aula3 sistemas particulados

Download Aula3 sistemas particulados

Post on 24-Jan-2017

211 views

Category:

Education

5 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

  • Aula 2013

    SlidosParticulados

    1

  • 2

  • O que um slido particulado?

    Um material composto demateriais slidos de tamanhoreduzido (partculas).

    O tamanho pequeno daspartculas pode ser umacaracterstica natural do material ou pode ser devido a um processo prvio de fragmentao.

    3

  • Importncia

    O conhecimento das propriedades dos slidos

    particulados fundamental para o estudo de muitas

    operaes unitrias como:

    Reduo de tamanho

    Fluidizao

    Transporte Pneumtico

    Centrifugao

    Decantao Sedimentao

    Filtrao

    4

  • PROPRIEDADES DOS SLIDOS PARTICULADOS

    A) as que dependem da natureza das partculas: o tamanho, a forma, a dureza, a densidade, o calor especfico e a condutividade.

    B) as que dependem do sistema (leito poroso): a densidade aparente, a rea especfica, a porosidade, o ngulo de talude, entre outras. Neste caso, a propriedade passa a ser uma caracterstica do conjunto de partculas (leito) e no mais do slido em si.

    5

  • Tamanho de Partculas

    Granulometria o termo usado para caracterizar otamanho das partculas de um material.

    1 m at 0,5 mm

    Slidos Granulares 0,5 a 10 mm

    Blocos Pequenos 1 a 5 cm

    Blocos Mdios 5 a 15 cm

    Blocos Grandes > 15 cm

    Ps

    Distinguem-se pelo tamanho cinco tipos de

    slidos particulados:

    6

  • A) Esfericidade e Dimetro Equivalente

    B) Densidade

    C) Dureza

    D) Fragilidade

    E) Aspereza

    F) Porosidade (e)

    G) Densidade Aparente

    Os parmetros mais utilizados so os seguintes:

    FORMA E COMPOSIO DAS PARTCULAS

    A forma e composio das partculas determinada pelosistema cristalino dos slidos naturais e no caso dosprodutos industriais pelo processo de fabricao. A forma uma varivel importante.

    7

  • A forma de uma partcula pode ser expressa pela esfericidade (),que mede o afastamento da forma esfrica.

    Superfcie da esfera de igual volume da partcula

    Superfcie externa da partcula real

    Logo = 1 para uma partcula esfrica< 1 para qualquer outra forma

    0 1

    A) Esfericidade e Dimetro Equivalente

    8

  • Seja uma partcula de volume Vp e rea Ap:

    Volume da esfera

    A) Esfericidade e Dimetro Equivalente

    9

    p

    eq

    A

    d 2

    Por definio:

    2

    eqpdA

  • A) Esfericidade e Dimetro Equivalente

    10

    p

    eq

    A

    d 2

  • A) Esfericidade e Dimetro Equivalente

    11

    p

    eq

    A

    d 2

  • Nmero de partculasDada uma massa (m) de partculas, de densidade s e VolumeVp, o nmero total de partculas (N) pode ser calculado como:

    A) Esfericidade e Dimetro Equivalente

    12

  • Se todas as partculas tm o mesmo volume (Vp) e a mesma forma, a rea total das partculas = nmero de partculas x rea da partcula

    Pode ser calculada a rea por unidade de massa (rea especfica)se conhecemos o dimetro equivalente para uma partcula i:

    A) Esfericidade e Dimetro Equivalente

    13

  • Permite classificar os slidos nas seguintes classes:

    - Leves ( 2000 kg/m3) = minrios pesados

    - Intermedirios (550<

  • Esta propriedade costuma ter dois significados. Nos plsticos e metaiscorresponde a resistncia ao corte, enquanto que no caso dos minerais a resistncia que eles oferecem ao serem riscados por outrosminerais.A escala de dureza que se emprega nos minerais a Escala de Mohr,que vai de um a dez e cujos minerais representativos so:

    C) Dureza

    15

  • Mede-se pela facilidade fratura por toro ou impacto. Muitas vezes no tem relao com a dureza. Os plsticos podem ser pouco duros (moles) mas no so frgeis.

    Determina a maior ou menor dificuldade de escorregamento das partculas.

    a propriedade da partcula que mais influencia as propriedades do conjunto (leito poroso)

    a proporo de espaos vazios. Quanto mais a partcula se afastar da forma esfrica, mais poroso ser o leito.

    D) Fragilidade

    E) Aspereza

    F) Porosidade (e)

    16

  • Quanto maior a esfericidade menor a porosidade do leito.

    F) Porosidade (e)

    17

  • a densidade do leito poroso, ou seja, a massa total doleito poroso dividida pelo volume total do leito poroso.

    Proporo de Slido

    Densidade do Slido Porosidade

    Densidade do Fluido

    G) Densidade Aparente (a)

    18

    Pode-se calcular por meio de um balano de massa apartir das densidades do slido e do fluido, que muitasvezes o ar.

    a = (1- ).p + .f

  • 1. Com o auxlio de um microscpio

    2. Por peneiramento: fazer passar pormalhas progressivamente menores, atque fique retida a maior poro. Otamanho corresponde ao tamanho dapeneira o a mdia das peneiras.

