CENTRFUGAS

SUMRIO

1. CENTRIFUGAO.............................................................................................................................................................3 1.1. INTRODUO...............................................................................................................................................................3 1.2. PRINCPIOS FSICOS...................................................................................................................................................3 1.3. SEPARAO DE LQUIDOS IMISCVEIS DE DIFERENTES DENSIDADES.......................................................6 1.4. SEDIMENTAO CENTRFUGA...............................................................................................................................9 1.5. FILTRAO CENTRFUGA......................................................................................................................................13 1.6. FATOR .....................................................................................................................................................................16 1.7. SELEO DE CENTRFUGAS..................................................................................................................................18 1.8. TIPOS DE CENTRFUGAS.........................................................................................................................................23 2.BIBLIOGRAFIA.................................................................................................................................................................39

2

1. CENTRIFUGAO

1.1. INTRODUOA centrifugao um processo de separao em que a fora centrfuga relativa gerada pela rotao da amostra usada para sedimentar slidos em lquidos, ou lquidos imiscveis de diferentes densidades, separando-os. usada em diferentes aplicaes laboratoriais, industriais e domsticas. A centrifugao mais utilizada para trs tipos de separao. So elas: Slidos em suspenso num lquido; Constituintes de misturas coloidais; Constituintes de lquidos imiscveis;

1.2. PRINCPIOS FSICOS

A fora centrfuga relativa (FCR) gerada quando uma partcula ou conjunto de partculas sujeito a um movimento circular.

Figura 1: esquema fora centrpeta e fora centrifuga

Fora centrpeta uma fora dirigida para o centro de curvatura e fora centrfuga a fora que atua na mesma direo da fora centrpeta, mas com o sentido contrrio.

3

De acordo com a primeira lei de Newton, uma partcula em movimento uniforme linear no perturbada por foras exteriores continuar com este tipo de movimento. Isto significa que ter uma velocidade constante e uma trajetria retilnea. o caso de uma partcula presa a um barbante, executando um movimento circular. Devido inrcia, o objeto tende a permanecer se movimentando em linha reta e com velocidade constante, como descrito em Principia, (NEWTON 1687). No referencial do observador que acompanha o objeto no movimento rotatrio, observa-se apenas que o objeto exerce uma fora tal que estica o barbante:

Figura 2: Esquema de um objeto sendo girado por um homem

Esta a fora centrfuga. J para a pessoa que encontra-se num referencial em repouso, v uma pessoa girando, e o objeto preso ao barbante o faz esticar devido inrcia citada anteriormente. Ou seja, pela fora centrpeta aplicada pelo barbante. Essa a fora centrfuga relativa, cuja intensidade aumenta com o quadrado da velocidade angular, sendo diretamente proporcional ao raio da circunferncia descrita e massa da partcula. Esta relao matematicamente descrita da seguinte forma:mv 2 = 4 2 m 2 R R

FC =

(1)

4

em que F o mdulo da intensidade da fora centrfuga, m a massa da partcula, R o seu raio e o nmero de rotaes por segundo. Isto significa que quanto maior for o nmero de rotaes por segundo, maior ser a fora centrfuga aplicada na partcula. Do mesmo modo, quanto maior for o raio da circunferncia descrita pela partcula, maior ser a fora centrfuga.

Fig. 3 Princpios da separao centrfuga e filtrao: (a) Sedimentao em cesta rotacional no-perfurado; (b) Filtrao em cesta rotacional perfurada

A fora centrfuga relativa calculada da seguinte forma:FC R = 0,00001118 R 2

(2)

onde R o raio de centrifugao, em centmetros, e a velocidade de centrifugao em rotaes por minuto (rpm). A unidade de medida da fora centrfuga relativa o "g", sendo 1g equivalente acelerao da gravidade na superfcie da terra.

5

Fig. 4 - Variao da fora centrfuga pelo RPM

Usualmente mede-se a velocidade de centrifugao em rotaes por minuto (rpm), apesar de tratar-se de uma informao indireta da eficincia da centrifugao.

