma	
   lâmpada	
   fluorescente	
   está	
   instalada	
   atrás	
   do	
   decantador	
   e	
   ajuda	
   na	
  
visualização	
  de	
  flocos	
  (água	
  bruta	
  coagulada)	
  ou	
  de	
  partículas	
  em	
  suspensão.	
  	
  
	
  
Procedimento	
  experimental	
  
Antes	
  de	
  iniciar	
  a	
  operação	
  do	
  equipamento	
  certifique-­‐se	
  que:	
  	
  
 
A	
   tensão	
   da	
   rede	
   elétrica	
   no	
   local	
   de	
   instalação	
   é	
   compatível	
   com	
   o	
  
equipamento.	
  	
  
 O	
  reservatório	
  de	
  água	
  inferior	
  está	
  completo. 
	
  
	
   32	
  
Preparação:	
  	
  
a)	
  	
  Feche	
  a	
  válvula	
  de	
  Ajuste	
  de	
  Vazão	
  na	
  entrada	
  do	
  tanque	
  de	
  agitação;	
  	
  	
  
b)	
  	
  Feche	
  a	
  válvula	
  de	
  Esgotamento;	
  	
  	
  
c)	
  	
  Abra	
  a	
  válvula	
  de	
  Recirculação	
  à	
  aproximadamente	
  45o;	
  	
  	
  
d)	
  	
  Retire	
  o	
  módulo	
  de	
  defletores;	
  	
  	
  
e)	
  	
  Escolha	
  a	
  hélice	
  naval	
  e	
  instale	
  no	
  Agitador;	
  	
  	
  
f)	
   	
  Posicione	
  o	
   agitador	
  na	
  haste	
   tal	
   que	
  a	
  hélice	
   esteja	
   a	
   aproximadamente	
  100	
  
mm	
  do	
  fundo	
  do	
  tanque	
  de	
  agitação.	
  	
  	
  
	
  
Experimento:	
  Enchimento	
  do	
  Tanque	
  de	
  Agitação:	
  	
  
a)	
  	
  Acione	
  a	
  bomba	
  centrífuga	
  pela	
  Chave	
  de	
  Partida;	
  	
  	
  
b)	
  	
  Abra	
  vagarosamente	
  a	
  válvula	
  de	
  Ajuste	
  de	
  Vazão;	
  	
  	
  
c)	
  	
  Desligue	
  a	
  bomba	
  centrífuga;	
  	
  
OBSERVAÇÃO:	
  Esta	
  operação	
  visa	
  familiarizar	
  o	
  usuário	
  com	
  a	
  Válvula	
  de	
  Ajuste	
  de	
  
Vazão	
  e	
  a	
  válvula	
  de	
  Recirculação.	
  	
  
	
  
Agitação:	
  	
  
a)	
  	
  Certifique-­‐se	
  que	
  ajuste	
  de	
  velocidade	
  do	
  agitador	
  está	
  no	
  mínimo;	
  	
  	
  
b)	
  	
  Ligue	
  o	
  agitador	
  e	
  aumente	
  vagarosamente	
  a	
  velocidade	
  do	
  agitador;	
  	
  	
  
c)	
   Observe	
   a	
   formação	
   dos	
   vórtices	
   e	
   do	
   vórtice	
   principal	
   em	
   torno	
   do	
   eixo	
   da	
  
hélice	
  com	
  a	
  velocidade	
  para	
  aproximadamente	
  150	
  rpm;	
  	
  	
  
d)	
  	
  Aumente	
  a	
  velocidade	
  para	
  500	
  rpm	
  ou	
  velocidade	
  que	
  cause	
  vórtice	
  em	
  torno	
  
do	
  eixo	
  da	
  hélice,	
  	
  	
  
	
  
Decantador:	
  	
  
a)	
  	
  Mantenha	
  o	
  tanque	
  de	
  agitação	
  com	
  água	
  colorida	
  do	
  experimento	
  anterior	
  e	
  
desligue	
  o	
  agitador;	
  	
  	
  
b)	
  	
  Encha	
  o	
  decantador	
  com	
  água	
  até	
  iniciar	
  o	
  transbordo	
  no	
  vertedor;	
  	
  
c)	
  	
  Adicione	
  	
  sulfato	
  de	
  alumínio	
  na	
  calha	
  do	
  decantador;	
  
d)	
  	
  Acione	
  a	
  bomba	
  peristáltica	
  com	
  aproximadamente	
  50%	
  da	
  velocidade	
  máxima;	
  	
  
e)	
   Com	
   auxílio	
   de	
   uma	
   proveta,	
   medir	
   a	
   vazão	
   da	
   bomba	
   peristáltica	
  
cronometrando	
  o	
  tempo	
  necessário	
  para	
  recolher	
  um	
  volume	
  conhecido;	
  	
  	
  
f)	
  	
  Coloque	
  a	
  saída	
  da	
  bomba	
  na	
  entrada	
  do	
  decantador;	
  	
  	
  
	
   33	
  
g)	
  	
  Acompanhe	
  visualmente	
  o	
  deslocamento	
  da	
  sujeira	
  para	
  o	
  fundo	
  decantador;	
  	
  	
  
h)	
  	
  Aumente	
  a	
  velocidade	
  da	
  bomba	
  e	
  verifique	
  a	
  diferença	
  no	
  decantador.	
  
	
  
Para	
  o	
  relatório:	
  
1) Explicar	
  o	
  fenômeno	
  que	
  acontece	
  neste	
  experimento;	
  
2) Calcular	
  o	
  volume	
  do	
  tanque	
  de	
  agitação	
  e	
  do	
  decantador;	
  
	
  
PRÁTICA	
  2	
  -­‐	
  COMPARAÇÃO	
  ENTRE	
  OS	
  TIPOS	
  DE	
  PÁS	
  DE	
  AGITAÇÃO.	
  
	
  
Introdução	
  
Em	
   um	
   agitador	
   a	
   escolha	
   do	
   formato	
   da	
   hélice	
   é	
   fundamental	
   para	
   o	
   tipo	
   de	
  
agitação	
  e	
  viscosidade	
  da	
  suspensão	
  de	
  trabalho.	
  	
  
No	
   conjunto	
   XP1510.6	
   são	
   fornecidos	
   três	
   tipos	
   de	
   hélices	
   em	
   aço	
   inoxidável	
  
intercambiáveis	
  para	
  estudo	
  comparativo,	
  que	
  pode	
  serem	
  vistas	
  na	
  Figura	
  4.8.	
  
	
  
Figura	
  4.8	
  –	
  Tipos	
  de	
  hélice	
  
 
	
  
A	
   hélice	
   tipo	
   naval,	
   também	
   conhecida	
   por	
   marítima,	
   é	
   utilizada	
   para	
   agitação	
  
vigorosa	
  em	
  altas	
  velocidades	
  e	
  são	
  tipicamente	
  para	
  promover	
  cisalhamento.	
  	
  
As	
  hélices	
  de	
  pás	
   retas,	
  devido	
  ao	
  seu	
   formato,	
  operam	
  em	
  baixas	
  velocidades	
  e	
  
são	
   utilizadas	
   para	
   dispersão	
   ou	
   dissolução	
   de	
   materiais	
   sólidos.	
   Em	
   fluidos	
   viscosos,	
  
exigem	
  grande	
  torque	
  do	
  motor.	
  	
  
A	
   hélice	
   centrífuga	
   é	
   utilizada	
   para	
   homogeneização	
   de	
   misturas	
   devido	
   à	
   sua	
  
capacidade	
   dispersiva,	
   sendo	
   utilizada	
   para	
   dispersão	
   de	
   sólidos	
   e	
   gases	
   favorecendo	
   a	
  
transferência	
  de	
  massa	
  por	
  exemplo	
  em	
  aeradores	
  mecânicos.	
  	
  
	
  
Preparação:	
  	
  
a)	
  	
  Feche	
  a	
  válvula	
  de	
  Ajuste	
  de	
  Vazão	
  na	
  entrada	
  do	
  tanque	
  de	
  agitação;	
  	
  	
  
 
Agitadores e Sedimentação XP1510.6MA01-0 
XP1510.6 FOLHA 11 de 16 
Manual do Usuário DATA: 18/10/15 
 
Rua Joaquim Sanfins, 170/180 - Pq. Empresarial A. Corradini 
Itatiba/ SP - CEP: 13.257-587 - Fone / Fax: (11)4534-4292 
 
 
PRÁTICA 2 
2.2. Comparação entre tipos de Pás de Agitação. 
Objetivo: 
 Observar o padrão de agitação para diferentes tipos de hélices 
Introdução: 
Em um agitador a escolha do formato da hélice é fundamental para o tipo de agitação e 
viscosidade da suspensão de trabalho. 
No conjunto XP1510.6 são fornecidos três tipos de hélices em aço inoxidável intercambiáveis 
para estudo comparativo, que pode serem vistas na Figura 2.7. 
 
Naval 
 
Pás Retas 
 
Centrífuga 
Figura 2.7 – Tipos de hélices 
A hélice tipo naval, também conhecida por marítima, é utilizada para agitação vigorosa em 
altas velocidades e são tipicamente para promover cisalhamento. 
As hélices de pás retas, devido ao seu formato, operam em baixas velocidades e são utilizadas 
para dispersão ou dissolução de materiais sólidos.Em fluidos viscosos, exigem grande torque do 
motor. 
A hélice centrífuga é utilizada para homogeneização de misturas devido à sua capacidade 
dispersiva, sendo utilizada para dispersão de sólidos e gases favorecendo a transferência de massa 
por exemplo em aeradores mecânicos. 
Preparação: 
a) Feche a válvula de Ajuste de Vazão na entrada do tanque de agitação; 
b) Feche a válvula de Esgotamento; 
c) Abra a válvula de Recirculação à aproximadamente 45o; 
d) Retire o módulo de defletores; 
e) Escolha a hélice naval e instale no Agitador; 
f) Posicione o agitador na haste tal que a hélice esteja a aproximadamente 100 mm 
do fundo do tanque de agitação. 
	
   34	
  
b)	
  	
  Feche	
  a	
  válvula	
  de	
  Esgotamento;	
  	
  	
  
c)	
  	
  Abra	
  a	
  válvula	
  de	
  Recirculação	
  à	
  aproximadamente	
  45o;	
  	
  	
  
d)	
  	
  Retire	
  o	
  módulo	
  de	
  defletores;	
  	
  	
  
e)	
  	
  Escolha	
  a	
  hélice	
  naval	
  e	
  instale	
  no	
  Agitador;	
  	
  	
  
f)	
   	
  Posicione	
  o	
   agitador	
  na	
  haste	
   tal	
   que	
  a	
  hélice	
   esteja	
   a	
   aproximadamente	
  100	
  
mm	
  do	
  fundo	
  do	
  tanque	
  de	
  agitação.	
  	
