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UNIVERSIDADE FEDERAL DE PELOTAS 
CENTRO DE ENGENHARIAS 
CURSO DE ENGENHARIA INDUSTRIAL MADEIREIRA 
DISCIPLINA DE RESÍDUOS NA INDÚSTRIDA DE BASE 
MADEIREIRA 
 
 
Relatório de aula prática. 
 
 
SEDIMENTAÇÃO 
 
 
 
 
Profª. Mery Vieira¹ 
Lucas Mérlo² 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Pelotas, 11 de julho de 2019. 
 
1- Professora da Universidade Federal de Pelotas. 
2- Acadêmico do Curso de Graduação em Engenharia Industrial Madeireira – UFPel. 
1. INTRODUÇÃO: 
Referido relatório teve seu início em grupo devido membros não saber 
lidar em coletivo, grupo foi dividido optei por fazer sozinho por causa dos 
outros grupos já estarem com o trabalho quase concluso... 
Na indústria as partículas sólidas são uma presença quase constante, 
seja ao nível das matérias-primas ou dos produtos. Assim, existem 
processos de separação para lidar com a separação das partículas 
sólidas da fase contínua. Muitas vezes, esses mesmos processos, 
também se podem adaptar à separação de duas fases líquidas de 
densidades diferentes, uma das quais constitui a fase dispersa. As 
operações de separação de partículas sólidas têm em comum o 
mecanismo de transferência de quantidade de movimento, e a escolha do 
equipamento de separação depende do tamanho e da concentração das 
partículas sólidas. A fase mais densa, por ação da gravidade deposita-se 
no fundo do recipiente, ou seja, sedimenta. As operações de 
sedimentação na indústria podem ser efetuadas de forma contínua ou 
descontínua em equipamentos denominados decantadores ou 
sedimentadores. E as operações de sedimentação podem ser dividas em 
clarificação e espessamento. No espessamento o produto de interesse é 
o sólido e na clarificação, o produto de interesse é o líquido clarificado. O 
sedimentadores podem ser utilizados em diversos ramos indústria. 
2. OBJETIVO: 
O objetivo do presente trabalho foi dimensionar um sedimentador para a 
suspensão de sulfato de cálcio (CaSO4) nas concentrações de 15% p/v. 
3. ENSAIO DE PROVETA: 
A operação de sedimentação é baseada em fenômenos de transporte, 
onde a partícula sólida em suspensão está sujeita a ação das forças da 
gravidade, do empuxo e de resistência ao movimento. O mecanismo da 
sedimentação descontínua auxilia na descrição do processo contínuo, 
com o uso do teste de proveta, que e baseado no deslocamento da 
interface superior da suspensão com o tempo. Durante esse teste pode 
ser observada, após um tempo, a existência de cinco regiões distintas: 
uma região de líquido clarificado, a de sedimentação livre e a de 
compactação. 
 
 
A região mostra o líquido clarificado. No caso de suspensões que 
decantam muito rápido esta camada pode ficar turva durante certo tempo 
por causa das partículas finas que permanecem na suspensão. Na região 
B ocorre a suspensão com a mesma concentração inicial, ou seja, a linha 
que divide A e B é geralmente nítida. A zona C é a zona de transição. A 
concentração da suspensão aumenta gradativamente de cima para baixo, 
variando entre o valor inicial até a concentração da suspensão 
espessada. A interface BC é, de modo geral, nítida. Já a região D mostra 
a suspensão espessada na zona de compressão, ou seja, é a suspensão 
onde os sólidos decantados sob a forma de flocos se encontram dispostos 
uns sobre os outros, sem atingirem a máxima compactação. A separação 
entre as zonas C e D geralmente não é nítida e apresenta diversos canais 
através dos quais o líquido Operações Unitárias - Sedimentação 
proveniente da zona em compressão escoa. A espessura desta zona vai 
aumentando durante a operação. A última região, a região E, apresenta 
os sólidos grosseiros que foram decantados logo no inicio do ensaio. A 
espessura desta zona praticamente não varia durante o ensaio. Além 
disso, nesta figura pode se observar a evolução da decantação com o 
tempo. As zonas A e D tornam-se mais importantes, enquanto a zona B 
diminuiu e C e E permaneceram inalteradas. Ao final do processo B e C 
desapareceram, ficando apenas o líquido clarificado, a suspensão em 
compressão e o sedimento grosso. Este também é chamado ponto de 
compressão, ou ponto crítico. A zona A aumenta enquanto que a zona D 
diminui lentamente até a superfície de separação das camadas A e D 
atingirem o valor. Este valor mínimo não corresponde necessariamente a 
concentração máxima da suspensão decantada, pois é possível, com 
agitação apropriada, reduzir ainda mais a altura da lama espessada. 
4 MATERIAIS: 
• Provetas; 
• Suspensões de CaCO3 
 • Cronômetro; 
• Régua; 
5 MÉTODOS: 
 As suspensões foram colocadas ocupando um volume de 500 mL. Com 
uma régua mediu-se a altura do lodo e a altura da suspensão na proveta. 
As provetas foram agitadas objetivando a homogeneização e deixando-
as em repouso visando a sedimentação. No exato momento que as 
provetas foram colocadas em repouso, foram disparados os cronômetros 
e anotando-se o tempo necessário para que cada interface sólido-líquido 
atinja as alturas pré-determinadas de 50 mL ao longo da proveta. Durante 
a sedimentação mediu-se as alturas correspondentes aos 50 mL de cada 
proveta, para cálculos posteriores da altura. 
6 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
Ao longo do experimento, foram tomados valores da altura da interface 
inferior do líquido clarificado em função do tempo. 
TEMPO (min) ALTURA (cm) 
0 19,6 
2 17,7 
4 15,7 
6 14,1 
8 13 
10 12 
12 11,2 
14 10,5 
16 9,6 
18 9 
20 8,5 
24 7,6 
28 6,8 
32 6 
36 5,4 
40 4,8 
44 4,3 
48 3,9 
52 3,5 
56 3,2 
60 2,9 
 
