Trabalho OPERAÇÃO UNITÁRIAS RELATORIO

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CENTRO UNIVERSITÁRIO PADRE ANCHIETA
HEIDI DE OLIVEIRA LIMA
NATALIA BARROS
AMANDA SOUZA
SEDIMENTAÇÃO
Jundiaí- SP
2019
HEIDI DE OLIVEIRA LIMA
NATALIA BARROS
AMANDA SOUZA
SEDIMENTAÇÃO
Trabalho apresentado à disciplina Operações Unitárias da Indústria de Alimentos I da instituição Centro Universitário Padre Anchieta, como forma de avaliação, sob a orientação do Prof. Vitor Cardoso Aragão.
Jundiaí- SP
2019
INTRODUÇÃO
Na operação de separação pode estar envolvida qualquer de duas fases que tenha uma distribuição preferencial dos constituintes e que pode ser facilmente separa do restante. É possível que seja muito difícil separa duas fases sólidas; um líquido e um gás; ou um sólido, usualmente, são separados com facilidade; dois líquidos com densidades aproximadamente iguais e sem tenção interfacial podem resistir a todos os meios práticos de separação, a menos que se altere uma das fases (Foust, 1982).
Segundo Cremasco, a sedimentação é uma operação de separação sólido-líquido baseada na diferença entre as concentrações das fases presentes na suspensão a ser processadas, sujeitas à ação do campo gravitacional. A decantação (que é também comumente nomeada como sedimentação ou espaçamento) da fase particulada ocorre normalmente em tanques cilíndricos (CREMASCO, 2012). A sedimentação ocorre quando a concentração volumétrica das partículas é maior que 40%. 
Conforme Gomide (1980), a sedimentação pode visar à clarificação do líquido, espaçamento da suspensão ou lavagem dos sólidos. Os espessadores têm como produto de interesse a fase particulada e são caracterizados pela produção de espessados com alta concentração de partículas. Os clarificadores possuem como produto de interesse o líquido e caracterizam-se pela produção de espessados com baixas concentrações de partículas (CREMASCO, 2012).
De acordo com Cremasco (2012), o mecanismo de sedimentação pode ser facilmente compreendido por meio de teste de proveta, o qual se baseia no acompanhamento, no tempo, do deslocamento axial da interface superior da suspensão. Nesse sentido, considerando o destaque e a importância que este mecanismo constitui nas indústrias, o presente trabalho tem o objetivo de construir a curva de sedimentação para cada suspensão; obter as equações para a curva experimental; determinar a altura mínima, o tempo mínimo, o tempo crítico, tempo final e tempo de residência nas concentrações trabalhadas; além de especificar as dimensões de um sedimentado contínuo para operar com uma vazão de projeto de 30m³/h e 300kg/m³ de concentração ideal de lodo, utilizando todos os métodos de determinação do diâmetro do sedimentado.
OBJETIVO
Este experimento tem como objetivo compreender o teste de sedimentação em proveta, onde intencionalmente testa-se o princípio de separar uma suspensão diluída, para auferir um fluido límpido desassociado de uma pasta espessa com a maior parte dos sólidos, e embasado nos resultados aplicar os métodos de Kynch e Talmadge & Fitch para analisar a área de um sedimentador contínuo.
MATERIAIS E MÉTODOS
Materiais
Foram utilizados os seguintes materiais:
- CaCO3;
- 293,87gr de maçã com casca e sem sementes
- 587,7ml de água
- 2 Proveta de 1000 mL;
-1 Bastão de vidro;
- Liquidificador
- Régua
- Cronômetro.
Adicionou-se no liquidificador a 293,87 de maçã e a 587,7 ml de água, bateu a mistura até a maçã misturar com a água tornando um suco. Divide-se o suco em duas partes e em uma proveta ficou 410ml de suco.
Em outra proveta de 1000ml preparou-se uma suspensão de cal com a proporção de 2,5 de carbonato para 500ml de água. Agitou-se a suspensão com o bastão de vidro até a uniformização da solução.
Mediu a altura das interfaces inferiores com auxílio de uma régua a cada 2 minutos, quando chegou aos 10 minutos tornou-se a medir a cada 4 min até uma altura aproximadamente constante entre as suas medidas de tempo. Anotou o tempo e altura da interface correspondente ao ponto crítico.
 
