op 1 - filtracao relatorio

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_____________________________________ SEGABINAZZI, COSTANTIN E TOIGO

PRÁTICA III: Ensaio de Filtração

SEGABINAZZI, Andressa; COSTANTIN, Valesca e TOIGO, Elisa

Universidade de Caxias do Sul, Centro de Ciências Exatas e Tecnologia, Curso de Engenharia Química

Operações Unitárias na Indústria Química I – Profª. Jadna Catafesta

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1 INTRODUÇÃO E OBJETIVO

Filtração ou filtragem é um método utilizado para separar sólido de líquido ou fluido que está suspenso, pela passagem do líquido ou fluido através de um meio permeável capaz de reter as partículas sólidas.

Nas indústrias de alimentos e bebidas, a filtração aparece na produção de suco de frutas, óleos vegetais, leite e derivados, entre outros produtos.

Os sistemas de filtração podem ser:

• Sólido-líquido (sucos de frutas)

• Sólido-gás (chaminés);

• Gás-líquido (ar comprimido)

• Ar (grau farmaceutico)

O princípio da filtração industrial e o do equipamento de laboratório é o mesmo, apenas muda a quantidade de material a ser filtrado. O aparelho de filtração de laboratório mais comum é denominado filtro de Büchner. O líquido é colocado por cima e flui por ação da gravidade e no seu percurso encontra um tecido poroso (um filtro de papel). Como a resistência à passagem pelo meio poroso aumenta no decorrer do tempo, usa-se um vaso Kitasato conectado a uma bomba de vácuo.

Para especificar um filtro adequado para determinada aplicação, deve-se considerar diversos fatores associados às características da torta resultante da filtração e da suspensão a ser filtrada.

Características da torta:

•Compressibilidade

•Propriedades físico-químicas

•Uniformidade

•Estado de pureza desejado

Características da suspensão:

•Vazão

•Temperatura

•Tipo e concentração de sólidos

•Granulometria

•Heterogeneidade

•Forma das partículas

2 METODOLOGIA

Pretende-se determinar as características da torta formada durante a filtração de uma suspensão de CaCO3.

2.1 Equipamentos e materiais:

Bomba de vácuo;

Proveta Graduada;

Válvula solenoide;

Manômetro diferencial de Hg;

Solução de CaCO3 (100g/L).

Papel Filtro;

E Funil de Buchner: É efetuada com sucção com auxílio de uma trompa de vácuo e Kitassato. No fundo do funil, sobre a placa plana perfurada é adaptado o disco de papel filtro molhado, aderido devido à sucção.

2.2 Procedimento Experimental:

Após agitar a suspensão vigorosamente, realizar o ensaio de filtração com –dP= 30mmHg e 60mmHg.

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Anotar o volume de filtrado em função do tempo.

3.CÁLCULOS

Em todos os casos práticos de filtração o escoamento é laminar, onde podemos utilizar a equação de Carman-Kozeny:

Onde:

k1 é uma constante para partículas de tamanho e forma definida

µ é a viscosidade do filtrado em Pa.s

v é a velocidade linear em m/s

ε é a porosidade da torta

L é a espessura da torta em m

S0 é a área superficial específica expressa em m2 / m3

∆Pc é a diferença de pressão na torta N/m2

Se: cs = kg de sólidos/m3 do filtrado, então o balanço será:

Onde α é a resistência específica da torta (m/kg) definida como:

Para a resistência da tela filtrante podemos usar Equação de Darcy:

A filtração realizada na aula pratica, resultou nem um volume de filtrado em um determinado tempo. Com esses resultados conseguimos calcular o volume médio de filtração, a media te tempo, a dt/dV, a media do tempo dividido pela media do volume. Com essas variáveis podemos gerar uma equação da reta (com os valores de volume médio e a media do tempo dividido pela media do volume).

Na equação da reta y =a.x + b vamos obter o coeficiente angular e o coeficiente linear, e com esses dois valores conseguimos chegar aos valores das resistência especifica da torta e a resistência da tela do filtrante.

