Relatório Experimento Filtro Prensa

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FILTRAÇÃO - FILTRO PRENSA
C. F. BONFIM, J. A. D. PEREIRA
Centro Universitário da Fundação Educacional de Barretos, Departamento de Engenharia Química 
E-mail para contato: caarol.fuzari@hotmail.com
RESUMO – A filtração pode ser definida basicamente como a separação mecânica de partículas sólidas de uma suspensão liquida, com o auxílio de um leito poroso. Neste experimento foi utilizado um filtro prensa para realizar a filtração de uma solução aquosa de carbonato de cálcio a pressão constante. Tendo sido aferido o tempo em função volume foi possível calcular a resistência da torta e do meio filtrante através das equações posteriormente apresentadas neste.
 
1. INTRODUÇÃO
Filtração é um processo que tem como princípio a separação de um sólido de um líquido ou de um gás, no qual se encontra suspenso, onde o líquido passa através de um meio poroso que retêm o sólido formando o que é denominado de torta (BLACKADDER; 2004). 
Dentre as diversas vantagens de se utilizar filtro prensa, podemos citar o baixo custo de manutenção, menor consumo de energia, baixo custo no descarte dos sólidos, além do reaproveitamento da água, gerando benefícios. Pode-se citar, também, que o equipamento é capaz de produzir torta seca, proporcionando fácil manuseio e transporte, vida útil longa e redução na geração de resíduo (RUBIM, 2012). 
O funcionamento do filtro prensa placas e quadros baseia-se na alimentação a partir de uma bomba, da suspensão a ser filtrada, sendo que cada placa possui uma lona que delimita a formação da torta, que se formará conforme o composto flui contra placas filtrantes separando o sólido do líquido. Conforme a suspensão vai passando pelas placas, a concentração de sólidos aumenta e a pressão de alimentação se eleva proporcionalmente, fazendo com que os sólidos se aproximem mais, formando uma torta compacta com baixa concentração de líquidos. A saída do filtrado acontece através de torneiras que existem do lado de cada placa (GAUTO; ROSA, 2011). 
 As tortas de filtração podem dividir-se em duas classes, tortas compressíveis e incompressíveis. No caso de uma torta incompressível, a resistência ao fluxo de um dado volume não é apreciavelmente afetada, quer pela diferença de pressão da torta, quer pela velocidade de deposição do material. Com uma torta compressível o aumento da diferença de pressão causa a formação de uma torta mais densa com maior resistência (FOUST, 1982). 
O carbonato de cálcio é um dos sais mais comuns que existe, possui também propriedades alcalinas e é extraído de rochas como o calcário.
2. OBJETIVOS
Encontrar através da filtração à pressão constante os valores da Resistência do meio filtrante e da resistência da torta.
3. MATERIAIS E MÉTODOS
Filtro Prensa com 4 quadros 
1 cronômetro manual (celular)
30L de Água 
1,5Kg de CaCO3
O filtro prensa utilizado consiste em um conjunto de condicionamento de ar comprimido, e um conjunto de quatro placas de filtro com um sistema hidráulico para abertura e encerramento das placas. Cada placa tem uma área de superfície de filtração 16,2cm x 16,2cm, que é coberto com leito poroso. Os métodos eu imagino que não o jeito como o experimento foi feito. Para a solução primeiramente pesou-se 1,5Kg de CaCO3, que foi misturado com 30L de água em um reservatório que permaneceu sob agitação constante.
Com o cronômetro do aparelho celular marcou-se o tempo, em segundos, que o filtrado levou para completar em uma proveta de 2L, certo volume (sem um padrão definido). Esse procedimento foi realizado 15 vezes com volumes diversos, até o ponto em que a sua vazão foi reduzida havendo um maior acumulo de torta no meio filtrante. Após a realização dos experimentos a torta foi descartada.to foi feito utilizando como suspensão uma mistura de água e carbonato de cálcio.
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO
4.1 Resultados
Dados:
P = 490335 g/s².cm
µágua = 8,9x10-3 g/s.cm
ρágua = 1 g/cm³
Atotal = 1049,76 cm²
m = 0,748
Ao iniciar a filtração, foram coletados os dados de volume e tempo, inseridos na tabela 1 a seguir.
