aula4 Curso Total de operações unitárias 1 POLIELETRÓLITO SEDIMENTAÇÃO

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20/08/2018
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Departamento de 
Engenharia
Engenharia Química
Operações Unitárias I
Professor: Raul Santos
Salvador/BA
AGOSTO/ 2018
Separação líquido- Líquido
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20/08/2018
2
• Agentes floculantes são adicionados na 
Floculação .
• Porquê:
�Agregados de células microbianas mais 
rapidamente sedimentarão por causa do 
aumento do diâmetro das partículas.
5
�Os micróbios , ou partículas de água em 
solução podem se apresentar eletricamente 
carregados, e assim eles geram repulsa um ao 
outro.
�Algumas células têm parede celular 
hidrofílica, e qcqbam associando a água a elas 
formando uma barreira celular termodinâmica 
Devido à forma irregular da célula, forma 
estérica pode gerar um obstácula a 
associação. 6
�Cargas aniônicas, carboxila e grupos fosfato 
presentes na superfície da célula, quando não 
Neutralizados podem impedir a agregação das 
moléculas.
7
Produtos químicos – polieletrólito: 
Após passar pelos hidrociclones a água ainda contém gotas oleosas, 
especialmente as de menor diâmetro, de separação mais difícil. 
Estas gotas deverão ser removidas através da flotação. 
As gotas de óleo presentes na água costumam ter 
cargas elétricas negativas. Isto pode ser medido 
através do chamado Potencial Zeta. Estas cargas 
negativas decorrem de substâncias que fazem parte 
da composição do petróleo, tais como os ácidos 
naftênicos.
Estas cargas negativas criam uma repulsão 
elétrica entre as gotículas de óleo, o que tende a 
mantê-las afastadas, impedindo a sua 
aglomeração e, portanto, dificultando a sua 
separação. 
Isso pode diminuir a eficiência do processo 
seguinte de tratamento da água (flotação). 
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Produtos químicos: polieletrólito 
Assim, para facilitar e aumentar a eficiência do processo de flotação, 
pode ser necessário: 
1) Neutralizar as cargas negativas das gotículas de óleo. 
2) Agrupar as gotículas de óleo na forma de flocos. 
Para isso, costuma-se empregar uma substância química chamada 
floculante. 
TRATAMENTO DE ÁGUA 
Produtos químicos: polieletrólito 
POLIELETRÓLITO- FLOCULANTE
� São moléculas poliméricas catiônicas: apresentam cargas positivas, 
as quais se associam às cargas negativas das gotas de óleo 
emulsionadas na água. 
Desempenha um papel duplo: coagulação + floculação 
Coagulação: neutralização das cargas superficiais responsáveis pela 
repulsão entre as gotículas 
Floculação: aglomeração das gotículas em estruturas maiores (flocos) 
TRATAMENTO DE ÁGUA 
Produtos químicos – mecanismo de atuação do polieletrólito:
TRATAMENTO DE ÁGUA 
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Produtos químicos – mecanismo de atuação da coagulação:
� Há uma variedade de coagulantes primários que podem ser 
usados em uma estação de tratamento de água:
Coagulantes Primários
Auxiliares coagulantes
� Auxiliares de coagulantes são adicionados à água durante o 
processo de coagulação para:
Melhorar a coagulação
Construa um floco mais forte e mais estável
Superar a formação lenta de flocos em água fria
Reduza a quantidade de coagulante necessária
TRATAMENTO DE ÁGUA 
Produtos químicos: polieletrólito 
FLOCULANTE
O objetivo da floculação é promover o crescimento de flocos para 
um tamanho que possa ser removido por sedimentação e filtração.
TRATAMENTO DE ÁGUA 
Produtos químicos polieletrólito:
Entretanto o uso do polieletrólito requer cautela porque:
TRATAMENTO DE ÁGUA 
1) É um material viscoso, propenso a formar borras e 
gomas, e que apresenta incompatibilidade química com o 
desemulsificante. 
2) Por ser um produto que também apresenta grupos 
ionizados (cargas positivas), um excesso do polieletrólito 
pode também dificultar o agrupamento das partículas 
dispersas na água.
Observar que o óleo flotado normalmente é reenviado para 
o processo de separação.
OPERAÇÕES DE SEPARAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO
O uso de agentes floculantes:
Objetivo: aumentar a probabilidade dos aglomerados recém-formados não 
se desagregarem espontaneamente, são eles:
Eletrólitos: neutralizam a dupla camada elétrica existente nas partículas 
sólidas em suspensão, eliminando dessa forma as forças de repulsão que 
favorecem a dispersão..
Coagulantes: provocam a formação de precipitados gelatinosos capazes de 
arrastar consigo. Por exemplo na clarificação de usa-se sais de alumínio e 
de ferro.
Agentes tensoativos: arrastam consigo os finos de difícil decantação.
Polieletrólitos: são polímeros de cadeias longas com um grande número de 
pontos ativos nos quais as partículas sólidas se fixam, formando flocos... 
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• A flotação é uma técnica de separação de
misturas que consiste na introdução de bolhas
de ar a uma suspensão de partículas.
• Esse processo é importante para:
�Tratamento de Minérios
�Meio Ambiente
�Processos Industriais
�Outros
FLOTAÇÃO
• Minérios sulfetados: Cu, Pb, Zn, Mo, Fe, Ni;
• Oxi-Minerais: Óxidos de Mn, Nb, Mn, Cr, Ti, Fe, 
Al, Si, Argilas etc.;
• Minerais semi-solúveis (não metálicos 
industriais): Fosfatos, CaF2 (fluorita), CaWO4 
(chelita),
• Carvão “metalúrgico”;
• Sais solúveis: KCl, NaCl;
TRATAMENTO DE MINERIOS
• Separação de proteínas;
• Impurezas na indústria do açúcar de cana;
• Separação de óleos, graxas, tensoativos 
(surfactantes, detergentes), remoção de odor 
e resíduos sólidos de indústria alimentícia;
• Reciclo de plásticos, pigmentos, corantes e 
fibras;
• Reuso (reciclo) de águas de processo (PET, 
lavagem de veículos, aviões);
PROCESSOS INDUSTRIAIS
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• Efluentes de usinas de tratamento por flotação de 
minérios, espessadores ou de concentração 
gravimétrica de finos (ciclones, espirais, mesas 
concentradoras).
• Tratamento de compostos orgânicos (plantas de 
extração por solvente), óleos, graxas e corantes 
(ágatas).
• Reciclo de águas (filtros): Remoção de ânions e 
íons cálcio.
• Tratamento de DAM – Drenagens Ácidas de 
Minas
MEIO AMBIENTE
• Separação-remoção de microorganismos 
(algas, fungos, bactérias);
• Tratamento de águas de processo no controle 
de corrosão, remoção de detergentes;
• Tratamento de águas para uso industrial e 
doméstico;
• Tratamento de esgotos domésticos (remoção 
de flocos biológicos, sólidos suspensos).
OUTROS
• i. Colisão e adesão (“attachment”) seletiva de 
partículas a bolhas de ar (flotação “real” –
“true flotation”);
• ii. Resistência ao cisalhamento e transferência 
de partículas à zona de espuma;
• iii. Resistência da unidade bolha-partícula na 
espuma e transferência ao concentrado.
PRINCIPIOS BASICOS DA FLOTAÇÃO
• Células mecânicas convencionais – Células 
FAI
MAQUINAS DE FLOTAÇÃO
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• Colunas de Flotação
MAQUINAS DE FLOTAÇÃO
• Tanque de flotação de uma estação de tratamento de água mostrando espuma 
esbranquiçada na parte superior do sistema de fases e água límpida na fase 
inferior após a flotação. A água purificada é coletada abaixo da espuma.
PURIFICAÇAO DE ÁGUA FLOTADORES
Flotadores: 
Flotação: 
� O processo de flotação consiste na geração de bolhas de gás no 
interior do efluente. Após o contato entre as bolhas de gás e as 
gotas de óleo e outros contaminantes oleosos ocorre a 
aderência e formação de um agregado bolha-partícula. 
� O gás, sendo muito menos denso que o óleo, tende a arrastar 
estes agregados oleosos para a superfície. 
Na superfície, o resíduo flotado forma um sobrenadante oleoso 
que é separado da água.
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Flotadores: Flotadores: 
Diferentes sistemas de flotação: 
� 1° Sistema mecânico: rotor promove a indução do gás ou ar na 
água. 
� 2° Spargers : as bolhas de gás são geradas através da passagem do 
fluxo de gás pelos poros de tubos distribuidores de gás. Sériosproblemas devido obstrução dos poros. 
� 3° Flotador a gás induzido: as bolhas de gás são geradas através de 
um edutor, o qual succiona gás ou ar para dentro do flotador. 
� 4° Flotador a gás dissolvido: bomba centrífuga pressuriza gás (ou 
ar) e água em contato, dissolvendo a fase gasosa na água. A seguir 
a água é injetada no flotador, com redução de pressão, liberando a 
fase gasosa.
Flotadores: 
Flotadores: 
Principais processos de flotação :
� 1)Sistema mecânico(Eletroflotação)
� 2)Spargers
� 3)Flotação por gás induzido (FGI) 
� 4)Flotação por gás dissolvido (FGD) 
Processos diferem entre si segundo a forma em que o gás é induzido 
no sistema
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Flotadores: 1)Flotação MECÂNICA- FGI:
• No sistema mecânico é utilizado um rotor que promove a indução do gás 
na água, gerando pequenas bolhas do mesmo. No sistema hidráulico 
utiliza-se uma bomba centrifuga para direcionar parte da água para 
ejetores, onde as bolhas de gás são criadas. 
Flotadores: 
Flotadores: 
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2) Flotação SPARGES- FGI:
• No sistema que utiliza Sparges, as bolhas de gás são geradas por meio 
da passagem do fluxo de gás pelos poros dos tubos constituintes do 
sistema Sparging.
Flotação SPARGES:
3) Flotação por Gás Induzido (FGI):
• No processo de flotação por gás induzido, o gás é introduzido no efluente 
a ser tratado, através de um tubo, contendo em sua extremidade um 
acessório para a dispersão do gás em bolhas pequenas, normalmente 
inferiores a 10 E4 µm. Em alguns casos, podendo obter-se bolhas com 
diâmetros entre 10²µm e 10³µm, mediante o uso de rotores como meio 
de dispersão do gás. Na flotação por gás induzido, as bolhas de gás 
podem ser geradas por diferentes mecanismos: Mecânico, hidráulico e 
com utilização de Sparges.
Flotação por Gás Induzido (FGI):
• Este processo apresenta a vantagem, de permitir que grande quantidade de 
fase gasosa seja admitida no sistema, entretanto o tamanho das bolhas 
geradas é relativamente grande (1 a 2 mm), quando comparado ao FGD, e 
com isto diminui a eficiência de remoção de partículas pequenas. Apesar de 
menor eficiência , esta tecnologia é a mais largamente utilizada em ambiente 
offshore, por se tratarem de unidades mais compactas (trabalham com 
elevada relação gás/líquido).
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Flotadores: 
� Flotação a gás dissolvido (FGD): parte da água é previamente 
saturada com gás sob pressão e injetada no flotador. A 
despressurização da água na câmara de flotação gera uma 
grande quantidade de bolhas, de tamanho extremamente 
reduzido. 
Bomba DGF Monosep. 
Tamanho de bolha:
Ø = 1 a 100 μm 
O tamanho de bolha 
pode ser controlado 
pela válvula de 
pressão.
4)Flotação A GÁS DISSOLVIDO -FGD Flotação por Gás Dissolvido (FGD)
• Na flotação por gás dissolvido, todo ou pelo menos uma parte do efluente a ser 
tratado é previamente saturado com gás sob pressão. Nesse processo, são 
geradas bolhas de tamanho extremamente reduzido (<10²µm), quando da 
despressurização desse efluente na câmara de flotação.
• Nos sistemas de flotação por gás dissolvido, a quantidade de gás disponível 
depende, essencialmente, da pressão de operação do sistema. Há dois tipos de 
modelo: Com pressurização total da carga e com pressurização parcial da carga.
Flotação por Gás Dissolvido (FGD) Flotação por Gás Dissolvido (FGD)
• Pressurização Total da Carga:
Este modelo de operação representa a condição de máxima oportunidade 
para a interação bolha-gota. Nesse modelo, um grande número de bolhas 
de pequeno diâmetro esta presente no meio, aumentando assim a 
probabilidade de colisão bolha-gota.
• Pressurização Parcial da Carga:
O modelo apresenta uma menor probabilidade de colisão bolha-gota, 
devido ao menor numero de bolhas presentes no sistema.
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Flotação por Gás Dissolvido (FGD)
• Vale salientar que em função do maior volume de 
gás envolvido, o modelo de pressurização total da 
carga envolve custos de construção e operação mais 
elevados. É fundamental destacar que a escolha do 
tipo de modelo dependerá também do grau de 
eficiência desejado e das facilidades locais 
existentes.
Flotadores: 
Comparação entre o processo de flotação a gás dissolvido e a gás 
induzido: 
- FGD- O tamanho das bolhas de gás geradas, no processo de 
flotação a gás dissolvido, são normalmente, bem menores que no 
processo a gás induzido; 
- O processo de flotação a gás dissolvido tem um maior custo de 
instalação e operação que o processo a gás induzido; 
- A flotação a gás dissolvido é, normalmente, mais eficiente; 
- A energia interna e a turbulência gerada na célula de flotação a 
gás induzido é bem maior que na célula de flotação a gás 
dissolvido.
Flotadores
(Comparativo entre os processos de flotação FGD e FGI)
