Relatório leito fluidizado

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Universidade do Grande Rio - “Prof. José de Souza Herdy” 
Unigranrio - Engenharia Química 
 
 
 
 
 
Amanda Telles - 5900955 
Julia Rodrigues – 5900948 
Matheus Zampillis - 5900922 
Milena Rodrigues – 5900932 
 Victor Gomes -5900961 
 
 
 
 
 
 
Leito Fluidizado 
 
 
 
 
 
 
 
Duque de Caxias – RJ 
2020 
 
 
 
RELATÓRIO DE LABORATÓRIO DE ENGENHARIA 
 
 
 
 
 
Leito Fluidizado 
 
 
 
 
Relatório de Laboratório de Engenharia 
da Universidade do Grande Rio – “Prof. José 
de Souza Herdy” como parte dos requisitos 
necessários para a obtenção do grau de Ba- 
charel em Engenharia Química. 
 
 
 
 
Orientador: Marlon Demauir 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Duque de Caxias 
 2020 
 
Sumário 
Objetivo ................................................................................................................... 4 
Introdução ............................................................................................................... 5 
Revisão Bibliográfica .............................................................................................. 7 
Materiais Utilizados ................................................................................................. 8 
Procedimento Experimental .................................................................................... 9 
Conclusão ............................................................................................................. 11 
Bibliografia ............................................................................................................ 12 
 
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Objetivo 
 Analisar o reciclo do fluido, calculando a diferenças de pressões presentes no 
sistema, regulando a aste de metal móvel, em variados pontos. 
 
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Introdução 
O encontro de partículas dispersas em um fluido, seja ele líquido ou gasoso, é 
demonidado fluidização. Dessa maneira, no sistema é necessário que estas partículas 
se desprendão de um ponto ao outro, o que caracteriza essas partículas fluidizadas na 
corrente a qual é escoada. 
Essas particula se desprem na mesma diferção que a corrente gerada pelo fluido, 
isso faz com que aumente a área de contato do fluido com o sólido e caso o 
equipamento esteja sendo utilizado com alta pressão pode haver perda de sólido por 
esse movimente de arraste a favor da corrente. 
O contato entre sólidos e fluidos pode ser feito por três métodos de operações 
diferentes, são eles: leito móvel, leito fixo e leito fluidizado. No leito móvel o sólido é 
alimentado pelo topo do leito e removido pela base, sendo que, o fluído móvel pode 
ascender ou descender pelo leito. No leito fixo, o sólido é colocado dentro de uma 
tubulação pelo seu interior no qual o fluído circula de baixo para cima ou de cima para 
baixo, através do leito poroso, já o leito fluidizado tem a técnica mais moderna, pois 
envolve a suspensão do sólido dividido em uma corrente de subida do fluído a uma 
velocidade elevada para que ocorra a flutuação e a movimentação vigorosa das 
partículas. (GOMIDE, 1983) 
A vista disso o sistema fluidizado é uma suspensão que apresenta as principais 
caracteristicas dos fluídos verdadeiros, podendo passar através de tubulações e 
válvulas, esse tipo de sistema possiu os padrões de transferência de massa e calor. 
(GOMIDE, 1983) 
Vale destacar que o leito fluidizado é encontrado em diversas áreas de aplicação 
na indústria, em evidência a indústria química e indústria de processos (BASU, 2006). 
As condições favoráveis para haver boa fluidização dependem das características 
do sólido e do estado físico do fluído, principalmente sua densidade e granulometria. As 
operações de fluidização são divididas em três ordens, a agregativa no qual uma parte 
do fluído passa pelo leito denso na forma de bolhas e existe a diferença entre as 
densidades, a particulada, suas partículas se movem individualmente de forma 
desorganizada pelo interior do leito e a densidade do leito é uniforme, e a coesiva, na 
qual pode ocorrer a aglomeração das partículas por coesão. Caso o leito seja de 
pequeno diâmetro e profundo pode ocorrer a passagem de gás sob a forma de bolhas, 
as bolhas teriam o diâmetro do leito e que resultam na aglutinação de um grande 
número de bolhas menores, isto é chamado de “slugging” e deve ser evitado na prática. 
(Gomide, 1983) 
 
 
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O ponto no qual a fluidização de leito vai acontecer é chamado de a velocidade 
mínima de fluidização. Por esse ângulo, temos um equilíbrio dinâmico entre as forcas 
que o campo de gravidade e o fluído exercem sobre as partículas. As diferentes 
equações que permitem que a velocidade mínima de fluidização para ser calculada, 
depende do tipo de fluxo de circulação do fluído. (Ibarz & Barbosa-Cánovas, 2003) 
Para se obtiver uma equação para a velocidade de fluidização mínima, a relação 
entre a queda de pressão através do leito, o peso do leito por unidade área da secção 
transversal e a força de impulsão do fluído deslocado. (McCabe, Smith, & Harriott, 2001) 
Segundo Cremasco, os leitos fluidizados são caracterizados, basicamente pó 
representar partículas suspensas e distanciadas entre si quando submetidas ao 
escoamento da fase fluida sem, contudo, sofrerem arraste. Estes leitos são largamente 
utilizados em processos industriais por proporcionarem mistura intensa entre as fases 
fluida/particulada. 
 
