Relatório de Filtração

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Relatório de Laboratório de Engenharia Química II
Filtração
Grupo 4
Alunos:
Anthony Palmeira (6922121)
Gustavo Caride (8509589)
Larissa Wurzbacher Crema (9269966)
Nathalya Coutinho Loberto (7550723)
Renan A. R. Nardi (8913910)
Tamara Lorrany de Souza (8507462)
Lorena
2018
	
	UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Escola de Engenharia de Lorena – EEL
Objetivo
Entender o funcionamento de um decantador e a teoria envolvida a partir da aplicação dos modelos de Kynch e Talmadge & Fitch utilizando medidas da variação de líquido clarificado em função do tempo.
Introdução
Filtração é o processo que envolve a separação mecânica de partículas sólidas presentes em uma suspensão líquida, tal que o sólido, chamado de torta, fica retido sobre o meio filtrante, aumentando a espessura da camada retida com o passar do tempo, enquanto o líquido, chamado filtrado passa através do leito. É um processo físico amplamente utilizado em plantas industriais, principalmente nas de alimentos. O equipamento utilizado para realizar essa operação é denominado filtro, um objeto contendo fibras entrelaçadas ou objetos sólidos, que retém o sólido e permitem a passagem de líquido. Ele pode apresentar diferentes graus de complexidade, indo desde um filtro de papel simples para coar café até um filtro prensa utilizado industrialmente. 
Figura 1 - Esquema Filtração
Fonte: Oliveira
O filtro mais utilizado em operações unitárias industriais é o chamado filtro prensa, amplamente utilizado em tratamento de efluentes, mineração, alimentícia, corantes e pigmentos, cerâmica, entre outros. Eles usam placas e marcos colocados de forma alternada e uma tela, constituída de algodão ou de materiais sintéticos, para cobrir ambos os lados dessas placas. O processo de separação é feito pelo bombeamento das suspensões contra as lonas filtrantes, que só permitem a passagem da parte líquida da solução, para então ser drenada (já isenta de sólidos) através de canais presentes nas placas filtrantes. A parte sólida vai sendo continuamente depositada nas lonas, formando sobre as mesmas uma camada cada vez mais espessa. As placas filtrantes possuem um perfil que permite a elas, quando montadas uma contra a outra, formarem no interior do equipamento câmaras que são completamente preenchidas pelos sólidos. O bombeamento sob alta pressão faz com que as partículas se acomodem de forma a gerar, no final do processo, tortas compactas e com baixo nível de umidade. Com a abertura do equipamento, estas “tortas” são retidas para descarte ou reaproveitamento. 
Figura 2 - Esquematização De Um Filtro Prensa
Fonte: Gomes
Materiais e Métodos 
Para a realização do experimento, dispõe-se de um arranjo experimental o qual será nomeado como “Filtro Prensa de Placas e Quadros”. Este conjunto experimental é composto de:
Prensa em formato de placas retangulares;
Filtro específico para ser encaixado na prensa;
Reservatório de plástico com capacidade de 60L;
Provetas de 2 Litros para coletar o filtrado;
Solução CaCO3 na concentração de 3kg para 60 L de água;
Tubulação e válvulas;
Bomba compressora;
Manômetro;
Cronômetro.
Figura 3 – Aparato experimental
	Fonte: Autor
Fonte: Autor
Figura 4 - Filtro prensa de placas e quadros e manômetro
Fonte: Autor
A metodologia do experimento foi: 
Cálculo da área total de filtração e do volume total de torta;
Abrir a válvula e manter a pressão constante do valor desejado (consultando o manômetro);
Ligar a bomba centrífuga e posicionar a proveta na saída dela;
Acompanhar no cronômetro o tempo para chegar aos pontos determinados pelo grupo;
Usar esses valores para os cálculos da introdução.
Resultados e Discussão
Os dados obtidos para o experimento descrito estão apresentados na Tabela 1. Calculou-se também a razão tempo por volume para a plotagem do Gráfico 1.
Tabela 1 - Dados de volume de filtrado em função do tempo.
	V (L)
	t (s)
	t/V
	0,5
	2,11
	4,22
	1
	2,27
	2,27
	1,5
	4,41
	2,94
	2
	7,14
	3,57
	2,5
	9,83
	3,932
	3
	14,46
	4,82
	3,5
	19,22
	5,491429
	4
	25,27
	6,3175
		
Figura 5 - Gráfico de t/V versus V
Fonte: Autor
.
	Com os dados do experimento foram calculados os parâmetros de filtração alfa (1,99E+08 m/Kg) e Rm (1,20E+05 m-1) que se refere a resistência do meio.
Para o experimento, teoricamente, deveriam ser calculados outros parâmetros de filtração, entretanto, devido a problemas com o aparato experimental isto não foi possível, visto que foram feitos mais ensaios em pressões diferentes (estes outros valores dependiam da variação de pressão). 
Conclusão 
Com base nas informações apresentadas é possível afirmar que o experimento foi realizado parcialmente com sucesso, visto que apenas foi possível a realização do ensaio em uma pressão, impossibilitando o cálculo de todos os parâmetros de filtração. Apesar de tudo este experimento já traz uma ótima ilustração de como sistema similares funcionam na prática, e principalmente das limitações e cuidados essenciais que devem ser tomados (vedação do sistema, controle de vazão etc), preparando assim os alunos para situações reais.
Referência
OLIVEIRA, Marcos Gomes De. Manual da filtração industrial. São Paulo: Artliber, 2012. 117 p.
ANEXOS
Figura 6 - Folhas de registro dos dados obtidos no experimento