Comparação entre o processo de flotação a gás dissolvido e a gás 
induzido: 
CARACTERÍSTICAS FGD FGI
Tamanho das bolhas de gás 
geradas
Menor Maior
Energia interna e turbulência 
gerada
Menor Maior
Eficiência Maior Menor
Custo da instalação e operação Maior Menor
Dimensões Maior Menor
Área de Atuação Terra Mar
AS OPERAÇÕES UNITÁRIAS NO
PROCESSO DE ALIMENTOS
Vegetais são arrastados por
flotação em um fluxo
turbulento enquanto as
impurezas de maior peso, tais
como pedras, gravetos e os
frutos estragados afundam , e
são retirados pela parte
inferior dos tanques.
Limpeza Úmida por flotação 
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Agentes de Floculação
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OPERAÇÕES DE SEPARAÇÃO 
SÓLIDO-LÍQUIDO
Clarifiers 
� Retirada de sólidos valiosos de suspensões, por 
exemplo: a separação de cristais de um licor-mãe;
� Separação de líquidos clarificados de suspensões;
� Decantação de lodos obtidos em diversos processos 
(ex.: tratamento de efluentes e de água potável, etc.).
Aplicações:
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OPERAÇÕES DE SEPARAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO
processos de sedimentação e decantação
Classificação ...
1. Separação por decantação
- Clarificação de líquidos
- Espessamento de suspensões
- Lavagem de sólidos
OPERAÇÕES DE SEPARAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO
A etapa de separação sólido-líquido está entre as 
operações unitárias mais importantes que hoje são 
empregadas em indústrias químicas, têxteis, 
farmacêuticas, no beneficiamento de minério, bem 
como no processamento de alimentos, tratamento 
de água e resíduos...
A separação de partículas de um fluido nos processos 
de sedimentação e decantação ocorre pela ação da 
gravidade sobre as partículas. 
• Quando a queda da partícula não é afetada pela proximidade
com a parede do recipiente e com outras partículas, o processo é
chamado Decantação Livre. Aplica-se a modelagem simples do
movimento de partículas em fluídos.
• A operação de separação de um lodo diluído ou de uma
suspensão, pela ação da gravidade, gerando um fluido claro e
um lodo de alto teor de sólidos é chamada de Sedimentação.
Neste caso, se usam equações empíricas (deve-se evitar o uso
das equações de movimento de partículas sólidas isoladas em
fluídos).
• A decantação livre ocorre quando as concentrações volumétricas 
de partículas são menores que 0,2% (de 0,2% a 40% tem-se 
Decantação Influenciada) 
Sedimentação versus Decantação
• A sedimentação ocorre quando a concentração volumétrica 
das partículas é maior que 40% 
55
� Se as partículas forem 
muito pequenas, existe o 
Movimento Browniano.
� Ele é um movimento 
aleatório gerado pelas 
colisões entre as moléculas 
do fluido e as partículas.
� Nesse caso, a teoria 
convencional do movimento 
de uma partícula em um 
fluido não deve ser usada e 
recorre-se a equações 
empíricas.
Movimento Browniano de uma partícula
http://www.youtube.com/watch?v=74RL_FlYJZw&feature=related
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Separação (quebra) das emulsões de petróleo: 
Ocorre atravésuma sequencia de etapas: 
→3) Decantação:
É a decantação das gotas pela ação da força gravitacional, devido à 
diferença de massa específica entre o óleo e a água. A aceleração 
sofrida pela gota é a resultante das forças que atuam na 
sedimentação das gotículas: a força peso, o empuxo e o arrasto 
viscoso do meio contínuo. 
É a separação de uma suspensão diluída pela ação da força 
do campo gravitacional, para obter um fluído límpido e uma 
“lama”com a maior parte de sólidos.
1. Sedimentação
Tipos de lama:
58
tempo
59
Mecanismo (fases) da sedimentação
tempo
Zona clarificada
Zona de concentração 
uniforme
Sólidos sedimentados
Zona de transição
Zona de concentração 
não-uniforme
Pode acontecer em batelada ou 
processo contínuo. A diferença é 
que em processo contínuo, a 
situação mostrada na proveta #3 se 
mantém, permitindo a entrada e 
saídas constantes.
#3
A sedimentação industrial ocorre em equipamentos 
denominados tanques de decantação ou decantadores, que 
podem atuar como espessadores ou clarificadores. 
Quando o produto é a “lama” se trata de espessador, e 
quando o produto é o líquido límpido temos um clarificador. 
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Zonas de sedimentação em um sedimentador contínuo 
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Exemplo – Velocidade de Sedimentação: A tabela abaixo mostra um ensaio de 
suspensão de calcário em água, com concentração inicial de 236g/L. A curva 
mostra a relação entre velocidade de sedimentação e a concentração dos sólidos.
Tempo, h Altura da interface, cm
0 36
0,25 32,4
0,50 28,6
1,00 21
1,75 14,7
3,00 12,3
4,75 11,55
12,0 9,8
20,0 8,8
Eq. Reta no instante i: zL=zi-vL*t
61
zL
Zi
vL = (zi-zL)/t
t
Tempo 
h
Velocidade de sedimentação 
cm/h
Concentração 
g/L
0,5 15,65 236
1,0 15,65 236
1,5 5,00 358
2,0 2,78 425
3,0 1,27 525
4,0 0,646 600
8,0 0,158 714
Os coeficientes angulares da curva anterior, em qualquer instante, representam as 
velocidades de sedimentação da suspensão. Assim elabora-se a tabela de “tempo” 
versus ”velocidade”.
00 zcAzcA i ⋅⋅=⋅⋅
Z0 = altura da interface inicial, cm
C0 = concentração inicial, g/L
Zi = altura da interface no tempo “i”, se todos os 
sólidos estivessem na concentração “c”, 
C = concentração de sólidos no tempo “i”, g/L
Pode-se calcular a concentração de sólidos a cada instante e plotar.
A concentração de sólidos em suspensão (C) seria obtida pela equação abaixo.
62
iz
zc
c 00
⋅
=
63
Exercício
Um lodo biológico proveniente de um tratamento secundário 
de rejeitos, deve ser concentrado de 2500 até 10900 mg/litro, 
em um decantador contínuo.
A vazão de entrada é 4,5 x 106 litros por dia.
Determine a área necessária a partir dos dados da tabela.
Tempo (min) 0 1 2 3 5 8 12 16 20 25
Altura da 
interface (cm)
51 43,5 37 30,6 23 17,9 14,3 12,2 11,2 10,7
64
00 CZCZCZ uucc ==
Considerando área de sedimentação constante
u
u C
CZZ 00=
cmZ
u
7,11
10900
250051
=
⋅
=
Tempo = 11,2 min
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Tempo 
(min)
Altura da 
interface (cm)
Concentração da 
suspensão (mg/ml)
0 51 2500,0
1 43,5 2931,0
2 37 3445,9
3 30,6 4166,7
5 23 5543,5
8 17,9 7122,9
12 14,3 8916,1
16 12,2 10450,8
20 11,2 11383,9
25 10,7 11915,9
0,0
2000,0
4000,0
6000,0
8000,0
10000,0
12000,0
14000,0
0 5 10 15 20 25 30
0
0
0 C
AZCQ
u
θ
=&
uZ
QA θ
0
&
=
Concentração desejada= 10900 mg/ml
min2,11=
u
θ
25
6
1092,6
51
2,111440/1000105,4
cmx
xA =⋅⋅=
22,69 mA =
Tempo = 17,5 min
Cálculo da área
2108 mA =
► Sedimentação discreta (Tipo 1):
As partículas permanecem com dimensão e 
velocidade constantes ao longo do processo de 
sedimentação.
► Sedimentação floculenta (Tipo 2):
As partículas se aglomeram e sua dimensão e 
velocidade aumentam ao longo do processo de 
sedimentação.
► Sedimentação em zona (Tipo 3): 
As partículas sedimentam em massa (e.g., adição 
de cal). As partículas ficam próximas e interagem.
► Sedimentação por compressão (Tipo 4): 
As partículas se compactam como lodo.
CLASSIFICAÇÃO DOS PROCESSOS DE SEDIMENTAÇÃO
66
2. SEDIMENTAÇÃO DISCRETA (TIPO 1)
► As partículas permanecem com dimensões e velocidades 
constantes ao longo do processo de sedimentação, não 
ocorrendo interação entre as mesmas.
Decantadores em uma instalação de 
tratamento de esgotos
67
Zona de Lodos
H
Vs>Vc
Vs = Vc
Vy
Vx
Vs<Vc
Zona de 
Saída
Zona de 
Entrada
Zona de 
decantação
Vx
Vy
H
Vx
Vy
Vx
Vy
H/3
H/3
H/3
L/3
Bandejas
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L
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Decantador laminar de placas
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Canal de Água 
Floculada
Escoamento preferencial
Canal de Água Decantada
Descarga de 
Lodo
t
H
vs =
t
L
BH
t
LBH
Area
Q
vh ===
•
B
H
L
1
Vh
Vs
L
Hv
v hS
.
=
Area
Q
vAvQ hh
•
•
=→= .
Considere o 
decantador horizontal 
ao lado e a trajetória 
da partícula sólida 
(linha tracejada):
Taxa de escoamento superficial na direção “h”:
Velocidade média da partícula na direção “s”: 
(velocidade de sedimentação)
[1]
[2]
Isolando “t” de [1] e substituindo em [2] tem-se: [3]
Como a velocidade da partícula na direção “h” é a mesma do fluído, tem-se de [1]:
[4]
Cálculos de Projeto t1 t2∆t = t2-t1 = t
70
escoamentodeÁrea
Q
BH
Q
vh
••
==
Substituindo agora [4] em [3] tem-se:
ãosedimentaçdeArea
Q
BL
Q
L
H
BH
Q
vS
••
===
As partículas com vs inferiores à razão Q/BL (que seria Vc) 
não sedimentarão, e sairão junto com o fluido clarificado.
[5]
“vs” = velocidade (vertical) de sedimentação (m/s)
“vh” = taxa (horizontal) de escoamento superficial (m3/m2/dia)
escoamentodeÁrea
Q
BH
Q
vh
••
==
ãosedimentaçdeArea
Q
BL
Q
vS
••
==
Equações básicas para sedimentação discreta:
71
L
Hv
v hS
.
=
BH
Q
vh
•
=
Exemplo:
Dimensionamento de um sedimentador convencional.
000.20
..
Re <=
f
fhh Rv
µ
ρ
Molhado Perímetro
escoamento de Área
== HidráulicoRaioRh
Exigência:
(1) A área do sedimentador
(2) O tempo de residência da partícula no sedimentador
onde
• Vazão: 1,0 m3/s
• Número de unidades de 
sedimentação: 4
• Velocidade de sedimentação das 
partículas sólidas: 1,67m/h
(valor obtido de um estudo prévio)
• Profundidade da lâmina líquida: 
H=4,5 m
• ρf = 1000 kg/m3 e µf = 1 cP
Pede-se para calcular:
B
H
L
1
Vh
Vs
t1 t2∆t=t2-t1=t
(3) A velocidade horizontal 72
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dia
m
dia
horas
hora
s
s
mQ total
33
86400
1
24
.
1
min60
.
min1
60
.
1
==
•
diam
mhmvs 2
340/67,1 ==
dia
m
oressedimentaddia
mQ
orsedimentad
33
21600
4
1
.
86400
==
•
Resolução: 
(1) Área do sedimentador
ãosedimentaçdeArea
Q
BL
Q
vS
••
==
25402160040 mBL
BL
=→=
(Dado fornecido)
Substituindo a Q e vs tem-se:
Admitindo uma relação entre L/B igual a 4 
(valor geralmente usado), tem-se: 
4B2 = 540 m2
B ≅ 11,62 m L ≅ 46,47 m B
H
L 73
h
m
h
dia
dia
mQ
33
900
24
21600 ==
•
(2) Tempo de residência da partícula no sedimentador (até alcançar a parte 
de baixo do sedimentador e se depositar formando a “lama”)
•
•
=→=
Q
volume
tempo
tempo
volumeQ
Volume = B.L.H = 11,6m * 46,5m * 4,5m = 2430 m3
Substituindo Q e volume na equação acima tem-se:
Tempo = 2,70h = 2h42minutos
(3) Velocidade horizontal
min
m
h
m
mm
hm
BH
Q
vh 28,021,175,4*6,11
/3900
====
•
B
H
L
vh
vs
74
Verificação do Reynolds:
m
mm
mm
BH
HBRh 53,26,115,4*2
5,4*6,11
2
.
Molhado Perímetro
escoamento de Área
=
+
=
+
==( ) ( ) 12122
.10.1
/100053,2/00478,0..Re 3
3
===
− sPa
mkgmsmRv
f
fhh
µ
ρ
12122 < 20000 OK!
Condição inicial
75
Diâmetro das partículas
Fr
eq
ü
ên
ci
a 
re
la
ti
va
Diâmetro crítico
Somente as partículas com 
diâmetro superior ao diâmetro 
crítico serão sedimentadas.
3. SEDIMENTAÇÃO (TIPOS 2 E 3)
Distribuição dos diâmetros das 
partículas presentes na 
suspensão diluída 
76
Esses casos ocorrem quando o 
dimensionamento foi realizado 
considerando apenas partículas 
superiores ao diâmetro crítico, e 
eventualmente, a suspensão 
diluída foi alterada. Outro caso 
ocorre quando tem-se um espaço 
físico limitado para a construção 
do sedimentador.
20/08/2018
20
Diâmetro das partículas
Fr
eq
ü
ên
ci
a 
re
la
ti
va
Diâmetro crítico
dp > dc
Partículas 
sedimentáveis
Nova distribuição dos 
diâmetros das partículas 
presentes na suspensão 
diluída
Com a aplicação de agentes floculantes tem-se:
77
Dosagens de agentes floculantes empregados no tratamento de
águas de abastecimento
� Sulfato de alumínio: 
5 mg/L a 100 mg/L
� Cloreto férrico: 
5 mg/L a 70 mg/L
� Sulfato férrico: 
8 mg/L a 80 mg/L
� Coagulantes orgânicos catiônicos:
1 mg/L a 4 mg/L
Floculação: “Precipitação de certas soluções coloidais, sob a forma 
de flocos tênues, causada por um reagente.”
Com o aumento do diâmetro das partículas há, consequentemente, o 
aumento de sua velocidade de sedimentação ao longo da altura.
78
Existem correlações empíricas para a decantação influenciada que 
consideram o escoamento laminar de partículas esféricas rígidas, 
uma delas é a seguinte:
Quando existe interferência entre as partículas, resultando em uma 
velocidade de sedimentação mais baixa que a decantação livre prevista 
pela Equação de Stokes.
DECANTAÇÃO INFLUENCIADA (0,2% a 40%)
( ) ( )εε
µ
ρρ
−−
−
=
119.4
2
, 18
e
Dg
v ms
wt
porosidade
fluido do eviscosidad
=
=
ε
µ
m
sf
sf
sf
m V
mm
VV
mm +
=
+
+
=ρ (Densidade aparente da mistura)
Vt,w = Velocidade do movimento descendente das 
partículas sólidas
79
Esta equação permite calcular a velocidade de sedimentação de 
partículas pequenas em uma decantação influenciada. Não existe 
informação equivalente para o caso de esferas grandes, nem para o caso 
de partículas irregulares.
Exemplo:
Calcule a velocidade de sedimentação da partícula no caso de uma
decantação influenciada de esferas de vidro com tamanho de 200 mesh
no seio de água.
Dados:
3/2600 mkgs =ρ
mxmD 5104,774 −== µ
3/1000 mkgf =ρ
smkgcpF ./101
3−
==µ
8,0=ε
Concentração = 0,2
80
20/08/2018
21