Dados obtidos no laboratório 
 
 
Graficamente: 
 
Gráfico 1. Variação da altura no tempo de sedimentação 
 
CÁLCULO DA ÁREA DO ESPASSADOR 
• MÉTODO DE KYNCH 
Após a construção da curva z versus t, foram obtidos vários pares de v e C 
a partir da curva. 
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
0 10 20 30 40 50 60 70 80
A
lt
u
ra
(c
m
)
Tempo (min)
Altura versus otempo
Foram traçadas várias tangentes na curva obtida conforme o gráfico abaixo, 
e encontrados os valores de z, zi e t. 
 
 
Os valores de v, C e a área de decantação foram calculados conforme as 
equações abaixo: 
 
𝑢 = −
𝑑𝑧
𝑑𝑡
=
(𝑧𝑖 − 𝑧)
𝑡
 
 
𝐶 =
𝑧0𝐶𝑜
𝑧𝑖
 
 
𝑆 =
𝑄𝐴𝐶𝐴(
1
𝐶 −
1
𝐶𝐸
)
𝑢
 
 
Onde: 
 
S = Área de decantação ou seção transversal do decantador (cm2) 
u = velocidade de decantação na zona limite (cm/min) 
QA = vazão volumétrica da suspensão alimentada ao decantador (cm2/min) 
CA = C0 = 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 (CA): 
 
Massa de CaCO3 pesada: 44,6390g 
Pureza: 98% 
Volume da solução: 600mL 
 
𝐶𝐴 =
44,6390.0,98
600
= 0,0729 𝑔 𝑐𝑚3⁄ 
Valores encontrados: 
 
Tempo (min) z (cm)altura zi(cm) u(cm/min) C(g/cm3) 
Área do 
sedimentador 
(m2) 
10 12,0 16,4 0,44 0,0871 61,9 
20 8,5 13,2 0,24 0,1083 81,2 
30 6,3 12,0 0,19 0,1191 84,4 
40 4,8 10,1 0,13 0,1415 84,4 
50 3,8 8,2 0,09 0,1743 72,0 
60 2,9 6,8 0,07 0,2102 42,5 
Valores encontrados através do Método de Kynch 
 
O valor máximo obtido corresponde à área mínima que o decantador deve 
ter. Sendo assim, pelo Método de Kynch a área do decantador é 84,4m2. 
 
 
• MÉTODO DE TALMADGE E FITCH 
 
Determinação do ponto crítico: 
 
 
Gráfico 2. Determinação do ponto críticoPela análise do gráfico: zc = 5,8cm e tc = 23,5min. 
 
Calculo da altura correspondente à situação em que a zona de 
espessamento atinge o valor da lama espessada CE desejada no espessador 
(zs): 
 
𝑧𝑠 =
𝑧0𝐶0
𝐶𝐸
 
 
Assim, 
 
𝑧𝑠 =
19,6.0,07291
0,25
= 5,72𝑐𝑚 
 
A partir da tangente a curva z vs t no ponto crítico, calcula-se ts: 
 
 
Gráfico 3. Determinação do tempo no ponto crítico 
 
Pela análise do gráfico, encontra-se ts igual a 32,8 minutos. 
 
