Sólidos Particulados: Propriedades e Classificação, Notas de aula de Mecânica dos Solos

Baixe Sólidos Particulados: Propriedades e Classificação e outras Notas de aula em PDF para Mecânica dos Solos, somente na Docsity! TA 631 – OPERAÇÕES UNITÁRIAS I Aula 15: 10/05/2012 Sólidos Particulados 1 2 PROPRIEDADES DOS SÓLIDOS PARTICULADOS A) as que dependem da natureza das partículas: o tamanho, a forma, a dureza, a densidade, o calor específico e a condutividade. B) as que dependem do sistema (leito poroso): a densidade aparente, a área específica, a porosidade, o ângulo de talude, entre outras. Neste caso, a propriedade passa a ser uma característica do conjunto de partículas (leito) e não mais do sólido em si. 5 Tamanho de Partículas Granulometria é o termo usado para caracterizar o tamanho das partículas de um material. 1 μm até 0,5 mm Sólidos Granulares 0,5 a 10 mm Blocos Pequenos 1 a 5 cm Blocos Médios 5 a 15 cm Blocos Grandes > 15 cm Pós Distinguem-se pelo tamanho cinco tipos de sólidos particulados: 6 FORMA E COMPOSIÇÃO DAS PARTÍCULAS A forma e composição das partículas é determinada pelo sistema cristalino dos sólidos naturais e no caso dos produtos industriais pelo processo de fabricação. A forma é uma variável importante. 7 | A) Esfericidade e Diâmetro Equivalente | Fórmula da esfericidade: d= À En JU Ap Ara). md = aa E mg Como: Vp= PAC o deg' ódeg = 4 p É es mi, =6Vp Ap y x deg” 10  | A) Esfericidade e Diâmetro Equivalente | Vp= (Lj = (1em)l=1 em Aç= 6X jemê= 6 cm? tem deasip É d.=(lem)(6/7) =124cm eg a sq Ó JJ d;, : a = =gm-(1,24cm = 0,806 A, Ê ( ) 6cm” RI: Número de partículas Dada uma massa (m) de partículas, de densidade s e Volume Vp, o número total de partículas (N) pode ser calculado como: 12 Esta propriedade costuma ter dois significados. Nos plásticos e metais corresponde a resistência ao corte, enquanto que no caso dos minerais é a resistência que eles oferecem ao serem riscados por outros minerais. A escala de dureza que se emprega nos minerais a Escala de Mohr, que vai de um a dez e cujos minerais representativos são: 15 Mede-se pela facilidade à fratura por torção ou impacto. Muitas vezes não tem relação com a dureza. Os plásticos podem ser pouco duros (moles) mas não são frágeis. Determina a maior ou menor dificuldade de escorregamento das partículas. É a propriedade da partícula que mais influencia as propriedades do conjunto (leito poroso) É a proporção de espaços vazios. Quanto mais a partícula se afastar da forma esférica, mais poroso será o leito. 16 Quanto maior a esfericidade menor a porosidade do leito. 17 4. Elutriação: O princípio empregado é o mesmo, porém a suspensão é mantida em escoamento ascendente através de um tubo. Variando-se a velocidade de escoamento, descobre-se o valor necessário para evitar a decantação das partículas. Esta será a velocidade de decantação do material. 5. Centrifugação: A força gravitacional é substituída por uma força centrífuga cujo valor pode ser bastante grande. É útil principalmente quando as partículas são muito pequenas e, por conseqüência, têm uma decantação natural muito lenta. 20 MATERIAIS HETEROGÊNEOS Neste caso o material terá que ser separado em frações com partículas uniformes por qualquer um dos métodos de decantação, elutriação ou centrifugação anteriormente citados. O meio mais prático, no entanto, é o tamisamento, consiste em passar o material através de uma série de peneiras com malhas progressivamente menores, cada uma das quais retém uma parte da amostra. Esta operação, conhecida como análise granulométrica, é aplicável a partículas de diâmetros compreendidos entre 7 cm e 40 µm. 21 MATERIAIS HETEROGÊNEOS A análise granulométrica é realizada com peneiras padronizadas quanto à abertura das malhas e à espessura dos fios de que são feitas. Séries de Peneiras mais Importantes British Standard (BS) Institute of Mining and Metallurgy (IMM) National Bureau of Standards - Washington Tyler (Série Tyler) – A mais usada no Brasil 22 MATERIAIS HETEROGÊNEOS Malha Abertura livre | Diâmetro do fio (mm) (mm) 3 6,680 1,78 4 4,699 1,65 6 3,327 0,914 8 2,362 0,813 10 1,651 0,899 14 1,168 0,635 20 0,833 0,437 28 0,589 0,318 35 0,417 0,310 48 0,295 0,234 65 0,208 0,183 100 0,147 0,107 150 0,104 0,066 200 0,074 0,053 Panela < 0,074 < 0,053 Peneiras Tyler Padrão 25 MATERIAIS HETEROGÊNEOS As quantidades retidas nas peneiras e na panela são pesadas. A fração de cada tamanho se calcula dividindo a massa pela massa total da amostra. 26 MATERIAIS HETEROGÊNEOS Esta fração poderá ser caracterizada de dois modos: 1) Como a fração que passou pela peneira i-1 e ficou retida na peneira i. Se estas forem as peneiras 14 e 20, respectivamente, será a fração 14/20 ou –14+20. 2) A fração será representada pelas partículas de diâmetro igual a média aritmética das aberturas das malhas das peneiras i e i-1. No caso que estamos exemplificando, será a fração com partículas de tamanho: 27 O diâmetro médio da partícula pode ser definido de várias maneiras: ” Diâmetro Sauter (D.): representa o leito de partículas esféricas que apresentam a mesma área superficial por unidade de volume do leito. deg=6/0(A4p/Vp) 6 0ÃP, À= 6 PÔ x. 1 deg, Y“ Podemos definir também um diâmetro baseado na média aritmética: “ Diâmetro médio mássico: deg=6/0(4p/m)(Vp/m) D=—— 30 MATERIAIS HETEROGÊNEOS É o diâmetro da partícula de volume médio. Multiplicando o volume desta partícula pelo número de partículas da amostra, obtém-se o volume total do sólido. O volume desta partícula é a média aritmética dos volumes de todas as partículas da amostra. Admite-se uma densidade igual para todas as partículas: 31 TA 631 – OPERAÇÕES UNITÁRIAS I Exercícios Sólidos Particulados 32