  	
  
	
  
Experimento:	
  	
  
a)	
  	
  Certifique-­‐se	
  que	
  ajuste	
  de	
  velocidade	
  do	
  agitador	
  está	
  no	
  mínimo;	
  	
  	
  
b)	
  	
  Ligue	
  o	
  agitador	
  e	
  aumente	
  vagarosamente	
  a	
  velocidade	
  do	
  agitador;	
  	
  	
  
c)	
  	
  Ajuste	
  a	
  velocidade	
  para	
  aproximadamente	
  150	
  rpm;	
  	
  	
  
d)	
   Adicione	
   uma	
   pequena	
   quantidade	
   de	
   sólidos	
   não	
   solúveis	
   (microesferas	
   de	
  
vidro	
  ou	
  areia	
  lavada,	
  por	
  exemplo);	
  	
  	
  
e)	
  Note	
  o	
  acúmulo	
  de	
  sólidos	
  nos	
  cantos	
  do	
  tanque	
  de	
  agitação;	
  	
  	
  
f)	
  	
  Aumente	
  a	
  velocidade	
  do	
  agitador	
  e	
  observe	
  a	
  redução	
  dos	
  sólidos	
  acumulados;	
  	
  
g)	
  	
  Verifique	
  se	
  ocorre	
  uma	
  velocidade	
  elevada	
  o	
  suficiente	
  para	
  remover	
  todos	
  os	
  
sólidos;	
  	
  	
  
h)	
  	
  Instale	
  o	
  módulo	
  de	
  defletores	
  (Figura	
  4.5)	
  e	
  verifique	
  visualmente	
  a	
  influência	
  
deste	
  na	
  turbulência	
  e	
  no	
  acúmulo	
  de	
  sólidos	
  e,	
  	
  	
  
i)	
  	
  Refaça	
  o	
  experimento	
  com	
  os	
  outros	
  tipos	
  de	
  hélice.	
  	
  	
  
	
  
Resultados	
  e	
  Análises	
  	
  
A	
  geometria	
  do	
  tanque	
  de	
  agitação	
  é	
  favorável	
  à	
  formação	
  de	
  zonas	
  mortas,	
  que	
  
são	
  regiões	
  do	
  tanque	
  em	
  que	
  praticamente	
  não	
  há	
  movimento	
  do	
  fluido.	
  Em	
  operações	
  
de	
  homogeneização	
  e	
  misturas	
  é	
  uma	
  característica	
   indesejada	
  pois	
  haverá	
  acúmulo	
  de	
  
matéria	
  prima	
  nos	
  cantos	
  do	
  tanque.	
  	
  
Explique	
  a	
  diferença	
  entre	
  as	
  pás	
  utilizadas.	
  
	
  
PRÁTICA	
  3	
  –	
  ESTUDO	
  DE	
  UM	
  DECANTADOR	
  CONVENCIONAL	
  
	
  
Introdução:	
  	
  
Os	
  decantadores	
   convencionais	
   ou	
   sedimentadores	
   são	
  utilizados	
  para	
   realizar	
   o	
  
processo	
   de	
   separação	
   sólido/líquido	
   utilizando	
   a	
   força	
   gravitacional	
   para	
   separar	
   as	
  
	
   35	
  
partículas	
  mais	
  densas	
  do	
  meio	
  líquido	
  menos	
  denso.	
  Largamente	
  utilizados	
  em	
  estações	
  
de	
   tratamento	
  de	
   águas	
  de	
   abastecimento,	
   são	
  utilizados	
  para	
   sedimentar	
   as	
   partículas	
  
granulares	
  e	
  os	
  flocos	
  formados	
  pela	
  adição	
  de	
  um	
  agente	
  coagulante	
  na	
  água	
  bruta.	
  	
  
Os	
  decantadores	
  retangulares	
  de	
  fluxo	
  horizontal	
  são	
  os	
  mais	
  utilizados	
  para	
  esta	
  
finalidade	
  trabalhando	
  em	
  regime	
  contínuo	
  de	
  operação.	
  	
  
	
  
	
  
	
  
Preparação	
  de	
  Água	
  Bruta:	
  	
  
a)	
  	
  Instalar	
  a	
  hélice	
  centrífuga	
  no	
  agitador	
  mecânico;	
  	
  	
  
b)	
  	
  Encher	
  o	
  tanque	
  de	
  agitação	
  com	
  10L	
  de	
  água	
  comum;	
  	
  	
  
c)	
  	
  Dissolva	
  aproximadamente	
  100g	
  de	
  argila	
  no	
  tanque	
  de	
  agitação,	
  mantendo	
  a	
  agitação,	
  
de	
  forma	
  a	
  “sujar”	
  a	
  água;	
  	
  	
  
d)	
   	
  Ajustar	
   a	
   velocidade	
   da	
   bomba	
   peristáltica	
   para	
   aproximadamente	
   50%	
   e	
   medir	
   a	
  
vazão;	
  
e)	
  	
  Desligue	
  a	
  bomba	
  peristáltica	
  e	
  o	
  agitador;	
  	
  	
  
	
  
Preparação	
  do	
  agente	
  coagulante:	
  	
  
• Separe	
  em	
  uma	
  pipeta	
  ou	
  seringa	
  1mL	
  de	
  policloreto	
  de	
  alumínio	
  (à	
  28%),	
  	
   
	
  
Preparação	
  do	
  Decantador:	
  	
  
a)	
  	
  Fechar	
  as	
  torneiras	
  de	
  saída	
  de	
  lodo	
  e	
  de	
  clarificado;	
  	
  	
  
b)	
  	
  Encher	
  o	
  decantador	
  com	
  água	
  limpa	
  até	
  o	
  início	
  do	
  transbordamento	
  de	
  clarificado;	
  
c)	
  	
  Abrir	
  a	
  torneira	
  de	
  saída	
  de	
  clarificado.	
  	
  	
  
	
  
Experimento:	
  	
  
a)	
  	
  Ligar	
  o	
  agitador	
  mecânico	
  em	
  500	
  rpm	
  ou	
  mais,	
  garantindo	
  a	
  homogeneização	
  da	
  água	
  
bruta;	
  	
  	
  
b)	
  	
  Adicione	
  o	
  agente	
  coagulante;	
  	
  	
  
c)	
  	
  Continue	
  a	
  agitação	
  vigorosa	
  por	
  mais	
  um	
  minuto;	
  	
  	
  
 
Agitadores e Sedimentação XP1510.6MA01-0 
XP1510.6 FOLHA 13 de 16 
Manual do Usuário DATA: 18/10/15 
 
Rua Joaquim Sanfins, 170/180 - Pq. Empresarial A. Corradini 
Itatiba/ SP - CEP: 13.257-587 - Fone / Fax: (11)4534-4292 
 
 
PRÁTICA 3 
2.3. Estudo de um decantador convencional 
Objetivo: 
 Avaliar o desempenho de um decantador convencional. 
Introdução: 
Os decantadores convencionais ou sedimentadores são utilizados para realizar o processo de 
separação sólido/líquido utilizando a força gravitacional para separar as partículas mais densas do 
meio líquido menos denso. Largamente utilizados em estações de tratamento de águas de 
abastecimento, são utilizados para sedimentar as partículas granulares e os flocos formados pela 
adição de um agente coagulante na água bruta. 
Os decantadores retangulares de fluxo horizontal são os mais utilizados para esta finalidade 
trabalhando em regime contínuo de operação. 
Preparação: 
 
OBS: Será descrito a seguir um procedimento para verificar o 
funcionamento do decantador e não deve ser considerado como um 
método de cálculo da dosagem de produtos para tratamento de água. 
Preparação de Água Bruta: 
a) Instalar a hélice centrífuga no agitador mecânico; 
b) Encher o tanque de agitação com 10L de água comum; 
c) Dissolva aproximadamente 5g de argila no tanque de agitação, mantendo a 
agitação, de forma a “sujar” a água; 
d) Ajustar a velocidade da bomba peristáltica para aproximadamente 50% e medir 
a vazão e, 
e) Desligue a bomba peristáltica e o agitador; 
Correção do pH e preparação do agente coagulante: 
a) Meça o pH da água limpa; 
b) Em uma amostra de 100mL, corrigir o pH na faixa entre 7,4 e 7,6 com um reagente 
de sua preferência; 
c) Separe em uma pipeta ou provetao volume necessário de reagente para corrigir 
o pH de 10L de água; 
d) Separe em uma pipeta ou seringa 1mL de policloreto de alumínio (à 28%), 
	
   36	
  
d)	
  	
  Reduza	
  a	
  velocidade	
  do	
  agitador	
  para	
  100	
  rpm;	
  	
  	
  
e)	
  	
  Acione	
  a	
  bomba	
  peristáltica;	
  	
  	
  
f)	
  	
  Acompanhe	
  a	
  formação	
  de	
  flocos	
  no	
  tanque	
  de	
  agitação	
  e,	
  	
  	
  
g)	
   	
  Acenda	
   a	
   lâmpada	
   do	
   decantador	
   e	
   acompanhe	
   visualmente	
   a	
   sedimentação	
   dos	
  
flocos.	
  	
  	
  
	
  
Para	
  o	
  relatório:	
  
1) Calcular	
  a	
  quantidade	
  proporcional	
  de	
  sulfato	
  de	
  alumínio	
  utilizada	
  no	
  decantador;	
  
2) Qual	
   foi	
   o	
   tempo	
   para	
   o	
   processo	
   de	
   decantação	
   se	
   iniciar?
	
   37	
  
	
  
Roteiro	
  de	
  Aula	
  Prática	
   Experimento	
  no	
  5	
   	
  
	
  
DIFUSIVIDADE	
  MOLECULAR	
  DE	
  SOLVENTES	
  
	
  
1.	
  Apresentação	
  	
  
	
  
A	
  bancada	
  XP1510-­‐2	
  é	
  uma	
  bancada	
  de	
  sobrepor	
  que	
  permite	
  a	
  determinação	
  do	
  
coeficiente	
  de	
  difusão	
  de	
  líquidos	
  em	
  gases	
  conhecida	
  como	
  Célula	
  de	
  Arnold.	
  	
  
O	
   coeficiente	
   de	
   difusão	
   de	
   gases	
   é	
   um	
   parâmetro	
   importante	
   no	
   estudo	
   de	
  
transferência	
  de	
  massa	
  de	
  gases.	
  	
