Relatório Leitos Fluidizados

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UNIGRANRIO
ENGENHARIA QUÍMICA
AMANDA QUINTELLA – 5901032
LARISSA SILVEIRA – 5900459
JULIA GRACIELLE - 5900899
SÉRGIO RODRIGUES - 5900225
LEITO FLUIDIZADO
Duque de Caxias
09 de setembro de 2020
LEITO FLUIDIZADO
Relatório apresentado à disciplina de Laboratório de Engenharia Química I como requisito de avaliação do curso de Engenharia em Química.
Prof. Marlon Demauir Cozine Silva
Duque de Caxias
09 de setembro de 2020
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO
2. OBJETIVO
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
4. MATERIAIS E REAGENTES
5. METODOLOGIA 
6. COLETA DE RESULTADOS 
7. CONCLUSÃO
8. BIBLIOGRAFIA
1 . INTRODUÇÃO
O Leito fluidizado constitui de um fluido ascendendo por um leito de partículas, apresentando uma grande transferência de calor e de massa, utilizado muito nas indústrias farmacêuticas, indústrias de fertilizantes e em reatores químicos. Dado a grande importância
do leito fluidizado e sua vasta aplicação, o presente trabalho busca readequar uma unidade
prática para que o aluno realize os estudos sobre o tema, mostrando a análise a ser realizada
um leito fluidizado. O objetivo inicial era montar uma curva de fluidização para um sistema
de água e esferas de vidros. 
2. OBJETIVO
 Neste experimento consta a fluidização que é o objeto de estudo em diversos ramos da engenharia, sabendo-se que este processo é muito empregado em escala industrial. A partir dele analisamos a influência da diferença de pressão ao passar pelo leito que está relacionado à perda de carga do fluido do leito, descrevemos os conceitos gerais do regime de leito fluidizado expondo as correlações existentes que antecipam o comportamento experimental e as principais características do sistema, junto com o funcionamento do reator de leito fluidizado, adquirindo-se a curva característica de fluidização do sistema.
3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
 Os leitos fluidizados são equipamentos nos quais ocorre o processo de fluidização. Eles são de grande importância para a indústria, pois tem finalidades como secagem, mistura e revestimento de partículas, congelamento, torrefação de grãos, aquecimento e resfriamento de sólidos, e craqueamento catalítico de petróleo para obtenção de gasolina, que é atualmente sua principal finalidade, dentre outras possíveis. A principal vantagem da utilização de leitos fluidizados é a promoção de boa interação entre as moléculas e o fluido (gasoso ou líquido), já que no processo não há a formação de zonas mortas (SANTOS, WALESIUK & D’AMELIO, 2019).
 A fluidização é uma tecnologia adequada para converter diversos resíduos agrícolas em energia, devido a suas vantagens inerentes de flexibilidade de combustível, baixas temperaturas e condições isotérmicas de operação (ARMESTO et al. 2002). A fluidização é uma operação em que um sólido entra em contato com um líquido ou um gás, de tal forma que o conjunto adquire características similares às de fluidos, de modo que as taxas de transferência de massa e energia são elevadas (RAMÍREZ & MARTÍNEZ 2007).
 A indústria moderna utiliza diversas técnicas e variados equipamentos para a realização de seus processos. Nos processos que envolvem a interação entre fluído e sólido, seja o fluido de ordem gasosa ou líquida, pode-se utilizar a técnica de fluidização, a qual destina-se a operações diversas como por exemplo: craqueamento catalítico, revestimento de partículas, torrefação de grãos, catálise de reações diversas, mistura, remoção de partículas indesejadas e adsorção, dentre outros (FOUST et al., 1982).
 Para que um leito fluidizado seja considerado eficiente, faz-se necessário o conhecimento da velocidade mínima de fluidização. Se a velocidade estiver abaixo da velocidade mínima de fluidização, o leito não fluidiza e, no caso de a velocidade estar superior à velocidade mínima, os sólidos serão carregados para fora do leito.
 Segundo SANTOS, WALESIUK E D’AMELIO 2019, as Figuras 1 e 2 apresentam graficamente o sistema de leito fluidizado, onde os pontos representam a perda de carga e altura do leito em função da velocidade superficial: 0 – leito fixo em compactação inicial; A – início da expansão; B – leito instável; CD – leito fluidizado; D – início do arraste de partículas; Vmf – velocidade mínima de fluidização; Va – velocidade de arraste.
Figura 1 – Velocidade de Fluidização.
Figura 2 – Queda de Pressão x Velocidade de Fluxo.
 Em face à grande utilidade do leito fluidizado em processos industriais, como citado anteriormente, este artigo visou o estudo mais aprofundado deste equipamento de forma a permitir sua melhor compreensão e aplicação nas áreas cabíveis da indústria e da pesquisa científica, através do desenvolvimento de um protótipo didático. Além do estudo referente para este trabalho, o protótipo foi doado para a Universidade São Francisco – Campus Itatiba, o que proporciona a outros alunos o estudo aprofundado de um leito fluidizado.
Este artigo apresenta o funcionamento dos leitos fluidizados e as variáveis que interferem diretamente nele, como altura da fase densa, diâmetro do tubo e as características das partículas que atuam como fase densa, pois serão utilizados materiais bastante diferentes entre si, com densidades variadas, além de alguns serem esferas quase perfeitas e outros possuírem formatos irregulares, para assim tornar possível o estudo deste equipamento em frente à estas variáveis.
4. MATÉRIAIS E REAGENTES
O procedimento experimental foi realizado utilizando-se os seguintes materiais: 
 
Equipamento composto por: 
 
1 bomba centrífuga 
1 válvula gaveta para controle da vazão 
Tubulação com leito de sólidos (esferas de vidro) onde o fluido 
Válvula para tomada de pressão 
Reservatórios (superior e inferior) 
Manômetro de mercúrio (tipo tubo em U) 
Água Corrente com corante azul 
Recipiente para aferição de vazão (2L) 
Cronômetro 
Fita métrica 
Proveta (1000 ml) 
Termômetro
5 - METODOLOGIA 
A bomba centrífuga foi ligada para a circulação de fluido no sistema. Após estabilização do fluxo, foi ajustada a primeira vazão utilizando o recipiente para coleta do líquido, o cronômetro e a proveta. 
Com auxílio da fita métrica, foi definida a primeira altura de leito formado pelas esferas de vidro conforme vazão ajustada na válvula globo. Em seguida, com o manuseio das válvulas para tomada de pressão, foram efetuadas as leituras no manômetro de mercúrio (tubo em U) das pressões no leito e no sistema. 
Este procedimento foi executado para três diferentes alturas de leito, realizando ajuste de vazão na válvula globo.
 6 - Coleta de Resultados 
 O sistema para realização do experimento e composto por um tanque no qual alimenta e despeja o fluido sem perdas para o meio ambiente, bomba centrífuga responsável pela sucção do líquido para alimentação do aparato, coluna experimental onde encontravamos as válvulas que são o controle de vazão e a usinagem acrílica, onde o leito fluidizado e formado onde temos a base do leito fluidizado paratomada de pressão para avaliar a perda de carga, preso por flange onde temos uma peneira para suporte das partículas esféricas em suspensão para montagem do leito fluidizado; No interior do nosso tubo temos a haste de metal tomada de pressão móvel presa no topo para medir os pontos da coluna do líquido fluidizado que leva direto a "cabeça" do equipamentotendo novamente outra peneira para impedir a passagem das esfera para o tanque sem a presença de partículas. Para medir a pressão no tanque utilizamos o manômetro em "U" contendo mercúrio. As tomada sde pressão do sistena são instaladas na base e na coluna experimental e são fundamentais para determinar os perfis de pressão, tendo uma tomada de pressão presente no interior da coluna do experimento composta por uma haste de metal móvel sendo ela a resposavel pela medicação dos pontos da coluna do leito fluidizadoe 2 tomadas de pressão, uma na base do leito fluidizado e outra no inicio do sistema.
Indentificação da amperagem do aparelho para acinonar o fluxo, verificação da válvula de vazão se a mesma encontra-se aberta para a passagem do líquido. O manômetro em 'U' medi as tomadas de pressão, uma movel no interior do leitto fluidizado uma na base e outra no inicio do sistema, tendo o sistema maior perda de carga onde considero todas as conecçoes, acidentes e valvulas e no leito fluidizado somente as esferas de vidro em suspensão.
1 - Ao ligar o equipamento a bomba aciona e enche a coluna onde há o despejo no tanque pulmão sem perdas.
