Artigo de lab engenharia 1

1. T e s t e d e P r o v e t a
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Universidade Federal do Pampa - Campus Bagé
Curso de Engenharia Química
Disciplina de Laboratório de Engenharia Química I (BA00232)
SEDIMENTAÇÃO EM CONTÍNUO
D.R. LIMA1
, G. V. BRIÃO1
, K. L. BUENO1
, M. F. HERNANDES1
, R. R. DE LIMA1
Universidade Federal do Pampa, Curso de Engenharia Química
1
e-mail: diana_eng.lima@yahoo.com.br, giani.eq@gmail.com, kauebuenodp@yahoo.com.br,
manuelafh@hotmail.com, rrochadelima@gmail.com
RESUMO – A sedimentação é uma das operações unitárias mais utilizadas na indústria
química. Nela, as fases sólida e líquida são separadas devido à diferença de peso. Para o
caso de partículas sólidas muito pequenas, a eficiência de separação diminui
drasticamente, inviabilizando a separação com padrões aceitáveis, tornando-se então
necessária a pesquisa de métodos para otimização da eficiência de separação. Uma
maneira de contornar tal situação consiste na adição de agentes floculantes, cuja ação
consiste em produzir estruturas complexas (flocos) com os quais as partículas sólidas
interagem e podem ser adsorvidas. Um exemplo de utilização da sedimentação na
industria química e os projetos de estações de tratamento de água,que têm sido baseados
em critérios empíricos, muitos dos quais são consequência de critérios racionais
aplicados a algumas instalações que deram bons resultados e, então, erroneamente
tomados como critérios de projetos de uso geral. Com o objetivo de entender o processo
de sedimentação contínua, evitando o uso de métodos empíricos, fez-se o
dimensionamento anterior a prática experimental para saber a vazão necessária de
solução alcalina, sulfato de alumínio e polímero aniônico, reagentes responsáveis pela
floculação, e assim obter o rendimento de clarificação obtido.
INTRODUÇÃO
A operação de sedimentação baseia-se
no fenômeno de transporte da partícula para o
fundo de um equipamento, onde a partícula
sólida em suspensão sofre ação das forças:
gravidade, empuxo e resistência ao movimento
(Benvindo et al. 2002).

2. O processo de sedimentação para a
remoção de partículas sólidas em suspensão é
um dos mais comuns no tratamento da água.
A sedimentação é uma operação de
separação sólido-líquido que se baseia na
diferença entre concentrações das fases da
suspensão a ser processada, sujeitas a um
campo gravitacional (CREMASCO, 2012).
Para buscar uma esfericidade maior e um
diâmetro maior das partículas presentes na
suspensão, características que influenciam a
sedimentação, promove-se a aglomeração da
fase particulada por meio da técnica da
coagulação ou floculação (MCCABE, 2005).
Segundo Richter (1991), normalmente a
água contém materiais finamente divididos, no
estado coloidal ou em solução, que não são
removidos por sedimentação, sendo necessário
o processo de filtração.
O comportamento hidráulico dos
sedimentadores pode ser analisado a partir da
teoria de Hazen (1904), que admite: regime de
fluxo laminar na zona de sedimentação; fluxo
perfeitamente uniforme na zona de
sedimentação; a concentração de partículas é
uniforme; não há suspensão de sólidos já
sedimentados.
De acordo com Netto (1998), na
prática nem sempre a vazão de entrada é igual
a vazão de saída, ocorrendo o que se denomina
de distribuição em marcha, ou seja, existem
diversas derivações ao longo de seu percurso,
onde a água vai sendo consumida e de cada
um desses pontos para jusante a vazão é menor
que anteriormente.
Durante a sedimentação é possível
perceber zonas de concentração. Estas zonas,
na sedimentação em batelada e contínua, são
apresentadas pelas figuras 1 e 2,
respectivamente.
Figura 1: Sedimentação em Proveta.
Fonte: GEANKPLIS, 1998.
Figura 2: Sedimentação Contínua.
Fonte: FOUST, 2008.
O projeto de um decantador exige que a
especificação da área da seção reta e da
profundidade. É possível a partir das
informações da sedimentação descontínua
projetar uma unidade capaz de produzir, de
maneira contínua, um produto com
características especificadas (FOUST, 2008).
MATERIAIS E MÉTODOS
O inicio da operação de sedimentação
continua, se dá ajustando as melhores
condições de operação e dosagem dos agentes
floculantes;essa etapa é realizada a partir do
bombeamento da suspensão de carbonato de
cálcio para um um conjunto de vasos
comunicantes, onde o primeiro recebe
suspensão de carbonato de Cálcio e o
hidróxido de sódio sendo que o ultimo,
objetivava ajustar o pH da suspensão, logo que
esse se comunica com o próximo vaso inicia-
se a injeção de sulfato de alumínio na
suspensão deste,logo, havendo comunicação
entre o segundo e o terceiro vaso, inicializa-se
a injeção do Polímero Aniônico;ressaltando
que ambos os vasos eram mantidos sobre
agitação constante. Foi respeitado o tempo
para formação de flocos com granulometria,
visualmente satisfatória,ao se obter esta libera-
se o fluxo de suspensão ajustada nos vasos
com os agentes floculantes para o
sedimentador;logo após o enchimento do
sedimentador deve ser acionado o motor do
raspador para evitar o acúmulo de sedimento
na base do equipamento. Após 30 minutos de
operação do sedimentador e a obtenção de
um determinado volume de sedimento, aciona-

