Operações Unitárias I: Sedimentação, Esquemas de Engenharia Física

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OPERAÇÕES UNITÁRIAS I

Sedimentação

Prof. Dr. Jaiver E. Jaimes Figueroa

SEDIMENTAÇÃO

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O processo de sedimentação mais

comum consta da separação sólido-

fluido, sob ação da gravidade, em

geral efetuada em tanques de

secção cilíndrica ou retangular

denominados de sedimentadores.

A operação consiste em concentrar

suspensões de sólidos em líquidos

ou purificar o líquido. Pode ser

realizada em batelada (um simples

tanque) ou em equipamento

contínuo.

4

http://http://www.enq.ufsc.br/disci/eqa5313/topicos.html

Imagens de um Sedimentador

5

Unilever Arg. - Buenos Aires – AR

Camara de aeração - Sed. secundaria.

http://www.lockwood-ar.com.ar/equipamiento1.htm

PRINCÍPIOS DA SEDIMENTAÇÃO

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OPERAÇÃO → CONCENTRAR SUSPENSÕES DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS

→ DIVERSOS MÉTODOS DE SEPARAÇÃO → LÍQUIDO  →  E LAMA

→  CONTEÚDO DE SÓLIDOS

MÉTODOS DE SEPARAÇÃO

❖ MOVIMENTO RELATIVO DE FASES:

MOVIMENTO DO FLUIDO ATRAVÉS DO SÓLIDO ESTACIONÁRIO

MOVIMENTO DO SÓLIDO ATRAVÉS DO LÍQUIDO - SEDIMENTAÇÃO

❖ SEPARAÇÃO POR AÇÃO DA FORÇA PROPULSORA

GRAVITACIONAL, CENTRÍFUGA, DIFERENÇA DE PRESSÃO

ASPECTOS DA SEDIMENTAÇÃO

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❖ CLARIFICAÇÃO

SUSPENSÃO COM BAIXA CONCENTRAÇÃO DE SÓLIDOS PARA OBTER-

SE UM LÍQUIDO COM UM MÍNIMO DE SÓLIDOS  CLARIFICAR  O

LÍQUIDO E SUSPENSÃO (+) CONCENTRADA

❖ ESPESSAMENTO

SUSPENSÃO INICIAL  CONCENTRADA  SÓLIDOS COM

QUANTIDADE MÍNIMA DE LÍQUIDO

❖ LAVAGEM

PASSAGEM DA FASE SÓLIDA DE UM LÍQUIDO PARA OUTRO, PARA

LAVAGEM SEM RECORRER A FILTRAÇÃO

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FATORES QUE CONTROLAM A DECANTAÇÃO DE

SÓLIDOS (SEDIMENTAÇÃO)

❖ DENSIDADE DOS SÓLIDOS E DO LÍQUIDO

❖ DIÂMETRO E FORMA DAS PARTÍCULAS

❖ VISCOSIDADE DO MEIO

(VELOCIDADE DE DECANTAÇÃO)

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Porosidade e fração volumétrica de

sólidos

A fração volumétrica de sólidos num meio poroso,

tal como uma suspensão sedimentando, é a

concentração “C “

Fração de vazios + fração de sólidos = 1

 + fração de sólidos = 1

VAZIOS

(A FRAÇÃO DE VAZIOS É O ESPAÇO OCUPADO PELO LÍQUIDO)

TIPOS DE FLOCULANTES

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❖ ELETRÓLITOS

AGEM NA CAMADA ELÉTRICA → ELIMINANDO AS FORÇAS DE REPULSÃO

❖ COAGULANTES

FORMAM PRECIPITADOS GELATINOSOS → AGLUTINAÇÃO DE FINOS E ARRASTE

❖ TENSOATIVOS

MATERIAIS DE FÁCIL DECANTAÇÃO → ARRASTAM OS FINOS DE DIFÍCIL

DECANTAÇÃO

❖ POLIETRÓLITOS

POLÍMEROS DE CADEIA LONGA COM GRANDE NÚMERO DE PONTOS ATIVOS QUE

FIXAM E REUNEM FINOS FORMANDO FLOCOS

GRAU DE FLOCULAÇÃO

PROBABILIDADE DE OCORRER CHOQUE

PROBABILIDADE DE SE MANTER AGLOMERADO

ETAPAS DE SEDIMENTAÇÃO

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Zf

DECANTAÇÃO DE SUSPENSÕES CONCENTRADAS

Z 0

A → LÍQUIDO CLARIFICADO

B → SUSPENSÃO COM A MESMA CONCENTRAÇÃO INICIAL

C → REGIÃO DE TRANSIÇÃO

D → SUSPENSÃO ESPESSADA

E → SÓLIDOS GROSSEIROS

OBS: INTERFACE A - B E B - C SÃO GERALMENTE NÍTIDAS

B E C DESAPARECEM  PONTO CRÍTICO DA SEDIMENTAÇÃO

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➢Cálculo da área e altura do sedimentador

➢Parte-se do conhecimento das características dos sólidos na

suspensão  Teste de proveta.

➢Solução bem comportada  4 regiões definidas

➢Num sedimentador contínuo geralmente não aparece a região 3.

4

3

2

1

Região 1

Região 2

Região

3

Região 4

Z

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Z 0

Zf

 f



Z

Z 0



Z i

Z

PARA UM DADO INSTANTE

VELOCIDADE DE DECANTAÇÃO EM INSTANTE 

VELOCIDADE DE DECANTAÇÃO PARA TODOS OS SÓLIDOS:

USO DE FLOCULANTE   u   A (ÁREA NECESSÁRIA)

  ESPESSAMENTO   CUSTO OPERACIONAL

u

Z

o

Z

u

Z

o

Z

f

f

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Ensaio de Proveta

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Sedimentação Descontínua

(Ensaio de Proveta)