Artigo Elutriação finalizado Andressa Thamires e Thyago 2017.02

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Universidade Federal do Pampa – Campus Bagé 
Engenharia de Alimentos 
Operações Unitárias da Engenharia de Alimentos I – 
BA001163 
Profª. Drª. Catarina M. de Moura 
 
 
ELUTRIAÇÃO 
 
 
T.T.A. SANTIAGO¹, A.L. GONÇALVES², T.R. SILVA³ 
 
Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia de Alimentos 
e-mail: andressa.glima@outlook.com², mst_cp@hotmail.com¹, 
t.rafaellesilva@gmail.com³. 
 
 
RESUMO 
Na operação Unitária o primeiro processo é caracterização das partículas, 
atraves de tecnicas e equipamentos estudam as caracteristicas granulometria 
das particulas. Este artigo aborda o processo de classificação de uma 
amostra de terra de diatomácea através de ensaios de elutriação, com o 
objetivo de determinar as velocidades de arraste no elutriador, as curvas de 
análise granulométrica diferencial e acumulada, os diâmetros médios de 
Sauter, mássico e volumar e a eficiência global e individual do elutriador. 
As curvas de análise granulométrica obtidas assemelharam-se com dados 
encontrados na literatura. Os diâmetros médios de Sauter encontrado a partir 
da realização do ensaio de elutriação da terra diatomácea foi4,451139751µm, 
respectivamente. Pôde-se observar também que quanto maior a vazão da 
bomba peristáltica e a velocidade de arraste do fluido, uma maior 
quantidade de partículas é carregada. A eficiência global estimada em 
aproximadamente 75,92% mostrou-se satisfatória na separação da terra 
diatomácea, revelando que esta operação é uma técnica promissora de 
separação e caracterização para amostras de menor granulometria. 
 
 
 
1.INTRODUÇÃO 
A elutriação éa operação unitária de 
separação de partículas sólidas, tendo como 
base a diferença de diâmetro e de densidade 
(CREMASCO,2010).Este processo é utilizado 
para separar partículas demasiadamente finas, 
de tamanho inferior ao que pode ser separado 
por peneiras, em vários tamanhos graduados 
(PERRY,1997).A operação unitária de 
elutriação refere-se á operação baseada na 
diferença entre a velocidade média do fluido e 
a velocidade terminal da partícula. O sistema 
de elutriação é dividido em duas colunas onde 
amostra de partícula é alimentada perto do 
topo da primeira coluna, enquanto o fluido e 
alimentado com vazão volumétrica perto 
dessa mesma coluna. As partículas de 
diâmetro ou massa especifica menor são 
carregadas para a segunda coluna de diâmetro 
 
 
maior que o da primeira coluna, enquanto as 
partículas que apresentam maior diâmetro do 
que aquelas carregadas são coletadas no fundo 
da coluna (CREMASCO,2012). 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. 
Para que ocorra o deslocamento, é 
necessário que exista uma força diferencial de 
densidade entre a partícula e o fluido e ainda 
que uma força externa de campo atue sobre o 
sistema proporcionando um movimento 
relativo sólido-fluido. A força de campo 
normalmente é gravitacional, mas quando a 
partícula é muito pequena, torna-se ineficaz a 
gravidade para movê-la através do fluido, e 
nesse caso aplica-se uma força no fluido no 
sentido contrário ao da gravidade gerando 
uma força de arraste fazendo com que a 
partícula sólida se mova (RAYMANN). 
 
2. MATERIAIS E MÉTODOS 
Foi utilizado no ensaio de Elutriação a terra 
de diatomácea, apresentada na Figura 1. 
 
Figura 1 – Terra diatomácea. 
 
Fonte: Autores (2017). 
O equipamento utilizado para o ensaio 
foi um conjunto de elutriação exibido na 
Figura 2. 
 
Figura 2 – Bomba (a) e Conjunto 
elutriação (b). 
 
Fonte: Autores (2017). 
 
Para a realização do ensaio, colocou-se 
a massa de 5 g de terra diatomácea, 
previamente pesada na torre de elutriação, 
fixando bem o papel filtro no funil de 
Büchner. O papel filtro (previamente pesado) 
tem a função de reter a massa transportada 
pelo elutriador. Configurou-se a bomba 
peristáltica para as vazões desejadas, e 
quando acionada, iniciou-se a cronometragem 
do tempo dos ensaios. 
Dado o tempo de elutriação estimado, 
desligou-se a bomba peristáltica e a de vácuo. 
Os filtros foram retirados e acomodados na 
estufa cerca de 24 h a 60 °C para secagem. A 
fim de verificar a massa de terra diatomácea 
real retida a cada elutriação, pesaram-se os 
mesmos. O processo de elutriação foi 
repetido para cada vazão. 
Realizou-se ainda um teste de proveta 
para verificar a vazão real da bomba 
peristáltica, onde para cada vazão ajustada na 
bomba fixou-se um tempo e verificou-se o 
volume dentro da proveta obtendo assim a 
vazão real da bomba. 
 
