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7/30/2019 Relatorio sedimentaao2

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIAESCOLA POLITCNICADEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUMICAENG029 LABORATRIO DE ENGENHARIA QUMICA I

RELATRIO DE ATIVIDADES DE AULA PRTICA

Prtica P2 Ensaio de sedimentao em batelada

Alunos: Daniel Nbrega

Dimitri Santana

Liliana Pacheco

Yuri Praciano

Data de realizao da

atividade:11/09/2008

Data de recebimento

do relatrio:

1. Introduo

Este relatrio descreve as atividades desenvolvidas pelo grupo G9 no mbito da aula prticasobre ensaio de sedimentao em batelada. As atividades foram realizadas no Laboratrio dePolmeros, sob a superviso do professor Samuel Luporini. Est organizado em sete partes:introduo, objetivo, fundamentao terica, materiais e mtodos, resultados, concluso ereferncias.

2. ObjetivoMedir e interpretar dados de um ensaio de sedimentao em batelada (teste de

sedimentao em proveta). Utilizar os dados obtidos para dimensionar a rea de umsedimentador contnuo.

3. Fundamentao Terica

As zonas tpicas que aparecem num teste de sedimentao em batelada e em umespessador contnuo so mostradas na figura 1.

Figura 1. Esquema da sedimentao em proveta e da sedimentao continua.


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Num ensaio feito em proveta, a uma dada posio, a concentrao de slidos e avelocidade de decantao variam continuamente ao longo do tempo, at que a interface A-Bpasse por esta posio. Num espessador continuo, operado em regime permanente, a uma

dada posio a concentrao de slidos e a velocidade de decantao so constantes ao longodo tempo. Ento, a um ponto deste espessador continuo correspondem s condies de umponto na proveta, a um dado instante.

Num espessador continuo distinguem-se duas regies: a de sedimentao livre,onde a velocidade de decantao funo apenas da concentrao de slidos local, e a regiode espessamento, onde a velocidade de decantao depende da concentrao de slidos e daprofundidade. Na primeira, os resultados de um teste em batelada podem ser usados paraobter a funo velocidade de decantao x concentrao de slidos; a segunda, no se aplicaos resultados de um teste simples de proveta. A regio de sedimentao livre define a reanecessria num espessador continuo, e a regio de espessamento ou de compresso define aaltura requerida.

Num teste de proveta (ver figura 1a) o chamado ponto crtico ou ponto decompresso atingido quando as fases B e C desaparecem, ficando apenas o lquidoclarificado A e a suspenso em compresso D.

Sob condies operacionais estabelecidas num espessador contnuo a zona limite a camada atravs da qual ocorre ao menor capacidade de passagem de slidos.

A rea de um espessador contnuo pode ser dimensionalisada a partir da equaogeral:

Onde:

A = rea da seo transversal (m2)

CO = concentrao de slidos na alimentao (kg/m3)

CL = concentrao de slidos na lama espessada (kg/m3)

QO = vazo volumtrica de alimentao (m3/s)

u = velocidade de sedimentao na zona limite (m/s)

C = concentrao da suspenso na zona limite (kg/m3)

Dentre os mtodos de dimensionamento da rea, citam-se o de Coe & Clevenger, o deKynch, Yoshioka e Dick, e outros.


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Mtodo de Kynch

1. Realizar um ensaio de proveta, determinando, ao longo do tempo (t), a altura medidado fundo da proveta at o nvel inferior (z) do liquido clarificado.

2. Construir a curva z versus t.3. Obter vrios pares de v e C a partir da curva, conforme mostrado abaixo:

Onde Co a concentrao de slidos na suspenso inicial usada no ensaio de provetae zo a altura inicial da suspenso na proveta.

Mtodo de Talmadge & Fitch:

1. Realizar um ensaio de proveta, medindo z em funo de t.

2. Construir o grfico z versus t.

3. Identificar o ponto crtico pelo mtodo da bissetriz, mostrado abaixo.

4. Calcular zS = zOCO/CL, sendo zO e CO j definidos, e zS a altura correspondente situao em que a zona de espessamento atinge o valor da lama espessada C L desejada noespessador continuo.