3. se uma válvula de pistão pneumático que
liberará uma mostra de lodo, do sedimentador,
por 5 milésimos de segundo e o liquido
clarificado é direcionado para o filtro de
carvão e ativado e areia, sendo coletado em
um reservatório para posterior comparação
entre a amostra inicial de suspensão,o lodo
espessado o liquido clarificado sem
filtração;uma pequena alíquota desses foi
colocado em estufa a 105°C por 24 horas
objetivando conhecer a concentração das
amostras.
As vazões, de suspensão de carbonato de
cálcio, utilizada experimentalmente,foram
dentro da faixa de segurança,entre 0,3 e 0,6
L/min, de operação do sedimentador e as do
agentes floculantes foram as que apresentaram
o melhor volume sedimento.
RESULTADOS E DISCUSSÃO
O comportamento da curva obtida não
corresponde ao encontrado na literatura, visto
que a sedimentação ocorreu de forma
inadequada, apresentando disparidades com o
modelo teórico proposto. O excesso de pontos
na fase intermediária reflete anomalias na
formação dos sedimentos, pois sedimentaram
sempre devagar, quando na verdade, deviam
cair, primeiramente, de forma mais rápida do
que ao final da sedimentação onde haveria
efeito populacional, o que dificultou a
observação da interface de sedimentação. Este
comportamento é claramente demonstrado na
Figura 3, curva da taxa de sedimentação.
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Figura 3: Curva da altura pelo tempo do teste
de proveta.
A Tabela 1 mostra as concentrações da
suspensão original, de clarificado e de lodo,
onde esta é 8,4 vezes maior que a
concentração inicial da suspensão.
Tabela 1: Valores de concentração e massa
específica.
Zona Concentração
(g/mL)
Massa
especifica (g/
mL)
Suspensão 0,004365 -----------
Clarificado 0,00256 -----------
Lodo 0,03666 1,02
Por método de tentativa e erro,
obtiveram-se as quantidades de reagentes para
serem utilizados no teste de proveta. Os
resultados visuais dos testes estão dispostos na
Figura 4, onde observa-se, que com 24 e 26
mL de floculante, não há tanta diferença no
volume de sedimento, então optou-se por
utilizar 24 mL, para economizar reagente já
que os resultados são muito próximos. Já para
o teste com polímero aniônico, observa-se que
somente o teste com 3 mL demostrou um
clarificado satisfatório.
Figura 4: teste jarros para quantidade de
floculante (A) e de polímero aniônico (B).
Os resultados dos testes de jarro estão
descritos pela Tabela 2.
Tabela 2: Quantidade de floculante, auxiliar e
solução alcalina obtida pelo teste de jarros.
Reagente Volume (mL)
Solução Alcalina 5
Floculante 24
Floculante Auxiliar 3
Pela Equação 01, pode-se dimensionar a
vazão necessária da suspensão para o
processo de sedimentação em contínuo, a
partir disto por multiplicação direta obteve-se

4. as vazões dos reagente. Este resultados são
apresentados pela Tabela 3.
Tabela 3: Vazão de floculante, auxiliar e
solução alcalina para sedimentação em
contínuo.
Reagente Vazão (mL/min)
Solução Alcalina 6
Floculante 28,8
Floculante Auxiliar 3,6
Suspensão 1200
Levando em consideração, que a bomba
utilizada no processo contínuo trabalha em
uma faixa de vazões de 300 a 1300 ml/min,
observa-se que o resultado obtido está muito
próximo da capacidade máxima. A margem de
trabalho segura é entre 300 e 600 ml/min.
Logo, a discrepância entre o resultado obtido e
o esperado se dá devido a curva da Figura 03
não estar de acordo com apresentado
teoricamente pela Figura 2.
CONCLUSÃO
A operação de sedimentação de
suspensões leva a formação de lodo,
resultando na variação de concentração da fase
particulada, no volume da proveta e no tempo
de operação. Desta forma, é possível afirmar
que, através dos dados obtidos pelo teste de
proveta, o dimensionamento do processo de
sedimentação contínua é eficaz. Uma
vantagem no uso deste teste é a possibilidade
trabalhar em pequena escala com resultados
precisos, tornando-o técnica e
economicamente viável.
NOMENCLATURA
p Massa específica [M]/[L]3
Concentração do Lodo [M]/[L]3
Concentração da Alimentação [M]/[L]3
Q Vazão [L]3
/[T]
zo Altura inicial [L]
zi Altura instantânea [L]
REFERÊNCIAS
CREMASCO, M. A. Operações Unitárias em
Sistemas Particulados e
Fluidomecânicos. Blucher, São Paulo,
2012.
FOUST, A. S.; WENZEL, L. A.; CLUMP, C.
W.; MAUS, L.; ANDERSEN, L. B.
Princípios das Operações Unitárias. 2
ed. LTC, Rio de Janeiro, 2008.
MCCABE, W. L.; SMITH, J. C. Operaciones
unitarias en Ingenieria Quimica. 7 ed.
New York: McGraw-Hill, 2005.
GEANKOPLIS, Christie J. Procesos De
Transporte y Operaciones Unitarias.
3ed. México, 1998.