Pratica sedimentador

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FACULDADE METROPOLITANA DE GUARAMIRIM 
CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA 
CRISTIAN GERSON 
MARCIO FERRARI 
WESLY VOLPI 
 
 
 
 
 
 
 
RELATÓRIO DE PRÁTICA DE LABORATÓRIO 
Agitação e sedimentação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Guaramirim 
2016
 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
Figura 1 - Conjunto xp1510-61 ................................................................................................. 5 
Figura 2 - Comparação de agitadores, esquerda hélice centrífuga, centro hélice naval, direita 
pás retas......................................................................................................................... 7 
Figura 3 - Agitação sem chicanas, esquerda hélice centrífuga, centro hélice naval, direita pás 
retas.............................................................................................................................. 7 
Figura 4 - Mistura da solução ................................................................................................... 8 
Figura 5 - Transferência do fluído do tanque de agitação para decantação .............................. 8 
Figura 6 - Processo em contínuo ............................................................................................. 9 
Figura 7 - Resultado da separação .......................................................................................... 9 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................. 3 
1.1 OBJETIVO GERAL ........................................................................................................ 3 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ........................................................................................... 3 
2 MATERIAL E MÉTODOS .............................................................................................. 4 
2.1 EQUIPAMENTOS ........................................................................................................... 4 
2.2 MATERIAIS .................................................................................................................... 5 
2.3 MÉTODOS ...................................................................................................................... 6 
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO ....................................................................................... 7 
4 CONCLUSÃO ................................................................................................................. 10 
REFERÊNCIAS ................................................................................................................. 11 
 
 
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1 INTRODUÇÃO 
 
A operação unitária denominada agitação é muito utilizada na indústria química seja 
de pequeno, médio ou grande porte para uma infinidade de processo, desde mistura de 
soluções de líquidos até dissolução de sólidos em líquidos e gases em líquidos. O sistema 
consiste em movimentos mecânicos giratórios para provocar um movimento no meio liquido 
e aumentar a difusão de massa. 
O sistema de agitação apresenta variações nos resultados dependendo do tipo de pás 
utilizadas no agitador e da velocidade utilizada. Neste experimento utilizamos vários tipos de 
hélices simulando com e sem chicanas para melhorar os vórtices formado na solução. 
Também no conjunto do experimento simulamos um processo de sedimentação que 
consiste em separar partículas em suspensão na água no qual a força da gravidade é utilizada 
para separar as partículas de densidade maior que a da água depositando-se no fundo do 
sedimentador onde pode ser expurgada em um processo contínuo de decantação. 
 
1.1 OBJETIVO GERAL 
 
Verificar o comportamento de agitação de três modelos de agitadores com e sem 
chicanas no tanque de misturas e a separação de partículas em um sedimentador. 
 
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
 Realizar ensaios de agitação para eleger o melhor agitador para a dispersão, realizando 
uma mistura sólido-liquido e posteriormente a separação da dispersão em um tanque de 
sedimentação. 
 
 
 
 
 
 
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2 MATERIAL E MÉTODOS 
 
2.1 EQUIPAMENTOS 
 
O equipamento utilizado em nosso experimento foi o conjunto xp1510-6, este conjunto é 
formado por um tanque quadrado em acrílico transparente para melhorar a visualização do 
procedimento e defletores removível para alteração do movimento de mistura provocado pelo 
agitador. 
Na parte superior do tanque temos um agitador munido de um motor com um inversor de 
frequência para o controle da velocidade de agitação e um marcador digital que fornece 
constantemente a velocidade do agitador em rotações por minuto. Também acompanha o 
agitador três tipos de hélices para a verificação de vórtices. 
O conjunto ainda possui uma bomba modelo peristáltica para a transferência da solução 
do tanque de mistura para o sedimentador, com uma vazão de 150ml/min. Este tipo de bomba 
é indicado para a transferência de misturas heterogêneas e particulados com mangueiras de 
poliamida e pescador na ponta do tanque de sucção. 
Após a bomba temos o sedimentador onde ocorre a separação de particulados em meio 
liquido através da ação da gravidade, no fundo do sedimentador temos uma saída para 
recolher o material decantado e na parte superior temos o transbordo do líquido sem o 
material particulado. 
Na saída inferior do sedimentador temos uma válvula com um coletor para realizar a 
coleta e separação do material decantado durante o ensaio realizado, também na parte superior 
do sedimentador temos a coleta do liquido tratado com um coletor para análise do liquido 
tranbordado e uma válvula para retorno para o tanque reservatório. 
Na parte inferior do conjunto temos um tanque reservatório com água limpa e uma 
bomba centrífuga responsável em abastecer o tanque de mistura bem como manter a 
circulação da mistura mantendo-a homogênea. 
 
 
 
 
 
 
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Figura 1: Conjunto xp1510-6 1. 
 
 
Fonte: Labrix (2016). 
 
2.2 MATERIAIS 
 
 Conjunto xp1510-6; 
 Phmetro; 
 Cronômetro; 
 Becker; 
 Pipeta; 
 Balança; 
 Água; 
 Sulfato de alumínio; 
 Cal; 
 Polímero aniônico; 
 Argila. 
 