  
O	
   porta	
   amostras	
   permite	
   o	
   acompanhamento	
   e	
   comparação	
   de	
   até	
   quatro	
  
solventes	
  simultaneamente	
  e	
  está	
  instalado	
  em	
  um	
  banho	
  para	
  controle	
  da	
  temperatura	
  
de	
   estudo.	
   Este	
   recurso	
   permite	
   ainda	
   a	
   determinação	
   do	
   coeficiente	
   em	
   diferentes	
  
temperaturas.	
  	
  
No	
   porta	
   amostras	
   externo	
   é	
   utilizado	
   para	
   amostras	
   de	
   controle	
   submetidas	
   à	
  
temperatura	
  ambiente	
  quando	
  pode	
  ser	
  comparado	
  qualitativamente	
  como	
  o	
  coeficiente	
  
de	
  difusão	
  depende	
  da	
  temperatura.	
  	
  
	
  
Figura	
  5.1	
  –	
  Módulo	
  de	
  difusividade	
  molecular	
  
 
	
  
A	
  temperatura	
  do	
  porta	
  amostra	
  é	
  definida	
  por	
  um	
  banho	
  termostatizado	
  no	
  qual	
  
é	
  ajustada	
  a	
  temperatura	
  de	
  ensaio	
  e	
  no	
  qual	
  uma	
  bomba	
  promove	
  a	
  circulação	
  da	
  água	
  
pelo	
  reservatório.	
  	
  
Um	
  manifold	
  na	
  parte	
  posterior	
  do	
  conjunto	
  tem	
  os	
  espigões	
  de	
  conexão	
  ao	
  banho	
  
	
   38	
  
termostático	
  e	
  o	
  sentido	
  do	
  fluxo	
  está	
  indicado	
  por	
  setas.	
  	
  
	
  
2. PROCEDIMENTOS	
  PRÁTICOS	
  
	
  
2.1.Determinação	
  do	
  Coeficiente	
  de	
  Difusão	
  de	
  Gases.	
  	
  
A	
   difusão	
   pode	
   ser	
   definida	
   como	
   o	
   processo	
   pelo	
   qual	
   uma	
   população	
   de	
  
partículas	
   é	
   transportada	
   de	
   regiões	
   de	
   alta	
   concentração	
   para	
   regiões	
   de	
   baixa	
  
concentração	
  de	
  maneira	
  a	
  diminuir	
  o	
  gradiente	
  de	
  concentração	
  de	
  partículas	
  no	
  meio,	
  
ou	
  matematicamente:	
  	
   𝐽 𝑥, 𝑡 = −𝐷 𝜕𝑐(𝑥 ∙ 𝑡)𝜕𝑥 	
  
Onde:	
  𝐽 − 𝑓𝑙𝑢𝑥𝑜  𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟  𝑒𝑚   𝑚𝑜𝑙𝑚! ∙ 𝑠 𝑜𝑢   𝑘𝑔𝑚! ∙ 𝑠 	
  𝐷 − 𝑐𝑜𝑒𝑓𝑖𝑐𝑖𝑒𝑛𝑡𝑒  𝑑𝑒  𝑑𝑖𝑓𝑢𝑠ã𝑜   𝑚!𝑠 	
  𝐶 − 𝑐𝑜𝑛𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑎çã𝑜  𝑚𝑜𝑙𝑎𝑟   𝑚𝑜𝑙𝑚! 𝑜𝑢   𝑘𝑔𝑚! 	
  𝑥 − 𝑐𝑜𝑚𝑝𝑟𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜  𝑐𝑎𝑟𝑎𝑐𝑡𝑒𝑟í𝑠𝑡𝑖𝑐𝑜   𝑚 	
  𝑡 − 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜  [𝑠]	
  
	
  
Considerando	
  difusão	
  unidimensional	
  e	
  em	
  regime	
  permanente,	
  quanto	
  o	
  tempo	
  
não	
  tem	
  mais	
  influência	
  no	
  processo,	
  a	
  equação	
  se	
  reduz	
  à:	
  	
  𝐽 = −𝐷 𝜕𝑐𝜕𝑥	
  
A	
   difusividade	
   mássica	
   ou	
   coeficiente	
   de	
   difusão	
   D	
   é	
   característica	
   tanto	
   do	
  
solvente	
   quanto	
   do	
   soluto,	
   ou	
   seja,	
   depende	
   do	
   par	
   AB	
   (soluto/solvente)	
   estudado	
   e	
   é	
  
sabido	
  que	
  DAB	
  =	
  DBA.	
  	
  
Considerando	
  então	
  um	
  processo	
  de	
  difusão	
  unidimensional,	
  onde	
  um	
  líquido	
  em	
  
um	
   tubo	
   evapora	
   formando	
   um	
   filme	
   gasoso	
   superficial	
   (Figura	
   5.2).	
   Este	
   filme	
   gasoso	
  
encontra-­‐se	
  na	
  pressão	
  de	
  saturação.	
  	
  
Este	
  filme	
  difunde-­‐se	
  pelo	
  tubo	
  até	
  atingir	
  regime	
  permanente	
  quando	
  o	
  perfil	
  de	
  
concentração	
  no	
  tubo	
  não	
  mais	
  se	
  altera.	
  	
  
Como	
  a	
  difusão	
  do	
  gás	
  A	
  no	
  gás	
  B	
  ocorre	
  no	
  eixo	
  z,	
  e	
  reescrevendo	
  a	
  equação	
  da	
  
difusão	
  em	
  termos	
  de	
  fluxo	
  molar	
  NA	
  e	
  concentração	
  molar	
  yA	
  tem-­‐se	
  que:	
  	
  
	
   39	
  
𝑁! = −𝐷!" 𝜕!!𝜕𝑧 	
  
Considerando	
  ainda	
  que	
  o	
  filme	
  é	
  estagnado	
  e	
  não	
  ocorre	
  reação	
  entre	
  as	
  espécies	
  
A	
  e	
  B,	
  o	
  coeficiente	
  de	
  difusão	
  pode	
  estimado	
  cronometrando-­‐se	
  o	
  tempo	
  para	
  que	
  o	
  nível	
  
do	
  líquido	
  seja	
  rebaixado	
  de	
  zincial=z1	
  para	
  zfinal=z2.	
  	
  
	
  
	
  
Figura	
  5.2	
  –	
  Amostra	
  de	
  líquido.	
  
	
  
	
  
A	
  concentração	
  de	
  um	
  gás	
  em	
  uma	
  mistura	
  pode	
  ser	
  determinada	
  pela	
  sua	
  pressão	
  
parcial	
  (Lei	
  de	
  Dalton).	
  	
  
 
CONJUNTO ENGENHARIA QUÍMICA XP1510.2MA01-0 
XP1510.2 FOLHA 5 de 13 
Manual do Usuário DATA: 25/08/15 
 
Rua Joaquim Sanfins, 170/180 - Pq. Empresarial A. Corradini 
Itatiba/ SP - CEP: 13.257-587 - Fone / Fax: (11)4534-4292 
 
 
 
𝐷𝐴𝐵 =
𝜌𝐴
𝑀𝐴 ∙ 𝑐
∙
1
𝑙𝑛 [1 − 𝑦𝐴,𝑡1 − 𝑦𝐴,𝑠] ∙ ∆𝑡
∙ [
𝑧𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙2 − 𝑧𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙2
2 ] 
 
Onde: 𝜌𝐴 – massa específica do líquido [kg/m3] 
 𝑀𝐴 - massa molecular [kg/kmol] 
 𝑐 - concentração molar [kmol/m3] 
 𝑦𝐴,𝑡 - concentração no topo da célula 
 𝑦𝐴,𝑠 - concentração de saturação na superfície do líquido 
 ∆𝑡 - tempo de experimento [s] 
 𝑧𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 - distância inicial do topo à superfície do líquido [m] 
 𝑧𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 - distância final do topo à superfície do líquido [m] 
 
Figura 2.1 – Amostra de Líquido 
A concentração de um gás em uma mistura pode ser determinada pela sua pressão parcial 
(Lei de Dalton). 
A concentração de saturação é uma propriedade do fluido e pode ser determinada pela 
pressão vapor do líquido na temperatura desejada: 
 
CONJUNTO ENGENHARIA QUÍMICA XP1510.2MA01-0 
XP1510.2 FOLHA 5 de 13 
Manual do Usuário DATA: 25/08/15 
 
Rua Joaquim Sanfins, 170/180 - Pq. Empresarial A. Corradini 
Itatiba/ SP - CEP: 13.257-587 - Fone / Fax: (11)4534-4292 
 
 
 
𝐷𝐴𝐵 =
𝜌𝐴
𝑀𝐴 ∙ 𝑐
∙
1
𝑙𝑛 [1 − 𝑦𝐴,𝑡1 − 𝑦𝐴,𝑠] ∙ ∆𝑡
∙ [
𝑧𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙2 − 𝑧𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙2
2 ] 
 
Onde: 𝜌𝐴 – massa específica do líquido [kg/m3] 
 𝑀𝐴 - massa molecular [kg/kmol] 
 𝑐 - concentração molar [kmol/m3] 
 𝑦𝐴,𝑡 - concentração no topo da célula 
 𝑦𝐴,𝑠 - concentração de saturação na superfície do líquido 
 ∆𝑡 - tempo de experimento [s] 
 𝑧𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 - distânciainicial do topo à superfície do líquido [m] 
 𝑧𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 - distância final do topo à superfície do líquido [m] 
 
Figura 2.1 – Amostra de Líquido 
A concentração de um gás em uma mistura pode ser determinada pela sua pressão parcial 
(Lei de Dalton). 
A concentração de saturação é uma propriedade do fluido e pode ser determinada pela 
pressão vapor do líquido na temperatura desejada: 
	
   40	
  
A	
  concentração	
  de	
  saturação	
  é	
  uma	
  propriedade	
  do	
  fluido	
  e	
  pode	
  ser	
  determinada	
  
pela	
  pressão	
  vapor	
  do	
  líquido	
  na	
  temperatura	
  desejada:	
  	
  𝑦! = 𝑝!"#$%&𝑝!"# 	
  
Analogamente,	
   pode	
   ser	
   estimada	
   a	
   concentração	
  molar	
   do	
   gás	
   A	
   no	
   ar	
   e	
   esta	
  
pode	
  ser	
  considerada	
  nula.	
  	
  
A	
  concentração	
  molar	
  c	
  pode	
  ser	
  obtida	
  pela	
  Lei	
  dos	
  Gases	
  Perfeitos:	
  	
  𝑃𝑉 = 𝑛𝑅𝑇	
  
Reescrevendo:	
   𝑐 = 𝑛𝑉 = 𝑃𝑅𝑇	
  
	
  
Identificação	
  de	
  visual	
  
Na	
  Figura	
  5.3	
  pode	
  ser	
  visualizado	
  o	
  módulo	
  do	
  banho	
  e	
  o	
  porta	
  amostras	
  externo	
  
já	
  instalados	
  na	
  bancada	
  base.	
  	
