Centrifugação Sedimentação

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Curso Profissional de Química:
. Técnico de Laboratório
. Técnico Fabril
Disciplina:
. Tecnologia Química, 1º ano
. Módulo 3
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Prof: Fernando Sayal
Centrifugação
Processo de separação em que a força centrífuga gerada
pela rotação da amostra é usada para:
1.
Sedimentar sólidos em líquidos,
2.
Separar líquidos imiscíveis de diferentes
densidades.
centrífuga de bancada
http://pt.wikipedia.org/wiki/Centrifuga%C3%A7%C3%A3o
2
Princípio Físico
• A força centrífuga (Fcf) é uma força gerada sobre uma partícula ou
conjunto de partículas quando sujeitas a um movimento circular.
• A força centrífuga atua radialmente a partir do centro de rotação
determinado .
• Esta força só é sentida pelo objeto em movimento circular.
• A sua intensidade aumenta com a velocidade angular de rotação (ω).
• A sua intensidade aumenta com o raio da circunferência descrita (r).
Fcf = mω2r
3
http://pt.wikipedia.org/wiki/For%C3%A7a_centr%C3%ADfuga
Componentes de uma centrífuga
http://www.barrrosin.com/pt/aplicacoes/separacao_de_
solidos.asp
1. Cuba sólida, conjunto rotativo que contém o fluido com sólidos suspensos.
2. Motor principal,
3. Parafuso sem-fim transportador, conjunto interno de rotação que transporta os resíduos ricos em sólidos suspensos
provenientes da cuba de sólidos rotativa.
4. Retrocesso diferencial, que fornece a energia de ruptura e reduz a velocidade da parafuso transportador, produzindo um efeito
de deslocamento e fricção dos sólidos em suspensão ao longo da parede interna, até ao depósito e para fora do bocal de
descarga de sólidos.
5. Zona de alimentação, que introduz a alimentação na cuba rotativa de sólidos com o mínimo de turbulência.
6. Depósito, secção inclinada da cuba de sólidos e onde a força centrífuga comprime e desidrata parcialmente os resíduos ricos em
sólidos suspensos.
7. Bocal de descarga de sólidos, os pontos de descarga para o resíduo rico em sólidos suspensos próximo da parte superior do
depósito.
8. Bocal de filtrado de escoamento ajustável na extremidade da cuba de sólidos, ponto de descarga para o líquido clarificado.
4
http://abgtecalim.yolasite.com/resources/Opera%C3%A7%C3%A3o%20de%20Centrifuga%C3%A7%C3%A3o.pdf
5
CENTRÍFUGA DE PRATO OU DISCO
 O processo de separação é realizado num conjunto de pratos ou discos,
 Estes consistem num grande número de peças cónicas colocadas umsa sobre as outras.
 Com este tipo de arranjo, a câmara de separação fica subdividida em vários recintos
individuais pelos quais o produto escoa em camadas finas,
 Estas centrífugas operam a velocidade que produzem forças centrífugas de 3.000 a 20.000
vezes a gravidade,
 Proporciona um sistema de clarificação contínua para produtos com um conteúdo de
sólidos de 1 a 2%.
 É projetada para separação sólido/líquido, ou duas fases líquidas em base contínua.
Vídeo
CTR 2
http://www.yo
utube.com/wa
tch?v=pj6pOiyxJw&feat
ure=related
6
http://abgtecalim.yolasite.com/resources/Opera%C3%A7%C3%A3o%20de%20Centrifuga%C3%A7%C3%A3o.pdf
CENTRÍFUGA HORIZONTAL DECANTADORA (DECANTER)
• Este tipo de centrífuga é formado por dois elementos concêntricos horizontais, contidos numa
•
•
•
•
7
carcaça estacionária.
Sendo o cesto o elemento giratório exterior, afila-se de forma que os sólidos descarreguem na
zona de raio menor.
O produto é alimentado no interior do eixo, por
bombagem ou por gravidade.
A força centrífuga impele a suspensão
através de canais para o interior do cesto
giratório, onde os sólidos decantam através
da câmara de licor formada sobre a parede.
Este tipo de centrífuga pode ser usada para
materiais com tamanho entre 1 – 50 microns.
http://abgtecalim.yolasite.com/resources/Opera%C3%A7%C3%A3o%20de%20Centrifuga%C3%A7%C3%A3o.pdf
Simulação de centrifugadora horizontal em co-corrente
8
Simulação de centrifugadora horizontal em contra-corrente
9
Simulação de centrifugadora horizontal com 3 fases
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CENTRÍFUGA DE PARAFUSO COM TELA PERFURADA
Consiste num transportador de parafuso-sem-fim movido horizontalmente que
envolve a suspensão dentro de uma cesta cónica giratória.
A separação de sólidos do licor mãe é obtida pela ação da força centrífuga,
A descarga ocorre devido à inclinação da cesta e à velocidade diferencial do parafuso.
No ponto de separação, os sólidos são carregados para diante pelo parafuso até
descarregar pela extremidade da cesta filtrante, com o filtrado passando diretamente
através da tela.
Neste tipo de centrífuga, podem ser separados sólidos com diâmetro até 50 microns
CTR1
http://www.youtube.com/watch?v
=Bw2FCZrIXSc&feature=related
11
http://www.ufrnet.br/~lair/Pagina-OPUNIT/equipamento.htm
CENTRÍFUGA DE PARAFUSO COM TELA PERFURADA
http://www.ufrnet.br/~lair/Pagina-OPUNIT/equipamento.htm
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Centrifuga Filtrante de Cesta Horizontal com Raspador para
Descarga (peeler)
 A centrífuga peeler permite tanto a filtração como a
decantação e é particularmente satisfatória para processar
materiais no ambiente ultra-limpo das indústrias de química
fina e farmacêutica.
 As máquinas podem ter uma cesta perfurada com
membrana filtrante para o processo de filtração, ou uma
cesta sólida para decantação
 A centrífuga tem uma cobertura frontal que abre
completamente e que permite a inspeção segura do interior
pelo operador.



