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A sedimentação é a remoção por deposição gravitacional de partículas sólidas do líquido em que estão suspensas, em geral, efetuada em tanques de seção cilíndricas de enormes diâmetros. Entre os equipamentos de separação, o sedimentador é o que pode atingir uma das mais elevadas capacidades – tanques de concreto com 100 m de diâmetro permitem tratar centenas de metros cúbicos de suspensão por hora Clarificação do líquido. Espessamento da suspensão. Lavagem dos sólidos SEDIMENTAÇÃO • Espessamento: o principal interesse é a obtenção de uma suspensão mais concentrada - indústrias de beneficiamento de minério • Clarificação: o interesse básico é a obtenção de um sobrenadante limpo, ou seja, visa remover uma quantidade relativamente pequena de partículas e produzir um efluente claro- estações de tratamento de água e efluentes. Clarificação – utiliza-se FLOCULAÇÃO - retirada de partículas menores • 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% 3 Nas indústrias químicas, os processos de separação por sedimentação são feitos continuamente ou descontinuamente em equipamentos denominados tanques de sedimentação ou sedimentadores. Descontínuos Contínuos • A ação diferenciada do campo gravitacional sore a fase líquida e a fase sólida, quando a densidade da fase sólida é maior que a da fase líquida, conduz ao fenômeno de sedimentação, que é a deposição da fase sólida na base do equipamento. • Os sedimentadores contínuos apresentam três correntes de fluxo: a alimentação, contendo a suspensão que se deseja processar; o overflow ou clarificado, praticamente isento de sólidos e a corrente de underflow, ou lama, contendo uma suspensão mais concentrada que a alimentação Os sedimentadores contínuos são tanques rasos, de grande diâmetro, onde operam grades que giram lentamente e removem a lama. A suspensão é injetada pela parte central do equipamento. Em torno da borda do tanque existem vertedores para a retirada do líquido límpido. As grades (ou rastelos) servem para raspar a lama, conduzindo-a para o centro, por onde é descarregada. O movimento das grades promove uma agitação na camada de lama, favorecendo a floculação e a remoção da água retida na lama. Os rastelos giram à razão de 1 rotação a cada 5 a 30 minutos. SEDIMENTADORES CONVENCIONAIS ETA GUARAÚ (SABESP) SEDIMENTADORES CONVENCIONAIS ETA GUARAÚ (SABESP) 12 Mecanismo (fases) da sedimentação Zona clarificada Zona de concentração uniforme Sólidos sedimentados Zona de transição Zona de concentração não-uniforme Mecanismo (fases) da sedimentação (A) - Zona clarificada – se a suspensão contiver partículas coloidais, estas podem estar presentes no clarificado (fenômeno conhecido como “equilíbrio de sedimentação” (B) - Zona de concentração uniforme – concentração de sólidos homogênea e tamanhos de partículas estão uniformemente distribuídos (E) - Sólidos grosseiros sedimentados – partículas grandes que rapidamente atingem o fundo da proveta. Geralmente são contaminantes. (D) - Zona de compactação/compressão – existem canais através dos quais o líquido é drenado para zona de cima (C ou A dependendo do instante considerado) D’ - zona de lama compacta final - sedimento resultante uniforme – teste interrompido antes deste estágio (C) - Zona de concentração não-uniforme – concentração e tamanho de partículas não estão uniformemente distribuídos nesta região z tempo Mecanismo da sedimentação Quatro regiões – desconsiderando zona de sólidos grosseiros Quatro regiões – desconsiderando zona de sólidos grosseiros Método de kinch zL Quatro regiões – desconsiderando zona de sólidos grosseiros Determinação da velocidade de sedimentação teste de proveta Equacionamentos apresentados em sala de aula Método de kinch Equacionamentos apresentados em sala de aula Método de kinch t L zL ziL vL CL QL.CL/S ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... Parâmetros do Método Kinch Clássico Determinação da área mínima de sedimentação y = -1,418x + 39,91 0 10 20 30 40 50 0 5 10 15 20 A lt u ra ( cm ) Tempo(min)
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