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Sedimentação Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia de Alimentos Disciplina TA 631/633 – Operações Unitárias Profª Responsável: Profª

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2 Sedimentação Universidade Estadual de Campinas Faculdade de Engenharia de Alimentos Disciplina TA 631/633 – Operações Unitárias Profª Responsável: Profª Drª Maria Isabel Rodrigues Aluna PED I: Ana Cláudia Ueda

3 Definição Processo de separação sólido-líquido Processo de separação sólido-líquido Força motriz: gravidade Força motriz: gravidadeAplicações Clarificação de sucos, tratamento de resíduos, purificação de água e separação de produtos obtidas via fermentação, entre outros. Clarificação de sucos, tratamento de resíduos, purificação de água e separação de produtos obtidas via fermentação, entre outros.

4 Classificação Segundo o objetivo da separação: Segundo o objetivo da separação: Clarificador – o objetivo é obter um líquido límpido. Clarificador – o objetivo é obter um líquido límpido. Espessador – o objetivo é obter a lama decantada. Espessador – o objetivo é obter a lama decantada.

5 ESQUEMA DE UM SEDIMENTADOR CONTÍNUO Alimentação Líquido clarificado Zona de sedimentação Raspadores rotativos Escoamento do sedimento Concentração de sólidos, c Posição, z

6 Mecanismo de sedimentação z0z0 1)2)3)4)5) B C DD A A B C A- zona de líquido límpido B- zona de concentração uniforme, igual à concentração inicial C- camada de transição, de espessura constante D- zona de depósito dos sólidos

7 TAXA DE SEDIMENTAÇÃO 0 0 altura da interface do líquido limpo, z (m) Tempo, t (s) Ponto crítico Período de taxa constante Altura final

8 Teste em batelada a c Tempo, t Altura da interface, z b período de taxa constante primeira taxa decrescente ou seção de transição ponto de compressão segunda taxa decrescente

9 IDENTIFICAÇÃO DO PONTO CRÍTICO log (altura da interface, z) log (tempo) b c b c log (z-z ) tempo tctc zczc Gráfico log-log Método de Roberts

10 MÉTODO DA BISSETRIZ a c Tempo, t Altura da interface, z b f g d e

11 CONSTRUÇÃO DE OLTMANN E TALMADGE E FITCH a c Tempo, t Altura da interface, z b f g d e Construção de Oltmann Talmadge e Fitch zuzu tete tgtg

12 ALTURA DA ZONA DE COMPRESSÃO A altura na compressão se calcula como: A altura na compressão se calcula como: na qual: G C = fluxo de sólidos no ponto crítico (kg.h -1.m -2 ) t r = tempo de residência dos sólidos no sedimentador (h) V = volume médio da lama comprimida no teste em batelada (mL) m s = massa de sólidos no testes em batelada (g)

13 A altura total do sedimentador é obtida pela soma das alturas da: Zona de compressão (regra dos três pés): máximo de 1m Zona de compressão (regra dos três pés): máximo de 1m Fundo inclinado: 0,3 – 0,6m Fundo inclinado: 0,3 – 0,6m Sistema de alimentação: 0,3 – 1m Sistema de alimentação: 0,3 – 1m Capacidade de estocagem para permitir variações na descarga: 0,3 – 0,6m Capacidade de estocagem para permitir variações na descarga: 0,3 – 0,6m Total: 0,9 – 2,2m Total: 0,9 – 2,2m 1,5 m na média 1,5 m na média

14 Exercício Um ensaio de decantação foi realizado em laboratório em um cilindro graduado de 1000 mL, com o fim de fornecer dados para o projeto de um espessador para 30 t/h de uma suspensão contendo 48 g/L de um sólido cristalino. Os resultados obtidos são apresentados na Tabela 1. A altura do cilindro graduado até a leitura de 1000 mL é 36,1 cm. A concentração de saída do decantador deverá ser a correspondente a 60 minutos de decantação.

15 Tabela 1 – Resultados obtidos no ensaio de decantação. Tempo (min)Leitura no cilindro graduado (mL) h175

16 Resolução pelo Método de Talmadge e Fitch.

17 (a) Cálculo da área do espessador pela expressão de Talmadge e Fitch: na qual: Q A = vazão de alimentação C A = concentração de alimentação Z 0 = altura inicial da proveta C 0 = concentração do ensaio de proveta t E = tempo dado pelo cruzamento da tangente do ponto crítico com a horizontal Z = Z E.

18 Substituindo os valores Q A C A = 30 t/h t E = 24 min = 0,4 h Z 0 = 0,361 m C 0 = 0,048 t/m 3 resulta em: e D min = 29,7 m

19 (b) Cálculo pela expressão de Coe e Clevenger conhecendo a zona limite. A leitura correspondente à zona de compressão é tirada da Fig.: 580 mL. Portanto, a concentração da suspensão nesse ponto será dada pela seguinte equação aplicada ao ponto crítico:

20 A concentração C E pode ser calculada com Zi E.s = Z E.s = 185 mL, pois a curva é praticamente horizontal nesse trecho: A velocidade uC é dada pela expressão: sendo:e

21 Como t C = 19,5 min = 0,325 h, resulta: Portanto, e D min = 30,6 m.


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