FILTRAÇÃO.

Apresentação em tema: "FILTRAÇÃO."— Transcrição da apresentação:

1 FILTRAÇÃO

2 Nas indústrias de alimentos e bebidas, a filtração aparece na produção de suco de frutas, óleos vegetais, vinho, cerveja... ...a filtração freqüentemente é realizada através de filtros prensa, filtros rotativos ou por meio de membranas.

3 FILTRAÇÃO O objetivo da operação é separar mecanicamente as partículas sólidas de uma suspensão líquida com o auxílio de um leito poroso ...

4 FILTRAÇÃO Compete com... decantação centrifugação prensagem
Aplicações ... separação de sólidos relativamente puros de suspensão diluídas; clarificação total (e às vezes até o branqueamento simultâneo) de produtos líquidos; eliminação total do líquido de uma lama já espessada.

5 FILTRAÇÃO A escolha do filtro depende em grande parte da economia do processo que é função da.... Viscosidade, densidade e reatividade química do fluido; Dimensões da partícula sólida, tendência à floculação e deformabilidade; Concentração da suspensão de alimentação; Quantidade do material que deve ser operado; Valores absolutos e relativos dos produtos líquido e sólido; Grau de separação que se deseja realizar; Custos relativos da mão-de-obra, do capital e da energia.

6 FILTRAÇÃO Força propulsora próprio peso da suspensão
pressão aplicada sobre o líquido; vácuo; força centrífuga.

7 FILTRAÇÃO quando a operação começa algumas partículas ficam retidas por aderência e tem início a formação da torta, que é o verdadeiro leito poroso promotor da separação...

8 FILTRAÇÃO O meio filtrante é previamente recoberto com um material inerte que se destina a reter os sólidos contaminantes da suspensão. O sólido empregado é denominado auxiliar de filtração, ou ainda, coadjuvante de filtração

9 FILTRAÇÃO Características dos auxiliares de filtração...
acelerar a filtração ou ainda para possibilitar a coleta mais completa das partículas mais finas da suspensão. Possuem estrutura rígida, que formam tortas abertas, não compressíveis. desempenha o papel de “esqueleto” da torta. Mantém a torta porosa durante todo o ciclo.

10 FILTRAÇÃO Auxiliares de filtração
Diatomáceas: são rochas sedimentares formadas por esqueletos silíceos microscópicos de algas de origem marinha ou lacustre Perlita : rocha vítrea de origem vulcânica Celulose : farinha de madeira Carvão ativo: Obtido a partir dos sub-produtos da fabricação de papel

11 Formam a torta sobre o meio filtrante...

12 FILTRAÇÃO Meio filtrante
a variedade de meios filtrantes utilizados industrialmente permite sua utilização como critério de classificação dos filtros... leitos granulares soltos leitos rígidos telas metálicas tecidos e membranas

13 FILTRAÇÃO... meio filtrante
Leitos granulares... areia, pedregulho, carvão britado, escória, calcáreo, coque e carvão de madeira Leitos rígidos.... tubos porosos de aglomerados de quartzo ou alumina (para a filtração de ácidos), de carvão poroso (para soluções de soda e líquidos amoniacais) de barro e caulim cozidos a baixa temperatura (usados na clarificação de água potável).

14 FILTRAÇÃO... meio filtrante
Telas metálicas ... chapas perfuradas ou telas de aço carbono, inox, níquel ou monel Tecidos... tecidos vegetais - algodão, a juta (para álcalis fracos), o cânhamo e o papel tecidos de origem animal - lã e a crina (para ácidos fracos) minerais: amianto, lã de rocha e lã de vidro, para águas de caldeira; plásticos: polietileno, polipropileno, PVC, nylon, teflon, orlon, saran, acrilan e tergal....

15 FILTRAÇÃO A escolha do meio filtrante depende da....
capacidade de remoção da fase sólida possibilidade de uma elevada vazão de líquido para uma dada queda de pressão resistência mecânica inércia química frente a suspensão a ser filtrada e a qualquer líquido de lavagem

16 FILTRAÇÃO... TORTA Os tipos de torta dependem .....
da natureza do sólido da granulometria e da forma das partículas do modo como a filtração é conduzida do grau de heterogeneidade do sólido

17 FILTRAÇÃO Resistência ao escoamento do filtrado...
O escoamento no interior da torta é laminar... Com isso a queda de pressão é proporcional à velocidade... E as tortas formadas podem ser incompressíveis ou compressíveis...