1.3. SEPARAO DE LQUIDOS IMISCVEIS DE DIFERENTES DENSIDADESNo equilbrio, a presso hidrosttica exercida a uma altura z de um lquido denso deve ser igual altura z2 de um lquido mais denso e altura z1 de um lquido menos denso em um separador. Logo:z2 g = z 2 2 g + z1 1 g

(3)

Ou:1 2

z = z 2 + z1

(4)

6

Para a centrfuga necessrio posicionar-se sobre o mesmo princpio. Neste caso, o raio (ri) do lquido menos denso corresponde aproximadamente ao raio interno da superfcie livre na cesta., r s o raio da interface entre os dois lquidos, rw o raio do lquido mais denso que est transbordando da cesta e R o raio da cesta. Aplicando a equao (4) e denotando por lquidos menos denso e mais denso respectivamente, temos:1 1 1 2 2 2 ( R 2 rw ) = 2 2 ( R 2 rs2 ) + 1 2 (rs2 ri 2 ) 2 2 21

e

2

as densidades dos

(5)

Portanto:

rs2 ri 2 2 = 2 rs2 rw 1A figura abaixo ilustra este princpio

(6)

.Fig. 5 Disposio dos vertedores de sada numa centrfuga tubular

Na figura 1.b, temos: 7

r1: raio do topo da camada do lquido leve r2: raio da interface lquido-lquido r3: raio da borda externa do vertedor r4: raio da superfcie do lquido passando a jusante do vertedor Para que a centrfuga separe as duas fases lquidas, a interface lquido-lquido deve estar localizada de tal maneira que: r 4 < r < r3 Geralmente, uma fase mais difcil de clarificar que a outra. Para compensar esta diferena, o volume desta fase deve ser maior que o volume da fase difcil de clarificar. Isso se obtm pelo ajuste da altura dos vertedores de sada. Se Q1 e Q2 so as vazes volumtricas de alimentao dos lquidos menos e mais denso respectivamente, e assumindo que no h escorregamento entre os lquidos e que o mesmo tempo de residncia necessrio paras as duas fases:Q1 rs2 ri 2 = Q2 R 2 rs2

(7)

A equao (7) fornece o valor de rs para uma dada condio de operao. O tempo de reteno tR necessrio para a separao adequada dos lquidos depender de suas propriedades (densidade e tenso interfacial), e pode ser determinado experimentalmente para a mistura. Logo:V V = Q1 + Q2 Q

tR =

(8)

onde Q a vazo total de alimentao de lquido e V a capacidade volumtrica da cesta. Aproximadamente, temos:

8

V ( R 2 ri 2 ) H

(9)

onde H o comprimento axial da cesta. Ento: ( R 2 ri 2 ) H Q

tR =

(10)

Na prtica, os valores de ri e rw so ajustados para modificar os tempos de residncia relativos das fases individuais com o propsito de proporcionar um tempo extra de separao para a fase mais difcil de separar.

1.4. SEDIMENTAO CENTRFUGACentrfugas so amplamente utilizadas para separar slidos finos de suspenses em lquidos. Como conseqncia do grande poder de separao comparado ao que obtido utilizando a gravidade, torna-se vivel a separao de slidos finos e at colides. As centrfugas podem ser usadas em batelada quando lidamos com pequenas quantidades de suspenso, mas em larga escala, um arranjo deve ser considerado para a remoo contnua dos constituintes separados. Devido ao fato das centrfugas serem utilizadas normalmente para separar partculas finas e gotculas, necessrio considerar somente a regio da Lei de Stokes no clculo da resistncia entre as partculas e o lquido. Como uma partcula se move para fora das paredes da cesta cilndrica da centrfuga, a fora centrfuga progressivamente aumenta e, portanto a partcula nunca atinge uma velocidade de equilbrio, como ocorre quando exposta a fora gravitacional. Ignorando a inrcia da partcula, temos:dr d 2 ( S )r 2 r 2 = = u0 dt 18 g

(11)

9

Onde d o dimetro equivalente da partcula, a viscosidade do lquido, u0 a velocidade terminal da partcula e s e so as densidades da partcula e do lquido, respectivamente. Na parede da cesta de raio R, dr/dt dado por:d 2 ( S ) R 2 dr = 18 dt r = R

(12)

Integrando a equao (11) entre os limites r = r0 (o raio da superfcie interna do lquido) e r = R, obtemos o tempo necessrio para atravessar uma camada de lquido de espessura h:18 R ln d ( S ) r02 2

tR =

(13)

Se h = R r0:R R h = ln = ln 1 r0 R h R

ln

(14)

Se h pequeno comparado com R:R h r0 R

ln

(15)

Ento a equao (13) se torna:18h d ( S )R2 2

tR =

(16)

A equao (16) d o tempo necessrio para atravessar a distncia h na velocidade dada pela equao (13). tR a reteno mnima de tempo requerida para que todas as partculas de tamanho maior que d sejam depositadas nas paredes do cesto. Assim, a vazo mxima Q na qual todas as partculas sero retidas obtida pela substituio de tR na equao (10):