 
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2.3 MÉTODOS 
 
Realizamos o enchimento do tanque de agitação acionando a bomba centrífuga do 
reservatório até a altura calculada previamente de 10 litros. Após o enchimento do tanque 
realizamos o acionamento do misturador alterando a velocidade de agitação até 150rpm e 
posteriormente para 500rpm. Realizamos a troca dos três modelos de hélices aumentando a 
velocidade com e sem defletores e analisamos o comportamento do fluído em ambas as 
condições. 
 Realizamos a pesagem de 100g de argila em um Becker de 100ml bem como de 1,1g 
de polímero aniônico em um Becker de 1L. Após a pesagem realizamos a mistura da solução 
de polímero com água utilizando o misturador a 150rpm com a hélice centrífuga. 
Após elegermos a hélice naval sem chicanas para a dispersão de argila em água iniciamos 
o processo enchendo o tanque de misturas com 10 litros de água e acionamos o agitador a 
300rpm e adicionamos aos poucos as 100g de argilas pesadas e agitamos por 5min até 
dispersar toda a argila adicionada no tanque. 
Adicionamos na mistura de água com argila 3ml de sulfato de alumínio e acionamos a 
bomba peristáltica iniciando a transferência do tanque de mistura para o sedimentador. Após 
encher o sedimentador desligamos a bomba peristáltica e adicionamos cal no sedimentadoraté atingir o ph de 6,5 e após adicionamos 65ml da solução de polímero e analisamos os 
resultados obtidos. 
Após a decantação realizamos a retirada do material precipitado no fundo do tanque e 
transferimos para o reservatório o liquido sem partículas, separamos o extrato do fundo e 
secamos na estufa para calcular a eficiência do processo. 
 
 
 
 
 
 
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3 RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Analisamos o comportamento do agitador em velocidades de 150rpm e 500rpm, 
alternando entre as hélices centrífuga, naval e de pás reta após realizar estas análises usando 
os defletores retiramos os mesmos e realizamos os teste novamente como havia sido feito 
anteriormente e comparamos os resultados obtidos conforme as figuras abaixo: 
Com chicanas: 
Figura 2: Comparação de agitadores,esquerda hélice centrífuga, centro hélice naval, direita pás retas. 
 
Fonte: AUTOR (2016) 
 
Percebemos que ao colocarmos os defletores no tanque de agitação, não temos a 
formação de vórtice o que melhora muito o contato da hélice com a mistura. 
Figura 3: Agitação sem chicanas, esquerda hélice centrífuga, centro hélice naval, direita pás retas 
 
Fonte: AUTOR (2016) 
 
Quando analisamos as hélices sem os defletores percebemos nitidamente a formação 
de vórtices nas hélices de pás reta e naval, o que não ocorre na hélice centrífuga devido ao seu 
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formato. Analisando todas as possibilidades optamos em trabalhar no nosso experimento 
usando a combinação de hélice naval sem chicanas. 
Nossa decisão foi baseada na análise do material a ser misturado e em sua 
característica pastosa, que iria demandar uma força cisalhante com uma agitação vigorosa, 
optamos também em não utilizar as chicanas pois iríamos criar vários locais de acumulo do 
material sólido dificultando a sua mistura. 
Após realizarmos a homogeneização da solução dosamos os 3ml de sulfato de alumínio e 
baixamos a velocidade para 150rpm para não ocorrer precipitação no tanque de misturas. 
 
Figura 4: Mistura da solução 
 
Fonte: AUTOR (2016) 
 
Iniciamos o processo de transferência da mistura do tanque de agitação para o 
sedimentador acionando a bomba peristáltica com uma vazão de 150ml/min. Após 45 minutos 
estávamos com o tanque completo para iniciarmos a dosagem do polímero para ocorrer a 
precipitação. 
Figura 5: Transferência do fluído do tanque de agitação para decantação. 
 
Fonte: AUTOR (2016) 
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Após 5min já tínhamos uma decantação total com duas fases aparente o precipitado no 
fundo do tanque e a água limpa na parte superior, acionamos novamente a bomba e iniciamos 
um processo contínuo onde a água limpa transbordava na parte superior e o precipitado era 
retirado na parte inferior do tanque. 
Figura 6: Processo em contínuo. 
 
Fonte: AUTOR (2016) 
 
Processamos aproximadamente 8 litros da mistura onde o pescador não alcançava 
mais o nível para realizar o esgotamento total do tanque. Retiramos o material precipitado e 
secamos na estufa para calcularmos a eficiência do processo. 
Figura 7: Resultado da separação 
 
Fonte: AUTOR (2016) 
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 4 CONCLUSÃO 
 
A prática nos proporcionou um maior entendimento do funcionamento de um sistema 
de mistura e de sedimentação, entendemos a importância do uso adequado das hélices em uma 
mistura para podermos evitar os vórtices e aumentar a eficiência do processo. 
Tivemos algumas dificuldades no que se refere a dosagem de produto, visto que o 
sistema é um sedimentador contínuo, porém não é possível realizar toda a mistura no tanque 
de preparação pois o processo passa por uma bomba o que não é indicado nesses casos de 
floculação. Também o pescador da bomba possui um filtro onde só é possível transferir 
mistura homogeneizadas. 
Conseguimos porém com algumas paradas uma separação uniforme com uma boa 
eficiência para esse tipo de processo o que demonstra que o sedimentador está bem 
dimensionado para a vazão de entrada permitindo um tempo de residência superior ao tempo 
de precipitação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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,REFERÊNCIAS 
 
BARBOSA, Gleisa P. Operações da indústria química, São Paulo, 2015, 1ª Edição. 
FOUST, Alan S. Princípios das Operações Unitárias, Instituto de Química UFRJ, Rio de 
Janeiro, 2013. 
LABTRIX. Bancada para Estudo de Agitadores e Sedimentadores. São Paulo, 2016. 
Disponível em: <http://www.labtrix.com.br>. Acesso em: 23 de abril 2016.