18 Filtração Os fatores que controlam a velocidade de filtração são:
a queda de pressão área de filtração, meio filtrante Viscosidade Características da torta... número de canais, diâmetro e comprimento dos canais e o tipo de torta.

19 Filtração O escoamento do filtrado no interior da torta é laminar, uma vez que os canais da torta apresentam pequenos diâmetros. As equações de projeto são desenvolvidas a partir de ensaios em escala reduzida. Parâmetros a ser determinados ...

20 Filtração Velocidade de operação
força propulsora é a soma da queda de pressão na torta e no meio filtrante... resistência da torta + resistência do meio filtrante

21 Filtração A resistência da torta varia com o tempo devido ao aumento de sua espessura resistência do sistema (meio filtrante + canais do filtro) permanece constante

22 Filtração Queda de pressão na torta...
Para o equacionamento será considerado o processo de filtração com formação de torta incompressível

23 Filtração Considerando... - fluxo unidimensional velocidade constante
Lei de Darcy

24 Filtração dP1 = queda de pressão na torta k = permeabilidade

25 Filtração Substituindo na equação de Darcy...
Onde porosidade, permeabilidade e densidade são constantes...

26 α = resistividade específica da torta
Filtração Define-se ... α = resistividade específica da torta Temos ...

27 Filtração Cálculo da queda de pressão no meio filtrante
Lm = espessura do meio filtrante ...

28 Filtração Define-se Rm = resistência do meio filtrante
Queda de pressão ...

29 Filtração A queda total de pressão ...
Determinar tempo e área de filtração... pela taxa de filtração Determinação da massa... pela concentração de sólidos...

30 Filtração Cs = concentração da suspensão Velocidade de escoamento..

31 Filtração Substituindo na equação... Temos... ou

32 Filtração Para filtração com pressão constante...
podemos introduzir as constantes Kp e B

33 Filtração Assim... unidades de Kp → s/m6 B → s/m3

34 Filtração Para filtração a pressão constante V e t são as únicas variáveis da equação...

35 Filtração Em um ensaio determinamos o volume de filtrado correspondente a diferentes tempos (t) de filtração. A partir dos dados experimentais determinamos α e Rm....

36 Filtração Determinação de α... Determinação de Rm

37 Exemplo (Geankoplis) Dados experimentais de um ensaio de laboratório de filtração de CaCO3 a 25oC a pressão constante de 338 kN/m2 são mostrados na tabela abaixo. A área de filtração do filtro de placas e quadros é de 0,0439 m2 e a concentração dos sólidos na suspensão (Cs) é de 23,47 kg/m3 ; viscosidade = 8,937 x10-4 t (s) 4,4 9,5 16,3 24,6 34,7 46,1 59,0 73,6 89,4 107,3 V x 103 (m3) 0,498 1,00 1,501 2,00 2,498 3,002 3,506 4,004 4,502 5,009

38 Determine as constantes α e Rm.
2. Determine o tempo necessário para obter um volume de 3,37 m3 em um filtro industrial de placas e quadros constituído de 20 quadros com área unitária de 0,873 m2. A pressão e as propriedades da torta são as mesmas do ensaio de laboratório.

39 Resolução α = 1,79 x1011 m/kg B= 6784 s/m3 Kp/2 = 2,88 x106 s/m6
Rm = 1,13 x 1011 m-1

40 Tempo necessário para obter um volume de 3,37 m3 em um filtro de placas e quadros constituído de 20 quadros com área unitária de 0,873 m2... A2 = 20 * 0,873 m2 = 17,43 m2 Kp2 = 5,76 x 106 * (A1/A2)2 = 5,76x106 * (0,0439/17,43)2 Kp2= 36,42 s/m6 B2 = 6784 * (A1/A2) = 6784 * (0,0439/17,43) B2= 17,05 s/m3 Pela equação t = 264 s

41 Tema de casa... Geankoplis , , e Material disponível no moodle. Bom final de semana!!! Elaborado por José Miguel Müller Prof. do EQA.