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Resumo de Física industrial

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Natália Petry
Resumo de física
industrial
Operação unitária de filtração
Na filtração, as partículas sólidas suspensas em um
fluído são separadas usando um meio poroso.
O meio separa as partículas em uma fase sólida
(torta) e permite o escoamento de um fluído claro
(filtrado).
A
torta pode ser classificada em compressível e
incompressível a depender da natureza do sólido,
granulometria, forma das partículas e do grau de
heterogeneidade.
Torta formada por partículas
compressíveis
O resíduo sofre compactação. Quando a torta
é composta de partículas compressíveis
recomenda-se que a filtração seja iniciada em
pressão baixa para que a pressão diferencial
não aumente devido a compactação da torta,
tornando-a pouco permeável.
Para manter a vazão do filtrado constante é
necessário um aumento gradativo da pressão
do fluído.
Torta formada por partículas
incompressíveis
O resíduo formado não sofre
compactação, e a resistência ao fluxo não
exerce grande efeito na vazão do filtrado e na
pressão diferencial do fluído.
Classificação da filtração
1) Separação sólido-gás: Separação de
poeira ou outros materiais particulados
presente em um fluido gasoso.
2) Separação sólido-líquido: Consiste na
separação de partículas de sólidos e
semi sólidas presentes em um líquido.
3) Separação sólido-sólido: Separação
de partículas sólidas pela diferença de
tamanho.
4) Separação líquido-líquido: Separação
de duas substâncias líquidas,
compostas por micropartículas, à
partir da exclusão por tamanho ou
adsorção.
A força motriz do processo de filtração é a
diferença de pressão através do meio. Os
filtros podem funcionar por ação da força da
gravidade (existência de coluna hidrostática),
ação de uma força centrífuga, e por meio da
aplicação de pressão ou vácuo para aumentar
o fluxo.
O princípio da filtração industrial e do
equipamento de laboratório é o mesmo,
apenas muda a quantidade a ser filtrada.
O aparelho mais comum do laboratório é o
filtro de Büchner, neste sistema o líquido flui
por ação da gravidade passando por um filtro
de papel. Como a resistência à passagem
pode aumentar com o tempo, usa-se um
Kitassato conectado a bomba de vácuo>

Natália Petry
A filtração baseia-se no princípio da
velocidade de escoamento de um líquido
através de um meio que ofereça resistência.
Velocidade da filtração = (A x dP) /n x R
A = área do filtro
dP = Diferença de pressão
n = viscosidade do fluído
R= resistência do resíduo e filtro
A partir desta equação é possível presumir
que a velocidade de filtração diminui com o
aumento da velocidade.
A resistência do resíduo é proporcional a sua
espessura, e quanto mais espesso o tamanho
menor a Velocidade de filtração. O aumento do
tamanho das partículas também diminui o
escoamento por afetar a resistência.
Meio filtrante ideal
O meio filtrante ideal deve ser resistente,
com poros que consigam filtrar idealmente o
produto e que não permite a passagem de
sólidos (torta) na filtração. Também é necessário
que o filtro apresente resistência mínima a
passagem do líquido. É ideal que ele apresente
resistência mecânica para suportar a pressão da
operação e baixo custo.
Os filtros industriais podem ser feitos para
funcionar de forma descontínua (torta retirada
depois da corrida), e forma contínua (torta é
retirada continuamente).
Equipamento filtrante ideal
Depende da economia do processo,
viscosidade do fluído, dimensão das partículas
sólidas, concentração da suspensão de
alimentação, quantidade de material, grau da
separação desejada, custos relativos a mão de
obra e energia.
Os meios filtrantes podem ser: papel kraft, lã
de vidro, carvão, areia, algodão e membranas de
celulose.
Filtro de leito poroso granular
São os filtros industriais mais simples,
constituídos por uma ou mais de uma camada de
sólidos particulados, suportados por um leito de
cascalho sobre uma grade através de do qual o
material a ser filtrado flui por gravidade ou
pressão.
São usados quando se trata de grandes
volumes de suspensão diluída, nas quais nem o
sólido nem o líquido tem valor unitário elevado, e
quando o produto sólido não deve ser
recuperado.
Constitui o principal suporte dos sistemas de
purificação de água, e as principais vantagens
deste processo são: velocidade de filtração baixa,
falta de eficiência para remover partículas com
diâmetro menor que 10 micrômetros.
Filtros multimídia
Grande qualidade do filtrado e alta taxa
de filtração. Partículas são retidas em toda a
extensão do leito, permitindo que o filtro
armazene mais sólidos por muito mais vezes
antes da lavagem ser necessária. São utilizados
antes dos equipamentos de Osmose Reversa.
Podem operar por períodos mais longos e
possui elevado grau de limpidez do líquido
filtrado, devido ao fato de que as partículas mais
finas são armazenadas na parte inferior do
sistema.
Filtração por circulação forçada
Consiste em forçar a passagem do líquido
através das camadas filtrantes por meio de
bombeamento, aumentando a velocidade da
operação.
A capacidade final de filtração obtida por
este processo depende do poder de compressão
da bomba ou estação de bombeamento para

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gerar o fluxo do líquido, depende também da
altura da coluna da água e da permeabilidade
das camadas de filtração.
Esta operação é contínua, permite
recuperação ou remoção dos contaminantes da
torta pela lavagem em contracorrente, produz
filtrados relativamente limpos e possui baixo
custo de manutenção por não requerer mão de
obra.
Classificação dos filtros
Filtros de pressão
Obtidos tortas com conteúdo de umidade baixa.
Podem ser alcançadas recuperação intensiva de
solúveis. As membranas filtrantes podem ser
construídas de uma variedade larga de ligas.
Estão disponíveis no mercado com grande nível
de automatização.
Filtros de pressão descontínuos fechados
filtros folha ou lâmina
Os filtros folhas ficam imersos na suspensão
a filtrar. A torta forma-se no exterior da folha e o
filtrado passa para dentro da folha e daí para o
sistema de descarga. Pode ter aplicação na
filtração do vinho e na descoloração do óleo.
Filtros prensa descontínuo aberto
Permite a injeção da suspensão a filtrar
até as superfícies filtrantes, por intermédio de
canais. Permite a passagem forçada da
suspensão. Permite que o filtrado seja
expelido através de canais. O operador não
pode ver a torta se formando.
Filtro de pressão contínuo – Tambor à
pressão
É utilizado em processos onde os líquidos
a serem filtrados contenham alto volume de
sólidos, e para separar um sólido particulado
de um fluido fazendo com que o sólido fique
retido em um meio poroso (torta) e o fluido
passe através do meio.
Ele filtra, lava e descarrega a torta de uma
forma contínua. O tambor é recoberto com
um meio de filtração conveniente. Uma
válvula automática no centro do tambor ativa
o ciclo de filtração, secagem, lavagem e
retirada da torta.