  
	
  
Figura	
  5.3	
  –	
  Bancada	
  base	
  e	
  módulos	
  
 
	
  
O	
   banho	
   termostático	
   deve	
   ser	
   conectado	
   à	
   célula	
   através	
   do	
   manifold	
   e	
   ser	
  
respeitado	
  a	
  entrada	
  e	
  saída	
  de	
  água.	
  A	
  vazão	
  de	
  água	
  deve	
  ser	
  ajustada	
  para	
  não	
  ocorrer	
  
transbordamento.	
  	
  
A	
  temperatura	
  do	
  banho	
  é	
  ajustada	
  diretamente	
  no	
  banho	
  termostático.	
  	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
   41	
  
Figura	
  5.4–	
  Conexão	
  ao	
  banho	
  termostático	
  
 
	
  
Procedimento	
  experimental	
  	
  
Antes	
  de	
  iniciar	
  a	
  operação	
  do	
  equipamento	
  certifique-­‐se	
  que:	
  	
  
 
As	
  mangueiras	
  do	
  banho	
  estão	
  devidamente	
  conectadas.	
  
 O	
  reservatório	
  de	
  banho	
  está	
  completo. 
 
Considerar	
  o	
  uso	
  de	
  uma	
  capela	
  de	
  fluxo	
  laminar	
  quando	
  operar	
  	
  
inflamáveis.	
  
	
  
Preparação:	
  
a) Acionar	
  o	
  banho	
  termostático	
  e	
  escolher	
  a	
  temperatura	
  de	
  ensaio	
  desejada.	
  Quanto	
  
maior	
  a	
  temperatura,	
  mais	
  rápido	
  é	
  o	
  experimento	
  que	
  pode	
  durar	
  horas;	
  	
  	
  
b) Escolher	
  os	
  solventes	
  a	
  serem	
  ensaiados	
  e	
  preencher	
  dois	
  porta	
  amostras	
  com	
  cada	
  
um	
  dos	
  solventes;	
  	
  	
  
c) Verifique	
   a	
   formação	
   dos	
  meniscos	
   em	
   cada	
   um	
   dos	
   solventes	
   e	
   escolha	
   a	
   parte	
  
plana	
  como	
  base	
  de	
  referência	
  para	
  a	
  superfície	
  do	
  fluido;	
  	
  	
  
d) Medir	
  a	
  distância	
  (cota	
  Z)	
  entre	
  o	
  topo	
  da	
  coluna	
  e	
  a	
  superfície	
  do	
  fluido.	
  	
  	
  
	
  
Experimento:	
  
a) Inserir	
   uma	
   amostra	
   na	
   célula	
   termostática	
   e	
   outra	
   no	
   porta	
   amostra	
   externo	
  
(temperatura	
  ambiente);	
  	
  	
  
b) Disparar	
  um	
  cronômetro	
  e	
  aguardar	
  a	
  evolução	
  do	
  nível	
  de	
  cada	
  um	
  dos	
  solventes;	
  	
  	
  
c) Aguarde	
  o	
  nível	
  do	
  solvente	
  rebaixar	
  o	
  equivalente	
  a	
  5	
  mm	
  e	
  depois	
  mais	
  5	
  mm;	
  	
  	
  
d) Considerando	
  conveniente,	
  complete	
  a	
  tabela	
  5.1	
  abaixo.	
  
	
  
Resultados	
  e	
  Análises	
  
Utilizando	
   as	
   equações	
   anteriores,	
   determinar	
   o	
   Coeficiente	
   de	
   Difusão	
   de	
   cada	
  
dos	
   solventes	
   e	
   comparar	
   com	
   a	
   literatura,	
   lembrando	
   de	
   corrigir	
   o	
   valor	
   para	
   a	
  
	
   42	
  
temperatura	
  de	
  ensaio.	
  	
  
	
  
Tabela	
  5.1–	
  Resultados	
  do	
  ensaio	
  de	
  difusividade	
  (modelo)	
  
	
  
	
  
QUESTÕES	
  
1) O	
  intervalo	
  de	
  tempo	
  medido	
  é	
  adequado?	
  	
  
2) Qual	
  a	
  temperatura	
  do	
  banho?	
  
3) Qual	
   o	
   coeficiente	
   de	
   difusão	
   dos	
   gases?	
   Demonstre	
   todos	
   os	
   cálculos	
   e	
   equações	
  
utilizados.	
  
4) Qual	
  o	
  desvio	
  padrão	
  dos	
  resultados?	
  
5) Compare	
  os	
  valores	
  encontrados	
  experimentalmente	
  com	
  os	
  da	
  literatura.	
  	
  
6) Faça	
  uma	
  conclusão	
  apresentando	
  os	
  aspectos	
  positivos	
  e	
  negativos	
  da	
  prática.	
  
7) Faça	
  a	
  sugestão	
  de	
  pelo	
  menos	
  uma	
  melhoria	
  no	
  experimento.	
  
	
   	
  
 
CONJUNTO ENGENHARIA QUÍMICA XP1510.2MA01-0 
XP1510.2 FOLHA 8 de 13 
Manual do Usuário DATA: 25/08/15 
 
Rua Joaquim Sanfins, 170/180 - Pq. Empresarial A. Corradini 
Itatiba/ SP - CEP: 13.257-587 - Fone / Fax: (11)4534-4292 
 
 
Resultados e Análises 
Utilizando as equações anteriores, determinar o Coeficiente de Difusão de cada dos solventes 
e comparar com a literatura, lembrando de corrigir o valor para a temperatura de ensaio. 
Tabela 2.1 – Resultados Ensaio de Difusividade 
Tempo 
(s) 
Amostra 1 
Nome: _______________ 
Amostra 2 
Nome: _______________ 
 Temp. Banho 
_______ oC 
Temp. Amb. 
_______ oC 
Temp. Banho 
_______ oC 
Temp. Amb. 
_______ oC 
0 
Zinicial = Zinicial = Zinicial = Zinicial = 
 
 
 
 
Construa um gráfico sobreposto com resultados de cada um dos produtos ensaiados e 
compare os resultados. 
 
Figura 2.3 – Curva experimental 
Sugestões adicionais 
Consulte a ficha PISPQ dos solventes ensaiados para obter os dados necessários para a 
determinação da difusividade. 
Ficar atento às recomendações de segurança quando trabalhar com solventes. 
'z
(m
m
)
Tempo (s)
	
   43	
  
Roteiro	
  de	
  Aula	
  Prática	
   Experimento	
  no	
  6	
   	
  
	
  
REATORES	
  CSTR	
  E	
  PFR	
  
	
  
1.	
  Apresentação	
  	
  
	
  
A	
  bancada	
   XP1510-­‐8	
   é	
   uma	
  bancada	
   de	
   reatores	
   que	
   contém	
  os	
   três	
   tipos	
  mais	
  
comuns	
   de	
   reatores:	
   o	
   PFR	
   -­‐	
   Plug	
   Flow	
   Reactor,	
   Batch	
   Reactor	
   e	
   o	
   CSTR	
   –	
   Continuous	
  
Stirred	
  Tank	
  Reactor.	
  	
  
O	
  Batch	
  é	
  um	
  reator	
  encamisado	
  construído	
  em	
  aço	
  inoxidável	
  ao	
  qual	
  é	
  acoplado	
  
um	
   agitador	
   variável	
   com	
   pá	́
   tipo	
   hélice	
   naval.	
   A	
   tampa	
   tem	
   tomadas	
   para	
   adição	
   de	
  
reagentes	
  e	
  retirada	
  de	
  amostras.	
  	
  
O	
  CSTR	
  utiliza	
  o	
  mesmo	
  reator	
  ao	
  qual	
  são	
  incorporadas	
  bombas	
  peristálticas	
  para	
  
alimentação	
  de	
  reagentes	
  e	
  retirada	
  de	
  produto.	
  	
  
O	
  PFR	
   é	
   um	
   reator	
   tubular	
   desmontável	
   que	
   pode	
   operar	
   com	
   ou	
   sem	
   recheio.	
  
Também	
  é	
  encamisado	
  e	
  construído	
  em	
  aço	
  inoxidável	
  	
  
São	
   fornecidos	
   com	
   o	
   equipamento	
   um	
   espectrofotômetro	
   que	
   opera	
   nos	
  
comprimentos	
  de	
  onda	
  visíveis	
  e	
  umcondutivímetro	
  que	
  permitem	
  o	
  acompanhamento	
  
da	
  reação	
  e	
  o	
  estudo	
  das	
  condições	
  hidrodinâmicas	
  dos	
  reatores.	
  Seis	
  canais	
  de	
  medida	
  de	
  
temperatura	
   proporcionam	
   o	
   acompanhamento	
   das	
   temperaturas	
   de	
   processo	
   e	
   das	
  
camisas.	
  	
  
As	
  camisas	
  dos	
  reatores	
  têm	
  conexões	
  para	
  a	
  unidade	
  de	
  banho	
  termostático	
  que	
  
é	
  fornecido	
  como	
  opcional.	
  	
  
A	
  bancada	
  é	
  autônoma	
  e	
  montada	
  sobre	
  rodízios	
  permitindo	
  a	
  fácil	
  movimentação	
  
do	
  equipamento	
  no	
  laboratório.	
  	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
   44	
  
Figura	
  6.1–	
  Conjunto	
  de	
  reatores	
  
 
	
  
PRÁTICA	
  1	
  
	
  
2.	
  PROCEDIMENTOS	
  PRÁTICOS	
  
	
  
2.1.Familiarização	
  com	
  Reator	
  em	
  Batelada	
  CSTR	
  	
  
O	
  reator	
  da	
  Figura	
  6.2	
  pode	
  ser	
  utilizado	
  tanto	
  para	
  operação	
  em	
  batelada	
  como	
  
para	
  operação	
  contínua.	
  	
  
Na	
  operação	
  em	
  batelada	
  os	
   reagentes	
   são	
   adicionados	
  de	
   forma	
   controlada	
  ou	
  
todos	
  ao	
  mesmo	
  tempo	
  e	
  são	
  utilizados	
  os	
  meios	
  disponíveis	
  para	
  garantir	
  a	
  conclusão	
  da	
  
reação	
  como	
  agitação	
  e	
  controle	
  da	
  temperatura	
  (aquecimento	
  ou	
  resfriamento).	
  Ao	
  final	
  
da	
  reação	
  o	
  produto	
  é	
  retirado	
  do	
  reator	
  de	
  uma	
  só	
  vez.	
  	
