Este relatório descreve as atividades desenvolvidas pelo grupo G9 no âmbito da aula prática sobre ensaio de sedimentação em batelada. As atividades foram realizadas no Laboratório de Polímeros, sob a supervisão do professor Samuel Luporini. Está organizado em sete partes: introdução, objetivo, fundamentação teórica, materiais e métodos, resultados, conclusão e referências.

2. Objetivo

Medir e interpretar dados de um ensaio de sedimentação em batelada (teste de sedimentação em proveta). Utilizar os dados obtidos para dimensionar a área de um sedimentador contínuo.

3. Fundamentação Teórica

As zonas típicas que aparecem num teste de sedimentação em batelada e em um espessador contínuo são mostradas na figura 1.

Figura 1. Esquema da sedimentação em proveta e da sedimentação continua.

Num ensaio feito em proveta, a uma dada posição, a concentração de sólidos e a velocidade de decantação variam continuamente ao longo do tempo, até que a interface A-B passe por esta posição. Num espessador continuo, operado em regime permanente, a uma dada posição a concentração de sólidos e a velocidade de decantação são constantes ao longo do tempo. Então, a um ponto deste espessador continuo correspondem às condições de um ponto na proveta, a um dado instante.

Num espessador continuo distinguem-se duas regiões: a de sedimentação livre, onde a velocidade de decantação é função apenas da concentração de sólidos local, e a região de espessamento, onde a velocidade de decantação depende da concentração de sólidos e da profundidade. Na primeira, os resultados de um teste em batelada podem ser usados para obter a função velocidade de decantação x concentração de sólidos; a segunda, não se aplica

os resultados de um teste simples de proveta. A região de sedimentação livre define a área necessária num espessador continuo, e a região de espessamento ou de compressão define a altura requerida.

Num teste de proveta (ver figura 1a) o chamado ponto crítico ou ponto de compressão é atingido quando as fases B e C desaparecem, ficando apenas o líquido clarificado A e a suspensão em compressão D.

Sob condições operacionais estabelecidas num espessador contínuo a zona limite é a camada através da qual ocorre ao menor capacidade de passagem de sólidos.

A área de um espessador contínuo pode ser dimensionalisada a partir da equação geral:

Onde:

A = área da seção transversal (m2)

CO = concentração de sólidos na alimentação (kg/m3)

CL = concentração de sólidos na lama espessada (kg/m3)

QO = vazão volumétrica de alimentação (m3/s)

u = velocidade de sedimentação na zona limite (m/s)

C = concentração da suspensão na zona limite (kg/m3)

Dentre os métodos de dimensionamento da área, citam-se o de Coe & Clevenger, o de Kynch, Yoshioka e Dick, e outros.

Método de Kynch

Realizar um ensaio de proveta, determinando, ao longo do tempo (t), a altura medida do fundo da proveta até o nível inferior (z) do liquido clarificado.
Construir a curva z versus t.
Obter vários pares de v e C a partir da curva, conforme mostrado abaixo:

Onde Co é a concentração de sólidos na suspensão inicial usada no ensaio de proveta e zo é a altura inicial da suspensão na proveta.

ZO= 387 mm

 - 6 360 860 0, - 8 480 560 0,

10 600 480 0,
12 720 440 0,
14 840 410 0,
16 960 390 0,
18 1080 360 0,
20 1200 340 0,
22 1320 335 0,
24 1440 325 0,
26 1560 320 0,
28 1680 315 0,
30 1800 310 0,
32 1920 302 0,
34 2040 300 0,
36 2160 298 0,
38 2280 295 0,
40 2400 290 0,
42 2520 285 0,
44 2640 282 0,
46 2760 280 0,
48 2880 280 0,
50 3000 280 0,
CO = 0,05 g/cm
d = 2,2 g/ cm
CS = 0,15 g/ cm

Gráfico: Altura da altura da proveta x tempo.

Método de Talmadge & Fitch:

Na determinação de Z (^) S , ZIC , Z (^) C, tC, t (^) S , foi necessário a utilização de uma linha de tendências. Esse artifício foi utilizado devido a problemas na hora da determinação destes dados com o gráfico dos pontos colhidos no experimento. O gráfico utilizado para os cálculos por este método estão no anexo 2.

A = Área de decantação (m^2 ); L 0 = Vazão volumétrica da suspensão (m^3 /s);

Co = Concentração de sólidos na suspensão (Kg/m 3 ); Cs = Concentração de sólidos na lama (Kg/m 3 );

tE - t (^) C = Tempo de residência do sólido na zona de compressão

ZS= C (^) O Z (^) O/ C (^) S = 50 x 0,387 / 150 = 0,129 m

ZS= 0,129 m

ZIC = 0,2836 m

ZC = 0,1498 m

tC = 423 s

tS = 492 s

A = LO CO t (^) S / Z (^) O CO

W = LO C (^) O

A = W tS / ZO CO

A = 30 x 50 x 492 / 3600 x 0,387 x 50 = 10,59 m 2

A = 10,59 m^2

Diâmetro

A = πd 2 /

d = 3,67m

Altura

H = H 1 + H C + H 2

Onde : H 1 pode variar entre 0,45 e 0,75 m

A(m^2 ) = πd^2 /4 = 10,

d = 3,64m

Os valores de A( m^2 ) foram calculados para todos as concentrações no sedimentador e deve ser escolhido o maior valor de A(m^2 ). Assim pelo método de kinch foi obtido área de

sedimentador igual a 10,41m 2.

6. Conclusão

De acordo com os resultados obtidos pelo teste de batelada( teste de sedimentação em proveta) no laboratório, foram utilizados o método de Talmadge e Fitch e o método de kinch. Os resultados das áreas calculadas foram respectivamente Atf = 10,59m 2 e Ak = 10,41m 2.

Ɛ= |(Atf - Ak )/ Atf |x100% = |10,59-10,41/10,59|x100%= 1,699%

A discrepância entre as áreas deu um valor incrivelmente baixo. Pode ter sido causado pela utilização da linha de tendência nos gráficos em anexo. Pelo método de Talmadge e Fitch também foi obtido a altura do sedimentador dando um valor de 353,818m.

Assim pode-se observar que os dois métodos tiveram nesse relatório valores muito próximos, não podendo evidenciar tantas diferenças entre eles com o que foi apresentado, podendo utilizar os dois métodos sem problemas no calculo de sedimentadores.

7. Referências

Perry, Robert H. e Chilton, Cecil H. “Manual de Engenharia Química”; 5ª edição; Guanabara Dois; 1980.

2. http://ube-164.pop.com.br/repositorio/4488/meusite/processos/op_unitarias/

decantacao.doc

Relatorio sedimentaçao2, Provas de Cultura

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RELATÓRIO DE ATIVIDADES DE AULA PRÁTICA

Prática P2 – Ensaio de sedimentação em batelada

Alunos: Daniel Nóbrega

Dimitri Santana

Liliana Pacheco

Yuri Praciano

Data de realização

da atividade:

Data de recebimento

do relatório:

1. Introdução