Se consideramos como base de cálculo 1 m3 de suspensão 
(mistura), desse volume 0,2 m3 será vidro, com uma massa de 
0,2 x 2600kg/m3 = 520 kg, 
e teremos 0,8 m3 de água com uma massa de 800 kg. 
Resolução:
A massa total da suspensão será 1320 kg, portanto: 
3/1320 mkgm =ρ
( ) ( )
µ
ερρ ε
18
119,42
,
−−
−
=
eDg
v mswt
( ) ( ) smxe
mskgx
mxsmx
m
kg
v xwt /1032,1/1018
104,7/8,98,013202600 32,019,43
2252
3,
−−
−
−
=−=
Através da equação da decantação influenciada, obtém-se a 
velocidade de sedimentação da partícula:
(densidade da mistura; aparente)
81
OPERAÇÕES DE SEPARAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO
Dimensionamento de Clarificadores
Dimensionamento de Clarificadores
O projeto de decantadores se baseia na curva de decantação... 
a amostra previamente homogeneizada da suspensão é colocada num tubo 
de vidro graduado de seção constante (proveta) e deixada em repouso...
depois de um certo tempo, as partículas mais grossas depositam-se no 
fundo do tubo e as mais finas continuam em suspensão...
As partículas intermediárias ficam distribuídas em diversas alturas de 
acordo com a sua granulometria. 
não há uma linha nítida de separação entre a suspensão e o líquido 
clarificado. 
A única separação nítida é entre o sedimento sólido depositado no fundo e 
o resto da suspensão...
Dimensionamento de Clarificadores
A área de decantação S (m2) é obtida a partir de 
dados experimentais podendo ser calculada 
pela equação ...
QA = vazão volumétrica da suspensão alimentada (m3/h)
u = velocidade de decantação (m/h) 
u
AQS =
OPERAÇÕES DE SEPARAÇÃO SÓLIDO-LÍQUIDO
Deve-se (pode-se) usar um coeficiente de segurança de 
100% ou mais para atender uma série de fatores 
imprevisíveis... 
A partir da curva de decantação se obtém a velocidade 
de decantação.
Durante o ensaio de decantação se mede a altura Z
da interface do líquido límpido no recipiente 
graduado em diversos instantes e traça-se a curva 
versus Z vs. Ɵ...
20/08/2018
22
TRATAMENTO DE 
ÁGUA
86
Tratamento Convencional de Água 
Superficial para Água Potável
Tratamento Convencional de Água 
Superficial para Água Potável
• O principal objetivo do Tratamento de Água é 
cumprir os regulamentos das Agências de 
Proteção Ambiental que exigem filtração 
como uma "técnica de tratamento" 
obrigatória para todos os suprimentos de água 
de superfície.
20/08/2018
23
Fonte de Água
89
O tratamento da água 
produzida é o conjunto de 
operações realizadas com a 
finalidade de torná-la adequada 
para o descarte, reinjeção ou 
utilização. 
5. TRATAMENTO DE ÁGUA PRODUZIDA 
TOG
O Teor de Óleos e Graxas (TOG) constitui um dos parâmetros 
ambientais de maior relevância para a indústria de petróleo. Os limites 
estabelecidos para este parâmetro são recomendados pela Resolução 
393 de agosto de 2007 do CONAMA, cujos limites de óleos e graxas 
para o descarte de água produzida em plataforma 
devem obedecer à concentração média aritmética simples mensal de 
óleos e graxas de até 29 mg/L, com valor máximo diário de 42 mg/L. 
TRATAMENTO DE ÁGUA PRODUZIDA CONAMA Resolução N° 357 
• Resolução N° 357 em questão “dispõe sobre a 
classificação dos corpos de água e diretrizes 
ambientais para o seu enquadramento, bem 
como estabelece as condições e padrões de 
lançamento de efluentes, e dá outras 
providências”1.
TRATAMENTO DE ÁGUA PRODUZIDA 
20/08/2018
24
CONAMA Resolução N° 357 
• limites estabelecidos pelo órgão ambiental :
• DBO 5 dias a 20°C até 3 mg/L O2;
• OD, em qualquer amostra, não inferior a 6 mg/L O2;
• turbidez ate 40 unidades nefelométrica de turbidez (UNT);
• cor verdadeira: nível de cor natural do corpo de água em 
mg Pt/L; e
• pH: 6,0 a 9,0.
TRATAMENTO DE ÁGUA PRODUZIDA 
Destino da água produzida: 
TRATAMENTO DE ÁGUA PRODUZIDA 
Propeller – type Mixer
95
Purificação de Água através de Filtração 
Rápida de Areia
� Princípio de trabalho
Depois de ser pré-tratada (coagulação-floculação), a água 
doce flui através de um leito de areia e cascalho. Por este 
meio, as partículas são removidas através de um processo 
de filtragem física. Desinfecção final.
Pré-Tratamento
Coagulação-
Floculação
Rapida 
Filtração por 
areia
Pós-Tratamento
Clorificação
A filtração rápida da areia é parte integrante de um 
procedimento específico de tratamento de água e pode 
produzir água potável com precedentes e etapas subsequentes 
de tratamento.
20/08/2018
25
Purificação de Água 
97
Source: 
http://www.govisitcostarica.com/images/
photos/full-cano-negro-brown-river.jpg
[Accessed: 21.02.2012]
Source: http://sinkholes1.com/wp-
content/uploads/2011/07/Old-Sink.jpg
[Accessed: 21.02.2012]
Pré-Tratamento
Coagulação-
Floculação
Rapida 
Filtração por 
areia
Pós-Tratamento
Clorificação
Source: http://headlinenewsstories.com/wp-
content/uploads/2010/06/india.jpg [Accessed: 
21.02.2012]
• Limpeza do leito do filtro (retrolavagem) a 
cada 24 - 72 horas
• Lavagem de água e lamas frequentemente 
tóxicas � É necessáriotratamento
• Operador qualificado é exigido
98
5. Construção e Operação
So
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2
1
.0
2
.2
0
1
2
]
Lodo de arsênico proveniente de 
backwashing descartado sem tratamento 
no rio Kumar, em Bangladesh
Lavagem de retorno
•Fluxo de água é invertido
•Leito filtrante "fluidizado"
•Partículas são lavadas
So
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1
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2
.2
0
1
2
]
• Trabalho altamente qualificado para controle 
e dosagem de coagulantes / floculatos e 
desinfecção com cloro
99
5. Construção e Operação
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2
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1
]
Grande Tanque de floculação em operação
20/08/2018
26
Separadores Gravitacionais: 
São vasos normalmente cilíndricos (eventualmente esféricos), com espessura de 
parede suficiente para trabalhar com determinada pressão em seu interior. Através do 
princípio de decantação gravitacional, promovem a separação da fases líquido e vapor 
(separador bifásico) ou das fases água, óleo e vapor (separador trifásico). Não são 
dimensionados para separar emulsões. Separam principalmente a água livre e 
dispersões grosseiras. 
APLICAÇÃO DE SEPARAÇÃO GRAVITACIONAL BIFÁSICA 
PARA LÍQUIDO-LÍQUIDO
Tipos de separadores: 
Quanto ao número de fases: bifásicos ou trifásicos. 
Quanto ao arranjo físico: verticais ou horizontais.
Quanto à função: separador de água livre, separador de produção, separador 
atmosférico (surge tank), depuradores (gas scrubber).
Separadores Gravitacionais: 
Separadores verticais: podem ser bifásicos (mais comum) ou eventualmente trifásicos. 
Ao contrário de um separador horizontal, toda a área da seção transversal do vaso 
está disponível para o escoamento do gás. São preferencialmente utilizados quando a 
ênfase da separação está na fase gás (prioridade na especificação do gás). 
SEPARAÇÃO GRAVITACIONALLÍQUIDO-LÍQUIDO
20/08/2018
27
Esquema de um separador bifásico
SEPARADOR GRAVITACIONAL BIFÁSICO
• Um separador típico de produção é dotado de vários 
dispositivos internos para aumentar a eficiência de separação. 
Alguns exemplos são os defletores de entrada, quebradores 
de espuma, de ondas e de vórtice, extrator de névoa ou 
demister. Para fins didáticos, pode-se dizer que são quatro as 
seções de um separador típico: seção de separação primária, 
de acumulação (ou de coleta de líquido), de separação 
secundária (ou de decantação) e de aglutinação
SEPARADOR GRAVITACIONAL BIFÁSICO
• Na seção primária, localizada na entrada do vaso, o fluido (líquido e 
gás) choca-se com dispositivos defletores que provocam uma 
mudança brusca de velocidade e direção do fluxo. ou é dirigido por 
um difusor que lhe impõe um movimento giratório fazendo com 
que o líquido se desloque para o fundo do vaso por ação da 
gravidade, separando-so do gás. É nesta seção que a maior parte do 
líquido é separada, acumulando-se no fundo do vaso, denominado 
de seção de acumulação de líquido, por um tempo de retenção de 3 
a 4 minutos, suficiente para permitir a separação do gás 
remanescente e, em alguns casos (nos separadores trifásicos), de 
grande parte da água.
20/08/2018
28
Princípios Físicos da Separação
• Separação inercial: Ao chocar-se com a superfície,o fluido sofre uma 
mudança brusca de velocidade e direção, fazendo o gás desprender-
se do líquido, devido a diferença de inércia entre ambos.
• Força centrífuga: Ao ser impelido a um movimento giratório num 
difusor, as fases fluidas se separam, por adquirirem forças 
centrífugas diferentes, em função da diferença de densidades.
Princípios Físicos da Separação
Separação inercial / Força Centrífuga
SEPARADOR GRAVITACIONAL BIFÁSICO
• Na seção secundária, as gotículas maiores de óleo, oriundas da fase 
gasosa, são separadas por decantação. 
• As gotículas de líquido arrastadas pela corrente gasosa e que ainda 
não se separaram são, na seção de aglutinação (localizada 
geralmente próxima a saída do gás), removidas do fluxo gasoso 
através de meios porosos que por possuirem grande área de 
contato facilitam a coalescência e decantação das gotas. Utilizam-se 
vários tipos de extratores de névoa, tais como, aletas de metal, 
almofadas de tela de arame, placas pouco espaçadas, por exemplo. 
SEPARADOR GRAVITACIONAL BIFÁSICO
• A pressão no separador é mantida por um controlador que atua 
regulando o fluxo de saída do gás na parte superior. O líquido 
separado deixa o vaso através de uma válvula de descarga, cuja 
abertura ou fechamento é efetuado através de um controlador de 
nível. 
20/08/2018
29
FILTRAÇÃO
Nas indústrias de alimentos e bebidas, a 
filtração aparece na produção de suco de frutas, 
óleos vegetais, leite e derivados, entre outros 
produtos.
Os sistemas de filtração pode ser:
• Sólido-líquido (sucos de frutas)
• Sólido-gás (chaminés);
• Gás-líquido (ar comprimido)
• Ar (grau farmaceutico)
114
FILTRAÇÃO
As partículas sólidas podem ser:
• grossas ou finas,
• rígidas ou plásticas, 
• redondas ou planas 
• individualmente separadas ou agrupadas
Basicamente é processo de separar um sólido
particulado de um fluido, fazendo com que o sólido 
fique retido num meio poroso, e o fluido passe 
através desse meio.
115
Filtração Linear Filtração Centrifuga
Filtração
Kevin Seibert (2006), Solid-Liquid Separations in the Pharmaceutical Industry
20/08/2018
30
Filtrado
Alimentação
Meio poroso
Torta
Ele separa as partículas em uma fase sólida
(“torta”) e permite o escoamento de um fluido claro
(“filtrado”).
FILTRAÇÃO
117
A força motriz do processo é uma diferença de 
pressão (∆P), através desse meio.
Os filtros podem 
funcionar: 
por ação da gravidade, o líquido 
flui devido a existência de uma 
coluna hidrostática; 
por ação de força centrífuga;
por meio da aplicação de pressão 
ou vácuo para aumentar a taxa de 
fluxo. 
FILTRAÇÃO
118
O princípio da filtração industrial e o do 
equipamento de laboratório é o mesmo, 
apenas muda a quantidade de material a 
ser filtrado. 
O aparelho de filtração de 
laboratório mais comum é 
denominado filtro de Büchner. 
O líquido é colocado por cima e flui 
por ação da gravidade e no seu 
percurso encontra um tecido 
poroso (um filtro de papel). 
Como a resistência à passagem 
pelo meio poroso aumenta no 
decorrer do tempo, usa-se um 
vaso Kitasato conectado a uma 
bomba de vácuo.
Bomba 
de vácuo
Filtro de 
Papel
119
FILTRAÇÃO
Os fatores mais 
importantes para a 
seleção de um filtro 
são: 
a) resistência específica do 
meio poroso de filtração;
b) a quantidade de suspensão 
a ser filtrada;
c) a concentração de sólidos 
na suspensão; 
d) a facilidade de descarregar a 
torta formada no processo de 
filtração.
120
20/08/2018
31
FILTRAÇÃO
O meio de 
filtração pode 
ser:
leito poroso de materiais sólidos inertes,
conjunto de placas, marcos e telas em uma prensa
conjunto de folhas duplas dentro de um tanque, 
cilindro rotativo mergulhado na suspensão
discos rotativos mergulhados na suspensão
bolsasou cartuchos dentro de uma carcaça.
por membranas, microfiltração osmose reversa
121
FILTRAÇÃO – O meio filtrante
• Função: suporte para o bolo de filtração 
(camadas iniciais = filtro verdadeiro)
• Feltro ou flanela: cuidado = partículas finas 
retidas no seu interior
122
Características do meio filtrante
• Deve ser mecanicamente forte
• Resistente a ação corrosiva 
• Pequena resist. ao fluxo 
• Usa-se material grosseiro (líquido límpido 
somente depois da formação do bolo
123
Tipos de meio filtrantes
• Tecidos: lã, algodão, linho, seda, vidro, 
plástico, fibras e metal
• Chapas perfuradas de metal
• Materiais granulares: brita, areia, carvão. 
Terra d. 
• Sólidos e papel porosos
124
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32
Filtro de leito Poroso (intermitente)
É o tipo de filtro mais simples. 
Se usa no tratamento de água potável, quando se tem grandes 
volumes de líquido e pequenas quantidades de sólidos. 
A camada de fundo é composta de cascalho grosso que 