  
Na	
   operação	
   contínua,	
   a	
   dosagem	
   de	
   reagentes	
   e	
   a	
   retirada	
   de	
   produtos	
   é	
  
realizada	
  continuamente	
  através	
  de	
  sistemas	
  de	
  dosagem	
  como	
  bombas	
  peristálticas.	
  O	
  
sistema	
   de	
   agitação	
   e	
   o	
   controle	
   de	
   temperatura	
   também	
   é	
   realizado	
   continuamente.	
  
Neste	
  tipo	
  de	
  operação,	
  após	
  realizada	
  a	
  partida	
  do	
  reator	
  pode-­‐se	
  obter	
  a	
  condição	
  de	
  
regime	
  permanente	
  e,	
   teoricamente,	
  não	
   seria	
  mais	
  necessário	
   interromper	
  a	
   reação	
   já	
  
que	
  a	
  adição	
  de	
  novos	
  reagentes	
  e	
  a	
  retirada	
  de	
  produtos	
  é	
  contínua.	
  	
  
	
  
	
  
	
   45	
  
Figura	
  6.2–	
  Reator	
  batelada	
  CSTR	
  
 
 
 
O	
  	
  reator	
  tem	
  as	
  seguintes	
  características:	
  
• Geometria:	
  cilíndrica	
  de	
  fundo	
  reto;	
  
• Material:	
  aço	
  inoxidável;	
  
• Camisa:	
  em	
  espiral	
  em	
  todo	
  o	
  comprimento	
  (Figura	
  6.3);	
  	
  
• Diâmetro	
  interno:	
  150	
  mm;	
  
• Profundidade	
  total:	
  213	
  mm;	
  
• Volume	
  total:	
  3,75L;	
  
• Volume	
  útil:	
  2,0	
  L;	
  
• Defletores:	
  4	
  defletores	
  a	
  90°	
  entre	
  si;	
  
• Tampa:	
  	
  
o Quatro	
  pontos	
  de	
  inserção	
  de	
  reagentes	
  ou	
  sondas	
  de	
  medição;	
  
	
   46	
  
o Entrada	
  para	
  sistema	
  de	
  agitação;	
  
o Abertura	
  90°	
  para	
  dosagem	
  manual	
  de	
  reagentes	
  ou	
  enchimento.	
  
	
  
Figura	
  6.3	
  –	
  Tampa	
  do	
  reator	
  batelada	
  CSTR	
  
 
• Fundo:	
  
o Reto	
  com	
  tomada	
  para	
  retirada	
  de	
  produto	
  de	
  reação.	
  
 
 
Figura	
  7.4	
  –	
  Sistema	
  de	
  encamisamento	
  em	
  espiral	
  
 
	
  
PRÁTICA	
  2	
  
	
  
2.2 Familiarização	
  com	
  Reator	
  em	
  PFR	
  
	
  
O	
   reator	
   da	
   Figura	
   6.5	
   é	
   um	
   reator	
   tubular	
   Plug	
   Flow	
   Reactor	
   encamisado	
   e	
  
construído	
  em	
  aço	
  inoxidável.	
  	
  
	
  
	
   47	
  
Figura	
  6.5	
  –	
  Reator	
  PFR	
  
 
	
  
Neste	
  tipo	
  de	
  reator	
  a	
  matéria	
  prima	
  é	
  introduzida	
  por	
  bombeamento	
  na	
  entrada	
  
do	
  reator	
  e	
  a	
  reação	
  ocorre	
  pelo	
  contato	
  da	
  matéria	
  prima	
  com	
  o	
  recheio.	
  O	
  produto	
  de	
  
reação	
  abandona	
  o	
  reator	
  pela	
  saída	
  superior.	
  	
  
Os	
  detalhes	
  das	
  conexões	
  de	
  entrada,	
  saída	
  e	
  pontos	
  de	
  medida	
  de	
  temperatura	
  
podem	
  ser	
  vistos	
  na	
  Figura	
  6.6	
  	
  
O	
  reator	
  tem	
  as	
  seguintes	
  características:	
  	
  
• Geometria:	
  cilíndrica;	
  
• Material:	
  aço	
  inoxidável;	
  
• Camisa:	
  em	
  espiral	
  em	
  todo	
  o	
  comprimento	
  (Figura	
  7.6);	
  	
  
• Diâmetro	
  interno:	
  74	
  mm;	
  
• Comprimento	
  total:	
  200	
  mm;	
  
• Volume	
  total:	
  0,86	
  L;	
  
• Tampas	
  inferior	
  (entrada)	
  e	
  superior	
  (saída):	
  	
  
o Conexão	
  tipo	
  espigão	
  ¼’’;	
  
o Tela	
  de	
  suporte	
  de	
  recheio	
  em	
  aço	
  inoxidável;	
  
o Sensor	
  de	
  temperatura	
  instalado.	
  
	
   48	
  
Figura	
  6.6	
  –	
  Detalhamento	
  do	
  reator	
  PFR	
  
 
	
  
PRÁTICA	
  3	
  	
  
2.3 Familiarização	
  com	
  os	
  Acessórios.	
  	
  
	
  
2.3.1.	
  Bombas	
  Peristálticas	
  	
  
As	
  bombas	
  peristálticas	
  são	
  classificadas	
  como	
  bombas	
  de	
  deslocamento	
  positivo.	
  
Idealmente	
   este	
   tipo	
   de	
   bomba	
   tem	
   capacidade	
   de	
   bombear	
   um	
   fluido	
   em	
   uma	
  
determinada	
  vazão	
  independente	
  da	
  pressão	
  de	
  recalque.	
  	
  
Na	
   bancada	
   XP1510.8	
   são	
   fornecidas	
   três	
   bombas	
   de	
   peristálticas	
   de	
   rolete	
  
modelo	
  EX-­‐P8806	
  cuja	
  vazão	
  varia	
  proporcionalmente	
  à	
  velocidade	
  da	
  bomba.	
  Os	
  roletes	
  
“esmagam”	
  uma	
  mangueira	
  de	
  silicone	
  e	
  o	
  volume	
  entre	
  os	
  roletes	
  é	
  transferido	
  adiante	
  
na	
  mangueira	
  até	
  a	
  saída.	
  As	
  bombas	
  têm	
  velocidades	
  ajustáveis	
  por	
  um	
  potenciômetro	
  
interno	
   que	
   pode	
   ser	
   acessado	
   por	
   uma	
   pequena	
   chave	
   de	
   fenda,	
   como	
  mostrado	
   na	
  
figura	
  6.7.	
  Nominalmente,	
  podem	
  ser	
  ajustadas	
  vazões	
  entre	
  1,5	
  e	
  11	
  L/h.	
  	
  
A	
  mangueira	
  interna	
  de	
  silicone	
  pode	
  ser	
  trocada	
  removendo-­‐se	
  a	
  proteção	
  frontal	
  
de	
   plástico	
   e	
   em	
   seguida	
   as	
   braçadeiras	
   plásticas.	
   Lembrar	
   que	
   o	
   diâmetro	
   interno	
   da	
  
mangueira	
  interna	
  influência	
  na	
  vazão	
  da	
  bomba.	
  	
  
	
  
	
   49	
  
Figura	
  6.7	
  –	
  Bombas	
  peristálticas	
  
	
  
 
	
  
As	
   mangueiras	
   de	
   conexão	
   ao	
   processo	
   são	
   de	
   diâmetro	
   nominal	
   6,3mm	
   e	
   são	
  
instaladas	
  diretamente	
  nas	
  porcas-­‐trava.	
  As	
  mangueiras	
  são	
  fornecidas	
  com	
  a	
  bancada.	
  	
  
	
  
Procedimento	
  experimental	
  	
  
	
  
Objetivo:	
  	
  
Levantar	
  a	
  curva	
  Vazão	
  versus	
  Velocidade	
  de	
  uma	
  bomba	
  peristáltica	
  	
  
	
  
Antes	
  de	
  iniciar	
  a	
  operação	
  do	
  equipamento	
  certifique-­‐se	
  que:	
  	
  
 
A	
  tensãoda	
  rede	
  elétrica	
  no	
  local	
  de	
  instalação	
  é	
  compatível	
  com	
  o	
  
equipamento.	
  220V	
  
	
  
Material:	
  
• 01	
  béquer	
  ou	
  outro	
  recipiente	
  de	
  1L;	
  	
  	
  
• 01	
  proveta	
  de	
  100mL;	
  	
  	
  
• 01	
  cronômetro	
  	
  	
  
• Mangueiras	
  de	
  conexão	
  da	
  bomba ��� 
Preparação:	
  	
  
a) Encher	
  um	
  béquer	
  ou	
  outro	
  recipiente	
  com	
  aproximadamente	
  1L	
  de	
  água;	
  	
  	
  
	
   50	
  
b) 	
  Conectar	
  uma	
  mangueira	
  entre	
  o	
  béquer	
  e	
  a	
  entrada	
  da	
  bomba;	
  	
  	
  
c) Conectar	
  uma	
  mangueira	
  da	
  saída	
  da	
  bomba	
  à	
  proveta;	
  	
  	
  
d) Com	
  uma	
  chave	
  de	
  fenda,	
  ajustar	
  a	
  velocidade	
  para	
  100%;	
  	
  	
  
 
Experimento:	
  	
  
a)	
  	
  Acione	
  a	
  bomba	
  pela	
  chave	
  lateral;	
  	
  	
  
b)	
  	
  Aguarde	
  a	
  água	
  preencher	
  toda	
  a	
  instalação,	
  desde	
  a	
  mangueira	
  de	
  conexão	
  ao	
  
béquer	
  até	
  a	
  chegar	
  à	
  proveta;	
  	
  	
  
c)	
  	
  Cronometre	
  o	
  tempo	
  Δt1	
  para	
  que	
  bomba	
  complete	
  10	
  voltas;	
  	
  	
  
d)	
  	
  Cronometre	
  o	
  tempo	
  Δt2	
  para	
  encher	
  50mL	
  da	
  proveta,	
  pelo	
  menos;	
  	
  	
  
e)	
  	
  Anote	
  os	
  tempos	
  Δt1,	
  Δt2	
  e	
  o	
  volume	
  exato	
  coletado;	
  	
  	
  
f)	
  	
  Complete	
  a	
  tabela	
  abaixo	
  para	
  os	
  ajustes	
  sugeridos	
  e,	
  	
  	
  
g)	
  	
  Verifique	
  pelo	
  ajuste	
  a	
  velocidade	
  mínima	
  de	
  operação	
  confiável.	
  	