10

d 2 ( S ) R 2V Q= 18 h

(17)

Ou:d 2 ( S ) g R 2V 18 hg

Q=

(18)

Sabemos que:d 2 (S ) g 18

u0 =

(19)

Ento:R2V hg

Q = u0

(20)

Podemos escrever:R 2V R( R 2 r02 ) H 2 2 = = R( R + r0 ) H hg hg g

=

(21)

Ento:Q = u 0 (22)

A equao (21) implica que quanto maior o valor de h na cesta, menor o valor de r0, menor ser o valor de . independente das propriedades do fluido e das partculas e depende somente das dimenses da centrfuga e da velocidade de rotao. uma medida da capacidade da centrfuga e fornece uma quantificao do desempenho da centrfuga para clarificao. Este tratamento desenvolvido por AMBLER (1948).

11

Para os casos em que h comparvel em magnitude com o raio R do cesto, necessrio usar a equao (13) no lugar da equao (16) para determinar o tempo de residncia requerida pela centrfuga. Logo:

d 2 ( S ) 2V d 2 ( S ) g 2V Q= = = u 0 (23) 18 ln ( R r0 ) 18 g ln( R r0 )Neste caso:

=

( R 2 ri 2 ) H 2 2V = g ln( R r0 ) ln( R r0 ) g

(24)

Uma anlise similar pode ser desenvolvida para vrios arranjos geomtricos da cesta da centrfuga. Valores de TROWBRIDGE (1962) Abaixo segue uma tabela com as especificaes para e caractersticas para centrfugas sedimentadoras. para diferentes arranjos podem ser vistos em HAYTER (1962) e

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Tabela 1 - Especificaes e caractersticas de performance para centrfugas sedimentadoras especficas

1.5. FILTRAO CENTRFUGAQuando a filtrao conduzida numa centrfuga, necessrio usar uma cesta perfurada para permitir a remoo do filtrado. A fora motriz a presso centrfuga sobre o lquido e os slidos suspensos, que no ser afetada pela presena de slidos depositados nas paredes. A fora resultante pode superar a frico causada pelo fluxo de lquido atravs da torta, no meio filtrante e dos suportes e perfuraes. A resistncia do meio filtrante aumentar com os slidos depositados, porm as outras resistncias permanecem constantes ao longo do processo. Considerando a filtrao em uma cesta de raio R e supondo que a suspenso introduzida a uma taxa tal que o raio interno da superfcie lquida permanece constante, ento em algum tempo t depois do incio da filtrao, uma torta de espessura l ter sido formada e o raio da interface entre a torta e a suspenso ser r. Se dP a presso diferencial atravs de uma pequena fatia de torta de espessura dl,a velocidade de fluxo do filtrado dado por:

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1 dV 1 dP = uc = A dt r dl

(25)

Onde r a resistncia especfica do meio filtrante e a viscosidade do filtrado. Se a fora centrfuga grande quando comparada coma fora gravitacional, o filtrado ir fluir aproximadamente pela direo radial, e ser igualmente distribudo ao longo do comprimento axial da cesta. Se dV o volume de filtrado fluindo atravs da torta em um tempo dt:1 dV 2rH dt

uC =

(26)

Onde uc a velocidade superficial de filtrao. Ento:1 dP 1 dV rdl dV dP = = r dl 2rH dt 2rH dt

(27)

E a queda de presso total atravs da torta no tempo t dada por:r dV 2H dt dl r dV r = 2H dt 0l

P=

dr r dV R = ln r 2H dt r r

R

(28)

Se a resistncia do meio filtrante desprezvel, - P igual a presso centrfuga. Mais genericamente, se o meio filtrante equivalente em resistncia com uma torta de espessura L, situada nas paredes da cesta, a queda de presso - P atravs do meio filtrante : P 1 dV r dV L = P= rL 2HR dt 2H dt R

(29)

Ento a queda de presso total atravs da torta e do meio filtrante dada por:r dV R L ln + 2H dt r R

P = ( P) + (P) =

(30)

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Depois de integrar a equao (30), necessrio estabelecer uma relao entre r e V. Se o volume de torta incompressvel depositada pela passagem de uma unidade de filtrado:dV 2Hr dr = dt dt

dV = 2rHdr

(31)