5. Calcular tL a partir da tangente curva z versus t no ponto crtico.

6. Calcular a rea do espessador A = QACAtL/(zOCO).


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4. Materiais e Mtodos

1. Encontramos a suspenso na concentrao estabelecida (concentrao de entradado sedimentador em uma proveta de 2000 ml).

2. Agitamos a suspenso dentro da proveta at uniformizao.

3. Medimos a altura da interface inferior do lquido clarificado em funo do tempo, acada 2 min.

4. Anotamos se possvel, o tempo e a altura da interface correspondente ao pontocrtico (quando h somente uma interface visvel).

5. Continuamos a medir altura da interface em funo do tempo, paramos quando aaltura se manteve aproximadamente constante entre duas medidas de tempo.

6. Anotamos as concentraes iniciais das suspenses.

Problema:

Calcular dimetro e altura do espessador continuo que opera com suspenso de CaO(massa especifica = 2,2 g/cm3) com concentrao de alimentao de 0,05g/cm3 de soluo evazo de 30m3/h, sendo a concentrao de lama espessada de 0,15 g/cm3 de soluo.

5. Resultados

Traar a curva de Altura x Tempo. Utilizar o mtodo de Kynch para calcular a rea do sedimentador.

Utilizar o mtodo de Talmadge & Fitch para calcular a rea do sedimentador.

Comparar e comentar os resultados sobre a rea do sedimentador.

Estimar a altura do sedimentador.


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ZO= 387 mm

CO = 0,05 g/cm3

d = 2,2 g/ cm3

CS = 0,15 g/ cm3

LO = 30 m3/h

Tempo (min) tempo (s) volume (mL) Z (m)0 0 2000 0,3871432 120 1660 0,3213294 240 1280 0,2477716 360 860 0,166471

8 480 560 0,108410 600 480 0,09291412 720 440 0,08517114 840 410 0,07936416 960 390 0,07549318 1080 360 0,06968620 1200 340 0,06581422 1320 335 0,06484624 1440 325 0,06291126 1560 320 0,06194328 1680 315 0,060975

30 1800 310 0,06000732 1920 302 0,05845934 2040 300 0,05807136 2160 298 0,05768438 2280 295 0,05710440 2400 290 0,05613642 2520 285 0,05516844 2640 282 0,05458746 2760 280 0,054248 2880 280 0,054250 3000 280 0,0542


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Grfico: Altura da altura da proveta x tempo.

Mtodo de Talmadge & Fitch:

Na determinao de ZS, ZIC, ZC, tC, tS, foi necessrio a utilizao de uma linha detendncias. Esse artifcio foi utilizado devido a problemas na hora da determinao destesdados com o grfico dos pontos colhidos no experimento. O grfico utilizado para os clculospor este mtodo esto no anexo 2.

A = rea de decantao (m2);L0 = Vazo volumtrica da suspenso (m3/s);Co = Concentrao de slidos na suspenso (Kg/m3);Cs = Concentrao de slidos na lama (Kg/m3);tE - tC = Tempo de residncia do slido na zona de compresso

ZS= CO ZO/ CS = 50 x 0,387 / 150 = 0,129 m

ZS= 0,129 m

ZIC= 0,2836 m

ZC = 0,1498 m

tC = 423 s

tS = 492 s

A = LO CO tS / ZO COW = LO CO


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A = W tS / ZO CO

A = 30 x 50 x 492 / 3600 x 0,387 x 50 = 10,59 m2

A = 10,59 m2

Dimetro

A = d2/4

d= 3,67m

Altura

H = H1 + HC + H2

Onde : H1 pode variar entre 0,45 e 0,75 m

H2 = 0,146R

H2 = 0,146 x 3,67 / 2 = 0,268 m

H2 = 0,268 m

lodo= YS + ( 1 Y)f

Y = frao do slido na regio da suspenso

Y = volume slido / volume suspenso

Y = 0,15/2,2

Y = 0,068

lodo= 0,068 x 2200 + (1 0,068) x 1000= 1081,6 Kg/m3

lodo= 1081,6 Kg/m3

t = (tC + tS)/2 = 457,5 seg

HC = 4 LOC0 t [S - f/ lodo - f ]