  	
  
	
  
Resultados	
  e	
  Análises:	
  	
  
Complete	
  as	
  colunas	
  faltantes	
  da	
  Tabela	
  7.1	
  utilizando	
  as	
  seguintes	
  relações:	
  
• Velocidade	
  da	
  bomba:	
  	
  
	
  
• Vazão	
  da	
  bomba:	
  	
  
	
  
	
  
 
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Resultados e Análises: 
Complete as colunas faltantes da Tabela 2.3.1 utilizando as seguintes relações: 
x Velocidade da bomba: 
𝑄[𝐿/ℎ] =
∀𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑜[𝑚𝐿]
1.000[𝑚𝐿/𝐿] ∙
1
∆𝑡2[𝑠]
∙ 3.600[𝑠/ℎ] 
 
x Vazão da bomba: 
𝑄[𝐿/ℎ] =
∀𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑜[𝑚𝐿]
1.000[𝑚𝐿/𝐿] ∙
1
∆𝑡2[𝑠]
∙ 3.600[𝑠/ℎ] 
 
Tabela 2.3.1 – Curva Vazão versus Pressão da Bomba 
Ajuste 
Velocidade 
(%) 
Tempo para 
10 voltas 't1 
(s) 
Velocidade 
bomba 
(rpm) 
Tempo de 
Coleta 't2 
(s) 
Volume 
Coletado 
(mL) 
Vazão 
(L/h) 
100% 
90% 
80% 
70% 
60% 
50% 
40% 
30% 
 
Construir um gráfico linear Vazão (L/h) versus a Velocidade (RPM), como sugerido na 
Figura 2.3.2. 
Com auxílio de uma planilha eletrônica ou utilizando o método dos mínimos quadrados, 
obtenha uma equação de regressão para os pontos na forma: 
 
𝑄[𝐿/ℎ] = 𝐴 ∙ 𝜔[𝑟𝑝𝑚] + 𝐵 
 
Conclua se é possível desprezar o coeficiente linear B e utilize a equação na forma: 
𝑄[𝐿/ℎ] = 𝐾 ∙ 𝜔[𝑟𝑝𝑚] 
 
 
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Resultados e Análises: 
Complete as colunas faltantes da Tabela 2.3.1 utilizando as seguintes relações: 
x Velocidade da bomba: 
𝑄[𝐿/ℎ] =
∀𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑜[𝑚𝐿]
1.000[𝑚𝐿/𝐿] ∙
1
∆𝑡2[𝑠]
∙ 3.600[𝑠/ℎ] 
 
x Vazão da bomba: 
𝑄[𝐿/ℎ] =
∀𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑜[𝑚𝐿]
1.000[𝑚𝐿/𝐿] ∙
1
∆𝑡2[𝑠]
∙ 3.600[𝑠/ℎ] 
 
Tabela 2.3.1 – Curva Vazão versus Pressão da Bomba 
Ajuste 
Velocidade 
(%) 
Tempo para 
10 voltas 't1 
(s) 
Velocidade 
bomba 
(rpm) 
Tempo de 
Coleta 't2 
(s) 
Volume 
Coletado 
(mL) 
Vazão 
(L/h) 
100% 
90% 
80% 
70% 
60% 
50% 
40% 
30% 
 
Construir um gráfico linear Vazão (L/h) versus a Velocidade (RPM), como sugerido na 
Figura 2.3.2. 
Com auxílio de uma planilha eletrônica ou utilizando o método dos mínimos quadrados, 
obtenha uma equação de regressão para os pontos na forma: 
 
𝑄[𝐿/ℎ] = 𝐴 ∙ 𝜔[𝑟𝑝𝑚] + 𝐵 
 
Conclua se é possível desprezar o coeficiente linear B e utilize a equação na forma: 
𝑄[𝐿/ℎ] = 𝐾 ∙ 𝜔[𝑟𝑝𝑚] 
 
 
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Resultados e Análises: 
Complete as colunas faltantes da Tabela 2.3.1 utilizando as seguintes relações: 
x Velocidade da bomba: 
𝑄[𝐿/ℎ] =
∀𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑜[𝑚𝐿]
1.000[𝑚𝐿/𝐿] ∙
1
∆𝑡2[𝑠]
∙ 3.600[𝑠/ℎ] 
 
x Vazão da bomba: 
𝑄[𝐿/ℎ] =
∀𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑜[𝑚𝐿]
1.000[𝑚𝐿/𝐿] ∙
1
∆𝑡2[𝑠]
∙ 3.600[𝑠/ℎ] 
 
Tabela 2.3.1 – Curva Vazão versus Pressão da Bomba 
Ajuste 
Velocidade 
(%) 
Tempo para 
10 voltas 't1 
(s) 
Velocidade 
bomba 
(rpm) 
Tempo de 
Coleta 't2 
(s) 
Volume 
Coletado 
(mL) 
Vazão 
(L/h) 
100% 
90% 
80% 
70% 
60% 
50% 
40% 
30% 
 
Construir um gráfico linear Vazão (L/h) versus a Velocidade (RPM), como sugerido na 
Figura 2.3.2. 
Com auxílio de uma planilha eletrônica ou utilizando o método dos mínimos quadrados, 
obtenha uma equação de regressão para os pontos na forma: 
 
𝑄[𝐿/ℎ] = 𝐴 ∙ 𝜔[𝑟𝑝𝑚] + 𝐵 
 
Conclua se é possível desprezar o coeficiente linear B e utilize a equação na forma: 
𝑄[𝐿/ℎ] = 𝐾 ∙ 𝜔[𝑟𝑝𝑚] 
 
	
   51	
  
Construir	
  um	
  gráfico	
  linear	
  Vazão	
  (L/h)	
  versus	
  a	
  Velocidade	
  (RPM).	
  	
  
Com	
   auxílio	
   de	
   uma	
   planilha	
   eletrônica	
   ou	
   utilizando	
   o	
   método	
   dos	
   mínimos	
  
quadrados,	
  obtenha	
  uma	
  equação	
  de	
  regressão	
  para	
  os	
  pontos	
  na	
  forma:	
  	
  
	
  
Conclua	
  se	
  é	
  possível	
  desprezar	
  o	
  coeficiente	
  linear	
  B	
  e	
  utilize	
  a	
  equação	
  na	
  forma:	
  	
  
	
  
E	
  utilize	
  esta	
  curva	
  para	
  estimar	
  a	
  vazão	
  em	
  qualquer	
  velocidade.	
  	
  
Repetir	
   o	
   procedimento	
   para	
   as	
   outras	
   bombas	
   e	
   obter	
   as	
   três	
   equações	
   que	
  
representam	
  o	
  comportamento	
  das	
  bombas:	
  	
  
	
  
	
  
PRÁTICA	
  4	
  
2.3.3.	
  Espectrofotômetro	
  	
  
Um	
   espectrofotômetro	
   realiza	
   a	
  medida	
   da	
   transmissão	
   ou	
   absorção	
   de	
   luz	
   por	
  
uma	
   determinada	
   solução.	
   As	
   substâncias	
   exibem	
   comportamento	
   diferente	
   para	
   cada	
  
comprimento	
  de	
  onda	
  e	
  um	
  espectrofotômetro	
  geralmente	
  opera	
  por	
  varredura	
  variando	
  
o	
   comprimento	
   de	
   onda	
   da	
   iluminação,	
   por	
   tanto	
   em	
   diferentes	
   cores,	
   e	
   mede	
   o	
  
comportamento	
   da	
   substância	
   em	
   para	
   diversos	
   comprimentos	
   de	
   onda.	
   Os	
  
espectrofotômetros	
   podem	
   operar	
   desde	
   o	
   infravermelho	
   (comprimentos	
   de	
   onda	
  
elevados),passando	
  pelos	
  comprimentos	
  visíveis	
  até	
  o	
  ultravioleta.	
  	
  
Para	
   sua	
   operação,	
   recomenda-­‐se	
   verificar	
   cuidadosamente	
   o	
   manual	
   do	
  
fabricante	
  os	
  detalhes	
  de	
  operação.	
  	
  
Um	
  procedimento	
  usual	
  é	
   levantar	
  uma	
  curva	
  de	
  calibração	
  para	
  uma	
  substância	
  
de	
   interesse	
   através	
   da	
   medida	
   da	
   absorbância	
   ou	
   transmitância	
   de	
   uma	
   solução	
   de	
  
concentrações	
  conhecidas	
  e	
  então	
  obter	
  a	
  chamada	
  “Curva	
  de	
  Calibração”.	
  	
  
	
  
 
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Resultados e Análises: 
Complete as colunas faltantes da Tabela 2.3.1 utilizando as seguintes relações: 
x Velocidade da bomba: 
𝑄[𝐿/ℎ] =
∀𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑜[𝑚𝐿]
1.000[𝑚𝐿/𝐿] ∙
1
∆𝑡2[𝑠]
∙ 3.600[𝑠/ℎ] 
 
x Vazão da bomba: 
𝑄[𝐿/ℎ] =
∀𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑜[𝑚𝐿]
1.000[𝑚𝐿/𝐿] ∙
1
∆𝑡2[𝑠]
∙ 3.600[𝑠/ℎ] 
 
Tabela 2.3.1 – Curva Vazão versus Pressão da Bomba 
Ajuste 
Velocidade 
(%) 
Tempo para 
10 voltas 't1 
(s) 
Velocidade 
bomba 
(rpm) 
Tempo de 
Coleta 't2 
(s) 
Volume 
Coletado 
(mL) 
Vazão 
(L/h) 
100% 
90% 
80% 
70% 
60% 
50% 
40% 
30% 
 
Construir um gráfico linear Vazão (L/h) versus a Velocidade (RPM), como sugerido na 
Figura 2.3.2. 
Com auxílio de uma planilha eletrônica ou utilizando o método dos mínimos quadrados, 
obtenha uma equação de regressão para os pontos na forma: 
 
𝑄[𝐿/ℎ] = 𝐴 ∙ 𝜔[𝑟𝑝𝑚] + 𝐵 
 
Conclua se é possível desprezar o coeficiente linear B e utilize a equação na forma: 
𝑄[𝐿/ℎ] = 𝐾 ∙ 𝜔[𝑟𝑝𝑚] 
 
 
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Resultados e Análises: 
Complete as colunas faltantes da Tabela 2.3.1 utilizando as seguintes relações: 
x Velocidade da bomba: 
𝑄[𝐿/ℎ] =
∀𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑜[𝑚𝐿]
1.000[𝑚𝐿/𝐿] ∙
1
∆𝑡2[𝑠]
∙ 3.600[𝑠/ℎ] 
 
x Vazão da bomba: 
𝑄[𝐿/ℎ] =
∀𝑐𝑜𝑙𝑒𝑡𝑎𝑑𝑜[𝑚𝐿]
1.000[𝑚𝐿/𝐿] ∙
1
∆𝑡2[𝑠]
∙ 3.600[𝑠/ℎ] 
 
Tabela 2.3.1 – Curva Vazão versus Pressão da Bomba 
Ajuste 
Velocidade 
(%) 
Tempo para 
10 voltas 't1 
(s) 
Velocidade 
bomba 
(rpm) 
Tempo de 
Coleta 't2 
(s) 
Volume 
Coletado 
(mL) 
Vazão 
(L/h) 
100% 
90% 
80% 
70% 
60% 
50% 
40% 
30% 
 
Construir um gráfico linear Vazão (L/h) versus a Velocidade (RPM), como sugerido na 
Figura 2.3.2. 
Com auxílio de uma planilha eletrônica ou utilizando o método dos mínimos quadrados, 
obtenha uma equação de regressão para os pontos na forma: 
 
𝑄[𝐿/ℎ] = 𝐴 ∙ 𝜔[𝑟𝑝𝑚] + 𝐵 
 
Conclua se é possível desprezar o coeficiente linear B e utilize a equação na forma: 
𝑄[𝐿/ℎ] = 𝐾 ∙ 𝜔[𝑟𝑝𝑚] 
 
 
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 E utilize esta curva para estimar a vazão em qualquer velocidade. 
 