E substituindo por dV/dt na equao(30) obtemos: r 2Hr dr R L ln + 2H dt r R

P =

(32)

Portanto:(P) r L dt = ln rdr r R R

(33)

Esta equao pode ser integrada entre os limites r= R e r= r e o tempo t de 0 at t. - P constante porque o raio interno r0 do lquido mantido constante:(P )t 1 L 1 r r L = ln rdr = ( R 2 r2 ) + ( R 2 r2 ) + r2 ln r R R 4 2R 2 R Rr

(34)

Portanto:2 2L r 4(P )t 2t 2 ( R 2 r2 )1 + = ( R 2 r02 ) + 2r ln = R R r r

(35)

Sabendo que:1 2 ( R 2 r02 ) 2

P =

(36)

Desta equao o tempo t para formao da torta de espessura r pode ser calculado. O volume correspondente de torta dado por: 15

V = ( R 2 r2 ) H

(37)

E o volume de filtrado: 2 ( R r2 ) H

V =

(38)

Abaixo segue uma tabela com dados para a operao de filtros centrfugos:

Tabela 2 - Faixa de operao de filtros centrfugos

1.6. FATOR Um parmetro caracterstico de cada tipo de centrfuga o chamado fator definido nas equaes (21) e (24) para o caso de uma cesta tubular. Este fator caracterstico do equipamento centrifugador e no do sistema a ser submetido a centrifugao. Para que duas centrfugas efetuem a mesma separao, ou seja, tenham o mesmo desempenho:Q1 Q2 = 1 2

(39)

Este um critrio confivel apenas na comparao de centrfugas de proporo e geometria similares que desenvolvem a mesma fora centrfuga. Contudo, deve ser utilizado com cautela na ampliao de escala ou quando a fora centrfuga varia por um fator maior que 2.

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Na verdade, o fator corresponde a rea da seo reta de um sedimentador capaz de remover um determinado tamanho de partcula, igual o dimetro de partcula que uma centrfuga consegue separar, a uma mesma vazo de alimentao. Para centrfugas a discos, a frmula para o clculo do fator :2n ( R 3 ri3 ) 2 3 g tan

=

(40)

Onde n o nmero de espaos entre os discos da pilha, R e r i os raios externo e interno da pilha de discos e o ngulo de abertura do cone. A tabela 1 nos fornece alguns valores de para diferentes geometrias e tipos de centrfugas. Esses dados foram baseados em dados experimentais de laboratrio e dados do fabricante.

Tabela 3 Desempenho comparado de centrfugas

Podemos perceber que a centrfuga a discos se mostra mais eficiente que as demais, devido ao elevado tempo de residncia e a pequena distncia de separao entre os discos.

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1.7. SELEO DE CENTRFUGASNuma separao slido-lquido, deve-se tomar os seguintes passos para a escolha de uma centrfuga:

1.1.1. ESTUDO DO SISTEMAInicialmente deve-se familiarizar com as propriedades fsicas do slido, do lquido e da suspenso. Caractersticas do slido A maneira como o slido foi formado (cristalizao, polimerizao, reao A variao do tamanho as partculas na fase de formao A distribuio de tamanhos dos slidos Massa especfica, ponto de fuso, solubilidade na fase lquida e friabilidade Caractersticas do lquido Composio e massa especfica do licor-me Nmero de fases Viscosidade Presso de vapor Caractersticas da suspenso Relao entre a concentrao de slidos e o volume depositado Velocidade da suspenso para determinar os requisitos do bombeamento Densidade alta da suspenso acentua problemas de bombeamento, entretanto,

qumica ou outro mecanismo)

quanto maior a concentrao de slidos, mais fcil ser a separao.

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1.1.2. DETERMINAO DAS EXIGNCIAS DO PROCESSONesta etapa deve-se familiarizar com todas as variveis do processo. Inicialmente, prepara-se um diagrama esquemtico, indicando os principais requisitos do processo e um balano material mostrando as taxas de fluxo conhecidas de slidos e lquidos, as composies e temperaturas, alm da origem e destino dos fluxos. Taxa de alimentao estabelea os limites da taxa de alimentao e Clarificao determine at que ponto o lquido deve ser clarificado, e se os

