SEDIMENTAÇÃO - Monique, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Química

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SEDIMENTAÇÃO

DISCENTE: Monique Eva de Jesus Trindade

DISCIPLINA: Operações Unitárias I

DOCENTE: Vanessa Cavalvanti

INTRODUÇÃO

• A^ sedimentação^ é^ uma^ operação^ de^ separação^ sólido-líquido baseada na diferença entre as concentrações das fases presentes na suspensão a ser processada, sujeitas a ação do campo gravitacional.

TIPOS DE SEDIMENTADORES

ESPESSADORES

 (^) Caracterizam-se pela produção de espessados com alta concentração de partículas.  (^) Produto de interesse  FASE PARTICULADA

CLARIFICADORES

 (^) Caracterizam-se pela produção de espessados com baixa concentração de partículas.  (^) Produto de interesse  FASE LÍQUIDA

CLASSIFICAÇÃO QUANTO A FINALIDADE

TIPOS DE SEDIMENTADORES

SEDIMENTADOR CLÁSSICO

 (^) Retira tanto o clarificado ( overflow ) quanto o espessado ( underflow ).

SEDIMENTADOR LAMELADO

 (^) Incrementa-se a região de compactação sem modificar o diâmetro do tanque, tem- se os sedimentadores de alta capacidade.

CLASSIFICAÇÃO QUANTO A GEOMETRIA

PRINCÍPIO DA SEDIMENTAÇÃO

SEDIMENTADORES

EXEMPLOS DE SEDIMENTADORES NA INDÚSTRIA

Onde, são constantes empíricas.

FLUIDODINÂMICA DA SEDIMENTAÇÃO

E. Considera-se o modelo da porosidade do meio para o tensor tensão na fase

particulada ser função somente da porosidade do meio (fração de vazios):

Para a região de sedimentação livre:

Para a região de compactação:

TEORIA E HIPÓTESES

FLUIDODINÂMICA DA SEDIMENTAÇÃO

F. Considera-se escoamento de Darcy, de modo que a força resistiva, m, seja

escrita por:

G. Admite-se que as suspensões não sejam suficientemente concentradas, de

modo a desconsiderar o fenômeno da sedimentação impedida, nesse caso,

a velocidade relativa, u, pode ser aproximada como:

• (^) As equações da continuidade e do movimento para a fase particulada podem

ser escritas como:

TEORIA E HIPÓTESES é a velocidade intersticial da fase particulada

PROJETO DE UM SEDIMENTADOR CONTÍNUO

 Determinar ALTURA e ÁREA TRANSVERSAL do sedimentador.

 Baseiam-se nos testes de proveta.

CÁLCULO DA ÁREA

• (^) Balanço de massa da fase particulada
• (^) Balanço de massa da fase líquida Do arranjo dessas equações tem-se: Dividindo a equação da fase líquida pela área: DIMENSIONAMENTO DE UM SEDIMENTADOR

DIMENSIONAMENTO DE UM SEDIMENTADOR

• O projeto de um sedimentador baseia-se na curva de sedimentação.
• HIPÓTESES A. Método de Coe e Clevenger; B. Método de Kynch; C. Método de Biscaia Jr. Obtida através de um ensaio de sedimentação com uma amostra a ser clarificada.

 Método de Coe e Clevenger

 (^) Primeiro procedimento proposto para o projeto de sedimentadores.  (^) Fundamentado a partir de testes em batelada e diversas concentrações volumétricas.  (^) Considera que a área de um sedimentador contínuo deve ser suficiente para permitir a decantação de todas as partículas alimentadas. CONSIDERAÇÕES A. A velocidade de decantação dos sólidos em cada zona é função da concentração local da suspensão: v = f (C); B. As características essenciais do sólido obtido durante ensaios de sedimentação descontínuos não se alteram quando se passa para o equipamento de larga escala. O maior valor obtido de área é eleito como o valor de projeto. DIMENSIONAMENTO DE UM SEDIMENTADOR

 Método de Kynch

Reescrevendo a equação em termos de velocidade superficial do sólido, tem- se: A partir da hípotese que , tem –se: Possibilitando escrever em que. Considerando que e tem-se: DIMENSIONAMENTO DE UM SEDIMENTADOR Movimento de uma única interface

 Método de Kynch

O volume total de partículas é por unidade de área da seção transversal é dado por: No início do experimento, a concentração volumétrica das partículas é considerada como distribuída de forma homogênea por todo volume do recipiente: Admitindo que a zona de clarificado não existem partículas: DIMENSIONAMENTO DE UM SEDIMENTADOR