Separação de sóldos e líquidos de gases

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Os principais objetivos na separação são :
� Limpeza de gases - Ex. gotículas em
evaporadores, reatores e colunas de absorção;
� Controle da poluição - Ex. Poeira, fumaça;
� Segurança - Ex. Partículas inflamáveis ou
explosivas;
� Recuperação de material arrastado - Ex.
Secagem em spray dryer.
� Câmaras gravitacionais
� Separadores inerciais
� Separadores centrífugos
� Filtros
� Separadores eletrostáticos
� Separadores úmidos
Câmara de poeira
Separador inercial
Separador centrífugo
Filtro mangaSeparador eletrostático
�Câmaras de poeira são sedimentadores
gravitacionais com objetivo de retirar poeiras de
correntes gasosas.
� São utilizadas em indústrias que possuem gases
muitos sujos em termos de material particulado.
�A câmara de sedimentação é um método baseado na
sedimentação livre, considerando o próprio peso e a
velocidade terminal das partículas.
Fig 1-Câmara gravitacional (Gomide, 1980)
A velocidade do gás na câmara deve ser pequena para
evitar a redispersão das partículas. Deve ficar na faixa de
0,02-0,6m/s até 1,5-3,0m/s.
Aplica-se para partículas grosseiras. Abaixo de 50µm a
eficiência é menor que 50%.
O funcionamento da câmara pode ser melhorado
incluindo-se chicanas ou telas, permitindo o aumento da
velocidade.
1. A velocidade do gás na câmara é igual a V ,
em qualquer lugar na câmara;
2. A componente horizontal da velocidade das
partículas no gás é sempre igual a V ;
3. A componente vertical da velocidade das
partículas é igual à velocidade terminal de
queda das partículas devido à gravidade;
4. Se a partícula sedimenta-se no fundo da
câmara, ela permanece lá e não é
suspendida novamente.
ut
V
A velocidade média na horizontal (V) pode
ser descrita por:
sendo:H – altura da câmara
L – largura
Q – vazão volumétrica
HL
QV
A
QV
⋅
=→=
Tempo de residência (tres):É o tempo que uma porção de gás,
que entra com a partícula, irá gastar para atravessar a câmara
na direção do escoamento.
V
C
tres =
� Se não houver turbulência, as partículas decantarão com
velocidade terminal ut.
� O tempo de queda das partículas (tq) em função da
velocidade terminal (ut) é dado por:
ut
H
tq =
V
ut
� Se tres > tq→ a partícula fica retida.
� Se tres < tq → a partícula é arrastada pelo gás para fora da
câmara de poeira.
Calcular: 
� Altura H;
� Largura C;
� Comprimento C.
� Para o cálculo da dimensão C da câmara assumimos:
� Gomide sugere L=2H
ut
H
V
C
=
tqtres =
� Como a câmara trabalha em regime de sedimentação livre,
pode-se utilizar a lei de Stokes:
� Sendo
ρ = densidade da partícula
ρ’=densidade do gás
µ = viscosidade do gás
Dp= diâmetro da partícula
g= aceleração da gravidade
µ
ρρ
18
'( )−
=
ppDgD
ut
�A velocidade do gás na câmara deve ser
pequena para que se evite redispersão.
Recomenda-se: 0,02 a 0,6 m/s.
�Andersen recomenda usar metade da
velociade terminal calculada com a lei de
Stokes para dimensionar a câmara com uma
velocidade do gás igual a 0,3 m/s.O que leva
em conta a forma das partículas e a
turbulência na câmara.
� A separação nestes equipamentos baseia-se na diferença
bastante grande entre a quantidade de movimento das
partículas sólidas ou gotículas e a do gás.
� As partículas não seguirão o caminho do gás se este mudar
bruscamente de direção.
Câmaras inerciais
Bateria de separadores
Separadores tipo venesiana
Torre de recheio Torre de Chicanas
� São coletores de segundo estágio.
� Faixa de aplicação 0,1 a 100 µm.
� Materiais filtrantes: lã, tecidos, algodão, poliéster, etc. 
� Temperatura: 80 a 150 °C 
� Indicados para partículas extremamente finas (0,1 µm)
� Altas eficiências 
� Altas temperaturas (até 550 °C)
-Gás entra tangencialmente na câmara
cilíndrica
-Alta velocidade (6 – 20 m/s)
-Partículas submetidas à ação de campo
centrífugo
-Aceleração de até 2500 vezes a
aceleração gravitacional
-Partículas: 10 < Dp < 2000µm
As proporções geométricas são expressas na forma de razões 
entre as dimensões:
Dependendo do tipo de 
ciclone que se está 
projetando deve-se 
escolher uma faixa de 
velocidade adequada:
Lapple: 6 a 21 m/s
Niigas: 15 a 24 m/s
Stairmand: 6 a 30 m/s
A eficiência de
coleta é função
do tamanho das
partículas!!
´)(2
9
´
ρρpi
µ
−
=
NV
BD
Tamanho de 
partícula que 
apresenta 
eficiência de 
coleta igual a 
50%.
Diâmetro de corte (D´)
N - número de espirais determinado 
experimentalmente 
B - largura da entrada do ciclone 
V - velocidade na entrada do ciclone 
µ - viscosidade do gás 
ρ - densidades
Relação entre eficiência de coleta e diâmetro de corte
Em que: Dp o diâmetro da partícula, Dcp o diâmetro de corte e η a 
eficiência de coleta.
Relação entre eficiência de coleta e diâmetro de corte
Configuração do sistema
Configuração do sistema
(Gomide, 1980)
�Gomide, R.; “Operações Unitárias –
Separações Mecânicas”, Vol. 3, Edição do
Autor, 1980.