2-As esferas montam um leito fluidizado com tamanho específico, tendo a partir dai o cálculo do tamanho do leito, onde consigo regular a vazão para ter tamanhos de leitos fluidizados diferentes e com isso a variação das esferas. 
3 - Com a mudança da vazão, ou seja, diminuição da velocidade do fluido, as partítuclas tende a ir para o fundo e quando a velocidade de ascenção for maior que a velocidade terminal da partícula ele as carrega. e vice e versa se a velocidade do fluido e menor que das partículas elas tende a se depositar no fundo.
4 - Para obter os pontos do leito fluidizado é preciso controlar a vazão em que a ascenção do fluido e a velocidade terminal se igualem de forma que as partículas fiquem fixas e o mais constantes no nível de altura.
5 - Na coleta de resultado, temos os pontos 1, ponto 2 e ponto 3, marcados na coluna experimental , cada um com alturas diferentes. Apos a determinação dos leitos fluidizados a haste interior tem que esta proxima aos pontos marcado na coluna, sendo controlada pela válvula de forma que o leito fluidizado fique o mais proximo do topo do leito ou o mais proximo dos pontos de análise.
6 - Apos os pontos determinados, coletamos os dados de vazão e as diferenças de pressão do leito e do sistema.
7- A tomada de pressão supeior para a altura dos 3 conjuntos de pontos marcados na coluna experimental nos da a diferença de pressão apenas do leito fluidizado visto no manômetro em 'U'.
8 - Uma vez que a haste continua fixa e tomamos a tomada de pressão inferior , temos então a diferença de pressão do sistema completo.
9 - Ao acionarmos a valvula supeior e fechamos a inferior , temos atraves da altura do leito fluidizado a diferença de pressão onde no manômentro em 'U' temos o tamanho da coluna que ao medirmos temos o ∆p do leito.
10 - Ao fecharmos a válvula superior que corresponde ao leito e ao acionarmos a inferior temos uma queda no manômetro em "U" significativa uma perda de carga do sistema e superior ao do leito fluidizado, sendo refletido na coluna de mercúrio.
11 - Com um cronômetro e um pote medimos a vazão do fluido atraves de um tempo curto e dai obtemos o peso, atraves do despejo do líquido em uma proveta, tendo o volume para calculo do volume por tempo e tendo a vazão volumétrica .
6. CONCLUSÃO
 Conforme existe o aumento do valor da velocidade superficial do fluido, o leito ainda que obtenha crescimento mantém a queda de pressão aproximadamente constante e se estabiliza. A partir destas situações, a queda de pressão no leito é contrabalançada pelo seu peso aparente. Em seguida o leito procedendo-se de forma estável e realizando-se a diminuição gradativa da velocidade superficial do fluido não é detectado de maneira relevante o valor máximo da queda de pressão, em consequência disto o fluido não necessitará vencer a resistência do leito até o deslocamento de partículas na sua superfície. 
Desta forma, à proporção em que se diminui a velocidade superficial do fluido, inferior à de mínima fluidização, as partículas se acomodam e a queda de pressão é administrada pela fluidodinâmica em leito fixo.
9. BIBLIOGRAFIA
SANTOS, J. S.; WALESIUK, N.; D’AMELIO, M. T. S. Estudo de Leito Fluidizado. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 04, Ed. 07, Vol. 02, pp. 106-130. Julho de 2019.
ARMESTO, L.; BAHILLO, A.; VEIJONEN, K.; CABANILLAS, A.; OTERO, J. Biomass & Bioenergy 2002, 23, 171.
RAMÍREZ, J. J.; MARTÍNEZ, J. D. Monografías y Tesis 2007, 4, 186
SANTOS, Jéssica da Silva. WALESIUK, Natalia. D’AMELIO, Monica Tais Siqueira. Estudo de Leito Fluidizado. Revista Científica Multidisciplinar Núcleo do Conhecimento. Ano 04, Ed. 07, Vol. 02, pp. 106-130. Julho de 2019.
FOUST, A. S., et.al. Princípios das Operações Unitárias. 2ª ed. Rio de Janeiro. LTC, 1982. p. 566-578.
https://betaeq.com.br/index.php/2015/10/26/leitos-fluidizados-e-suas-aplicacoes/ Acessado em 07 de Setembro de 2020.