concentrao de slidos condizentes com as necessidades do processo slidos do efluente representam perda de produto, ou podem ser reciclados aparecendo como custo de reprocessamento. A clarificao do lquido a funo primria do equipamento, ou uma considerao secundria? Normalmente, tolervel alguma perda de slidos no efluente. Seria til uma estimativa comparando os custos de uma alta eficincia de recuperao versus produto perdido. Secagem dos slidos Os slidos sero alimentados a um secador, resuspensos, ou tero qual destino? Com base no fluxo a jusante, qual o teor de umidade do bolo a ser exigido do equipamento de separao? Lavagem Se necessria a lavagem dos slidos, ento devero ser investigados a natureza do lquido de lavagem, sua compatibilidade com o licor alimentado, a necessidade de reprocessamento da lavagem e a quantidade de lquido requerida isto. A figura abaixo exemplifica este procedimento: Natureza da operao Planeja-se uma operao em batelada, contnua, ou semi-contnua? As correntes a jusante (sada) e a montante (entrada) da centrfuga geralmente definem

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Fig. 6 Diagrama esquemtico de um processo de centrifugao

Este diagrama mostra as exigncias de processo de separao tpico. Neste caso, 90% dos slidos sero recuperados e alimentados a um secador contnuo. Ento, necessrio um sistema de separao contnuo e teor de umidade do bolo descarregado de considervel interesse. permissvel reciclar 5% dos slidos de alimentao para o circuito do cristalizador. A eficincia para este processo dada por:B0 ) B1

E (%) = 100 (1

(41)

Onde B0: libras de impurezas B / libras de slidos A na sada; B1: libras de impurezas B / libras de slidos na alimentao.

1.1.3. SELEO PRELIMINAR DO EQUIPAMENTO

Tendo definido o processo claramente, isto , objetivos e variveis exigidas, torna-se possvel selecionar o tipo especfico de centrfuga para se chegar ao critrio especificado. De um modo geral, as centrfugas podem ser divididas em centrfugas de filtrao e centrfugas de sedimentao. A Figura abaixo destaca os diferentes tipos de centrfugas sedimentadoras e filtrantes. Testes preliminares de peneiramento indicaro rapidamente a melhor opo. 20

As figuras abaixo mostram os diversos tipos de equipamentos, suas respectivas funes e modos de operao.

Fig. 7 - Variao da fora centrfuga com o dimetro em centrfugas industriais

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Figura 8: Seleo de tipos de centrfugas

Funo

Operao

Classificao

Sub-Classificao

Figura 9: Seleo de tipos de centrfugas

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Fig. 10 Diagrama para a determinao de centrfugas

1.8. TIPOS DE CENTRFUGAS1.1.4. CENTRFUGA DE DISCOS (CLARIFICADORA / SEDIMENTADORA)A centrfuga do tipo com rotor de discos com vaso slido opera a velocidades de 3000 a 20 000 vezes a gravidade e proporciona um sistema de clarificao contnuo que satisfatrio para materiais com um contedo de slidos de 1-2% ou menos. projetada para separao slido/lquido ou duas fases lquidas em base contnua. Os slidos sedimentam na parede do vaso e so descarregados manualmente ou automaticamente por aberturas intermitentes do vaso. A pilha de discos aumenta grandemente a rea efetiva de sedimentao ou clarificao, e as fases lquida e slida movem-se para cima ou para baixo na superfcie dos discos. O lquido descarrega atravs de um ou mais discos.

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Fig. 11 Centrfuga de discos clarificadora

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Fig. 12 Centrfuga de discos com descarga por bocais

.

1.8.2 Centrifuga Descontinua (VHP, Demerara e Cristal)A massa cozida descarregada no interior do cesto, sob o cnico de fechamento que distribui uniformemente. Sob a ao da fora centrfuga decorrente da rotao do cesto, o mel flui dos orifcios da tela, sendo encaminhado para a caixa de mel. Os cristais de acar retidos na malha da tela so lavados com gua e vapor, sendo em seguida retirados pela raspa e encaminhados bica de jogo. A figura abaixo ilustra o funcionamento dessa centrfuga.

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Fig-13: Princpio de Funcionamento de uma Centrfuga Descontnua.

1.8.3 Centrfugas Contnuas So utilizadas para massa B ou C. No utilizadas para massa A por trabalharem a altas rotaes e ocasionarem aprecivel quebra do acar. Tempo de residncia da massa na centrifuga pequeno requer altas velocidades. A centrfuga gira a uma velocidade constante e alimentada por um fio contnuo fornecendo uma vazo constante de acar.

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Figura 14: Centrfuga Contnua

Figura 15: Sistema de Alimentao de uma Centrfuga Contnua

A capacidade destas centrfugas depende de: 1. Altura do Cesto 2. Dimetro do Cesto 3. Rotao do Cesto Estes trs fatores influem na superfcie de contato com a massa.

