op1 - aula 5 (tela cheia)

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Operações Unitárias I
Aula 5 – Classificação
Douglas Richter, M.Sc.
2019
Classificação
• Separação de um fluxo material em duas populações:
o Underflow: predominantemente as frações maiores
o Overflow: predominantemente as frações menores
• Ação de um meio fluido em movimento
• Deslamagem: remoção de lamas (finos) sem muita 
preocupação com os tamanhos dos produtos
• Ciclonagem: classificação em ciclones
• Outros equipamentos: classificador espiral, elutriador, 
classificador de tambor, etc.
Classificação não é peneiramento!
Classificação
• Separação da alimentação em:
o Underflow: 
predominantemente as frações 
maiores
o Overflow: predominantemente 
as frações menores
• Distribuição de tamanhos 
estatísticas para as frações
• Separação feita pelo raio 
hidráulico
Peneiramento
• Separação da alimentação em:
o Undersize: predominantemente 
as frações menores
o Oversize: predominantemente 
as frações maiores
• Tamanho superior do 
undersize definido pela malha
• Separação feita pela 2ª maior 
dimensão
CLASSIFICAÇÃO EM CICLONES
Operações Unitárias I
Ciclones
• Padrão para classificação fina (2-150 µm)
• Capacidade elevada para o espaço ocupado
• Controle operacional simples, manutenção 
facilitada, custo baixo: não possui partes 
móveis
• Entrada fácil em regime
• Desvantagens: eficiência menor que espirais, 
não possui efeito regulador
Ciclones
Partículas finas e leves
Particulas maiores e pesadas
Alimentação
Fluxo de ar (atmosfera)
Características geométricas
• Alimentação: tangencial à parte superior
• Vortex finder: inserto superior que “encontra” 
o vortex e faz com que o overflow saia
• Apex: abertura por onde sai o underflow, deve 
ser sempre menor que o vortex finder
• Diâmetro da porção cilíndrica
• Comprimento da porção cilíndrica (ou porção 
cônica, ou total)
Funcionamento
Underflow
Overflow
Alimentação 
pressurizada
Tipos de conjuntos
CICLONES – FUNCIONAMENTO
Operações Unitárias I
Mecanismos de separação
• Sedimentação no campo centrífugo: pesadas 
empurram leves para o centro e para cima
• Arraste de leves pelo fluxo ascendente: fluxo 
de ar suga partículas e as leva ao vortex finder
• Partículas menores (mais leves) podem sair 
por qualquer fluxo: as maiores não
Funcionamento
Funcionamento
• A: Material não 
classificado
• B: material grosseiro 
(pesado) aguardando ser 
descarregado
• C: material fino (leve) 
aguardando ser 
descarregado
• D: local onde ocorre 
efetivamente a 
classificação
Tipos de descarga
DIMENSIONAMENTO E SELEÇÃO
Operações Unitárias I
Conceitos
• Partição: relação entre fração mássica de underflow e a 
alimentação, por faixa granulométrica ou globalmente
• d95: diâmetro de corte, ou seja, malha na qual passam 
95% do overflow
• d50: diâmetro mediano da distribuição (underflow)
• Capacidade unitária padrão: em L/s ou USGPM, quanto 
um ciclone padrão de determinado diâmetro consegue 
processar
• É necessário corrigir esse valor para as condições de 
processo
Curva de partição
Processo x geometria do ciclone
Ao subir...
O que ocorre com...
Pressão d50 Bypass % sólidos UF % sólidos OF
Vazão Aumenta Diminui Diminui Aumenta Diminui
% sólidos alim. Sem efeito Aumenta Aumenta Aumenta Aumenta
D vortex Diminui Aumenta Diminui Aumenta Aumenta
D apex Diminui Diminui Aumenta Diminui Diminui
Área da alim. Diminui Aumenta Aumenta Diminui Aumenta
Modelagem de Tarr (Krebs)
• Tarr fez trabalho de modelagem em condições 
padrão
• Correções ao tamanho de separação, à 
pressão de alimentação e à densidade dos 
sólidos: gráficos 
• Determinar tamanho de separação primeiro
• Para encontrar capacidade unitária corrigida, 
basta multiplicar esses fatores pela 
capacidade unitária encontrada
Fórmulas – Seleção dos ciclones
• Qbásica = da figura 2
• F1 = correção à pressão 
(figura 3)
• F2 = correção à % de 
sólidos da alimentação 
em volume (figura 4)
𝑄𝑐𝑜𝑟𝑟 =ෑ
𝑖=1
2
𝐹𝑖 𝑄𝑏á𝑠𝑖𝑐𝑎
𝑛𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑛𝑒𝑠 =
𝑄𝑝𝑟𝑜𝑐𝑒𝑠𝑠𝑜
𝑄𝑐𝑜𝑟𝑟
Fórmulas – Diâmetro de corte
• d95,básico = da figura 1
• F1 = correção à 
densidade dos sólidos 
(figura 5)
• F2 = correção à % de 
sólidos da alimentação 
em volume (figura 6)
• F3 = correção à pressão 
de separação (figura 7)
𝑑95,𝑟𝑒𝑎𝑙 =ෑ
𝑖=1
3
𝐹𝑖 𝑑95,𝑏á𝑠𝑖𝑐𝑜