Figura 1: Medindo sólidos sedimentado Figura 2: Proveta com suco de maçã
RESULTADOS E DISCUSSÕES
Ao longo dos experimentos, foram tomados valores da altura da interface inferior do líquido clarificado em função do tempo para o suco de maçã. E dos valores dos sólidos sedimentados para o cal.
Para o cálculo da altura do espessador continuo para o cal (Os valores encontrados para realização deste calculo se encontram nos cálculos à frente): 
Com os dados obtidos calcular a altura de um espessador continuo que opera com uma suspensão de cal (densidade= 2,2g/cm³) com concentração de alimentação calculada e vazão de 30m³/h, sendo a concentração da lama de 0,25 g/cm³, pelos métodos de Kynch e Takmadge & Fitch.
Para esse experimento foi fornecida a densidade da suspensão ao invés da densidade média na região de espessamento, portanto é necessária a inserção de um fator multiplicador à equação acima com o objetivo de corrigir essa diferença. O valor do fator multiplicador inserido é 4/3.Logo,
MÉTODO DE KYNCH
MÉTODO DE TALMADGE E FITCH
Com os dados obtidos calcular a altura de um clarificador contínuo que opera com suco de maçã (densidade= 2,2 g/cm³) concentração de alimentação (fibras na maçã = 2,4%) e vazão de 30 m³/h, sendo a concentração da lama de o,25 g/cm³, métodos de Kynch e Talmadge & Fitch
Tabela 1- Valores encontrados para a sedimentação do cal
Gráfico 1- Relação Altura x Tempo para a Solução de CACO3
Tabela 2- Valores encontrados para a clarificação do suco de maçã
 
Gráfico 2- Relação Altura x Tempo para o concentrado de suco de maçã
CÁLCULO DA ÁREA DO ESPASSADOR
MÉTODO DE KYNCH
Os valores de v, C e a área de decantação foram calculados conforme as equações abaixo:
Onde:
A = Área de decantação ou seção transversal do decantador (cm2)
v = velocidade de decantação na zona limite (cm/min)
QA = vazão volumétrica da suspensão alimentada ao decantador (cm3/min)
C0 = CA = Concentração de sólidos na suspensão alimentada (g/cm3)
CE = Concentração da lama espessada (g/cm3)
C = Concentração da suspensão na zona limite (g/cm3)
Sendo:
QA = 30m3/h = 500000 cm/min
CE: 0,25g/cm3
Cálculo da concentração de sólidos na suspensão alimentada (C0):
Massa de CaCO3 pesada: 2,5g
Volume da solução: 500mL = 500 cm3
Foram traçadas várias tangentes na curva obtida no gráfico 1, e assim foram encontrados os valores de z, zi e t.
Valores encontrados:
	Tempo (min)
	z (cm)
	zi (cm)
	v (cm/min)
	C (g/cm3)
	Área do sedimentador (m2)
	10
	17,75503
	24,26521
	0,651
	0,006
	25,705
	20
	12,57648
	19,53053
	0,348
	0,007
	38,738
	32
	8,877516
	16,90955
	0,251
	0,009
	46,461
	40
	7,102013
	14,94382
	0,196
	0,010
	52,570
	52
	5,178551
	11,17477
	0,115
	0,013
	66,834
	60
	4,290799
	10,06118
	0,096
	0,014
	82,149
O valor máximo obtido corresponde à área mínima que o decantador deve ter. Sendo assim, pelo Método de Kynch a área do decantador é 72,149 m2
MÉTODO DE TALMADGE E FITCH
Gráfico 3- Determinação do Ponto crítico
Pela análise do gráfico: zc = 8,58 cm e tc = 34 min.
Calculo da altura correspondente à situação em que a zona de espessamento atinge o valor da lama espessada CE desejada no espessador (zs):
Assim, 
A partir da tangente a curva altura vs tempo no ponto crítico, calcula-se ts:
Pela análise do gráfico, encontra-se ts igual a 48 minutos
Cálculo da área do decantador:
A área do decantador pelo método de Talmadge e Fitch é calculada da seguinte forma:
Assim,
	MÉTODO
	ÁREA DO DECANTADOR (m2)
	KYNCH
	82,149
	TALMADGE -FITCH
	82,758
Pelos cálculos e analisando os resultados finais é possível afirmar que o método de Talmadge-Fitch é o mais recomendado pois o valor encontrado da área do decantador é maior, não correndo assim o risco de ter uma margem de erro que não suporte o valor esperado.
4.4 Estimativada altura do sedimentador
Visualizando o decantador ideal, observam-se três zonas distintas e cada uma delas necessitará de uma altura específica para o melhor desempenho. Em um decantador em operação contínua, o cálculo da altura do decantador pode ser obtido mediante a soma das três parcelas indicadas a seguir:
Onde:
H1 = altura da região de líquido clarificado, que pode variar entre 0,45 e 0,75 m;
H2 = altura da região de espessamento;
H3 = altura do fundo do decantador.
MÉTODO DE KYNCH
MÉTODO DE TALMADGE E FITCH
 
CONCLUSÃO
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS