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Operações Unitárias
1) Misturador
1.1)Qual é a função do Misturador
Ao projetarmos um misturador, devemos levar em conta a finalidade que temos no processo, assim poderemos ter as seguintes necessidades:
Promover a suspensão de sólidos
Homogeneização ou mistura de líquidos miscíveis
Desenvolver uma emulsão
Transferência de energia
Promover reações químicas entre sólidos, líquidos e gases
Muitas vezes, um sistema de agitação poderá desenvolver um ou mais destes itens, e não raro, ser necessário todos eles em um único reator químico.
1.2)Porque se promove a Agitação da suspensão de sólidos
Neste �po de mistura, é necessário que haja uma agitação intensa no meio, para que seja conseguida uma eficiente dispersão das par�culas no sistema. Neste �po de operação, podemos dizer como necessário para as seguintes aplicações:
Reações químicas entre sólidos e líquidos
Reações químicas com catalisadores sólidos
Dissolução de sólidos
Extrações liquido / líquido com suporte em fase sólida
Operações de absorção
1.3) Em que situações deve-se provocar agitação para provocar Homogeneização entre líquidos miscíveis
O grau de agitação é necessário nestes processos, porém a agitação é é inferior ao anterior, em virtude de os cons�tuintes já apresentarem uma certa afinidade e por isso uma maior facilidade de se difundir através das fases, porém há que se garan�r um certo grau de turbulência em todos os pontos do meio.
1.4) Qual é a Cons�tuição dos agitadores?
Existem vários �pos de sistemas que podem ser u�lizados na indústria química para operações ou processos de mistura, desde recirculação por bombas, até rotação de tanques, passando por injeção de ar comprimido.
Estaremos estudando nesta seção os agitadores rota�vos, estes possuem basicamente quatro partes funcionais:
- eixo
- e rotor também chamado de impelidor ou ainda hélice.
1.5) Qual é a função de cada componente?
Motor – é a parte responsável pelo fornecimento de força motora ao sistema, podem ser de origem elétrica, hidráulica, turbina a vapor, etc.
Redutor – é responsável pela redução da velocidade de rotação na saída do motor.
Eixo – é a parte que transfere a rotação do motor para o rotor.
Rotor – é a parte responsável para transmi�r a energia ciné�ca, rotacional, para o meio reacional
1.6) Quais são os �pos de rotores disponíveis no mercado?
Existe uma variedade de �pos de rotores, mas basicamente todos derivam de três grupos dis�ntos de conformação, que seriam:
pás,
turbinas,
hélices
1.7) Quais são as caracterís�cas do agitador �po Pás
São rotores de conformação simples onde apresenta uma facilidade constru�va, porém limitações ao seu uso.
Possuem uma faixa de trabalho muito reduzida em função do pouco fluxo alcançado, já que suas pás são construídas na ver�cal, sem direcionamento de fluxo, além do que é recomendado para faixas de viscosidade na ordem de 1000 cP.
Agitador �po Pás
1.8) Quais são as caracterís�cas do agitador �po Turbina?
São impelidores muito eficientes, apresentando um alto desempenho de fluxo, e uma grande faixa de aplicações.
São indicados onde se deseja um grande cisalhamento e/ou alto grau de turbilhonamento.
Podem ser construídas com lâminas fechadas ou abertas, as pás da turbina pode ser reta, ou curvada longitudinalmente, porém sempre em posição ver�cal.
Agitador �po Turbina
A força centrífuga Fc ,
Força gravitacional
Taxas de Separação em Centrífugas
Assume-se que :
todo o líquido se move para cima à velocidade uniforme, transportando par�culas sólidas com ele.
as par�culas movem-se radialmente na v (^) t de sedimentação.
Se o tempo de residência for suficiente para que a par�cula chegue até parede do tambor ela é separada
2.3) Separação de líquidos em uma centrífuga
A separação de suspensões líquido-líquido compostas de líquidos imiscíveis que estão finamente dispersos como uma emulsão são um problema comum na indústria alimen�cia.
Um exemplo é a emulsão de leite que é separada em dois produtos: leite desnatado e creme ou nata, usando centrífugas.
Nessas separações, a posição da barreira de transbordamento na saída da centrífuga é muito importante, não só para o controle do volume na centrífuga, mas também na realização da separação desejada.
2.4) Equipamentos - Centrifuga de Tambor
U�lizada apenas na clarificação de líquidos, como por exemplo, óleo isento de água.
O tambor é dotado de 2 a 8 elementos cilíndricos internos, uma série de câmaras anelares unidas consecu�vamente.
O produto a ser clarificado entra no tambor pelo centro, escoando consecu�vamente por cada câmara anelar a par�r da câmara mais interna.
Em cada câmara o diâmetro é maior e aumenta a força centrífuga, fazendo o produto escoar por zonas centrífugas cada vez maiores, até o final do processo.
2.5) Centrífugas de disco
Usada em separações líquido-líquido , algumas podem separa par�culas finas de sólidos
A mistura é alimentada pelo fundo da centrífuga e escoa para cima passando através de buracos espaçados nos discos.
Os buracos dividem a seção ver�cal em uma seção interna, onde fica o líquido leve, e uma seção externa, onde fica o líquido pesado
2.6) Escolha do separador correto
3) Des�lação
3.1) Definição
A des�lação é uma técnica geralmente usada para remover um solvente, purificar um líquido ou para separar os componentes de uma mistura de líquidos, ou ainda separar líquidos de sólidos.
Na des�lação, a mistura a ser des�lada é colocada no balão de des�lação (balão de fundo redondo) e aquecida , fazendo com que o líquido de menor ponto de ebulição seja vaporizado e então condensado, retornando à líquido (chamado de des�lado ou condensado) e coletado em um frasco separado. Numa situação ideal, o componente de menor ponto de ebulição é coletado em um recipiente, e outros componentes de pontos de ebulição maiores permanecem no balão original de des�lação como resíduo.
com 12 pratos teóricos é sa�sfatória para a separação prá�ca de uma mistura de cicloexano e tolueno.
A eficiência de uma coluna depende tanto da altura quanto do enchimento e de sua construção interna. Sua eficiência é frequentemente expressa em termos de altura equivalente por prato teórico (HEPT), que pode ser ob�da, dividindo-se a altura do enchimento da coluna pelo número de pratos teóricos.
O fracionamento ideal fornece uma série de frações definidas e rigorosas, cada uma des�lando a uma temperatura definida. Depois de cada fração ter sido des�lada, a temperatura aumenta rapidamente e nenhum líquido é des�lado como uma fração intermediária. Se a temperatura for colocada em gráfico contra o volume do des�lado em tal fracionamento ideal, o gráfico ob�do será uma série de linhas horizontais e ver�cais semelhantes a uma escada. Uma certa quebra na inclinação revela a presença de uma fração intermediária e a sua quan�dade pode ser usada como um critério qualita�vo do rendimento de diferentes colunas.
Dessa forma, o obje�vo principal das colunas de fracionamento eficientes é reduzir a proporção das frações intermediárias a um mínimo. Os fatores mais importantes que influenciam a separação de misturas em frações bem delineadas são: isolamento térmico, razão de refluxo, enchimento e tempo de des�lação.
3.2) Produção do Conhaque
O processo de destilação foi introduzido, na Europa Ocidental, pelos árabes através do norte da África. Na época, a técnica despertou interesse dos alquimistas e dos monges. O termo destilação corresponde à separação das substâncias voláteis presentes no vinho, inicialmente transformadas em vapor e depois condensadas. A operação é conseguida através do calor, necessário para evaporar, e do frio para condensar.
O princípio da destilação se baseia na diferença entre o ponto de ebulição da água (100°C) e do álcool (78,4°C). A mistura água e álcool apresenta ponto de ebulição variável em função do grau alcoólico. Assim, o ponto de ebulição de uma solução hidroalcoólica é intermediário entre aquele da água e do álcool e será tanto mais próximo deste último quanto maior for o grau alcoólico da solução.
De modo geral, os alambiques utilizados para elaboração do destilado de vinho são do tipo "Charantais" e não estão equipados de colunas retificadoras ou de deflegmadores que permitem obter destilados com graduação alcoólica mais elevada. São destiladores simples, a fogo direto, que, para a obtenção do destilado de vinho, requerem duas destilações.
Uma vez concluída a fermentação alcoólica, o vinho está apto para ser destilado. O processo de destilação inicia com a colocação do vinho separado das borras mais grossas e na presença das borras mais finas, na caldeira, para ser destilado. O vinho não deve ocupar todo o volume da caldeira. A presença de células de leveduras, no vinho para destilar, é benéfica para a qualidade do destilado, uma vez que os ácidos graxos liberados atribuem características próprias ao destilado. No entanto, quantidades excessivas de ácidos graxos são prejudiciais. Por outro lado, uma redução acentuada desses compostos ocorre pela formação de sais insolúveis com o cobre das paredes do destilador. A seguir, o capitel deve ser colocado sobre a caldeira e acende-se o fogo na fornalha. A chama pode ser mais intensa no início, até quando o destilado começa a sair no condensador. Nesses momentos, a intensidade da chama deve ser reduzida e a destilação deve continuar até quando o alcoômetro assinalar 5°GL, ocasião em que a destilação é interrompida.
Essa primeira etapa da destilação não é seletiva. O destilado obtido é designado "corrente" e representa a totalidade do álcool extraído do vinho. Essa etapa da destilação concentra o vinho em aproximadamente 30% do seu volume inicial, geralmente apresenta entre 27°GL e 32°GL e deverá ser submetido a uma segunda destilação. O tempo gasto nessa primeira destilação é variável em função
do tamanho do alambique, da intensidade da chama e do teor alcoólico do vinho. O produto obtido, na primeira destilação, deve ser armazenado em recipiente adequado, até que se obtenha um volume suficiente para efetuar a segunda destilação. O vinho sem álcool, que permanece na caldeira, é conhecido por vinhaça e é liberado.
Três destiladas sucessivas produzem um volume suficiente de "corrente" para efetuar uma segunda destilação. A segunda destilação deve ser feita lentamente, controlando a intensidade do fogo e, conseqüentemente, a vazão do destilado. Nessa fase, para garantir a qualidade do destilado, deve-se obrigatoriamente separar as diferentes partes do destilado cabeça, corpo ou coração e cauda conforme o desenrolar do processo de destilação.
A cabeça é formada pela fração do destilado que sai por primeiro com graduação alcoólica de 75°GL a 70°GL e representa entre 2% e 4% do volume total do líquido da caldeira. É formada, principalmente, por compostos voláteis de ponto de ebulição inferior ao álcool etílico. São componentes característicos da cabeça o aldeído acético e o acetato de etila.
O corpo ou coração do destilado representa a fração que sai do alambique, a seguir, com graduação alcoólica de 70°GL a 40°GL. Em volume, o coração representa 70% a 80% do destilado. É formado por um conjunto de componentes, cujo ponto de ebulição varia entre 78,4°C e 100°C. É a porção mais importante do destilado, pois apresenta a maior quantidade de álcool etílico e a menor proporção de componentes secundários, também designados impurezas, componentes não álcool ou congêneres.
A cauda é formada por compostos voláteis, cujo ponto de ebulição é superior a 100°C, recolhidos no final da destilação. Entre os componentes característicos da cauda, destacam-se o furfural e o lactato de etila. A passagem dos componentes da cauda para o destilado é rápida quando a ebulição é mais intensa, uma vez que determinados constituintes são arrastados. O volume correspondente à porção da cauda representa entre 10% e 20% do volume total do destilado.
Concluída a destilação, a porção referente ao corpo ou coração é separada para recebe os tratamentos adequados para envelhecimento. As demais partes, referentes à cabeça e à cauda, são armazenadas conjuntamente e depois destiladas ou acondicionadas à corrente.
3.3 Redução do grau alcoólico do destilado
3.3Redução do grau alcoólico do destilado
O destilado alcoólico depois de envelhecido, geralmente apresenta graduação alcoólica entre 50°GL e 60°GL. Antes do engarrafamento, deve-se reduzir o grau alcoólico para 38°GL a 40°GL, através da adição de água destilada. A legislação brasileira estabelece que o "Conhaque" deve ter entre 38°GL e 54°GL de álcool.
Para reduzir o grau alcoólico do destilado, pode-se utilizar a seguinte fórmula:
X = A - B x 100 B
onde:
X = quantidade em litros de água a adicionar em 100 L de destilado.
A = grau alcoólico inicial do destilado.
B = grau alcoólico desejado para o destilado.
atmosfera. Portanto, a umidade do ar nada mais é do que as par�culas de água, em forma de vapor, que respiramos em nosso co�diano. Quando a umidade rela�va do ar é baixa, as condições para a saúde humana ficam prejudicadas.
4.2) Importância para o clima
A evaporação da água é fundamental para o clima, pois ela esta diretamente relacionada com a formação das chuvas. A água que evapora dos rios, lagos, oceanos e até do nosso corpo, ajuda na formaçao da chuva. Esta ocorre quando há o resfriamento da temperatura. Nestas condições climá�cas, o vapor de água volta ao formato líquido (condensação) e cai através de chuvas.
4;3) Curiosidade:
- O álcool, em função de suas caracterís�cas químicas, evapora muito mais rápido do que a água.
4.4) Definição
A evaporação é a passagem da fase líquida para a gasosa, que ocorre lentamente na super�cie dos líquidos; par�cularmente, denota o processo cíclico de ascensão das massas d'água sob a forma de vapor. Cons�tui uma parte importante da mudança de energia dentro do sistema Terra- atmosfera, responsável pelos movimentos atmosféricos e, consequentemente, pelas variações climá�cas. As moléculas de um líquido não têm todas a mesma energia ciné�ca. Algumas têm energia ciné�ca maior que a média, outras tem energia ciné�ca menor. A maioria não tem energia suficiente para mudar de fase. No entanto, algumas têm energia muito maior que a média. Quando uma dessas moléculas a�nge a super�cie, ela pode sair do líquido e passar para a fase gasosa. É assim que acontece o processo da evaporação.
4.5)Pressão de vapor Quando a água evapora de um recipiente aberto, algumas das moléculas do vapor se chocam com moléculas do ar, recuam, e tornam a entrar no líquido. O ar se comporta, portanto, como uma cobertura que se opõe à evaporação e a retarda. Se você tampa o recipiente, o vapor se acumulará no espaço acima do líquido. O número de moléculas que voltam para o líquido ou se condensam aumentará até que as moléculas se condensem na mesma proporção que se evaporem. Assim a quan�dade de vapor será constante; nós dizemos que o espaço está saturado.
4.6) A pressão de vapor de ar saturado aumenta com a temperatura Quando a temperatura de um líquido aumenta, suas moléculas se movem mais depressa. Elas então evaporam mais rapidamente e o vapor no recipiente fica mais denso. As moléculas do vapor se chocam mais, contra as paredes, em cada segundo; e elas se chocam com mais força. A 10º C a pressão de vapor do ar saturado com água é de cerca de 2 cen�metros de mercúrio. A 80º C ela é de 35 cen�metros de mercúrio e a 100º C é de 76 cen�metros de mercúrio. Quanto maior for a pressão, mais vapor haverá na camada de ar adjacente e mais rápida será a evaporação. Compreende-se portanto porque é que a velocidade de evaporação aumenta com o aquecimento. Se quisermos contribuir para a evaporação, é preciso fazer de maneira que o vapor se escape mais rapidamente, isto é, acentuar a movimentação do ar. Eis porque a evaporação se acelera quando sopramos sobre o líquido. Ainda que a sua pressão de vapor seja rela�vamente baixa, a água desaparece bastante depressa se a pusermos num prato, num local exposto ao vento.
4.7) A rapidez com que a água evapora depende de vários fatores:
ÁREA - Um prato cheio de água evaporará mais depressa do que um copo de água com a mesma quan�dade, porque a água no prato tem maior super�cie pela qual as moléculas podem escapar.
TEMPERATURA - Um aumento de temperatura faz as moléculas se moverem mais depressa. Portanto elas têm maior energia ciné�ca e podem, assim, passar mais facilmente pela camada superficial e escapar.
PRESSÃO DO AR - As moléculas de água que atravessam a camada superficial podem chocar-se com moléculas do ar e recuar para o líquido. O ar atua como uma cobertura que se opõe à evaporação. A rapidez de evaporação diminui quando a pressão atmosférica aumenta.
UMIDADE - Quando a água num recipiente fechado não o enche completamente, o vapor se acumula no espaço sobre o líquido até que as moléculas de vapor evaporem e se condensam com a mesma rapidez. A rapidez de evaporação diminui quando a umidade aumenta.
VENTO - Num dia de ar parado a água evaporada de uma roupa molhada fica perto da roupa, aumentando a umidade rela�va e impedindo a evaporação. O vento leva para longe esse vapor de modo que a roupa seca mais depressa
4.8) Processo de produção do sal marinho O sal é produzido através de um processo con�nuo de evaporação da água do mar, que é bombeada com aproximadamente 3,5% de sais totais dos quais ¾ são cloreto de sódio. Para cada tonelada de sal produzida, u�liza 0 0 1 F -se aproximadamente 45m³ de água do mar que foi inicialmente bombeada, que vai fluindo pelos diversos evaporadores e paula�namente aumentando sua concentração de cloreto de sódio. Ao a�ngir o úl�mo evaporador, a salmoura já se encontra maturada e preparada para alimentar os grandes cristalizadores onde, durante os meses de junho a janeiro de cada ano, o sal é precipitado. O sal é colhido mecanicamente ou manualmente, lavado com salmoura saturada e empilhado nas áreas de estocagem, onde aguardará para ser comercializado.
4.9) O que é o sal de cozinha.
O sal foi o primeiro tempero da civilização. Ele traz qualidade de vida aos homens desde as épocas mais remotas. É uma substância essencial ao homem e indispensável a todos os �pos de vida animal.
O sal de cozinha é uma mistura de alguns sais: NaCl (cloreto de sódio - o cons�tuinte principal, acima de 99%), KI (iodeto de potássio - responsável pela presença de iodo no sal), ferrocianeto de sódio e alumínio silicato de sódio (responsáveis pela diminuição da umidade do produto, evita que o sal empedre). Quando dissolvido em água, o sal de cozinha forma uma solução turva, que é decorrente da não solubilidade destes an�-umectantes em água.
O NaCl, cons�tuinte principal do sal de cozinha, pode ser ob�do de minas naturais de sal, a céu aberto, nas quais ele é chamado de halita, um mineral. No entanto, ele também pode ser ob�do a par�r da água do mar, por evaporação da água. Neste úl�mo processo, a água do mar, que contém além do NaCl, diversos outros sais, tais como carbonatos e sulfatos, sofre ação do sol e de ventos, para a precipitação dos diversos sais e obtenção final do NaCl. Do total de sal extraído no mundo, atualmente, cerca de 5% apenas é para consumo humano. A maior parte da produção de NaCl é u�lizado nas indústrias, para diversos fins, tais como produção de NaOH, cloro gasoso, produção de papel, tecidos, cosmé�cos, �nturas, remédios, etc. No Brasil, a maior parte do sal consumido na cozinha, é ob�da da água do mar.
O sal é responsável pela troca de água das células com o seu meio externo, ajudando-as a absorver nutrientes e eliminar resíduos. Além de ser responsável no processo de contração muscular. No entanto, ele está associado a problemas de hipertensão e cardiovasculares, daí a importância de seu consumo ser moderado.
d) 589 - faixa vermelha (extra-denso) - Usos: para materiais que tendem a passar para a solução ou suspensões coloidais.
e) 589 - faixa verde (extra-espesso) - Usos: no caso anterior quando exige-se dupla folha da faixa vermelha.
f) 589-14 (fino) - Usos: filtração de hidróxidos do �po hidróxido de alumínio e ferro.
c. Filtração Com Funil de Buchner ou Cadinho de Gooch
São as �picas filtrações a vácuo , pois são realizadas com a aplicação de vácuo para permi�r, seja por mo�vo de tempo, seja por viscosidade do líquido a ser filtrado, necessitar-se de um diferencial de pressão (a própria pressão atmosférica atua como força) atuando sobre o líquido no filtro.
Funil de Buchner
É efetuada com sucção com auxílio de uma trompa de vácuo e Kitassato. No fundo do funil, sobre a placa plana perfurada é adaptado o disco de papel filtro molhado, aderido devido à sucção. FILTRAÇÃO A VACÚO A sucção acelera a filtração, a separaçao ocorre na medita do posivel mas como o vacou é pequeno
Subs�tuindo-se o funil de Buchner por um cadinho de porcelana com fundo perfurado temos a filtração com cadinho de Gooch. É portanto, efetuada com sucção e o meio filtrante é polpa de papel de filtro quan�ta�vo ou amianto.
Para a confecção do meio filtrante de amianto ou polpa de papel filtro, deve-se colocar o cadinho na alonga e adicionar com muito cuidado o amianto misturado com água (ou polpa de papel filtro com água). Bate-se levemente com a bagueta é deixa-se escorrer toda a água através de sucção. O meio filtrante não deve ser muito espesso.
d. Filtração em Cadinhos Com Placas Porosas de Vidro ou Porcelana
Neste caso, o cadinho já possui o meio filtrante fundido ao corpo do cadinho. Sofrem via de regia, ataque das soluções alcalinas. Por isso são u�lizados em aplicações diversas, evitando-se apenas soluções francamente alcalinas.
e. Filtração à Quente
Quando a solubilidade permi�r, a filtragem à quente é preferível, por reduzir a viscosidade do líquido.
Nas filtrações à quente, evita-se o contato do papel de filtro com as paredes do funil que resfriam o conjunto filtrante. Por isso, depois de feito o cone do papel, suas paredes são dobradas em pregas e aquece-se previamente o conjunto com água quente. Há também filtros com camisa de vapor e neste caso o papel filtro é adaptado como nos casos comuns.
Ex: Os materiais sólidos ficam e os líquidos passam
5.4) Filtração Um filtro atua basicamente como uma peneira ou um coador, cuja função é reter as impurezas suspensas na água. A purificação da água, feita numa etapa posterior, é um processo mais complexo pois se encarregar de re�rar impurezas muito pequenas, normalmente abaixo de 1 mícron, como microorganismos, micro par�culas em suspensão e substâncias químicas. Em termos gerais, as diferenças entre os sistemas de filtração simples, ultrafiltração e purificação são mostrados no gráfico a seguir, em função de suas capacidades de retenção de contaminantes par�culados ou de esterilização de microorganismos.
5.5) Gráfico Geral de Filtração:
5.6) Os filtros mais usados são mostrados a seguir:
Purificação A purificação visa eliminar da água os compostos químicos e os microorganismos causadores de doenças. Apenas para se ter uma idéia das substâncias que podem estar con�das na água, podemos mencionar: cloro, sódio, chumbo, nitratos, mercúrio, arsênico, fer�lizantes, inse�cidas, metais pesados diversos, detergentes, asbestos, substâncias radioa�vas e muitas outras. Os purificadores devem ser instalados sempre após um ou dois filtros, cuja função é reter as impurezas mais pesadas. Existem vários �pos de purificadores domés�cos no mercado:
a)Carvão a�vado: O carvão a�vado tem a capacidade de re�rar odores e sabores desagradáveis da água e, principalmente, o cloro. Essa capacidade é chamada de adsorção (não é absorção). Como veremos mais adiante o cloro é um desinfetante poderoso cuja adição à água e necessário para mante-la desinfetada nas tubulações e reservatórios porem é um produto prejudicial á saúde devendo, por isso, ser re�rado desta antes do seu consumo. O carvão a�vado pode ser u�lizado na forma granulada ou em blocos compactos. Na forma granulada alcança uma eficiência de uns 50-60% (dependendo da granulometria e da capacidade de adsorção do carvão u�lizado). Isto ocorre porque uma boa parte da água tratada na passa “através” dos grãos de carvão porem em volta deles, criando com o tempo canais preferências que permitem sua passagem direta, quase sem manter contato com o carvão. Já o carvão a�vado compacto, na forma de um cartucho sólido, obriga a água a permear através de suas paredes, sem possibilidade de criar caminhos alterna�vos, com o que se consegue uma eficiência de retenção de cloro da ordem de 90 a 98%. O carvão a�vado é muitas vezes adi�vado com nitrato de prata para evitar a formação de colônias de microorganismos em suas super�cies de contato com a água. A função desse adi�vo, nessa aplicação, é bacteriostá�ca. Note bem, não é bactericida, isto é, não afeta os microorganismos suspensos na água.
b) Ozonizadores: Produzem ozônio (O3) u�lizando um pequeno gerador elétrico. A oxidação da água, nestas condições, exerce uma poderosa ação bactericida. A aplicação deste oxidante, contudo, deve ser feita preferencialmente na forma laminar, caso contrário seu efeito bactericida poderá ser bastante reduzido. c) Des�lação: É um processo mais usualmente u�lizado em laboratórios. A água é fervida, evaporada e, posteriormente, condensada através de resfriamento. Pra�camente todos os poluentes são eliminados nesse ciclo. Existem 2 problemas neste processo: o custo da energia consumida para aquecer e resfriar a água, e seu sabor, que muitos poderão achar estranho. d)Fervura: Um método muito difundido para esterilizar a água é fervê-la. Isto funciona bem sob o ponto de vista bacteriológico, pois mata (se feita pelo tempo suficiente) pra�camente todos os microorganismos. Contudo, se a água es�ver contaminada por substâncias químicas (nitratos ou flúor, por exemplo), a fervura só contribuirá para piorar a situação, pois apenas aumentará a concentração destes. Este problema é par�cularmente grave em regiões agrícolas, onde os lençóis freá�cos (e consequentemente, os poços) poderão estar contaminados com resíduos de fer�lizantes, pes�cidas, inse�cidas e outros produtos químicos. e) Purificadores por Ultravioleta: Atacam os cinco primeiros grupos de microorganismos presentes na água (vírus, bactérias, fungos, algas e protozoários), agindo no seu DNA, e esterilizando-os. É um dos métodos mais eficazes disponível no mercado para desinfecção de água com vazões altas. É importante verificar que a potência de irradiação da lâmpada de UV proporcione uma radiação suficiente para esterilizar os principais microorganismos presentes na água. Na tabela anexa, são informados os valores necessários em μw-sec/cm² (1000 μw-sec/cm² equivalem a 1 mJ/cm²) necessários para essa finalidade.
f) Purificadores por Osmose Reversa:
Osmose é o processo natural u�lizado pelas células de nosso organismo para receber alimentos através de suas membranas externas, semi-permeáveis, e expelir os resíduos, em um processo reverso. Este princípio é u�lizado pelos purificadores por osmose reversa (atuando só no sen�do reverso, o da eliminação de resíduos), que purificam a água fazendo-a passar por uma
6.) Peneiração
6.1) O que é Peneiração
É um método de separação de par�culas de acordo somente com o tamanho.
6.2) Frações Uniformes
Os materiais passados através de uma série de peneiras de diferentes tamanhos é separado em frações uniformes , isto é, em frações nas quais os tamanhos máximo e mínimo das par�culas são conhecidos.
6.3) Frações desuniformes
Uma única peneira pode fazer somente uma única separação em duas frações e estas são chamados frações desuniformes porque embora o limite superior ou inferior do tamanho das par�culas que eles contenham seja conhecido, o outro limite é desconhecido.
6.4) Como são feitas as peneiras industriais
As peneiras industriais são feitas em barras metálicas, placas metálicas, perfuradas ou com ranhuras , telas de arame ou tecido. Os metais mais usados incluem o aço inoxidável, bronze, níquel e monel.
6.5) Qual é o tamanho das par�culas
O tamanho das malhas das peneiras varia de 4 até 400 malhas, porém, peneiras mais finas de 100 ou 150 milhas, são, raramente usadas com par�culas muito finas (outros �pos de separação são geralmente mais econômicos).
6.6) Como era especificada uma peneira
Era costume no passado, especificar peneiras somente pelo número de malhas por polegadas linear. Assim uma análise de peneira pode mostrar a porcentagem em peso do material que passa através de 10 malhas e permanece em 20 malhas, através de 20 e sobre 30 através de 30 e sobre 40, etc. Tal informação é bastante sem sen�do, e nunca deve ser empregada a não ser que as peneiras sejam especificadas. A razão para isto é que as peneiras de arame com qualquer número de malhas por polegadas, são feitas com arame de diâmetros diferentes, variando assim a passagem livre das peneiras.
Isto pode ser observado na tabela a seguir, que mostra a variação da abertura livre frente a um diâmetro de arame, com malha constante. Quanto maior o Ø do arame, menor a abertura livre e o mesmo vale para o inverso.
6.7) Peneiras Padrões
Para remediar estas situações várias escalas de peneiras tem sido apresentadas, nas quais o Ø do arame e o número de malhas por polegadas são especificadas, assim como existe uma relação definida entre as abertura numa peneira e a que lhe sucede na série.
6.8) Escala Tyler de Peneiras Padrão
É baseada numa peneira de 200 malhas com arame de 0,0021 in de Ø, proporcionando uma abertura livre de 0,0029 in. Peneiras sucessivamente mais grossa tem a sua malha e Ø do arame de tal maneira ajustados que a área de abertura em uma peneira é aproximadamente duas vezes a área de abertura na peneira mais fina a seguir. Isto significa que a razão entre os tamanhos lineares das aberturas em quaisquer duas peneiras sucessivas vale 1/ 2.As peneiras mais finas, normalmente usada é a de 200 malhas, porém existem até 400 mesh, porém raramente usadas(mais para laboratório).
6.9) Escala U.S. Standard
Usa a peneira padrão Tyler de 200 malhas, como case, mas difere ligeiramente nos outros tamanhos. A diferença é insignifica�va e podem ser consideradas intermutáveis(mudam entre si).
6.10) Equipamentos de Peneiração
Na maioria das peneiras as par�culas caem através das aberturas da peneira por gravidade. Em alguns casos elas são re�radas da peneira por uma escova ou força centrífuga. Par�culas irregulares caem rapidamente e facilmente através das grandes aberturas em uma super�cie estacionária; com par�culas mais finas a super�cie de peneiração deve ser agitada de algum modo. Os meios mais comuns são a movimentação de uma peneira cilíndrica através de um eixo horizontal; ou com peneiras planas, usando agitação, giro ou vibração mecânica ou elétrica.
6.11) Escala Tyler
A análise granulométrica é realizada com peneiras padronizadas quanto à abertura das malhas e à espessura dos fios de que são feitas.
A Série Tyler é a mais comumente u�lizada no Brasil. É cons�tuída de quatorze peneiras e tem como base uma peneira de 200 malhas por polegada (200 mesh), feita com fios de 0,053 mm de espessura, o que dá uma abertura livre de 0,074 mm.
As demais peneiras, apresentam 150, 100, 65, 48, 35, 28, 20, 14, 10, 8, 6, 4 e 3 mesh.
Quando se passa de uma peneira para a imediatamente superior (por exemplo da de 200 mesh para a de 150 mesh), a área da abertura é mul�plicada por dois e, portanto, o lado da malha é
mul�plicado por √2.
6.12) Peneiras de Revolução
Um outro projeto de peneira para materiais irregulares é a peneira de revolução ou tambor. A super�cie de peneiragem é um cilindro metálico perfurado com uma série de vários tamanhos. O cilindro gira em torno do eixo longitudinal ligeiramente inclinado. A alimentação entra no cilindro pelo extremo superior; os sólidos maiores são re�rados pelo extremo inferior. Durante o seu trajeto através do equipamento os sólidos passam primeiro sobre o trecho de ori�cios menores com aproximadamente ¼ de in de diâmetro , e então sobre os trechos de diâmetro progressivamente maiores. As primeiras par�culas (menores) caem através da primeira porção e assim sucessivamente as par�culas de diversos tamanhos são separados em várias frações. Estas peneiras são muito eficientes para par�culas grossas.
6.13) Análise Granulométrica
A análise granulométrica é realizada com peneiras padronizadas quanto à abertura das malhas e à espessura dos fios de que são feitas.
O ensaio consiste em colocar a amostra sobre a peneira mais grossa a ser u�lizada e agitar em ensaio padronizado o conjunto de peneiras colocadas umas sobre as outras na ordem decrescente da abertura das malhas. Abaixo da úl�ma peneira há uma panela que recolhe a fração contendo as par�culas mais finas do material e que conseguem passar através de todas as peneiras da série.
7.1) Generalidades
Ambas as operações tratam de métodos de remoção de um cons�tuinte de um sólido ou líquido, por meio de um solvente líquido. Estas técnicas recaem em duas categorias. A primeira, chamada Lixiviação, é usada para dissolver uma matéria solúvel da sua mistura com um sólido insolúvel. A Segunda, chamada extração líquida, é usada para separar dois líquidos miscíveis por intermédio de um solvente que dissolve preferencialmente um deles. Embora os dois processos tenham certos fundamentos comuns, as diferenças, em equipamentos e em certa extensão na teoria, são suficientes para jus�ficar o tratamento separado.
7.2) Lixiviação
Lixiviação difere muito pouco da lavagem de sólidos filtrados, e o equipamento de lixiviação parece muito com a secção de lavagem de vários filtros. Na lixiviação, a quan�dade de material solúvel removida é freqüentemente, um tanto mais que na lavagem normal da filtração, e as propriedades dos sólidos podem mudar, consideravelmente, durante a operação de lixiviação.
Alimentação sólida, grossa, dura ou granular pode desintegrar-se na forma de papel quando seu conteúdo do material solúvel é removido. Quando os sólidos formam uma massa permeável através da operação de lixiviação, o solvente pode ser escoado através de uma camada não agitada de sólidos. Com sólidos impermeáveis, ou materiais que se desintegram durante a lixiviação, os sólidos são dispersos no solvente e serão mais tarde, separados deles. Ambos os métodos podem ser por batelada ou con�nuo.
7.2.1) Lixiviação por escoamento através de camadas sólidas
7.2.1.1 Camadas sólidas estacionárias
Lixiviação com camada de sólidos estacionária é feita num tanque com um fundo falso perfurado, para suportar os sólidos e permi�r a drenagem do solvente. O sólidos são carregados no tanque, aspergidos (borrifados) com solventes, até que o conteúdo do soluto é reduzido ao mínimo econômico, e, então re�rado. Em alguns casos, a velocidade da solução é tão rápida, que uma passagem do solvente através do material é suficiente, mas o fluxo em contracorrente do solvente através de uma bateria de tanques é mais comum.
Neste método, o solvente novo é alimentado para o tanque contendo o sólido, que está quase totalmente extraído; flui através dos vários tanques em série é , finalmente re�rado do tanque que foi carregado inicialmente. Tal série de tanques é chamada de bateria de extração. O sólido, em qualquer dos tanques fica estacionário, até que é completamente extraído.
A tubulação é arrumada de tal maneira que o solvente novo possa ser introduzido em qualquer tanque e que as solução forte seja descarregada de qualquer tanque, sendo possível carregar ou descarregar um tanque a qualquer momento.
Os outros tanques da bateria são man�dos em operação contracorrente avançando-se os tanques de entrada e re�rada em cada vez , à medida que o material é carregado e removido. Tal processo é algumas vezes, chamado de processo “shanks”.
Este �po de equipamento pode ser usado somente com sólidos grossos, livres de escoamento. Em desbastamento de minério, onde tais tanques são mais comuns, as unidades são muito grandes e os ciclos de operação são longos.
Na lixiviação de minérios de cobre, por exemplo, as baterias consistem de 13 tanques em série, cada um com 53 m de comprimento, 27 m de largura e 5m de altura e carregado com 9. toneladas de minério. Os tanques operam num ciclo de 13 dias e são automa�camente , carregados e escavados na seqüência própria.
Em algumas lixiviações de camada sólida, o solvente é volá�l, necessitando o uso de recipientes fechados, operados sob pressão. A pressão também é necessária para forçar o solvente das camadas de alguns sólidos menos permeáveis. Uma série de tais tanques de pressão, operados com fluxo de solvente contracorrente, é chamada de “bateria de difusão”.
7. 2.1.2 Lixiviação com camada sólida em movimento
Nestas máquinas , os sólidos são movimentados através do solvente, com pouca ou nenhuma agitação.
O extrator “Bollman ” contém um elevador de caçamba numa armação fechada. Existem perfurações no fundo de cada caçamba. No topo da máquina, lado direito, as caçambas são carregadas com sólidos escamosos, como fava de soja e são aspergidas com quan�dades apropriadas de semi - mistura, à medida que descem. A semi – mistura é solvente intermediário, contendo algum óleo extraído e algumas par�culas sólidas Pequenas. Como os sólidos e o solvente fluem em contra corrente através do lado direito da máquina, o solvente extrai mais óleo das favas. Simultaneamente, os sólidos finos são filtrados do solvente, de tal maneira que uma mistura completa limpa pode ser bombeada do lado direito do tanque na base da armação. A medida que as favas parcialmente extraídas a�ngem o lado esquerdo da máquina, um fluxo de solvente puro escoa em contracorrente através delas. Este fluxo é coletado na parte esquerda do tanque de estocagem da semi – mistura. As favas completamente extraídas são descarregadas das caçambas no topo do elevador para um funil, do qual são removidas por uma pá transportadora. A capacidade de unidades �picas é de 50 a 500 tons de favas em 24 horas.
O extrator Hildebrandt , consiste de um parafuso transportador , em forma de U, com uma hélice de separação em cada seção. As hélices giram em velocidades diferentes para dar considerável compactação dos sólidos na seção horizontal. Os sólidos são alimentados numa coluna do U e o solvente na outra, para dar fluxo contracorrente.
Outra unidade de extração de camada móvel é o extrator Rotocel , que contém vários compar�mentos movendo sobre um disco horizontal perfurado. Os compar�mentos são sucessivamente carregados com sólidos, passados sob chuveiro de solventes, e esvaziados através da abertura do disco estacionário.
7. 2.2) Lixiviação com sólidos dispersos
O sólidos que formam camadas impermeáveis, antes ou depois da lixiviação, são tratados dispersando-os no solvente, por agitação mecânica no tanque ou no misturador de fluxo O resíduo após a extração é então, separado da solução forte por sedimentação ou filtração.
Pequenas quan�dades podem ser extraídas, deste modo, num recipiente simples com agitador, com uma saída no fundo para o resíduo sedimentado.
Lixiviação con�nua contracorrente consiste de uma série de unidades em cada uma das quais o sólido da unidade anterior é misturado como líquido da unidade seguinte e é possível a sedimentação da mistura. O sólido é, então, transferido para a unidade seguinte e o líquido para a unidade anterior. À medida que o líquido flui de unidade para unidade, torna-se enriquecido no soluto, e à medida que o sólido flui de unidade para unidade, na direção reversa, ele torna-se empobrecido de soluto.
O sólido descarregado na extremidade do sistema está bem extraído, e a solução, saindo na outra extremidade, é concentrada de soluto. A eficácia da extração depende da quan�dade de solvente e de número de unidades. Em principio, o soluto não extraído pode ser reduzido para qualquer quan�dade desejada, se bastante solvente e um número suficiente de unidade são usados. Qualquer misturador e sedimentador disponível pode ser escolhido para as unidades individuais, num sistema contracorrente de lixiviação.
Outra maneira de lixiviação contracorrente, con�nua é quando o contato no espessador é inadequado; é ob�da colocando-se um tanque agitador entre cada par de espessadores. Um outro modo, usado quando os sólidos são bastante finos para sedimentar por gravidade, é separar o resíduo da mistura de óleo e solvente em centrífugas especiais.
Muitos outros aparelhos de extração têm sido desenvolvidos para fins especiais, tais como a extração dos vários óleos de sementes, com seus detalhes específicos de projetos governados pelas propriedades do solvente e do sólido a ser lixiviado.