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Possui um mecanismo automático de faca raspadora
(peeler) para descarga do bolo,
Trabalha com altas forças g
Este tipo de centrífuga pode ser usado para aplicações
onde a suspensão tem baixa concentração de sólidos
ou é flutuante.
http://www.ufrnet.br/~lair/Pagina-OPUNIT/equipamento.htm
Centrífuga Pusher
Este tipo de centrífuga filtrante pode
operar continuamente com tempos
de residência particularmente
longos.
Os sólidos são retidos como um bolo
numa cesta de arame em cunha
donde são transportados por um
mecanismo impulsor oscilante na
direção da descarga de sólidos.
Os sólidos alimentados podem ser
granulares, cristalinos ou fibrosos,
Tamanho de partícula médio de 200
mícrons
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http://www.ufrnet.br/~lair/Pagina-OPUNIT/equipamento.htm
CENTRÍFUGA TUBULAR
A centrífuga tubular consiste num tubo sólido
fechado em ambas as extremidade
Normalmente é alimentada com dois líquidos
de densidades diferentes, por uma entrada no
fundo.
A fase mais pesada concentra-se contra a
parede do cilindro, a fase mais leve flutua sobre
ela.
As duas fases são separadas por meio de
uma placa defletora que as descarrega em dois
fluxos distintos.
http://abgtecalim.yolasite.com/resources/Opera%C3%A7%C3%A3o
%20de%20Centrifuga%C3%A7%C3%A3o.pdf
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Centrífuga de cesta vertical
Estas máquinas de batelada produzem bolos excepcionalmente
secos e têm duas vantagens principais:
1. capacidade para uma lavagem eficiente de bolos sólidos
usando um mínimo de líquido de lavagem,
2. Descarga de sólidos separados a baixa velocidade,
assegurando quebra desprezível de cristais delicados.
 Durante a operação, a suspensão é alimentada pela abertura
no topo da cesta.
 Dependendo do tipo de suspensão que é tratada e/ou do
tipo da máquina, a alimentação pode ser introduzida:
--- por um tubo tangencial diretamente na cesta
--- por um cone distribuidor de 360°.
A centrifuga pode secar sólidos de tamanhos entre
1 - 10 000 mícrons
http://www.ufrnet.br/~lair/Pagina-OPUNIT/equipamento.htm
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Centrífuga para separação de aparas metálicas de líquidos de refrigeração
(maquinagem de peças metálicas)
PERMOLEX-POLAR K51
PERMOLEX-POLAR K40K
vista em corte
vista em corte
PERMOLEX-POLAR K41 e HYDRO-POLAR ZST 7
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Fonte de todas as imagens
http://www.steimel.com/alt/sp/z/permolex.htm
Centrifugação na produção de açúcar
Centrífugas Contínuas
Centrífugas Descontínuas
18
http://pt.scribd.com/doc/13590596/Producao-de-Acucar
Componentes de uma centrífuga
Tambor
http://www.andritz.com/pt/ANONID3A59BD166914CD8C/ep/ep-products-main/ep-mst/epmechanical-sludge-treatment-decanters.htm
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Componentes de uma centrífuga
Motor
Parafuso sem-fim
http://www.andritz.com/pt/ANONID3A59BD166914CD8C/ep/ep-products-main/ep-mst/epmechanical-sludge-treatment-decanters.htm
20
Vídeos sobre Centrífugas
(clicar em CTR1…CTR7 ou nos endereços)
CTR 2
CTR 7
CTR1
CTR2
CTR6
CTR7
21
http://www.youtube.com/watch?v=Bw2FCZrIXSc&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=pj6-pOiyxJw&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=W0Y8ST5C1AA&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=Tg2vnxJLO1Q&feature=related
http://pt.scribd.com/doc/39141221/centrifugas
22
http://pt.scribd.com/doc/39141221/centrifugas
23
http://pt.scribd.com/doc/39141221/centrifugas
24
http://pt.scribd.com/doc/39141221/centrifugas
25
http://pt.scribd.com/doc/39141221/centrifugas
26
SEDIMENTAÇÃO
http://campus.fct.unl.pt/afr/ipa_9899/grupo0004_agua/
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SEDIMENTAÇÃO
Processo de separação sólido-líquido que tem como
força propulsora a acção da gravidade.
http://www.aguasdevalongo.net/veolia/tecnica/etar.asp
28
http://ambiente.maiadigital.pt/ambiente/agua/mais-informacao-1/sobre-o-tratamento-e-drenagemdas-aguas-residuais-da-maia-1/etar-de-ponte-de-moreira/
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Classificação dos Processos de Sedimentação
Sedimentação discreta (Tipo 1)
► Sedimentação floculenta (Tipo 2)
► Sedimentação em zona (Tipo 3)
► Sedimentação por compressão (Tipo 4)
►
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• Sedimentação discreta (tipo I): As partículas permanecem com
dimensões e velocidades constantes ao longo do processo de
sedimentação, não ocorrendo interacção entre as mesmas
•
Os tipos de partículas caracterizados por este movimento são as de
saibro e areia. Não há variação da massa da partícula ao longo do
percurso. Trajectória rectilínea.
• Sedimentação floculenta (tipo II): a velocidade de
sedimentação das partículas não é constante, uma vez que as
mesmas se agregam ao longo do processo de sedimentação.
31
•
Com o aumento do diâmetro das partículas, há um maior aumento da
sua velocidade de sedimentação ao longo da altura.
•
Este tipo de decantação acontece na camada superior da decantação
primária devido à remoção dos sólidos em suspensão no esgoto bruto, na
camada superior de decantadores secundários e na remoção de flocos
químicos de águas e efluentes
• Decantação Retardada ou zonada (tipo III): é caracterizada por
uma diminuição gradual da velocidade de decantação das
partículas em suspensão.
32
•
Este fenómeno deve-se a um aumento de concentração de partículas e
devido à perturbação que o movimento de uma partícula provoca na
vizinha, retardando o seu movimento. Pode-se então formar um
agregado denso de partículas que decantam em conjunto deixando
acima deste o líquido com o aspecto de limpo.
•
Este fenómeno ocorre no manto de lamas (Sludge Blanket) dos
decantadores de água floculada ou de decantadores secundários em
processos biológicos de tratamento de efluentes.
Sedimentação por Compressão (tipo IV): Este tipo de
fenómeno ocorre quando a densidade de partículas é tal que
a decantação se faz por densificação, apenas pelo peso das
partículas que estão acima e das que vão sendo adicionadas a
estas.
33

É um fenómeno semelhante à consolidação das argilas saturadas, que
sofrem adensamento por um aumento de tensões efectivas (tensão
entre partículas) e diminuição de tensões neutras (tensão no líquido),
através da drenagem progressiva da água intersticial devido ao peso do
maciço argiloso. Drenagem essa que é dificultada pelo muito baixo
coeficiente de permeabilidade da argila (k = 10 − 9cm / s), obrigando a um
adensamento bastante lento (vários anos).

Este processo ocorre no fundo dos decantadores secundários e nos
espessadores de lamas de tratamento de água ou efluentes.
este
último
slide
é
o
.
.
34
Melhor!

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