3 A

HC = (4 x 30/3600 x 50 x 457,5/ (3x 10,59)) x (2200 1000/1081,6-1000)

HC = 352,95 m

H = H1 + HC + H2

H = 0,6 + 352,95 + 0,268 = 353,818 m


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Mtodo de Kinch:

Foram escolhidos os primeiros pontos do experimento, por eles serem os maisadequados para os clculos de Zi, Z, como mostrado no anexo 2. No grfico do anexo 2 foiutilizado ums linhs de tendncias para que os clculos dos Zi, Z fiquem mais coerentes.

Utilizando o mtodo de Kinch foram aplicadas as formulas para obteno de CL e VL:

CL = Z0 C0 / Zi

VL = Zi Z / t

Baseado nesses dados foi calculado a rea do sedimentador:

A= L0 C0 ( 1/CL 1/CS )

VL

Tempo(s) Z(m) Zi(m) CL (kg/m3

) VL (m/s) A (m2

)120 0,31 0,388 49,87113 0,00065 8,580136240 0,23 0,365 53,0137 0,000563 9,034357360 0,175 0,32 60,46875 0,000403 10,21117480 0,13 0,275 70,36364 0,000302 10,4072600 0,1 0,22 87,95455 0,0002 9,797588720 0,085 0,175 110,5714 0,000125 7,924203

A(m2) = d2/4 = 10,41

d = 3,64m

Os valores de A( m2) foram calculados para todos as concentraes no sedimentador e

deve ser escolhido o maior valor de A(m2). Assim pelo mtodo de kinch foi obtido rea desedimentador igual a 10,41m2.

6. Concluso

De acordo com os resultados obtidos pelo teste de batelada( teste de sedimentao emproveta) no laboratrio, foram utilizados o mtodo de Talmadge e Fitch e o mtodo de kinch.Os resultados das reas calculadas foram respectivamente Atf= 10,59m2 e Ak= 10,41m2.

= |(A tf- Ak)/ Atf|x100% = |10,59-10,41/10,59|x100%= 1,699%

A discrepncia entre as reas deu um valor incrivelmente baixo. Pode ter sido causadopela utilizao da linha de tendncia nos grficos em anexo. Pelo mtodo de Talmadge e Fitchtambm foi obtido a altura do sedimentador dando um valor de 353,818m.

Assim pode-se observar que os dois mtodos tiveram nesse relatrio valores muitoprximos, no podendo evidenciar tantas diferenas entre eles com o que foi apresentado,

podendo utilizar os dois mtodos sem problemas no calculo de sedimentadores.


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7. Referncias

1. Perry, Robert H. e Chilton, Cecil H. Manual de Engenharia Qumica; 5 edio;Guanabara Dois; 1980.

2. http://ube-164.pop.com.br/repositorio/4488/meusite/processos/op_unitarias/decantacao.doc

3. http://www.enq.ufsc.br/disci/eqa5313/Decantacao.htm

4.

Anexos:
http://ube-164.pop.com.br/repositorio/4488/meusite/processos/op_unitarias/decantacao.dochttp://ube-164.pop.com.br/repositorio/4488/meusite/processos/op_unitarias/decantacao.dochttp://www.enq.ufsc.br/disci/eqa5313/Decantacao.htmhttp://ube-164.pop.com.br/repositorio/4488/meusite/processos/op_unitarias/decantacao.dochttp://ube-164.pop.com.br/repositorio/4488/meusite/processos/op_unitarias/decantacao.dochttp://www.enq.ufsc.br/disci/eqa5313/Decantacao.htm

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