descansa em uma placa perfurada ou com ranhuras. Acima do 
cascalho é colocada areia fina que atua realmente como filtro. 
Partículas sólidas separadas
Entrada do líquido
Fluido clarificado
Membrana 
Placa metálica 
perfurada ou com 
ranhuras
Defletor
Partículas grossas
Partículas finas
125
L, ∆P
Water filtration 126
Velocidade depende 
• Diferença entre a pressão no início da torta, e a 
pressão na saída do meio filtrante; 
• Área do meio filtrante 
• Viscosidade do filtrado 
• Resistência do filtro e das camadas iniciais de torta 
(é necessário que a força motriz > resistência); 
• Resistência da torta propriamente dita (sempre há 
um limite na espessura da torta formada).
127
Tortas compressíveis e 
incompressíveis:
• Quase todas as tortas são compressíveis, 
• Quando a compressibilidade é pequena = torta 
incompressível
128
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33
Equipamento de filtração
�Mais apropriado: requisitos e < custo global
�Custo Eqpto: relacionado à área de filtração 
(> velocidade, alta taxa de filt.)
�Pressões máximas: limitada: - tortas 
compressíveis; - Limitações mecânicas dos 
filtros
129
Equipamento de filtração
� Filtro contínuo x descontínuo (usar se 
resistência do bolo for ↑) 
• >ia filtros contínuos = pressão reduzida
130
Equipamento de filtração
� Aspectos desejáveis no filtro: 
� Facilidade de descarga do bolo (forma física)
� sólidos lavados, semi-seco 
� Método para observar a qualidade do filtrado
131
Equipamento de filtração
� Fatores mais importantes na seleção de filtro:
� resistência específica da torta filtrante, 
� quantidade a ser filtrada, 
� concentração de sólidos
132
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34
Equipamento de filtração
� Equipamentos: 
• Suporte mecânico para o meio de filtração 
• Condutos para entrada e saída 
• Dispositivos para extrair a torta (casos: lavar a 
torta) 
• Pressão ou não no início do processo, antes do 
filtro ou 
o Usar vácuo depois do filtro 
o Ou os dois 133 134
Filtro prensa
Um dos tipos mais usados na industria.
Usam placas e marcos colocados em forma alternada. 
Utiliza-se tela (tecido de algodão ou de materiais sintéticos)
para cobrir ambos lados das placas.
Filtro de tecido
Torta
Marco
Placa
Alimentação
Filtrado
136
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35
Filtro-Prensa
Farinha de mandioca -descontínuo 137
Filtro prensa
Placas quadradas, com faces planas e bordas levemente
ressaltadas. Entre 2 placas há um espaçador das placas
(quadro)
Filtro-Prensa
http://www.youtube.com/watch?v=6Nxkb-iEaBc&feature=related 139
A alimentação é bombeada à prensa e flui pelas armações.
A filtração prossegue até o 
espaço interno da armação 
esteja completamente preenchida 
com sólidos.
Os sólidos acumulam-se como “torta” dentro da armação.
O filtrado flui entre o filtro de tecido e a placa pelos canais de
passagem e sai pela parte inferior de cada placa.
Nesse momento a armação e as 
placas são separadas e a torta 
retirada. Depois o filtro é 
remontado e o ciclo se repete.
Filtro de tecido
PlacaMarco 
Torta
Alimentação
Filtrado
Filtro-Prensa
140
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36
VANTAGENS
•Devido sua simplicidade e versatilidade: larga faixa de 
materiais, com variação na espessura da torta e 
pressão;
•Custo de manutenção é baixo;
•Possuem grande área filtrante por área de 
implantação;
•Vazamentos são facilmente detectados;
•Alta pressão de operação é usualmente possível;
•Flexibilidade (pode-se aumentar ou diminuir a área de 
filtração)
Filtro-Prensa
DESVANTAGENS
•Operação intermitente: montagem / desmontagem 
podem estragar o meio filtrante;
•Mesmo com automatização da montagem / 
desmontagem o custo de mão de obra é elevado;
•Problemas com lavagem da torta dependendo da 
torta: tempo longo para partículas finas.
Filtro-Prensa
Filtros-prensa lavadores e não 
lavadores
143
Filtros de “folhas”
Foi projetado para grandes volumes de líquido e para ter uma
lavagem eficiente.
Cada folha é uma armação de metal oca coberta por um filtro
de tecido. Elas são suspensas em um tanque fechado.
A alimentação é introduzida no tanque e
passa pelo tecido a baixa pressão.
A torta se deposita no exterior da folha.
O filtrado flui para dentro da armação oca.
Após a filtragem, ocorre a limpeza da
torta. O líquido de lavagem entra e segue
o mesmo caminho que a alimentação.
A torta é retirada por uma abertura do
casco.
144
20/08/2018
37
• Lâminas ou folhas ficam imersas na suspensão + 
vácuo para sucção de filtrado e / ou pressão na 
suspensão 
• Torta forma-se por fora das lâminas e o filtrado passa 
para o seu interior, e sai por um canal para tanque de 
filtrado. 
• Folhas: retangulares, circulares, etc., 
• Meio filtrante: fibras sintéticas, tecido, tela metálica e 
são suportados em uma tela de maior abertura. 
• As saídas das folhas são conectadas para uma saída 
central 
• Filtros podem ser horizontais e verticais.
145
Filtros de folhas
146
147
Ele filtra, lava e descarrega a
torta de forma contínua.
O tambor é recoberto com um
meio de filtração conveniente.
Uma válvula automática no
centro do tambor ativa o ciclo
de filtração, secagem, lavagem
e retirada da torta.
Filtro de tambor a vácuo, rotativo e contínuo.
O filtrado sai pelo eixo de rotação. 
Existem passagens separadas 
para o filtrado e para o líquido de 
lavagem. 
Há uma conexão com ar 
comprimido que se utiliza para 
ajudar a raspadeira de facas na 
retirada da torta. 
Carga
Secagem
Secagem
Ciclo de lavagem
Descarga
Válvula automática
Formação da tortaSuspensão
148
20/08/2018
38
� torta forma-se rapidamente (vazão de
suspensão > 5L/min)
� grandes vazões de filtrado
� viscosidade líquido propicie rápido fluxo
através da torta
Filtro de tambor a vácuo, rotativo e contínuo.
• A saída do filtrado, a formação, a lavagem e a
descarga da torta são realizadas automaticamente
• ↑quantidades de sólidos
• Pressão atm antes da membrana de filtração e
após a vácuo.
• Remoção periódica da torta (lavagem)
• Telas de filtração: metal, algodão, juta e polímeros.
Filtro de tambor a vácuo, rotativo e contínuo.
• + utilizado: existindo vários modelos
com pressão e com vácuo
• Maior variação: forma de descarga dos
sólidos
• A operação é automática:
Filtro de tambor a vácuo, rotativo e contínuo.
• Tambor gira, e os diversos setores vão
passando sucessivamente pela suspensão.
• Logo que o setor sair da suspensão e a torta
estiver drenada, começa a lavagem.
• A torta é soprada com ar comprimido e
raspada por meio de uma faca (nunca
totalmente; lona).
• A alimentação é feita com ≈35% da
circunferência do tambor imerso.
Filtro de tambor a vácuo, rotativo e contínuo.
20/08/201839
Filtro de tambor a vácuo, rotativo e contínuo.
153
Filtro de tambor a vácuo, rotativo e contínuo.
154
É um conjunto de discos verticais que giram em um eixo de
rotação horizontal. Este filtro combina aspectos do filtro de
tambor rotativo a vácuo e do filtro de folhas.
Cada disco (folha) é oco e coberto com um tecido e é em
parte submerso na alimentação. A torta é lavada, secada, e
raspada quando o disco gira.
Filtro contínuo de discos rotativos
155
Filtro contínuo de discos rotativos
20/08/2018
40
EXEMPLO de Operação dos Filtros Rotativos 
Após deixar a área dos "chillers", a mistura de óleo, parafina 
cristalizada e solvente é enviada a um tambor de acúmulo, 
escoando para os filtros rotativos. Cada filtro rotativo é composto 
de uma carcaça, no interior da qual gira um cilindro coberto com 
uma tela de filtração. A parte interna deste cilindro está em 
comunicação com quatro câmaras estanques, de modo que a 
filtração obedece a um ciclo. A carga para o filtro entra na região 
inferior da carcaça, denominada panela, entrando em contato 
com o tambor rotativo. A parte interna do tambor está ligada a 
uma câmara de baixa pressão, provocando a sucção para o seu 
interior da fase líquida denominada filtrado, enquanto que a 
parafina fica aderida à tela de filtração, formando uma massa de 
parafina, chamada torta. 
Operação dos Filtros Rotativos 
A torta emerge da panela, graças a rotação do cilindro na qual 
está aderida, recebendo em seguida um borrifo de solvente para 
lavagem de parte do óleo retido nos cristais de parafina. Neste 
ponto o cilindro está em contato com uma segunda câmara de 
baixa pressão, para onde é coletado o solvente de lavagem. Na 
parte superior do filtro, a torta entra em contato com uma câmara 
onde é feito vácuo, eliminando os últimos vestígios de solvente na 
parafina. Finalmente, fechando o ciclo do tambor rotativo, a torta 
recebe um sopro de gás inerte no interior do cilindro, para que se 
descole da tela e sua remoção pela lâmina raspadora seja 
completa. A parafina raspada da tela de filtração, cai num 
reservatório chamado de bota, onde é fundida por uma serpentina 
de vapor para aquecimento e diluída por uma nova injeção de 
solvente. Esta corrente, denominada parafina oleosa, vai a seção 
de desoleificação, para que o produto seja comercializado. 
Objetiva a remoção de n-parafinas (altos pontos de fluidez), caso contrário, causariam dificuldades no seu 
escoamento, quando de seu uso a baixas temperaturas, 
20/08/2018
41
Filtros de meio poroso, ou de leito
� As partículas ficam retidas por atração física
� Grandes áreas de filtração (baixa vazão)
� Partícula coletada no meio do meio filtrante
� Usados para retirar pequenas quantidades de sólidos de
grandes volumes de líquidos: água potável e águas
residuais (esgoto)
� Baixo custo de instalação
� Terra diatomácea, silicato de alumínio, carvão ativado
161
1. Queda de pressão de fluido através da torta
A figura mostra uma seção de um filtro em um tempo t (s)
medido a partir do início do fluxo. A espessura da torta é L
(m). A área da seção transversal é A (m2), e a velocidade
linear do filtrado na direção L é v (m/s)
Alimentação
da suspensão Filtrado
Meio filtrante
Incremento da torta
162
A equação de Poiseuille explica o fluxo de
um fluido em regime laminar em um tubo, que
usando o sistema internacional de unidades
(SI) pode ser descrito como:
2
32
D
v
L
P µ
=
∆
−
Onde:
∆p é a pressão (N/m2)
v é a velocidade no tubo (m/s)
D é o diâmetro (m)
L é o comprimento (m)
µ é a viscosidade (Pa.s)
163
Podemos agora imaginar as variáveis que atuam no 
escoamento de um fluido newtoniano dentro de um 
leito de partículas sólidas rígidas.
Precisamos de uma 
equação para descrever 
como varia a diferença 
de pressão a ser aplicada
com a distância 
percorrida (altura do leito) 
e a velocidade e a 
viscosidade do fluido e, 
também em função da
porosidade e do
diâmetro de partícula
em leitos porosos. 164
20/08/2018
42
22
1
3
)1( oSk
k
ε
ε
−
=
Permeabilidade
Porosidade
Área superficial 
específica
ε
oS
Permeabilidade
166
Porosidade
Em um leito poroso existem vazios (zonas sem 
partículas). 
leitodototalVolume
vazioVolume
=ε
A porosidade (εεεε) é definida 
como a razão entre 
o volume do leito que não 
está ocupado com material 
sólido e o volume total do 
leito.
No caso de fluxo laminar em um leito empacotado
de partículas se usa a equação de Carman-Kozeny.
Ela tem sido aplicada à filtração com sucesso:
3
2
0
2
1 )1(
ε
εµ Svk
L
pc −
=
∆
−
Onde:
k1 é uma constante para partículas de tamanho e forma
definida
µ é a viscosidade do filtrado em Pa.s
v é a velocidade linear em m/s
ε é a porosidade da torta
L é a espessura da torta em m
S0 é a área superficial específica expressa em m2 / m3
∆Pc é a diferença de pressão na torta N/m2
2
32
D
v
L
P µ
=
∆
−
167
Velocidade linear :
A
dtdV
v
/
=
Onde:
A é a área transversal do filtro (m2)
V é o volume coletado do filtrado em m3 até o
tempo t (s).
A espessura da torta (L) depende do volume do
filtrado V e se obtém por um balanço de materiais.
suspensãodatotalsp Vcm =
168
20/08/2018
43
)()1( LAVcLA sp ερε +=−
Onde:
ρp é a densidade de partículas sólidas na torta em kg/m3
A
VcSk
p
dtA
dV
s
p
c
µ
ερ
ε
3
2
01 )1( −
∆−
=
3
2
0
2
1 )1(
ε
εµ Svk
L
pc −
=
∆
−
p
s
A
LAVcL
ρε
ε
)1(
)(
−
+
=
A
dtdV
v
/
=
V
A
c
p
dtA
dV
s
c
µ
α
∆−
=
Se: cs = kg de sólidos/m3 do filtrado, 
então o balanço será : 
169
Massa sólidos suspensão = Massa sólidos do filtrado e do meio poroso 
170
Taxa de fluxo
3
2
01 )1(
ερ
ε
α
p
Sk −
=
Onde α é a resistência específica 
da torta (m/kg) definida como:
m
f
R
p
dtA
dV
µ
∆−
=
Para a resistência da tela filtrante (suporte), 
podemos usar a Equação de Darcy:
Onde:
Rm é a resistência ao fluxo no suporte (m-1)
∆Pf é a queda de pressão no suporte do leito poroso
A
c
p
dtA
dV
sV
c
µ
α
∆−
=
Para a resistência do leito temos:
171 W Leu (1986), Principles of Compressible Cake Filtration
Ease of Separation
Facilidade de Separação Resistência Específica Média a torta (α), m/kg
Muito fácil 1x109
fácil 1x1010
Moderado 1x1011
Difícil 1x1012
Muito Difícil 1x1013
20/08/2018
44
Como as resistências da torta e do meio filtrante 
estão em série, podem ser somadas, temos:






+
∆−
=
m
s R
A
Vc
p
dtA
dV
αµ
Onde ∆p = ∆pc (torta) + ∆pf (filtro)
m
f
R
p
dtA
dV
µ
∆−
=
A
c
p
dtA
dV
sV
c
µ
α
∆−
=
173
Equação 
fundamental
da filtração
A equação anterior pode ser
invertida para dar:
m
s R
pA
V
pA
c
dV
dt
)()(2 ∆−+∆−=
µµα
Onde Kp está em s/m6 e B em s/m3:
)(2 pA
c
K sp ∆−
=
µα
)( pA
R
B m
∆−
=
µ






+
∆−
=
m
s R
A
Vc
p
dtA
dV
αµ
BVK
dV
dt
p +=
174
Para pressão constante e α constante (torta incompressível),
V e t são as únicas variáveis.
∫ ∫ +=
t v
p dVBVKdt0 0 )( BVV
K
t p += 2
2
Dividindo por V:
BV
K
V
t p +=
2
Onde V é o volume total do filtrado (m3) reunido em t (s)
Integração para obter o tempo da filtração t em (s):
Filtração à pressão constante, incompressível
m
s R
pA
V
pA
c
dV
dt
)()(2 ∆−+∆−=
µµα
BVK
dV
dt
p +=
175
Para saber o tempo de filtração é necessário conhecer α e Rm.
BVV
K
t p += 2
2
)(2 pA
c
K sp ∆−
=
µα
)( pA
R
B m
∆−
=
µ
Para isso, pode-se utilizar a equação dividida por V:
E traçarum gráfico de t/V versus V 
usando dados experimentais
BV
K
V
t p +=
2
176
20/08/2018
45






