Aplicações de Decantação e Centrifugação

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Aplicações da Decantação- Retirada de sólidos de resíduos líquidos/ Separação de cristais de um licor-mãe/ 
Separação da mistura líquido-líquido obtida da extração com solvente/ Decantação de partículas sólidas de 
alimentos em um alimento líquido/ Decantação de lodos obtidos em diversos processos (tratamento de águas 
residuais)/ As partículas podem ser partículas sólidas ou gotas de líquido, e o fluido pode ser um líquido ou um gás e 
pode estar em repouso ou em movimento lento. 
Sedimentação X Decantação. 1. Decantação livre: Queda da partícula não é afetada pela proximidade com a parede 
do recipiente e com outras partículas. Modelagem simples do movimento de partículas em fluido Concentrações 
volumétricas de partículas são menores que 0,2% de 0,2% a 40% tem-se “Decantação Influenciada”. Sedimentação: 
Separação de um lodo diluído ou de uma suspensão, pela ação da gravidade Equações empíricas Ocorre quando a 
concentração volumétrica das partículas é maior que 40% 
Classificação por tamanho através da decantação de um mesmo material sólido /É a separação de partículas em 
várias frações de tamanho com base na velocidade de decantação de cada tamanho em um determinado meio. /A 
densidade do meio deve ser menor do que a das partículas 
Dimensionamento de sedimentadores: Equipamentos contínuos → velocidade do fluido menor que a velocidade 
terminal da partícula – Caso contrário: arraste das partículas • Tempo de residência suficientemente grande para 
permitir a sedimentação D. Os valores de S devem ser calculados para toda a gama de concentrações presentes e o 
projeto deve se basear no maior valor de S obtido. O dimensionamento pode ser feito por vários métodos: a) Coe e 
Clevenger b) Kynch c) Talmadge e Fitch d) Roberts 
Centrifugação • Processo mecânico que tem por função a separação ou clarificação de uma mistura, onde seus 
componentes possuam densidades diferentes; • Faz uso do princípio de que um objeto girando a alta velocidade 
sobre um eixo, a uma certa distância radial. Centrifugação: aumenta muitas vezes a força que atua sobre o centro de 
gravidade das partículas, facilitando a separação e diminuindo o tempo de processo (acelera a sedimentação). 
Objetivo de centrifugar: Clarificação → obtenção de um líquido com um mínimo de sólidos. Secagem dos sólidos → 
Obtenção de sólidos com uma quantidade mínima de líquido. 
Escolha da operação unitária: • Depende das propriedades (densidade e tamanho) das partículas e concentração de 
sólidos. • Sistemas diluídos (interação partícula-partícula não é importante): • Decantação: partículas grossas e 
densas. • Centrifugação: partículas finas e/ou menos densas • Sistemas concentrados (forte interação partícula-
partícula): - Filtração: partículas muito finas ou alta eficiência de separação - Sedimentação impedida: partículas 
grossas 
Decantação • Tratamento de resíduos • Cristalização • Clarificação de bebidas • Separação e classificação de grãos 
Centrifugação: aplicações Centrifugação: aumenta muitas vezes a força que atua sobre o centro de gravidade das 
partículas, facilitando a separação e diminuindo o tempo de processo. Importante uso em: ▪ Partículas ou gotas de 
pequeno tamanho ▪ Partículas ou gotas (fase dispersa) com densidade similar à fase contínua ▪ Alimentos: menor 
risco de degradação. ▪ Óleos (clarificação) ▪ Laticínios (separação de gordura do leite) ▪ Sucos e polpas de frutas 
(clarificação e controle de polpas em sucos) 
Taxas de separação em centrífugas Suposições: ✓Todo o líquido se move para cima a velocidade uniforme 
(velocidade axial), transportando partículas sólidas com ele. ✓ As partículas movem-se radialmente na velocidade 
terminal (estado estacionário predominante). ✓ As partículas são aproximadas a uma esfera ✓Se o tempo de 
residência for suficiente para que a partícula chegue até parede do tambor ela é separada. Diâmetro crítico (Dpc) 
Dpc é o diâmetro de uma partícula que consegue atingir a periferia do tambor partindo de uma distância entre r1 e 
r2. 