 
 
 
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Revisão Bibliográfica 
Fluidização é uma técnica em que um leito de partículas sólidas assume as 
características de um fluido através da passagem de uma corrente de fluido através do 
leito sólido, a uma velocidade suficientemente alta para que a queda de pressão 
provocada pelas forças interpartículas e o fluxo do fluido compensem o peso das 
partículas. Abaixo desta velocidade, a queda de pressão através do leito varia 
linearmente com a velocidade do fluido. Esta velocidade é conhecida como velocidade 
de mínima fluidização (KUNII e LEVENSPIEL, 1991). 
No leito fixo as partículas ocupam as mesmas posições em relação ao vaso que 
contém o leito, e no leito fluidizado, as partículas se movem através dele. De fato, existe 
um limite superior de velocidade do fluido, acima do qual partículas serão arrastadas do 
leito. Assim, quando se deseja promover o contato entre partículas sólidas e um fluido, 
uma das alternativas é fluidizar as partículas com um fluido, seja ele líquido ou gasoso. 
(Peçanha, 2014) 
Nos leitos fluidizados comuns, a densidade das partículas é maior que a do fluido, 
e a fluidização ocorre com o fluido escoando através do leito de partículas e no sentido 
oposto ao campo gravitacional terrestre. Há, entretando, estudos em que sólidos menos 
densos que o fluído são submetidos à chamada fluidização inversa. Nesses casos, o 
líquido escoa para baixo, ou seja, no mesmo sentido do campo gravitacional, arrastando 
as partículas que ascenderiam nele por diferença de densidade. (Peçanha, 2014) 
Leitos fluidizados industriais operam no interior de vasos de aço, tipicamente 
cilíndricos e de eixo vertical. De modo a introduzir o fluido no leito de maneira uniforme, 
o vaso é provido de um distribuidor em sua base. Para este fim faz-se uso de placas 
chapas metálicas perfuradas ou frestadas. O distribuidor evita a formação de caminhos 
preferenciais no leito de partículas, bem como sustenta o leito quando o sistema está 
fora de operação. (Peçanha, 2014) 
Na verdade, o caso mais conhecido e, de fato, responsável pelo grande 
desenvolvimento da técnica de fluidização ocorrido na década de 1940, é o 
craqueamento catalítico de frações pesadas de petróleo. A matéria-prima típica de tais 
processos é o gasóleo, um dos produtos da destilação do petróleo, e o principal objetivo 
do craqueamento é a produção de gasolina, mais conhecida como nafta, no âmbito de 
refinarias. Nesse caso, partículas sólidas de um catalisador do tipo zeólita são 
fluidizadas com vapores superaquecidos de gasóleo.Em contato com as partículas do 
catalisador, as moléculas pesadas dos hidrocarbonetos sofrem redução, dando lugar a 
produtos mais leves, como a gasolina e o GLP, de grande valor comercial. (Peçanha, 
2014) 
 