+
∆
==
m
ave R
A
cV
AP
dt
dVQ
αµ
Q = vazão do afluente
t = tempo de filtração
DP = queda de pressão
A = área efetiva de filtração
µ = viscosidade do filtrado
aave = resistência específica média ao bolo
c = kg de bolo seco por volume de filtrado
V = volume de filtrado
Rm = resistência média
Premissas:
Pressão constante
Área constante
Ignore a gravidade
Análise da Filtração
V
PA
RV
PA
c
t
driving
m
driving
ave 







∆
+








∆
=
µµ
α 222








∆
+








∆
=
driving
m
driving
ave PA
RV
PA
c
V
t µµ
α 22
Reorganizando:
Plot t / V vs V - Linear
Inclinação - proporcional à resistência específica média do bolo
Intercepção - proporcional à resistência média
Análise de dados parabólicos
Compressibilidade da Torta
Queda de pressão
Fl
u
xo
 
Fi
ltr
a
do Incompressível
Muito 
compressível
Sólidos Incompressíveis - α é independente da pressão
V
t /
 
V
∆P1, α1
∆P2, α2
∆P3, α3
Sólidos compressíveis - α varia com a pressão
Compressibilidade da Torta
20/08/2018
46
BV
K
V
t p +=
2
São necessários os dados de volume coletado (V)
em tempos diferentes de filtração.
Y = A.X + B
t / V
V
)(2
1
2 2 pA
cK sp
∆−
=
µα
)( pA
R
B m
∆−
=
µ
181
( )so P∆= αα Onde geralmente, 0.1 < s < 0.8
s
o
o P
P





 ∆
+= 1αα
Às vezes expresso como :
Onde αo, Po, são constantes empíricas
ln ∆P 
ln
 
α
Compressibilidade da Torta
Ressitência Media 
• Normalmente, um contribuinte linear para a 
queda geral da pressão do bolo
• Pode faltar se o tamanho escolhido de forma 
inadequada
V
t /
 
V Aumento na 
resistência média 
Run 1
Run 2
Run 3
Com Kp e B pode-se determinar 
diretamente o tempo de filtração.
BV
K
V
t p +=
2
Kp = coeficiente angular da reta
B = coeficiente linear da reta
)(2
1
2 2 pA
cK sp
∆−
=
µα
)( pA
RB m
∆−
=
µ
BVV
K
t p += 2
2
O cálculo de α (resistência específica da torta) e de Rm 
(resistência do meio filtrante) permite obter a equação do 
tempo de filtração em termos dos parâmetros básicos da 
operação:
V
pA
RVpA
c
t m
s
)(2
)( 22
∆−
+
∆−
=
µ
µα
184
20/08/2018
47
Filtração de Fluxo Cruzado
Fluxo da torta retida
Corrente 
Permeável
Tanque de 
alimentação
Aplicação de 
Compressão de retorno 
Concentre uma diluição de duas 
fases de fluxo (sólido e líquido)
Lave fora uma impureza solúvel
(diafiltração) 
Trocar solventes para 
processamento adicional
Escala muito fácil na área de 
superfície do filtro
Fluxo da Filtração
Tempo de Filtração
Fl
u
xo
 
21 ktkV
t
+=
( )221
211
ktk
k
Adt
dV
A
J
+
==
Flux da Filtração 
Constante
Constante
Volume de filtragem 
Área de Filtração
2k
V
J
1k
A
Periodo de Operação
Tempo de Filtração
Fl
u
xo
Contrapressão aplicada- pressão reversa
Análise do tempo de ciclo
�Formação de bolo
�Tempos de operação que dependem da espessura 
do bolo
– Lavar, liquefação
�Tempos de funcionamento independentes da 
espessura do bolo
– Carregamento, descarga do bolo, limpeza
20/08/2018
48
Liquefação da Torta
� Aplicação de vácuo
� Soprando com gás comprimido
� Centrifugação
� Compressão do bolo
� A drenagem completa
– não é normalmente alcançada
– A secagem final com fluxo de gás quente através do bolo é usada
� Cinética e equilíbrio de liquefação
– Pressão limite Pb: pressão mínima para obter redução na saturação
– Saturação irredutível: valor limite da saturação além do qual não é 
possível reduzir o conteúdo líquido S∞
Lavagem
�Remover contaminantes no licor retido
�Métodos
– Lavagem de deslocamento
– Re transformação em pasta seguido por refiltragem
� “Perfeita” Lavagem de deslocamento 
– Volume de lavagem = volume vazio
– Concentração de soluto = concentração inicial
� Lavagem real
– O licor de lavagem tende a passar por caminhos 
preferenciais ou rachaduras no bolo
– A concentração de soluto no líquido de lavagem depende da 
mistura e do transporte de massa
Lavagem de Deslocamento
Volume da lavagem
c/
c 0
Perfeita Lavagem 
por deslocamento
(no. de volumes vazios)
1
1
Lavagem Real
0cc =
0cc <
Curvas da lavagem 
Taxa de lavagem
c/
c 0
Bolo saturado: deslocamento
seguido por mistura e difusão
1
1
Bolo drenado:
Nenhum estágio 
de deslocamento
A curva de lavagem para bolos parcialmente 
drenados será entre curvas para bolo saturado e 
drenado
20/08/2018
49
Análise da lavagem
• Lavagem “Perfeitamente Mistura”
( ) 



 −
=′
L
kFt
ecc
Concentração no final 
da lavagem de 
deslocamento
Lavagem taxa de 
fluxo/área
Espessura do bolo
Tempo do fim da 
lavagem de 
deslocamento
F
L
c′
Tempo
ln
 
c t
Análise da lavagem
5001.0 →





D
uL
c/
c 0
1
1
Taxa de lavagem
Curvas de lavagem em 
função do parâmetro de 
dispersão
Tempo de lavagem
Taxa de Lavagem
Te
m
po
 
de
 
la
v
a
ge
m
Tempo de formação do bolo
fw ntt ∝
Relação de lavagem
Tempo de lavagem
Tempo de formação 
do bolo
n
wt
ft
Viscosidade do filtrado
• De acordo com a taxa de equação K-C, a filtração é 
inversamente proporcional à viscosidade do fluido. 
• A razão por trás disso é que um aumento na 
viscosidade do filtrado aumentará a resistência do 
fluxo. 
• Este problema pode ser superado por dois métodos: 
• A taxa de filtração pode ser aumentada aumentando 
a temperatura do líquido, o que diminui sua 
viscosidade. No entanto, não é praticável se 
materiais termolábeis estiverem envolvidos ou se o 
filtrado for volátil. 
• A diluição é outra alternativa, mas a taxa deve ser 
duplicada. 196
20/08/2018
50
Temos dados da filtração em laboratório de uma suspensão
de CaCO3 em água a 298,2 K (25°C) realizada a uma
pressão constante (-∆p) de 338 kN /m2. Dados:
Exercício1- Exemplo: 
Avaliação das Constantes para Filtração à Pressão 
Constante em um Leito Incompressível
- Área do filtro prensa de placa-e-marco: A = 0,0439 m2
- Concentração de alimentação: cs = 23,47 kg/m3
(a) Calcule as constantes α e Rm a partir dos dados 
experimentais de volume de filtrado (m3) versus tempo 
de filtração (s). 
(b) Estime o tempo necessário para filtrar 1m3 da mesma 
suspensão em um filtro industrial com 1m2 de área. 
(c) Se o tempo limite para essa filtração fosse de 1h, qual 
deveria ser a área do filtro? 197
Tempo (s) Volume (m3)
4,4 0,498 x 10-3
9,5 1,000 x 10-3
16,3 1,501 x 10-3
24,6 2,000 x 10-3
34,7 2,498 x 10-3
46,1 3,002 x 10-3
59,0 3,506 x 10-3
73,6 4,004 x 10-3
89,4 4,502 x 10-3
107,3 5,009 x 10-3
)(2 pA
c
K sp ∆−
=
µα
)( pA
R
B m
∆−
=
µ
A = 0,0439 m2
cs = 23,47 kg/m3
µ = 8,937 x 10-4 Pa.s
(água a 298,2 K)
(-∆p) = 338 kN/m2
V
pA
RVpA
c
t m
s
)(2
)( 22
∆−
+
∆−
=
µ
µα
198
Dados são usados para obter t/V
Solução:
t V x 10
-3 (t/V) x 103
4,4 0,498 8,84
9,5 1,000 9,50
16,3 1,501 10,86
24,6 2,000 12,30
34,7 2,498 13,89
46,1 3,002 15,36
59,0 3,506 16,83
73,6 4,004 18,38
89,4 4,502 19,86
107,3 5,009 21,42
199
y = 3,0 106 x + 6789
R2 = 0,9965
0
5000
10000
15000
20000
25000
0 0,001 0,002 0,003 0,004 0,005 0,006
(t/V) 
Dados são usados para obter t/V
(a) Calculo de α e Rm
B = 6786 s/m3Kp/2 = 3,00 x 106 s/m6
Kp = 6,00 x 106 s/m6
kgmx
 x 
x
pA
c
xK sp
/10863,1
)10338()0439,0(
)47,23()()10937,8(
)(1000,6
11
32
4
2
6
=
=
∆−
==
−
α
ααµ
110
m
3
m
4
m
m10x11,27R
)10x(338 0,0439
))(R10x(8,937
∆p)A(
µR6786B
−
−
=
=
−
==
3000000
∆X
∆Y
≅
BX10 x 3Y 6 +=
200
y = 3x106 x + 6789
0
5000
10000
15000
20000
25000
0,00E+00 1,00E-03 2,00E-03 3,00E-03 4,00E-03 5,00E-03 6,00E-03
(t/V) 
20/08/2018
51
(b): Cálculo do tempo de filtração de 1m3:
V
pA
RVpA
c
t m
s
)(2
)( 22
∆−
+
∆−
=
µ
µα
1)10 338(1
)10 27,11)(10 937,8(1
2
)10 338(1
)47,23()10 x 863,1()10 x 937,8(
3
104
2
32
11-4
x
xxx
t
−
+=
horassegundost 68,1 56,6078 ==
201
(c): Cálculo da área (1m3 em 1 hora)
A = 1 m2 t =1,68h
V
pA
RVpA
c
t m
s
)(2
)( 22
∆−
+
∆−
=
µ
µα
A = 0,5 m2 t =6,58h
A = 1,5 m2 t =0,77h
y = 1,6831x-1,964
1 = 1,6831x-1,964
x = 1,3 m2
AA
t
2985780
2 +=
202
y = 1,6928x-1,955
R² = 1
0
1
2
3
4
5
6
7
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6
T 
(h
)
A (m2)
tempo versus Area
Exercício-2 
Uma solução aquosa que contém 10 kg de sólidos por metros cúbico de 
solução é filtrada em um filtro prensa com 10 placas de 0,8 m2 cada uma. 
Na filtração há uma queda de pressão de 350 kN/m2 constante e a 
variação da quantidade do filtrado com o tempo é dada pela tabela abaixo:
Tempo (min) 8 18 31 49 70 95
Massa (kg) 1600 2700 3720 4900 6000 7125
Calcule a resistência específica da torta, a resistência do meio filtrante e 
o tempo necessário para recolher 10 m3 do filtrado.
Dados: µágua=1,2x10-3 Pa.s
ρágua = 1010 kg/m3
203
Respostas: 
t(s) = 92,53 V2 + 157,43 V
α = 3,45x1011 m/kg
Rm = 3,67x1011 m-1
Filtro de Cartucho
Este tipo de filtro de cartucho é de 
operação contínua e limpeza 
automática. É composto de uma 
carcaça onde se colocam 
cartuchos (ou bolsas).
O gás “sujo” é forçado a passar 
através dos cartuchos, em cuja 
superfície as partículas são retidas.
O gás limpo é conduzido à parte 
interna do filtro e em seguida ao 
exaustor. 
O processo de limpeza do cartucho 
é feito automaticamente através de 
pulsos de ar comprimido. 
204
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52
Produto 
Filtrados
Corte 
transversal 
de um 
Cartucho Elemento filtrante
Vedação
Representação de filtração em Cartuchos
:
Filtro de Cartuchos
Existem filtros de cartuchos cujo mecanismo de filtração é 
por profundidade. 
Possuem um aspecto fibroso, que pode ser um emaranhado 
de fibras ou mantas sobrepostas.
A retenção depende do fluxo e pressão.
205
:
Filtro de Cartuchos
O fluido a ser filtrado é 
colocado sob pressão 
dentro de uma carcaça e 
as partículas de 5 a 15 
micras ficam retidas. 
O controle de Troca de 
filtros é por diferencial de 
pressão na entrada e 
saída do filtro. 
Muito utilizado para 
filtração de água na 
indústria alimentícia.
206
:
Filtro de Cartuchos
Para o dimensionamento desse 
tipo de filtro, é necessária a vazão 
necessária no processo. 
A partir daí se calcula o número a 
cartuchos necessários de acordo 
com a especificação do fabricante.
207
Filtro de Cartuchos
Outra forma de 
apresentação de filtros, 
pode ser em forma de 
bolsas.
Retém os mesmos tipos 
de partículas que as de 
cartucho de profundidade. 
A vantagem desse filtro é 
que possibilita operações 
que necessitam de 
maiores vazões. 208
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53
Filtro de Cartuchos
Coalescentes
Ao contrário dos filtros convencionais de linha, os 
filtros coalescentes direcionam o fluxo de ar de dentro 
para fora. Os contaminantes são capturados na 
malha do filtro e reunidos em gotículas maiores 
através de colisões com as microfibras de borosilicato. 
209
Filtro de Cartuchos
Coalescentes
Por fim, essas gotículas passam para o lado externo 
do tubo do elemento filtrante, onde são agrupadas e 
drenadas pela ação da gravidade.
210
Corte transversalFiltro de malha Grossa
Figura 14: Representação de um Sistema de Filtração
Filtração de Ar Na indústria alimentícia é 
crescente a aplicação de 
filtração do ar para o 
ambiente das áreas 
produtivas e de 
manipulação e embalagem 
de alimentos. 
Esse tipo de filtração 
normalmente se dá em 
estágios, dependendo do 
grau de pureza do ar. E os 
filtros se classificam de 
acordo com a necessidade 
retenção de partículas. 211 3º Estágio 2º Estágio
1º Estágio
G3
F3
FLUXO DO AR
A3
A3 G3
Esquema de Filtração em Estágios para ar
Sendo :
G (grossa) – Partículas acima de 10 µ
F (Fina)– particulas de 1 a 10 µ
A ( Absoluta)– Partículas menores 1 µ
E elas são 
classificadas como 1, 
2 e 3 de acordo com 
o grau de retenção 
que se exige. 
Filtração de Ar Ambiente
212
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54
Filtração de Ar Ambiente
213
Filtração Centrífuga
Outra forma de separação de sólidos insolúveis em 
líquido é a operação de centrifugação.
Nesse caso a força motriz da filtração é 
centrifugação, onde o fluxo uma suspensão e 
colocado em um câmara rotatitva com paredes 
perfuradas alinhadas com o meio filtrante. 
O filtrado passa e a torta fica presa ao meio 
filtrante através da força centrífuga.
214
Exemplo de Filtração Centrífuga
215
Aplicação na produção de azeite de oliva
FILTRAÇÃO MEMBRANA
A membrana age como uma barreira 
semipermeável e o fluido passa por a ela 
através de pressão.
A filtração por membrana é uma técnica 
utilizada para separações de solutos 
(partículas) de diferentes pesos moleculares 
da solução.
216
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55
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Na indústria de alimentos os processos de 
maior interesse são:
-Osmose Reversa
- Ultrafiltração
- Microfiltração
217
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Osmose
Na osmose, coloca-se uma membrana 
semipermeável e de um lado temos o solvente 
(água) e de outro um soluto. 
Ocorre um transporte espontâneo de um solvente 
para um soluto; onde o solvente flui para o soluto 
sob a pressão exercida pelo soluto conhecida 
como pressão osmótica, na qual ocorre o 
equilíbrio quando o potencial químico se 
iguala. 
218
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Osmose Reversa
Reverter o fluxo da solução para o solvente é 
chamado de OSMOSE REVERSA. 
Neste processo a membrana impede a 
passagem de partículas de soluto de baixo 
peso molecular, ou seja aquele soluto que 
difundiu em um solvente por osmose. Na osmose 
reversa a pressão diferencial reversa é 
colocada de forma que causa o fluxo de solvente 
inverso, como em um processo de dessalinização 
da água do mar.
219
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Osmose Reversa
220
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56
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Osmose Reversa
http://www.youtube.com/watch?v=02rkp8sqezo&feature=related
221
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Osmose Reversa
222
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Ultrafiltração
É um processo de filtração por membrana 
muito similar à osmose reversa.
A pressão é usada para obter uma 
separação de moléculas utilizando uma 
membrana polimérica semipermeável, que 
separa solutos de alto peso molecular como 
proteínas, polímeros. 
223
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Ultrafiltração
As membranas de Ultrafiltração são muito 
mais porosas que na osmose reversa e onde 
ocorre uma rejeição na osmose reversa, 
freqüentemente nesse caso é chamado de 
retenção. 
Um exemplo de aplicação na indústria 
alimentícia é em alguns processos de queijo.
224
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FILTRAÇÃO MEMBRANA
Diferença entre os processo de osmose 
reversa e ultrafiltração
225
FILTRAÇÃO MEMBRANA
Microfiltração
Nesse processo, o fluido passa pela 
membrana sob pressão, com o objetivo de 
separar partículas de tamanho mícron, ou 
seja, aquelas que são maioresque as 
separadas na ultrafiltração, como bactérias, 
bolores e leveduras e em alguns casos 
pigmentos de tinta.
226
FILTRAÇÃO MEMBRANA
227
FILTRAÇÃO MEMBRANA
228
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58
Contrapressão aplicada
Fluxo com material suspenso
Corrente permanente
Filtração por contra corrente
Tanque de alimentação
Kevin Seibert (2006), Solid-Liquid Separations in the Pharmaceutical Industry
FILTRAÇÃO por contra corrente
Tipos de filtragem rápida 1/2
•1. Filtros de areia rápidos abertos (filtro de 
gravidade)
230
Princípio e Design 
Source: TWT (n.y.)
Source: 
http://img1.tradeget.com/suffuss/L191X41Q1rapidgravityfiltratio
nplant.jpg [Accessed: 21.02.2012]
Water filtration
231
Multimedia filters
8/20/2018 Water filtration 232
Typical multimedia filter
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59
8/20/2018 Water filtration 233
Construction details of sand filters
8/20/2018 Water filtration 234
Construction details of sand filter
8/20/2018 Water filtration 235 8/20/2018 Water filtration 236
Filter operation
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60
Quando fazer retrolavagem
Galões filtrados ou quando um período de 
tempo especificado indica a necessidade de 
retrolavagem.
A perda de carga no filtro pode ser usada para 
indicar a necessidade de retrolavagem.
Um aumento na limpeza ou nebulosidade 
(turbidez) da água que sai do filtro.
Retrolavagem-Backwashing
237 238
Backwash Process
8/20/2018 Water filtration 239 8/20/2018 Water filtration 240
20/08/2018
61
8/20/2018 Water filtration 241 8/20/2018 Water filtration 242
From: Water on Tap, USEPA 
pamphlet accessed on 01/04/09 at 
http://www.epa.gov/safewater/wot/
pdfs/book_waterontap_full.pdf
20/08/2018
62
(From Opflow, 
November 2005)
•2. Filtros de areia rápidos fechados (filtro 
de pressão)
246
Source: WHO (1996)
Source: 
http://i01.i.aliimg.com/img/pb/532/961/244/1272335696406_hz_myalibab
a_web2_545.JPG [Accessed: 22.02.2012]
Tipos de filtragem rápida 1/2
Princípio e Design 
8/20/2018 Water filtration 247
Filtros por pressão
8/20/2018 Water filtration 248
20/08/2018
63
8/20/2018 Water filtration 249
1.Transbordar
2.Filtro Influente
3.Mídia Grosseira
4.Mídia fina
5.Bicos de filtrado
6.Câmara de filtração
7.Controlador de nível
8.Rejeitar filtro
9.Caixa de lavagem
10.Arruela contracorrente
11.Transporte aéreo
12.Câmara de alimentação 
central
13.Válvula Acionada
Eficiência versus qualidade de água 
potável
•Performace
• 4’000 – 12’000 litros por hora por m2 na
superfície (slow sand filter: 100 - 300 
litres)
� altas Taxas de produção, pequenas 
exigências de trabalho são requeridas
250
4.Aspectos de Eficiencia do tratamento
Adapted from: BRIKKE & BREDERO (2003), DEBOCH & FARIS (1999), SDWF (n.y.) and WHO (n.y.)
?
Eficiência versus qualidade de água 
potável
•Health Aspects
•Desempenho típico de tratamento de filtros de areia rápidos, se a água doce tiver sido pré-tratada 
com floculação por coagulação
A filtração rápida da areia fornece água potável apenas em combinação 
com medidas pré e pós-tratamento
251
4.Aspectos de Eficiencia do tratamento
Moderadamente eficaz 
para: 
Pouco eficaz para: Não é eficaz para : 
- Turvidez 
- ferro, manganês 
 