    3. Decantao: o material posto numa suspenso que se deixa em repouso durante um certo tempo, findo o qual o nvel dos slidos decantados ter descido. A partir das fraes de massa separadas, calcula-se o tamanho da partcula.

    O tamanho da partcula de materiais homogneos (com partculas uniformes) pode ser obtido:

    19

  • 4. Elutriao:

    O princpio empregado o mesmo, porm a suspenso mantida em escoamento ascendente atravs de um tubo.Variando-se a velocidade de escoamento, descobre-se ovalor necessrio para evitar a decantao das partculas. Estaser a velocidade de decantao do material.

    5. Centrifugao:

    A fora gravitacional substituda por uma fora centrfugacujo valor pode ser bastante grande. til principalmentequando as partculas so muito pequenas e, porconseqncia, tm uma decantao natural muito lenta.

    20

  • MATERIAIS HETEROGNEOS

    Neste caso o material ter que ser separado em fraescom partculas uniformes por qualquer um dosmtodos de decantao, elutriao ou centrifugaoanteriormente citados.

    O meio mais prtico, no entanto, o tamisamento,consiste em passar o material atravs de uma srie depeneiras com malhas progressivamente menores, cadauma das quais retm uma parte da amostra.

    Esta operao, conhecida como anlise granulomtrica, aplicvel a partculas de dimetros compreendidosentre 7 cm e 40 m.

    21

  • MATERIAIS HETEROGNEOS

    A anlise granulomtrica realizada compeneiras padronizadas quanto abertura dasmalhas e espessura dos fios de que sofeitas.

    Sries de Peneiras mais Importantes

    British Standard (BS)

    Institute of Mining and Metallurgy (IMM)

    National Bureau of Standards - Washington

    Tyler (Srie Tyler) A mais usada no Brasil

    22

  • MATERIAIS HETEROGNEOSO sistema Tyler constitudo de quatorzepeneiras e tem como base uma peneira de200 fios por polegada (200 mesh), feitacom fios de 0,053 mm de espessura, o qued 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 aimediatamente superior (por exemplo dade 200 mesh para a de 150 mesh), a rea daabertura multiplicada por dois e,portanto, o lado da malha multiplicadopor

    23

  • MATERIAIS HETEROGNEOS

    O ensaio consiste em colocar a amostra sobre a peneira mais grossa a ser utilizada e agitar em ensaio padronizado o conjunto de peneiras colocadas umas sobre as outras na ordem decrescente da abertura das malhas.

    Abaixo da ltima peneira h uma panela que recolhe a frao mais fina que consegue passar atravs de todas as peneiras da srie.

    24

  • MATERIAIS HETEROGNEOS

    25

  • MATERIAIS HETEROGNEOS

    As quantidades retidas naspeneiras e na panela so pesadas.

    A frao de cada tamanho secalcula dividindo a massa pelamassa total da amostra.

    26

  • MATERIAIS HETEROGNEOSEsta frao poder ser caracterizada de dois modos:

    1) Como a frao que passou pela peneira i-1 e ficou retida na peneira i. Se estas forem as peneiras 14 e 20, respectivamente, ser a frao 14/20 ou 14+20.

    2) A frao ser representada pelas partculas de dimetro igual a mdia aritmtica das aberturas das malhas das peneiras i e i-1. No caso que estamos exemplificando, ser a frao com partculas de tamanho:

    27

  • MATERIAIS HETEROGNEOSQuando temos uma mistura de partculas de diversos dimetros, podemos definir um dimetro mdio que represente esse material. Uma mistura que contem fraes com Ni partculas de dimetro equivalente deq(se forem esfricas seria dpi) pode apresentar uma distribuio granulomtrica com a seguinte forma:

    28

  • MATERIAIS HETEROGNEOS

    29

  • 30

  • MATERIAIS HETEROGNEOS

    o dimetro da partcula de volume mdio.

    Multiplicando o volume desta partcula pelo nmero de partculas da

    amostra, obtm-se o volume total do slido.

    O volume desta partcula a mdia aritmtica dos volumes de todas

    as partculas da amostra. Admite-se uma densidade igual para todas

    as partculas:

    31

  • TA 631 OPERAES UNITRIAS I

    Exerccios

    Slidos Particulados

    32

  • 1) Calcule a esfericidade de um anel de Raschig de

    Dimetro

    externo

    Espessura

    Altura

    - dimetro externo =

    - altura =

    - espessura de parede =

    36.

    Vpdeq

    Ap

    deq2.

    33

    RESPOSTA: = 0,577

  • 2) Compare a esfericidade de duas partculas de mesmo volume e de mesmo material, sendo, uma

    esfrica e a outra cilndrica.

    A relao dimetro/comprimento do cilindro 1/3.

    Prove que, neste caso, deq da partcula cilndrica

    igual ao deq da partcula esfrica.

    36.

    Vpdeq

    Ap

    deq2.

    34

    RESPOSTA:

    partcula esfrica= 1

    partcula cilndrica= 0,778

  • 3) Gros de pipoca no estourados possuem

    dimetro equivalente de