Tabela 1 - Dados coletados durante a filtração
	V (cm³)
	tacumulado 
(s)
	Vacumulado 
(cm³)
	tacumulado / 
Vacumulado (s/cm³)
	1400
	18
	1400
	0,0129
	2100
	39
	3500
	0,0111
	1800
	55
	5300
	0,0104
	1200
	67
	6500
	0,0103
	1200
	81
	7700
	0,0105
	1000
	95
	8700
	0,0109
	1000
	111
	9700
	0,0114
	1000
	129
	10700
	0,0121
	2000
	169
	12700
	0,0133
	2000
	223
	14700
	0,0152
	2000
	286
	16700
	0,0171
	2000
	347
	18700
	0,0186
	2000
	429
	20700
	0,0207
	2000
	508
	22700
	0,0224
	1950
	603
	24650
	0,0245
Foi feita então a regressão linear, utilizando como x a coluna de tacumulado (s) e como y a coluna tacumulado/Vacumulado (s/cm³). O coeficiente angular (a) encontrado na regressão foi 7,23x10-3 e o coeficiente linear (b) foi 6,12x10-7. Então, a equação linear y = ax+b tem a forma da equação 1:
 								(1)
A partir dos dados obtidos, deseja-se encontrar as resistências da torta e do meio filtrante. Para tanto, através da equação 2, onde K1 é a constante que depende da torta, expressa em g/s.cm7, K2 é a constante que depende do meio filtrante, expressa em g/s.cm4 e P é a pressão durante o experimento.
										(2)
De maneira simplificada, pode-se reescrever a equação 2 em função do Volume final, conforme a equação 3, onde os termos independentes e os termos dependentes dos volumes podem se igualar em ambas as equações:
 											(3)
Sabendo-se que a constante K2 é representada pela equação 5, e que B = a, pode-se então encontrar o valor de K2 e encontrar a Resistência do Meio Filtrante (Rm), expresso em cm-1:
								(4)
								(5)
Finalmente, para encontrar a Resistência específica da torta, α, expressa em cm/g, é necessário o valor de K1, que pode ser obtido através da equação 2. Isolando K1, foi obtido como resultado:
										(6)
A constante K1 também pode ser expressa conforme a equação 7
											(7)
Através da equação 7, é possível encontrar α. Para tanto, é preciso definir o valor do adimensional S (fração mássica de sólidos), expresso pela equação 8:
 										(8)
Finalmente, substituindo os valores e dados na equação 7, obtém-se que a Resistência específica da torta, α, é igual a 1,825x109 cm/g.
4.2 DISCUSSÃO
Com os dados da tabela 1, plotou-se o gráfico da figura 1, onde pode-se observar de início a variação no comportamento do gráfico, que pode ser devido à irregularidade de volumes coletados no início do experimento, quando a vazão era muito grande.
Em seguida nota-se um comportamento linear no gráfico, conforme foi ocorrendo a filtração, e um aumento gradativo da torta, gerando, consequentemente aumento da pressão e diminuição da vazão.
Figura 1 - Gráfico do experimento de filtração
5. CONCLUSÃO
Os resultados obtidos podem ser considerados satisfatórios, levando em consideração que o ajuste da regressão (r) foi 0,92, ou seja, próximo a 1. Um fator que pode ter influenciado tal resultado, foi que o experimento foi interrompido antes do acúmulo máximo de torta.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
BLACKADDER, D.A. Manual de operações unitárias. Londres: Hemus, 2004.
GAUTO, M. A.; ROSA, G. R. Processos e operações unitárias da indústria química. Rio de Janeiro: Ciência Moderna, 2011.
FOUST, A.S.; WENZEL, L. A.; CLUMP, C. W.; MAUS, L.; ANDERSON, L. B. Princípio das Operações Unitárias. Rio de Janeiro: LTC, 1982.
RUBIM, C. Vantagens dos filtros prensas. TAE, Santo André, n. 8, ago./set. 2012. Disponível em: <http://www.revistatae.com.br/artigos.asp?id=96&fase=c>. Acessado em: 10 de novembro de 2017.
Laboratório de Engenharia Química II