 
▪ Cálculo da área do decantador: 
 
A área do decantador pelo método de Talmadge e Fitch é calculada da 
seguinte forma: 
𝐴 =
𝑄0𝐶0𝑡𝑆
𝑧0𝐶0
 
Assim, 
𝐴 =
500000𝑥0,07291𝑥32,8
19,6𝑥0,07291
= 836734,69𝑐𝑚2 = 83,7𝑚2 
 
RESUMO: 
MÉTODO 
ÁREA DO 
DECANTADOR (m2) 
DESVIO (%) 
KYNCH 84,4 
0,84 
TALMADGE -FITCH 83,7 
 
 ESTIMATIVA DA ALTURA DO SEDIMENTADOR 
 
 
• MÉTODO DE KYNCH 
𝐻1 = 0,6 𝑚 
 
𝐻2 =
4
3
(
500000.0,0729
2,71
) (32,8 − 23,5) (
2,71 − 1
2,2 − 1
) .
1
84,4
= 0,002813 𝑚 
 
H3 = 7,3. 10
−2. √84,4 ∗ 4/π = 0,76 
 
𝐻 = 𝐻1 + 𝐻2 + 𝐻3 = 0,6 + 0,002813 + 0,76 = 1,36 𝑚 
 
• MÉTODO DE TALMADGE E FITCH 
 
𝐻1 = 0,6 𝑚 
 
𝐻2 =
4
3
(
500000.0,0729
2,71
) (32,8 − 23,5) (
2,71 − 1
2,2 − 1
) .
1
83,7
= 0,00284 𝑚 
 
H3 = 7,3. 10
−2. √83,7 ∗ 4/π = 0,75 
 
𝐻 = 𝐻1 + 𝐻2 + 𝐻3 = 0,6 + 0,00284 + 0,75 = 1,35 𝑚 
 
RESUMO: 
MÉTODO 
ALTURA DO 
DECANTADOR (m) 
DESVIO (%) 
KYNCH 1,36 
0,73 
TALMADGE -FITCH 1,35 
 
7 CONCLUSÃO 
A operação de sedimentação é baseada em fenômenos de transporte, onde a 
partícula sólida em suspensão está sujeita a ação das forças da gravidade, do 
empuxo e de resistência ao movimento. O mecanismo da sedimentação 
descontínua (ensaio de provetas) auxilia na descrição do processo contínuo 
que é baseado no deslocamento da interface superior da suspensão com o 
tempo. Os dados obtidos a partir desse ensaio se ajustaram de forma 
satisfatória ao experimento como pôde ser visualizado em ambos os métodos 
aplicados, fornecendo dessa forma confiabilidade aos resultados encontrados. 
No método de Kynch, observando a evolução da decantação e da velocidade 
de sedimentação com o tempo, percebe-se que à medida que o tempo passa, 
o valor da velocidade diminui, como era esperado, pois a mesma tende ao 
valor zero quando a concentração tende ao seu valor máximo (isso ocorre 
porque a medida que as partículas se encontram mais próximas, maior é a 
dificuldade de o liquido entre elas ser expelido). Determinaram-se alguns 
valores de áreas do decantador e foi escolhido dentre eles o maior valor, pois é 
necessário garantir que a velocidade ascendente do líquido não seja maior que 
a velocidade de sedimentação da partícula mais lenta a ser recuperada, logo é 
preciso ter sempre uma margem de segurança. 
A área do sedimentador definida pelo método de Talmadge e Fitch representa 
uma simplificação ao procedimento de Kynch. O valor da área encontrado 
através desse método se aproximou bastante do valor encontrado pelo método 
de Kynch. 
Algumas das limitações desses métodos são: o fato de não considerar os 
sedimentos compressíveis, como é a maioria dos sedimentos encontrados 
industrialmente, e não considerar a distribuição granulométrica dos mesmos. 
Apesar de os métodos terem as limitações apresentadas anteriormente, eles 
funcionam razoavelmente bem para materiais incompressíveis e devido à 
simplicidade dos mesmos, sua utilização ainda tem grande aceitação na 
indústria de clarificadores e espessadores. Pode-se considerar que eles se 
adéquam bem ao experimento realizado e atingiram os objetivos requeridos 
através da execução do experimento de forma bastante simples. 
 
 
 
8 REFÊRENCIAS 
MASSARANI, G. Fluidodinâmica em Sistemas Particulados. 1º Edição. UFRJ, 1997. 
CREMASCO, M.A. Operações Unitárias em Sistemas Particulados e 
Fluidomecânicos. São Paulo. Blucher, 2012. 
SEDIMENTAÇÃO. Disponível em: 
<http://www.enq.ufsc.br/muller/operacoes_unitarias_qm/Sedimentacao.pdf>, 
SEDIMENTAÇÃO. Disponível em: <http://www.cetem.gov.br/publicacao/CTs/CT2004-189-
00.pdf>, 
AROUCA, F. O.; Uma contribuição ao estado da sedimentação gravitacional 
em Batelada.; Universidade Federal de Uberlândia; Uberlândia, MG; 2007. 
AZEVEDO, C. C. Simulação da Operação de Sedimentadores Contínuos; 
Universidade Federal de Uberlândia; Uberlândia, MG; 2009. 
GOMIDE, R. Operações Unitárias. São Paulo, 1980. 
NUNES, J. F.; Estudo da sedimentação gravitacional de suspensões 
floculentas.; Universidade Federal de Uberlândia; Uberlândia, MG; 2008. 
RUSHTON, A.; WARD, A. S.; HOLDICH, R. G. Solid-Liquid Filtration and 
Separation Technology. 1st ed. New Tork, 1996.