 
Figura 2.3.2 – Bombas Peristálticas – Curva Vazão versus Velocidade 
 
Repetir o procedimento para as outras bombas e obter as três equações que representam o 
comportamento das bombas: 
 
x Bomba 1: 𝑄1[𝐿/ℎ] = 𝐾1 ∙ 𝜔[𝑟𝑝𝑚] 
 
x Bomba 2: 𝑄3[𝐿/ℎ] = 𝐾3 ∙ 𝜔[𝑟𝑝𝑚] 
 
x Bomba 3: 𝑄3[𝐿/ℎ] = 𝐾3 ∙ 𝜔[𝑟𝑝𝑚] 
 
 
Va
zã
o 
(L
/h
)
Velocidade (rpm)
	
   52	
  
Procedimento	
  experimental	
  	
  
Objetivo:	
  	
  
Levantar	
  a	
  curva	
  de	
  calibração	
  de	
  uma	
  solução	
  de	
  corante	
  alimentício.	
  	
  
Material:	
  	
  
 	
   ·∙	
  	
  10	
  tubos	
  de	
  ensaio	
  de	
  20mL;	
  	
  	
  
	
   	
   ·∙	
  	
  01	
  proveta	
  de	
  250mL	
  com	
  água;	
  	
  	
  
	
   	
   ·∙	
  	
  01	
  béquer	
  de	
  500mL;	
  	
  	
  
	
   	
   ·∙	
  	
  01	
  vidro	
  de	
  corante	
  alimentício,	
  por	
  exemplo,	
  azul;	
  	
  	
  
	
   	
   ·∙	
  	
  01	
  balança	
  semi	
  analítica;	
  	
  	
  
	
   	
   ·∙	
  	
  01	
  pisseta	
  com	
  água	
  destilada.	
  	
  	
  
Preparação:	
  	
  
a)	
  	
  Coloque	
  250mL	
  de	
  água	
  no	
  béquer;	
  	
  	
  
b)	
  	
  Pesar	
  e	
  acrescentar	
  0,50g	
  de	
  corante	
  e	
  homogeneíze	
  gerando	
  uma	
  solução	
  de	
  
concentração	
  de	
  aproximadamente	
  2,0g/L;	
  	
  	
  
c)	
  	
  Extraia	
  uma	
  amostra	
  de	
  20mL,	
  passe	
  para	
  um	
  tubo	
  de	
  ensaio	
  e	
  identifique;	
  	
  	
  
d)	
   	
  Promova	
   diluições	
   progressivas	
   gerando	
   amostras	
   de,	
   por	
   exemplo,	
   1,75g/L	
  
seguido	
  por	
  1,50g/L	
  e	
  assim	
  por	
  diante;	
  	
  	
  
e)	
  	
  Finalize	
  as	
  amostras	
  padrão	
  com	
  uma	
  amostra	
  de	
  água	
  sem	
  corante;	
  	
  	
  
f)	
   	
  Ligue	
   o	
   espectrofotômetro	
   e	
   aguarde	
   alguns	
   minutos	
   até	
   sua	
   inicialização	
  
completa;	
  	
  	
  
g)	
   	
  Realize	
   o	
   procedimento	
   indicado	
   de	
   zeramento	
   (cubeta	
   opaca	
   e	
   cubeta	
  
transparente)	
  	
  	
  
	
  
Experimento:	
  	
  
a)	
  	
  Preencha	
  a	
  cubeta	
  com	
  a	
  amostra	
  de	
  2,0	
  g/L	
  e	
  instale	
  no	
  espectrofotômetro;	
  	
  	
  
b)	
   	
  Faça	
  uma	
  varredura	
  manual	
  e	
   identifique	
  o	
  comprimento	
  de	
  onda	
  de	
  máxima	
  
absorbância	
  e	
  anote	
  na	
  tabela	
  abaixo;	
  	
  
c)	
  	
  Deste	
  ponto	
  em	
  diante,	
  não	
  altere	
  o	
  comprimento	
  de	
  onda	
  adotado;	
  	
  	
  
d)	
  	
  Utilize	
  a	
  pisseta	
  para	
  lavar	
  a	
  cubeta;	
  	
  	
  
e)	
   	
  Faça	
   a	
   medida	
   da	
   absorbância	
   para	
   as	
   outras	
   amostras,	
   sempre	
   lavando	
   a	
  
cubeta	
  entre	
  uma	
  amostra	
  e	
  outra	
  e,	
  	
  	
  
f)	
  	
  Complete	
  a	
  Tabela	
  	
  	
  
	
  
	
   53	
  
Resultados	
  e	
  Análises:	
  	
  
	
  
Construir	
  um	
  gráfico	
  linear	
  da	
  Absorbância	
  (%)versus	
  Concentração	
  (g/L).	
  
Com	
   auxílio	
   de	
   uma	
   planilha	
   eletrônica	
   ou	
   utilizando	
   o	
   método	
   dos	
   mínimos	
  
quadrados,	
  obtenha	
  uma	
  equação	
  de	
  regressão	
  para	
  os	
  pontos	
  na	
  forma:	
  	
  
	
  
	
  
PRÁTICA	
  5	
  
���2.4.Determinação	
  da	
  Distribuição	
  do	
  Tempo	
  de	
  Residência	
  em	
  um	
  CSTR. 
Introdução:	
  	
  
No	
   reator	
   CSTR	
   ideal	
   e	
   perfeitamente	
   agitado,	
   o	
   tempo	
   de	
   residência	
   das	
  
moléculas	
  pode	
  ser	
  um	
  tempo	
  qualquer	
  no	
   intervalo	
  entre	
  zero	
  e	
   infinito,	
  mas	
   todas	
  as	
  
moléculas	
  vão	
  abandonar	
  o	
  sistema	
  em	
  algum	
  tempo.	
  	
  
Os	
   reatores	
   reais	
   podem	
  ocorrera	
   formação	
   de	
   zonas	
  mortas	
   e	
   ligações	
   diretas	
  
(curtos-­‐	
   circuitos)	
   entre	
   o	
   alimentador	
   e	
   o	
   extravasor.	
   O	
   reator	
   vai	
   apresentar	
   um	
  
comportamento	
   diferente	
   do	
   ideal	
   e	
   torna-­‐se	
   importante	
   conhecer	
   a	
   distribuição	
   do	
  
tempo	
  de	
  residência	
  de	
  um	
  CSTR.	
  	
  
A	
  determinação	
  da	
  distribuição	
  de	
   tempos	
  de	
   residência	
  é	
   realizada	
  pela	
   injeção	
  
de	
  um	
  traçador,	
  de	
  preferência	
  conservativo,	
  que	
  não	
  deve	
  alterar	
  as	
  propriedades	
  físicas	
  
 
REATORES CSTR / PFR XP1510.6MA01-0 
XP1510.8 FOLHA 22 de 34 
Manual do Usuário DATA: 18/10/15 
 
Rua Joaquim Sanfins, 170/180 - Pq. Empresarial A. Corradini 
Itatiba/ SP - CEP: 13.257-587 - Fone / Fax: (11)4534-4292 
 
 
d) Promova diluições progressivas gerando amostras de, por exemplo, 1,75g/L 
seguido por 1,50g/L e assim por diante; 
e) Finalize as amostras padrão com uma amostra de água sem corante; 
f) Ligue o espectrofotômetro e aguarde alguns minutos até sua inicialização 
completa; 
g) Realize o procedimento indicado de zeramento (cubeta opaca e cubeta 
transparente) 
Experimento: 
a) Preencha a cubeta com a amostra de 2,0 g/L e instale no espectrofotômetro; 
b) Faça uma varredura manual e identifique o comprimento de onda de máxima 
absorbância e anote na Tabela 2.3.2; 
c) Deste ponto em diante, não altere o comprimento de onda adotado; 
d) Utilize a pisseta para lavar a cubeta; 
e) Faça a medida da absorbância para as outras amostras, sempre lavando a cubeta 
entre uma amostra e outra e, 
f) Complete a Tabela 2.3.2 
Resultados e Análises: 
Tabela 2.3.2 – Espectrofotômetro - Curva de Calibração 
Corante: 
Comprimento de Onda: nm 
Corante 
Concentração 
(g/L) 
Absorbância 
 
(%) 
2,00 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Construir um gráfico linear da Absorbância (%)versus Concentração (g/L) como sugerido na 
Figura 2.3.2. 
 
 
Figura 2.3.3 – Espectrofotômetro - Curva de Calibração 
 
Com auxílio de uma planilha eletrônica ou utilizando o método dos mínimos quadrados, 
obtenha uma equação de regressão para os pontos na forma: 
 
𝐶[𝑔/𝐿] = 𝐴 ∙ 𝐴𝐵𝑆[%] + 𝐵 
 
 
 
Ab
so
rb
ân
ci
a(
%
)
Concentração (g/L)
	
   54	
  
da	
  mistura	
  nem	
  interferir	
  com	
  a	
  dinâmica	
  do	
  escoamento.	
  	
  
As	
   técnicas	
   mais	
   utilizadas	
   são	
   o	
   estudo	
   de	
   resposta	
   ao	
   impulso	
   e	
   resposta	
   ao	
  
degrau.	
  	
  
Objetivo:	
  	
  
Obter	
  a	
  curva	
  de	
  distribuição	
  do	
  tempo	
  de	
  residência	
  de	
  um	
  CSTR	
  pelo	
  método	
  do	
  
impulso.	
  	