Escoamento em meios porosos Fluidização. Leito fixo: Algumas aplicações de Leitos Fixos de Partículas: – Filtração – 
Processos de adsorção – Processos de absorção de gases – Coluna de destilação com recheio – Extração – Leitos de 
reação catalítica L. Objetivos: promover o contato íntimo entre as fases envolvidas no processo (fase fluida gasosa 
e/ou líquida com a fase estacionária/partículas ou entre diferentes fases fluidas). Recheios: Características do 
recheio: - Quimicamente inerte ou adequado à aplicação - Resistente e ter baixa massa específica - Não produzir 
grande perda de carga - Oferecer um contato sólidofluido efetivo - Custo razoável 
Porosidade: É definida como a relação entre o volume do espaço entre as partículas e o volume total: 
E=Vvazios/Vtotal. Entre 0 e 1. Diâmetro hidráulico: fluido segue um caminho tortuoso através de canais de vários 
tamanhos. Permeabilidade (K) É a propriedade que indica uma maior ou menor facilidade ao escoamento: 
resistência ao escoamento. Fluidização: aplicações • Reações químicas • Mistura de pós • Secagem • Aquecimento e 
resfriamento • Revestimento de partículas • Congelamento. Fluidização: vantagens e desvantagens Vantagens: - 
Elevada área superficial de contato; - Elevados coeficientes de transferência de calor e massa; - Boa mistura de 
sólidos; - Pouca variação nas condições do leito (de temperatura, umidade, etc.). Desvantagens: - Perda de carga 
maior do que num leito fixo; - Quebra de partículas. 
Tipos de fludização: 1) Fluidização particulada ou homogênea: Ocorre quando a densidade das partículas é parecida 
com a do fluido e o diâmetro das partículas é pequeno. Tipos de fluidização O movimento das partículas é mais 
ordenado, pois a vazão de fluido não é muito elevada. 2) Fluidização agregativa ou heterogênea: Ocorre quando as 
densidades das partículas e do fluido são muito diferentes ou quando o diâmetro das partículas é grande. Tipos de 
fluidização Existe a formação de bolhas de ar devido à elevada turbulência causada pela alta vazão de fluido. (Grupo 
C (Fluidização coesiva): Partículas muito finas e aderentes (p.ex. farinha de trigo e pó facial) fluidização 
extremamente difícil, provocando canais preferenciais ou slugs. Grupo A (Fluidização com aeração): Partículas com 
diâmetro pequeno e/ou densidade baixa (< 1400 kg/m3 ). Ex: partículas do craqueamento catalítico do petróleo 
Acarretam a expansão do leito, com fluidização homogênea em v ~vmf e formação de bolhas com o aumento da 
velocidade Grupo B (Fluidização tipo areia): Partículas com diâmetro médio na faixa de 40 a 500 μm e densidade 
entre 1400 e 4000 kg/m3 (p. ex. areia de construção) As forças interpartículas são desprezíveis e ocorre somente 
fluidização borbulhante. Grupo D (Fluidização do tipo jorro): Partículas grandes (geralmente maiores que 1 mm) 
e/ou densas (ex: grãos agrícolas, como arroz, milho, feijão)) 
Altura do leito fluidizad: Quando inicia-se a fluidização, há um aumento da porosidade e da altura do leito 
Filtração: Separação sólido-fluido necessita de um meio poroso (meio filtrante). Meio filtrante: separa as partículas 
em uma fase sólida (“torta”) e permite o escoamento de um fluido clarificado (“filtrado”). Força motriz: gravidade, 
diferença de pressão (vácuo ou alta pressão) ou centrifugação. 
Seleção do equipamento para filtração Finalidade do serviço: Tipo de suspensão a manusear (p. ex. viscosidade, 
reatividade, características das partículas, concentração etc.); • Quantidade do material que deve ser operado; • 
Grau de separação que se deseja efetuar; • Condições de processo; • Materiais aceitáveis para a construção do 
filtro; • Custos relativos à mão-de-obra, capital e energia.. 
Meio filtrante A escolha deve ser baseada nas seguintes propriedades: ▪ produzir um filtradolímpido; ▪ possibilitar 
uma fácil retirada da torta; ▪ ser resistente o bastante para não sofrer fissuras; ▪ ser resistente a ataques químicos; ▪ 
boa e adequada distribuição de poros; ▪ baixo custo; ▪ fácil limpeza Materiais: algodão, polímeros sintéticos 
resistentes a produtos químicos e tolerantes à temperatura, metais, etc. 
Teoria da filtração: Filtração a Pressão Constante com Formação de Torta Incompressível Caracteriza-se por produzir 
uma torta uniforme, de porosidade constante. Para produzir o filtrado, a suspensão deve superar duas resistências 
em série: resistência da torta + resistência associada ao meio filtrante 
Resumo – operações unitárias com sólidos particulados Operações de separação mecânica • Sedimentação • 
Centrifugação • Ciclones • Filtração • Moagem • Leitos fixo, fluidizado e transporte pneumático 
Operações de separação mecânica • Peneiramento → separação sólido-sólido • Sedimentação → partículas grossas 
e concentradas • Centrifugação → partículas finas e com menor Δρ • Ciclones → separação de partículas de gases • 
Filtração → partículas muito finas e alta eficiência de separação