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Operações Unitárias Aula 03

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Operações Unitárias
Prof.: Esdras Passos
Conteúdo: Aula 03
Operações mecânicas
Separação Físicas: Os processos físicos de separação são um conjunto de procedimentos
que permitem separar misturas (homogéneas ou heterogéneas) em outras misturas menos
complexas ou em substâncias (puras). Estes processos de separação são fundamentais no
estudo e desenvolvimento da Química.
Exemplos: Peneiramento, Centrifugação, Filtração etc..
Sólidos de sólido; -Peneiramento
Peneiramento:
O peneiramento é um método utilizado para separar misturas heterogêneas de sólido, onde
o tamanho da partícula é o responsável pela separação, ou seja, utiliza-se uma peneira que
permite que alguns sólidos pequenos passem, e uma pequena quantidade de partículas
grandes ficam retidas na peneira, que separa através do seu tamanho, ou melhor do
tamanho da malha da peneira. É usada para separar sólidos constituintes de partículas de
dimensões diferentes.
Propriedades dos Sólidos Particulados
O que é um sólido particulado?
Um material composto de materiais sólidos de tamanho reduzido (partículas).
O tamanho pequeno das partículas pode ser uma característica natural do
material ou pode ser devido a um processo prévio de fragmentação.
A) As que dependem da natureza das partículas: o tamanho, a forma, a 
dureza, a densidade, o calor específico e a condutividade.
B) As que dependem do sistema (leito poroso): a densidade aparente, a área 
específica, a porosidade, o ângulo de talude, entre outras. Neste caso, a 
propriedade passa a ser uma característica do conjunto de partículas (leito) 
e não mais do sólido em si. 
Tamanho de Partículas
Granulometria: é o termo usado para caracterizar o tamanho das
partículas de um material.
FORMA E COMPOSIÇÃO DAS PARTÍCULAS
A forma e composição das partículas é determinada pelo sistema
cristalino dos sólidos naturais e no caso dos produtos industriais pelo
processo de fabricação. A forma é uma variável importante.
A) Esfericidade e Diâmetro Equivalente
A forma de uma partícula pode ser expressa pela esfericidade (), que
mede o afastamento da forma esférica.
Seja uma partícula de volume Vp e área Ap:
Exemplo:
Número de partículas
Dada uma massa (m) de partículas, de densidade s e Volume Vp, o
número total de partículas (N) pode ser calculado como:
Se todas as partículas têm o mesmo volume (Vp) e a mesma forma,
a área total das partículas = número de partículas x área da partícula
Pode ser calculada a área por unidade de massa (área específica) se
conhecemos o diâmetro equivalente para uma partícula i:
B) Densidade
Permite classificar os sólidos nas seguintes classes:
- Leves (<500 kg/m3) = serragem, turfa, coque
- Médios (1000 ≦  ≦ 2000 kg/m3) = areia, minérios leves
- Muito Pesados ( > 2000 kg/m3) = minérios pesados
- Intermediários (550<  <1100 kg/m3) = produtos agrícolas
C) Dureza
Esta propriedade costuma ter dois significados. Nos plásticos e metais
corresponde a resistência ao corte, enquanto que no caso dos minerais
é a resistência que eles oferecem ao serem riscados por outros minerais.
A escala de dureza que se emprega nos minerais a Escala de Mohr,
que vai de um a dez e cujos minerais representativos são:
D) Fragilidade
Mede-se pela facilidade à fratura por torção ou impacto. Muitas vezes 
não tem relação com a dureza. Os plásticos podem ser pouco duros 
(moles) mas não são frágeis.
E) Aspereza
Determina a maior ou menor dificuldade de escorregamento das 
partículas.
F) Porosidade
É a propriedade da partícula que mais influencia as propriedades do 
conjunto (leito poroso).
É a proporção de espaços vazios. Quanto mais a partícula se 
afastar da forma esférica, mais poroso será o leito. Quanto maior a 
esfericidade menor a porosidade do leito.
G) Densidade Aparente (a) 
É a densidade do leito poroso, ou seja, a massa total do leito poroso 
dividida pelo volume total do leito poroso.
Pode-se calcular por meio de um balanço de massa a partir das densidades 
do sólido e do fluido, que muitas vezes é o ar.
O tamanho da partícula de materiais homogêneos (com partículas 
uniformes) pode ser obtido: 
As quantidades retidas nas peneiras e na panela são pesadas.
A fração de cada tamanho se calcula dividindo a massa pela massa
total da amostra:
Frações retidas nas peneiras
As quantidades retidas nas peneiras e na panela são determinadas por pesagem e as diversas
frações retidas podem ser calculadas dividindo-se as diversas massas retidas pela massa total da
amostra.
Decantação: o material é posto numa suspensão que se deixa em 
repouso durante um certo tempo, findo o qual o nível dos sólidos 
decantados terá descido. A partir das frações de massa separadas, 
calcula-se o tamanho da partícula.
Elutriação: O princípio empregado é o mesmo, porém a suspensão é 
mantida em escoamento ascendente através de um tubo. Variando-se a 
velocidade de escoamento, descobre-se o valor necessário para evitar a 
decantação das partículas. Esta será a velocidade de decantação do 
material. 
Centrifugação: A força gravitacional é substituída por uma força centrífuga 
cujo valor pode ser bastante grande. É útil principalmente quando as 
partículas são muito pequenas e, por conseqüência, têm uma decantação 
natural muito lenta. 
Neste caso o material terá que ser separado em frações com partículas 
uniformes por qualquer um dos métodos de decantação, elutriação ou 
centrifugação anteriormente citados.
Tamisamento:
O meio mais prático, no entanto, é o tamisamento, consiste em passar o 
material através de uma série de peneiras com malhas progressivamente 
menores, cada uma das quais retém uma parte da amostra. 
Esta operação, conhecida como análise granulométrica, é aplicável a 
partículas de diâmetros compreendidos entre 7 cm e 40 µm. 
A análise granulométrica é realizada com peneiras padronizadas 
quanto à abertura das malhas e à espessura dos fios de que são feitas. 
Séries de Peneiras mais Importantes
British Standard (BS) 
Institute of Mining and Metallurgy (IMM) 
National Bureau of Standards - Washington 
Tyler (Série Tyler) – A mais usada no Brasil
Exercícios;
1) Calcule a esfericidade de um anel de Raschig de ½”
2) Grãos de pipoca não estourados possuem diâmetro equivalente de 
6 mm e esfericidade aproximada de 1. Já, os grãos de pipoca 
estourados, apresentam diâmetro equivalente de 12 mm e 
esfericidade de 0,85. Obtenha o volume da partícula para o grão não 
estourado e para o grão estourado.

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