O Gráfico 1 e Gráfico 2 os resultados demonstram os resultados obtidos para a pratica filtração.

4 RESULTADOS E DISCUSSÃO

Os dados como Viscosidade= 8,86.10-4kg/m.s w=100g/l dV=20ml Diâmetro do filtro de filtração: 93.85 mm 4.1 Coeficiente Angular pode ser igualado a formula abaixo e encontramos a resistência especifica da torta.

Para dP=-60mmHg:

α= 8,64 x 1013

Para dP=-30mmHg:

α= 2,16 x 1013

Observação: Nos anexos são apresentadas as tabelas e gráficos com os dados registrados no experimento.

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20

21 )1(

εεµ Svk

L

pc −=

∆−

)()1( LAVcLA sp ερε +=−

3

201 )1(

ερε

αp

Sk −=

+

∆−=

ms RA

Vc

p

dtA

dV

αµ

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4.2 Coeficiente Linear pode ser igualado a fórmula abaixo e encontramos a resistência específica da torta.

Para dP=-60mmHg:

RM = 2,36 x 1010 m-1

Para dP=-30mmHg:

RM= 3,36 x 109 m-1

Observação: Nos anexos são apresentadas as tabelas e gráficos com os dados registrados no experimento.

4 CONCLUSÕES

Com base nos valores encontrados no ensaio para volume ao longo do tempo, pudemos construir uma curva considerando o volume médio e a variação do tempo pela variação do volume. Esta curva linearizada gerou a equação de uma reta, com essa equação determinamos o valor dos coeficientes angular e linear da reta de ajuste.

Foi possível determinar experimentalmente os coeficientes α e Rm para uma solução de carbonato de cálcio. De posse destes valores, se torna possível realizar o cálculo de tempo de filtração para qualquer processo que utilize essa solução nesta concentração. E assim dimensionar sistemas de filtração maiores.

5 REFERÊNCIAS

FOUST, Alan Shivers et al. Princípios das operações unitárias. 2.ed. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1982. 10, 670 p.

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6 ANEXOS

Tabela 1: apresenta dP=-60mmHg

Volume (m³) t(s) ∆θ ∆V ∆θ/∆V Vmed 0 0 0 0 0 0

2,00E-05 2 2 2,00E-05 1,00E+05 1,00E-05 4,00E-05 9 7 2,00E-05 3,50E+05 3,00E-05 6,00E-05 28 19 2,00E-05 9,50E+05 5,00E-05 8,00E-05 50 22 2,00E-05 1,10E+06 7,00E-05 1,00E-04 75 25 2,00E-05 1,25E+06 9,00E-05 1,20E-04 109 34 2,00E-05 1,70E+06 1,10E-04 1,40E-04 139 30 2,00E-05 1,50E+06 1,30E-04 1,60E-04 178 39 2,00E-05 1,95E+06 1,50E-04 1,70E-04 210 32 1,00E-05 3,20E+06 1,65E-04

Gráfico 1 apresenta dP=-60mmHg

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Tabela2: apresenta dP=-30mmHg

Volume (m³) t(s) ∆θ ∆V ∆θ/∆V Vmed 0 0 0 0 0 0

2,00E-05 7 7 2,00E-05 3,50E+05 1,00E-05 4,00E-05 34 27 2,00E-05 1,35E+06 3,00E-05 6,00E-05 61 27 2,00E-05 1,35E+06 5,00E-05 8,00E-05 97 36 2,00E-05 1,80E+06 7,00E-05 1,00E-04 147 50 2,00E-05 2,50E+06 9,00E-05 1,20E-04 207 60 2,00E-05 3,00E+06 1,10E-04 1,40E-04 271 64 2,00E-05 3,20E+06 1,30E-04 1,60E-04 342 71 2,00E-05 3,55E+06 1,50E-04 1,80E-04 455 113 2,00E-05 5,65E+06 1,70E-04

Gráfico 2 apresenta dP=-30mmHg

op 1 - filtracao relatorio

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