- Odor, Sabor 
- Bactérias 
- matéria Organica 
- Virus 
- Fluor 
- Arsenico 
- Sal 
- Maioria dos produtos 
químicos 
 
Adapted from: BRIKKE & BREDERO (2003), DEBOCH & FARIS (1999), SDWF (n.y.) and WHO (n.y.)
?
252
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64
Tipos de Filtros
• Papel de filtro: O papel de 
filtro é um meio filtrante 
comum, uma vez que 
oferece porosidade 
controlada, característica 
de absorção limitada e 
baixo custo. 
• Possui diferentes graus e 
qualidades de tamanho 
de poro diferente, como 
médio grosso e fino. 253
Tipos de Filtros
• Desvantagens: • Eles liberam partículas muito 
finas no filtrado. • Absorva pequena 
quantidade de líquido.
254
Tipos de Filtros
• Material tecido: Algodão de lã de seda, nylon 
e vidro, etc. 
�Pano de nylon: 
• Superior ao tecido de algodão. 
• Não afetado por fungos, fungos e bactérias.
• Possui propriedades de absorção 
insignificantes. 
• É extremamente forte em comparação com o 
tecido de algodão. 
255
Tipos de Filtros
�Wire- Pano de fio tecido: 
• Feito de aço inoxidável. 
• Facilmente limpo. 
• De longa duração. 
• Resistente aos produtos químicos.
256
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65
Tipos de Filtros
�Lã de algodão: 
• Comumente usada. 
• Pequeno fio de algodão colocado no gargalo 
do funil. 
257
Tipos de Filtros
�Lã de vidro: 
• Use para filtrar produtos químicos altamente 
corrosivos. 
• Pode contaminar o filtrado com fibras de vidro
258
Tipos de Filtros
�Asbesto- Amianto: 
• Também usado para filtrar o líquido 
corrosivo.
• Eles transmitem alcalinidade ao 
filtrado. 
• Alcalóides podem ser absorvidos. 
• Pode contaminar o filtrado.
259
Tipos de Filtros
�Filtro de Membrana: 
• Estes são muito comuns entre os 
métodos de ultrafiltração.
• Composto por celulose, 
policloreto de vinila, náilon e 
outros derivados de celulose. 
• Eles são raros, muito finos, com 
uma faixa muito ampla de 
tamanho de poro de 8µ a 0,22µ
260
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66
Tamanho do 
poro (em µ in) Partículas removidas
0,2 Todas as bactérias
0,45
Todas as bactérias do grupo 
coliforme
0,8 Todas as partículas nascidas no ar
1,2
Todas as partículas não vivas 
consideradas perigosas em Fluido.
5
Todas as células significativas do 
fluido corporal
261
Tipos de Filtros
�Filtro de Membrana: 
�Vantagens: 
• As bactérias são removidas por peneiramento 
• A absorção do medicamento é insignificante 
• Em cada nova operação, um novo disco é 
usado 
• A filtração é bastante rápida • Não libere 
partículas para o filtrado. 
262
Tipos de Filtros
�Filtro de Membrana: 
�Desvantagens: 
• Poros finos podem ficar entupidos facilmente
• Solúvel em certas soluções orgânicas, por ex. 
cetonas e ésteres 
• Muito frágil quando seco.
263
Tipos de Filtros
�Construido com papel: 
• Usado principalmente em filtros de placa e 
estrutura. 
• Eles oferecem porosidade controlada 
• Absorção limitada. 
• Bem barato. 
264
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Tipos de Filtros
�Vidro Sintético: 
• Consiste em pó de vidro Pyrex. 
• Usado para filtrar preparações parenterais. 
• Útil para filtrar o líquido corrosivo e o agente 
oxidante. 
• Não derrame partículas. 
• Não absorve nenhum líquido. 
• Pode ser facilmente lavado.
265
Filtros Auxiliares:
As substâncias que, quando adicionadas ao líquido a ser 
filtrado, reduzem a resistência do bolo filtrante e aumentam a 
filtração”.
� Propriedades de Auxiliares de Filtro: 
• Quimicamente inerte 
• Baixa gravidade específica 
• Insolúvel em líquidos 
• Forma um bolo poroso 
• Livre de impurezas 
• Tamanho de partícula adequado com forma irregular 
• Capaz de permanecer suspenso em líquidos 
• Livre de umidade 266
Materiais dos Filtros:
267
Materiais Composição Química Vantagens Desvantagens
Terra de 
diatomáceas Sílica 
Ampla gama de 
tamanhos
Ligeiramente 
solúvel em ácido e 
álcalis
Perlita Sílica + Aluminossilicato Ampla faixa de tamanho Mais solúvel
ASBESTO- Amianto Aluminossilicato
Muito boa retenção na 
tela grossa Mais solúvel
Celulose Celulose Quimicamente inerte Caro
Carbono Carbono 
Não reativo com álcalis 
fortes Caro
268
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68
TRATAMENTO DA ÁGUA 
PRODUZIDA
TRATAMENTO DE ÁGUA PRODUZIDA 
Tratamento de água Tratamento de água 
polieletrólito
Tratamento de água Tratamento de água 
• TORRE DESAERADORA
20/08/2018
69
Tratamento de água Tratamento de água 
• TORRE DESAERADORA