  
Material:	
  	
  
	
   ·∙	
  	
  20	
  tubos	
  de	
  ensaio	
  de	
  20mL	
  (16x150mm)	
  e	
  suporte;	
  	
  	
  
	
   ·∙	
  	
  Pipeta	
  com	
  5mL	
  de	
  corante	
  alimentício	
  azul	
  líquido	
  comercial	
  (sem	
  dissolver);	
  	
  	
  
	
   ·∙	
  	
  Cronômetro;	
  	
  	
  
	
   ·∙	
  	
  02	
  Bombas	
  peristálticas:	
  	
  	
  
	
   ·∙	
  	
  Mangueiras	
  de	
  conexão	
  da	
  bomba	
  peristáltica;	
  	
  	
  
	
  
Preparação:	
  	
  
a)	
  	
  Encher	
  o	
  reator	
  CSTR	
  e	
  o	
  reservatório	
  inferior	
  com	
  água;	
  	
  	
  
b)	
  	
  Conectar	
  uma	
  bomba	
  para	
  alimentar	
  (entrada)	
  o	
  reator	
  com	
  água	
  proveniente	
  
do	
  reservatório	
  inferior;	
  	
  	
  
c)	
   	
  Conectar	
  a	
  outra	
  bomba	
  para	
  esvaziar	
  (saída)	
  o	
  reator	
  para	
  outro	
  reservatório	
  
inferior;	
  	
  	
  
d)	
  	
  Ajustar	
  as	
  duas	
  bombas	
  para	
  a	
  mesma	
  vazão	
  de,	
  aproximadamente,	
  8	
  L/h	
  (ver	
  
procedimento	
  de	
  calibração	
  das	
  bombas	
  peristálticas);	
  	
  	
  
e)	
  	
  Instalar	
  o	
  agitador	
  com	
  a	
  hélice	
  naval.	
  	
  	
  
	
  
Experimento:	
  	
  
a)	
  	
  Acione	
  as	
  bombas	
  pelas	
  chaves	
  laterais;	
  	
  	
  
b)	
   	
  Acione	
   o	
   agitador	
   com	
   velocidade	
   suficiente	
   para	
   promover	
   uma	
   agitação	
  
vigorosa;	
  	
  	
  
c)	
   	
  Aguarde	
   até	
   que	
   o	
   sistema	
   atinja	
   regime	
   e	
   o	
   volume	
   do	
   reator	
   não	
   varie	
  
significativamente;	
  	
  	
  
d)	
  	
  Ajuste	
  a	
  vazão	
  de	
  uma	
  das	
  bombas	
  se	
  necessário;	
  	
  	
  
e)	
  	
  Acione	
  o	
  cronometro	
  e	
  simultaneamente	
  introduza	
  o	
  corante	
  de	
  uma	
  só	
  vez	
  no	
  
mesmo	
  ponto	
  da	
  bomba	
  de	
  entrada;	
  	
  	
  
f)	
   	
  Retire	
   uma	
   amostra	
   de	
   5mL	
   (ou	
   o	
   suficiente	
   para	
   a	
   cubeta	
   do	
  
	
   55	
  
espectrofotômetro)	
  da	
  bomba	
  de	
  saída	
  a	
  cada	
  20s;	
  	
  	
  
g)	
  	
  Armazene	
  nos	
  tubos	
  de	
  ensaio	
  devidamente	
  identificados;	
  	
  	
  
h)	
   	
  Continue	
   até	
   que	
   o	
   corante	
   não	
   seja	
   mais	
   visível	
   a	
   olho	
   nu,	
   completando	
   a	
  
Tabela	
  7.2;	
  	
  	
  
i)	
  	
  Após	
  5	
  min,	
  tome	
  uma	
  amostra	
  por	
  minuto.	
  	
  	
  
	
  
Resultados	
  e	
  Análises:	
  	
  
Utilizando	
  a	
  curva	
  de	
  calibração	
  do	
  espectrofotômetro	
  (Prática	
  2.3.3),	
  complete	
  a	
  
coluna	
  Concentração	
  da	
  tabela	
  abaixo:	
  	
  
Construir	
  um	
  gráfico	
  linear	
  da	
  Concentração	
  (g/L)	
  versus	
  Tempo	
  (s).	
  
	
  
	
  
 
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Resultados e Análises: 
Utilizando a curva de calibração do espectrofotômetro (Prática 2.3.3), complete a coluna 
Concentração da Tabela 2.3.3. 
 
Tabela 2.3.3 – Curva de Distribuição - CSTR 
Vazão: L/h 
Tempo (s) Absorbância (%) Concentração (g/L) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
	
   56	
  
PRÁTICA	
  6	
  
	
  2.5.Determinação	
  da	
  Distribuição	
  do	
  Tempo	
  de	
  Residência	
  em	
  um	
  PFR.	
  	
  
Introdução:	
  	
  
Num	
   reator	
   PFR	
   ideal	
   todas	
   as	
   moléculas	
   permanecem	
   no	
   sistema	
   o	
   mesmo	
  
intervalo	
  de	
  tempo	
  desde	
  o	
   instante	
  em	
  que	
  entram	
  até	
  ao	
  momento	
  em	
  que	
  saem,	
  ou	
  
seja,	
  todas	
  as	
  moléculas	
  têm	
  o	
  mesmo	
  tempo	
  de	
  residência	
  ou	
  tempo	
  de	
  passagem.	
  	
  
Os	
   reatores	
   reais	
   desviam	
   deste	
   tipo	
   de	
   comportamento	
   e	
   torna-­‐se	
   importante	
  
conhecer	
  a	
  distribuição	
  do	
  tempo	
  de	
  residência	
  de	
  um	
  PFR.	
  	
  
A	
  determinação	
  da	
  distribuiçãode	
   tempos	
  de	
   residência	
  é	
   realizada	
  pela	
   injeção	
  
de	
  um	
  traçador,	
  de	
  preferência	
  conservativo,	
  que	
  não	
  deve	
  alterar	
  as	
  propriedades	
  físicas	
  
da	
  mistura	
  nem	
  interferir	
  com	
  a	
  dinâmica	
  do	
  escoamento.	
  	
  
As	
   técnicas	
   mais	
   utilizadas	
   são	
   o	
   estudo	
   de	
   resposta	
   ao	
   impulso	
   e	
   resposta	
   ao	
  
degrau.	
  	
  
	
  
Objetivo:	
  	
  
Obter	
  a	
  curva	
  de	
  distribuição	
  do	
  tempo	
  de	
  residência	
  de	
  um	
  PFR	
  pelo	
  método	
  do	
  
impulso.	
  	
  
	
  
Material:	
  	
  
	
   ·∙	
  	
  20	
  tubos	
  de	
  ensaio	
  de	
  20mL	
  (16x150mm)	
  e	
  suporte;	
  	
  	
  
	
   ·∙	
  	
  Proveta	
  com	
  10mL	
  de	
  corante	
  alimentício	
  azul	
  líquido	
  comercial	
  (sem	
  dissolver);	
  	
  	
  
	
   ·∙	
  	
  Cronômetro;	
  	
  	
  
	
   ·∙	
  	
  01	
  Bomba	
  peristáltica:	
  	
  	
  
	
   ·∙	
  	
  Mangueiras	
  de	
  conexão	
  da	
  bomba	
  peristáltica;	
  	
  	
  
	
  
Preparação:	
  	
  
a)	
  	
  Desmontar	
  o	
  reator	
  PFR	
  e	
  completar	
  com	
  o	
  recheio	
  escolhido	
  	
  	
  
b)	
  	
  Encher	
  um	
  dos	
  reservatórios	
  inferiores	
  com	
  água;	
  	
  	
  
c)	
   	
  Conectar	
   a	
   bomba	
  para	
   alimentar	
   PFR	
   com	
  água	
  proveniente	
  do	
   reservatório	
  
inferior;	
  	
  	
  
d)	
  	
  Ajustar	
  a	
  bomba	
  para	
  operar	
  em	
  vazão	
  aproximada	
  de	
  6	
  L/h	
  (ver	
  procedimento	
  
de	
  calibração	
  das	
  bombas	
  peristálticas);	
  	
  	
  
	
   57	
  
Experimento:	
  	
  
a)	
  	
  Acione	
  a	
  bomba	
  pela	
  chave	
  lateral;	
  	
  	
  
b)	
  	
  Aguarde	
  até	
  que	
  o	
  reator	
  esteja	
  completo;	
  	
  	
  
c)	
  	
  Acione	
  o	
  cronometro	
  e	
  simultaneamente	
  introduza	
  o	
  corante	
  de	
  uma	
  só	
  vez	
  no	
  
mesmo	
  ponto	
  da	
  bomba	
  de	
  entrada;	
  	
  
·∙	
  	
  Injetar	
  no	
  tubo	
  de	
  silicone	
  com	
  auxílio	
  de	
  uma	
  seringa	
  ou;	
  	
  	
  
·∙	
  	
  Passar	
  o	
  tubo	
  de	
  sucção	
  do	
  reservatório	
  de	
  água	
  para	
  a	
  proveta	
  com	
  corante	
  	
  e	
  
então	
  voltar	
  para	
  o	
  reservatório,	
  o	
  mais	
  rápido	
  possível.	
  	
  	
  
d)	
   	
  Retire	
   uma	
   amostra	
   de	
   5mL	
   (ou	
   o	
   suficiente	
   para	
   a	
   cubeta	
   do	
  
espectrofotômetro)	
   da	
   bomba	
   de	
   saída	
   a	
   cada	
   30s	
   e	
   armazene	
   nos	
   tubos	
   de	
   ensaio	
  
devidamente	
  identificados;	
  	
  	
  
e)	
   	
  Continue	
   até	
   que	
   o	
   corante	
   não	
   seja	
   mais	
   visível	
   a	
   olho	
   nu,	
   completando	
   a	
  
Tabela	
  2.3.4;	
  	
  	
  
f)	
  	
  Após	
  5	
  min,	
  tome	
  uma	
  amostra	
  por	
  minuto.	
  	
  	
  
	
  
Resultados	
  e	
  Análises:	
  	
  
Utilizando	
  a	
  curva	
  de	
  calibração	
  do	
  espectrofotômetro	
  (Prática	
  2.3.3),	
  complete	
  a	
  
coluna	
  Concentração	
  da	
  tabela	
  abaixo.	
  	
  
Construir	
  um	
  gráfico	
  linear	
  da	
  Concentração	
  (g/L)	
  versus	
  Tempo	
  (s).	
  	
  
	
  
	
   58	
  
	
  
	
  
	
  	
  
 
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Resultados e Análises: 
Utilizando a curva de calibração do espectrofotômetro (Prática 2.3.3), complete a coluna 
Concentração da Tabela 2.3.4. 
 
Tabela 2.3.4 – Curva de Distribuição - PFR 
Corante: 
Vazão: L/h 
Tempo 
(s) 
Absorbância 
(%) 
Concentração 
(g/L)