3. METODOLOGIA DE CÁLCULO 
 
 
 
Estimadas as velocidades terminais das 
partículas, a fim de verificar o regime de 
escoamento, utilizou-se o Método de Perry 
(considerando as partículas de terra 
diatomácea de geometria esférica) dado pela 
relação coeficiente de arraste/Número de 
Reynolds, apresentada na Equação 1: 
 
 
 
O número de Reynolds da partícula 
(Rep) foi determinado através de uma tabela e 
a partir da relação CD/Rep, pode-se 
determinar o número de Reynolds. 
Sendo os valores encontrados 
consideravelmente baixos e próximos a 1, 
concluiu-se que a elutriação ocorreu em 
escoamento em Regime de Stokes, podendo-
se assim utilizar a Equação 2 para determinar 
o diâmetro das partículas: 
 
 
 
Determinou-se a fração retida, , 
com as massas retidas nos filtros, de acordo 
com a Equação 3: 
 
 
 
Baseando-se nos dados encontrados, foi 
possível obter o diâmetro de Sauter, de 
acordo com a Equação 4: 
 
 
 
Por fim, para a determinação da 
eficiência individual e global do elutriador, 
fez-se uso da relação representada pela 
Equação 7: 
 
(5) 
 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Os dados obtidos no experimento estão 
apresentados na tabela 1: 
 
Tabela 1: Posição do controlador, vazão, 
velocidade das partículas, diâmetro das partículas 
e eficiência individual do controlador. 
Posição 
do 
controlad
or 
Q (m³/s) V(m/
s) 
Dp 
(um) 
ɳi(%) 
1 2,58E-07 5,09
E-06 
3,7113
67 
3,4588
81 
2 4,06E-07 8,00
E-06 
4,6556
2 
7,9968
01 
3 0,000000
6 
1,18
E-05 
5,6630
75 
12,534
72 
4 1,27E-06 2,50
E-05 
8,2351
83 
24,060
53 
5 0,000001
71 
3,37
E-05 
9,5603
71 
27,870
87 
Fonte: Autores (2017). 
 
Observou-se a partir da análise da Tabela 1, 
que quanto maior a vazão da bomba 
peristáltica, o conjunto deelutriação envolveu 
e carregou maior número de partículas. O 
valor encontrado para o diâmetro médio de 
Sauter foi: 4,451139751µm mostra-se 
condizentes com o resultado esperado quanto 
à caracterização granulométrica das 
partículas. 
A análise granulométrica diferencial e 
acumulada (passante e retida) é dada pelas 
Figuras 3 e 4, respectivamente. 
 
 
 
Figura 3 – Curva Análise Granulométrica
 
Fonte: Autores(2017). 
 
Figura 4 - Curva de analise granulometrica 
(passante e retida). 
Fonte: Autores(2017). 
 
O valor de pico da Figura 3 representa a 
o ensaio com maior fração retida no filtro 
(partículas de diâmetro ± 5,66 µm). Mesmo o 
diâmetro médio de Sauter encontrado 
(4,451139751µm) não estando na faixa do 
valor de pico na figura, ainda representa a 
amostra, pois a variação na vazão dos ensaios 
de elutriação deu-se de forma elevada. 
Se o ensaio tivesse sido iniciado 
partindo-se de uma vazão menor e mantido 
uma evolução gradual e de menor módulo, 
obter-se-iam dados suficientes
para uma 
análise mais detalhada e logo uma 
caracterização mais eficiente. 
Observa-se que as curvas obtidas na 
Figura 4 assemelham-se às encontradas na 
literatura, de acordo com Foust, 2008. Sendo 
assim consideradas aceitáveis. 
O valor da eficiência global estimado 
em aproximadamente 75,92% revela que a 
classificação da terra diatomácea pelo 
processo de elutriação foi satisfatória, ou seja, 
75,92% das partículas foram analisadas e 
classificadas quanto ao seu diâmetro. 
 
6. CONCLUSÃO 
O diâmetro médio de Sauter 
encontradoa partir da realização do ensaio de 
elutriação da terra diatomácea foi de 
4,451139751µm. As curvas de análise 
granulométrica diferencial (passante e 
acumulada) obtidas assemelham-se à 
literatura de acordo com Foust, 2008, 
podendo considerá-las assim satisfatórias. 
As velocidades de arraste utilizadas no 
elutriador, os diâmetros de partícula e a 
eficiência individual para cada velocidade 
apresentados na Tabela 1 mostraram que uma 
maior quantidade de partículas é carregada 
quando a vazão e a velocidade de arraste do 
fluido são maiores. 
A partir da realização deste 
experimento, conclui-se que os ensaios de 
elutriação apresentaram uma eficiência global 
de 75,92%, o que significa afirmar que esta 
operação unitária é uma técnica promissora de 
separação e caracterização para amostras de 
menor granulometria. 
 
Fr
a
çã
o
 M
as
si
ca
Diâmetro de partícula (um)
Distribuição Granulometrica
Fr
a
çã
o
 M
as
si
ca
Diâmetro particula (um)
Analise Granulometrica ( 
passante e retida)
Retida
Passante
 
 
7. NOMENCLATURA 
 
Figura 5 – Nome e unidade das simbologias 
usadas ao longo do artigo. 
 
Fonte: INCROPERA (1990) 
8. REFERÊNCIAS 
Bomba Peristáltica. Disponível em 
<http://www.technopump.com.br/bomba-
peristaltica.htm>. Acesso em: 08 de 
Setembro. de 2017. 
 
CREMASCO, M. A. Operações Unitárias em 
Sistemas Particulados e Fluidomecânicos. 
Blucher, São Paulo, 2012. 
 
INCROPERA, F.P.; DEWITT, D.P. 
Fundamentos de Transferência de Calor e de 
Massa, 3a edição, LTC - Livros Técnicos e 
Científicos Editora S. A., R. J. 1990. 
 
RAYMANN, F. P. Projeto de 
dimensionamento de um sistema de leito 
fluidizado gás-sólido. Universidade 
Tecnológica Federal do Paraná. Disponível 
em: 
<http://conferencias.utfpr.edu.br/ocs/index.ph
p/sicite/2012/paper/viewFile/401/166>. 
Acesso em: 3 de Setembro. de 2017.