Filtracao industrial

8/16/2019 Filtracao industrial

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Operações UnitáriasExperimental II

Lorena – SP-2014

Professora: Simone de Fátima Medeiros

Filtração


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C o n c e i t o

Separação de partículas

sólidas contidas em um fluido

(líquido ou gás) seja para sua

concentração ou pararecuperação do fluido puro.

Separação sólido-fluido:


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C l a s s

i f i c a ç ã

o1) Quanto ao movimento relativo das fases:

Decantação ou sedimentação: •Clarificação

•Espessamento desoluções

•Lavagem de

sólidos

Filtração

2) Quanto à força propulsora:

Centrifugação

separação magnética


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F i l t r a

ç ã o

O fluido pode ser um gás ou um líquido.

O produto pode ser tanto o fluido clarificado

quanto a torta de partículas sólidas.

FILTRAÇÃO Na filtração, as partículas sólidassuspensas em um fluido sãoseparadas usando um meio

poroso.

Ele separa as partículas em uma

fase sólida (“torta”) e permite o

escoamento de um fluido claro

(“filtrado”).

Filtrado

Alimentação

Meio porosoTorta


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O princípio da filtração industrial e o do

equipamento de laboratório é o mesmo,apenas muda a quantidade de material a

ser filtrado.

O aparelho de filtração de

laboratório mais comum édenominado filtro de Büchner.

O líquido é colocado por cima e flui

por ação da gravidade e no seu

percurso encontra um tecido

poroso (um filtro de papel).

Como a resistência à passagem

pelo meio poroso aumenta no

decorrer do tempo, usa-se um

vaso Kitassato conectado a umabomba de vácuo.

Bomba

de vácuo

Filtro de

Papel

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Os filtros industriais podem ser feitos para funcionar:

em batelada (a torta é retirada depois de cada corrida) oude forma contínua (a torta sólida é retirada continuamente).

Os filtros podem funcionar:

- por ação da gravidade, o líquido flui devido a existência de uma coluna

hidrostática;- por ação de força centrífuga;- por meio da aplicação de pressão ou vácuo para aumentar a taxa de fluxo.

O meio de filtração pode ser:- um leito poroso de materiais sólidos inertes,- um conjunto de placas, marcos e telas em uma prensa,- um conjunto de folhas duplas dentro de um tanque,- um cilindro rotativo mergulhado na suspensão,- ou discos rotativos mergulhados na suspensão.

- ou bolsas ou cartuchos dentro de uma carcaça.

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FILTRAÇÃO

Suspensão Filtrado

Pa

P b

L Torta

Meio de filtração

Pa = pressão da suspensão

Pb = pressão do filtrado

L = espessura da torta

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FILTRAÇÃO

A escolha do equipamento filtrante depende em grande parte da

economia do processo, mas as vantagens econômicas serão

variáveis de acordo com o seguinte:

1- Viscosidade, densidade e reatividade química do fluído;

2 - Dimensões da partícula sólida, distribuição granulométrica, forma

da partícula, tendência a floculação e deformidade;

3 - Concentração da suspensão de alimentação;

4 - Quantidade do material que deve ser operado;

5 - Valores absolutos e relativos dos produtos líquidos e sólidos;

6 - Grau de separação que se deseja efetuar;

7 - Custos relativos da mão-de-obra, do capital e de energia.

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Meio Filtrante:

• Classificação dos filtros: leitos granulares soltos,

leitos rígidos, telas metálicas, tecidos e membranas;

• Os leitos granulares soltos mais comuns são

feitos de areia, pedregulho, carvão britado, escória,

calcário, coque e carvão de madeira, utilizado

para clarificar suspensões diluídas;

• Os leitos rígidos são feitos sob a forma de tubos

porosos de aglomerados de quartzo ou alumina (para

a filtração de ácidos), de carvão poroso (parasoluções de soda e líquidos amoniacais) ou barro

e caulim cozidos a baixa temperatura (usados na

clarificação de água potável).


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Meio Filtrante:

• Os tecidos são utilizados industrialmente e ainda

são os meios filtrantes mais comuns;

• Há tecidos vegetais, como o algodão, a juta

(para álcalis fracos), o cânhamo e o papel; tecidos

de origem animal, como a 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;


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FILTRO PRENSA DE PLACA E QUADRO

O mais comum;

Baixo custo de projeto e de manutenção;

Extrema flexibilidade na operação;

Necessita da desmontagem manual e consequentemente, mão

de obra.

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Um ciclo completo de operação em um filtro prensa

compreende três etapas: a filtração no tempo t , a lavagem da torta no

tempo t L (ocasionalmente desnecessária) e a descarga, limpeza e

montagem do filtro no tempo t D.

A produção ou capacidade do filtrado, C, é expressa por:

D L t t t

V C

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Em que: V é o volume de filtrado e (t + t L + t

D) o tempo de um ciclo

completo.

D L t t t

V C

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O filtro prensa leva à formação de tortas de espessura superior a

uma polegada. Por tal motivo, a resistência oferecida pelo meio

filtrante só é significativa no início da filtração.

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FILTRAÇÃO COM TORTAS COMPRESSÍVEIS

α = Resistência específica da torta (bolo).

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Se α é independente de ΔP a torta é incompressível. Mas

usualmente α aumenta com ΔP, pois a torta geralmente é

compressível. Assim:

Sendo:

• α0 - Resistência específica da torta em pressão nula; é umaconstante;

• s – Fator de compressibilidade da torta, constante em

domínios moderados de pressão;

• Valores empíricos que podem ser determinados por experimentos.

• Quando s = 0, tortas incompressíveis.

• Para s entre 0 e 1, tortas compressíveis.

S P )(0


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FILTRO PRENSA DE PLACA E QUADROFILTRAÇÃO COM TORTAS INCOMPRESSÍVEIS

A resistência oferecida pela torta, como apresentado,

depende da sua compressibilidade. Todavia, na maioria das

situações de interesse industrial a filtração é conduzida sob queda

de pressão constante. Por via de consequência, a Equação p = p –

p1 (para sistemas com tortas compressíveis) é retomada como:

m p R

Área

V s

p ÁreaV

t

2

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