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Materiais Utilizados 
 
 Balança 
 Béquer 
 Cronômetro 
 Paquímetro 
 Potes 
 Proveta 
 Termômetros 
 
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Procedimento Experimental 
A configuração do sistema para o experimento “Leito fluidizado” pode ser usinada 
em acrílico transparente, objetivando facilitar a vizuaização do observador e, também, 
observar as particulas em suspensão. 
Neste subitem são apresentadas as partes integrantes do aparato que 
proporionará a avaliação e medição do liquido fluidizado: 
 Tanque pulmão: é dotado do fluído que alimentará todo o processo, sendo o 
fluido reutilizado, pois sai do tanqe pulmão recircula pelo sistema e é despejado 
novamente no tanque pulmão; 
 Bomba centrífuga: alimentará a coluna experimental. 
 Válvula reguladora: responsável pelo controle de vazão do fluido no interior do 
sistema de medição; 
 Flange com tomadas de pressão: sua função é de avaliar as perdas de carga, 
sendo esse um flange com tomadas de pressão composto, também, por uma tela 
com mash adequado para inibir a passagem das esferas de acrilico; 
 Esferas de acrílico com esfericidade – indicarão o leito do fluido fluidizado; 
 Tomada de pressão no interior do tubo de passagem do fluido – responsável 
para medir a pressão interna do aparato entre as alturas h0 e h1; 
 Manômetro de coluna em U com duas tomadas – responsável por medir 
pequenas pressões, bem como é usando ainda para identificar peuqenos 
vazamentos em tubulações; 
 Leito fluidizado – onde serão efetuadas as observações das particulas em 
suspenção, bem como a captura das medições de pressão. 
Para inciar o experimento se faz necessário observar a voltagem do sistema 
versus a voltagem disponibilizada na tomada, energizando sistema. Previamente anterior 
à energização do sistema é necessário avalaiar se a válvula reguladora está levemente 
aberta. E observar se o fluido do manômetro de coluna em U está igualmente em 
repouso. 
Posicionar uma tomada de pressão no leito do fluido fluidizado, uma outra tomada 
estará acoplada ao flange na base do leito fluidizado, e uma terceira tomada estará na 
base do sistema logo acima da bomba centrifuga. 
Posterior à observação de todos os detlhes provenientes do bom funcionamento 
do aparato, ligar o equipamaneto. 
Quando energizada a bomba ela envia o fluido para o leito fluidizado até o 
dispenser provido de uma tela para retenção das esferas antes de o fluido retornar ao 
tanque pulmão, ou seja, a recirculação do fluido, sendo esse reutilizavel. 
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Posterior ao leito fluidizado é possível variar a vazão, sendo a coluna de esferas 
regulável. Quando a velocidade terminal do fluido é menor as partiulas tendem a ser 
depositadas na tela de retenção afixada no flange, e quando a velocidade terminal do 
fluido aumenta as particulas se dispendem aumentando sua coluna no interrior do leito 
fluidizado. 
Para realização do procedimento é necessário que a vazão do fluido esteja em 
equilibrio com a coluna formada pelas particulas em suspensão. 
Para coleta de dados o observador pode marcar três alturas no leito do liquido 
fluidizado, podendo ser aleatórios para cada prática ser univoca. Sendo que para esse 
procedimento especifico os pontos selecionados pelo orientador tem as alturas: h1 = 16 
cm, h2 = 30 cm e h3 = 41 cm. 
A tomada de pressão no interior do tubo de passagem do fluido deve estar bem 
próxima do h1, prosseguindo com a abertura da válvula aumentando a vazão para que 
as esferas coincidam com essa h1. Posterior à estabilização coletar o diferencial de 
pressão no manômetro de coluna em U, observando a diferença da altura entre as duas 
colunas, nesse caso, de mercúrio. Repetir o processo para as alturas h2 e h3. 
Para medir a vazão é necessário capturar o fluido que esta retorando para o 
tanque pulmão e marcar tempo de captura desse fluido, posterior a essa captura, 
utilizando uma balança, medir a massa do fluido, assim obtendo a vazão que pode ser 
L/min ou mL/seg ou outra unidade de medida de vazão. Essa medição de vazão é 
denominada vazão volumétrica, pois consideramos a densidade do fluido água 1 g/mL. 
 
 
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Conclusão 
O processo de fluidização de partículas sólidas é muito empregado nas indústrias, 
algumas das aplicações são: secagem (cloreto de sódio, carbonato de sódio), tratamento 
de resíduos industriais, queima de enxofre. Pode-se observar que quando a velocidade 
do flúido se torna menor que a velocidade terminal da partícula, as partículas se 
depositarão no fundo, e se a velocidade do fluido for maior que a velocidade terminal da 
partícula, ela vai carrear. 
 
 
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Bibliografia 
Basu, P. (2006). Combustion Gasification Fluidized Bed. Flórida, EUA: Taylor & 
Francis Group. 
Cremasco, M. A. (2018). Operações Unitárias em Sistemas Particulados e 
Fluidomecânicos. São Paulo: Edgar Blücher Ltda. 
Gomide, R. (1983). Operações Unitárias: Operações com sistemas sólidos 
granulares. São Paulo: Edição do Autor. 
Ibarz, A., & Barbosa-Cánovas, G. V. (2003). Unit Operations in Food Engineering. 
Boca Raton: CRC Press LLC. 
McCabe, W. L., Smith, J. C., & Harriott, P. (2001). Unit Operations of Chemical 
Engineering (Vol. 6). McGraw-Hill. 
Peçanha, R. P. (2014). Sistemas particulados # Operações unitárias envolvendo 
partículas e flúidos. Elsevier Editora Ltda.