No funcionamento dessa centrfuga, a massa cozida escoa atravs do sistema central, continuamente para a centrifugao, sendo distribuda uniforme e continuamente sobre a tela de separao do cesto. O mel separar sozinho da massa cozida durante o avano da mesma sobre a tela. O mel desliza ento sobre o cone liso, que se encontra sob a tela, devido ao da fora centrifuga. O mel sai pelos orifcios do anel superior do cesto e dirigisse at a caixa dos mis. O ajuste da qualidade do acar deve ser feito atravs de alguns parmetros: Controle da vazo de massa por meio da vlvula de controle de fluxo; Controle das vazes de gua e vapor na tubulao de alimentao da massa; Controle da Vazo de gua no conjunto de bicos pulverizadores de gua..

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1.8.4- CENTRFUGA DECANTADORA DE VASO HORIZONTALDecantadores centrfugos consistem em dois elementos giratrios concntricos horizontais contidos em uma carcaa estacionria. O cesto (elemento giratrio exterior) afila-se de forma que os slidos descarreguem em um raio menor que o do licor. O elemento interno um transportador de parafuso tipo rosca-sem-fim com a extremidade da lmina ajustada prximo ao contorno da cesta. A suspenso alimentada no interior do eixo transportador por bombeamento ou por gravidade, sendo automaticamente acelerada at a velocidade da mquina. A fora centrfuga impele a suspenso atravs de canais para o interior da cesta giratria, onde os slidos decantam atravs da camada de licor formada sobre a parede. H uma pequena diferena de velocidade entre a rotao da cesta e a do transportador, permitindo que os slidos sejam transportados continuamente ao longo da parede de cesta, para fora da piscina e em direo zona secante cnica, at as portas de descarga dos slidos. O licor clarificado descarrega continuamente na direo oposta, atravs de portas de transbordamento ajustveis. Quando empregada como classificadora, a centrfuga decantadora de cesto com parede slida efetua cortes afiados dos slidos em suspenso, e pode ser usada para processar materiais com tamanho entre 1 - 50 mcrons.

Fig. 13 Centrfuga decantadora de vaso horizontal

1.1.5. CENTRFUGA TUBULAREste tipo de centrfuga consiste em um tubo slido fechado em ambas as extremidades, e que normalmente alimentado com dois lquidos de densidades diferentes, por uma entrada no fundo. A 28

fase mais pesada se concentra contra a parede do cilindro, enquanto a fase mais leve flutua sobre ela. As duas fases so separadas por meio de um defletor que as descarrega em dois fluxos distintos. Se a alimentao do processo for do tipo lquido/slido ou lquido/lquido/slido, faz-se necessrio uma limpeza regular, mas, se no h a presena de slidos suspensos, o processo pode ser contnuo.

Fig. 14 Centrfuga tubular

1.1.6. CENTRFUGA DE CESTA (COM PAREDE SLIDA)Em geral, agora as centrfugas descontnuas de cesta perfurada so consideradas uma tecnologia obsoleta. Outras mquinas, como os decantadores de paredes slidas, ganharam distino por causa dos 29

avanos nos projetos do transportador, permitindo o processamento de slidos difceis de carregar. Porm h excees, especialmente quando um volume relativamente pequeno de material deve ser processado e quando o tempo do ciclo no um fator significante.

Fig. 15 Centrfuga de cesta (com parede slida)

1.1.7. CENTRFUGA FILTRANTE DE CESTA HORIZONTAL COM RASPADOR PARA DESCARGA (PEELER)A centrfuga peeler permite tanto a filtrao como a decantao e particularmente satisfatria para processar materiais no ambiente ultra-limpo das indstrias de qumica fina e farmacutica. As mquinas podem ter uma cesta perfurada com membrana filtrante para o processo de filtrao, ou uma cesta slida para decantao. A centrfuga tem uma cobertura frontal que abre completamente o que permite a inspeo segura do interior pelo operador. Ela tambm possui um mecanismo automtico de faca raspadora (peeler) para descarga do bolo, alm de um sistema efetivo de remoo dos resduos (heel) - uma caracterstica que permite reteno completa a cada batelada e reduz o ciclo operacional removendo os slidos separados a velocidade alta.

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Fig. 16 Centrfuga filtrante de cesta horizontal com raspador para descarga

1.1.8. CENTRFUGA DECANTADORA HORIZONTAL DE VASO PERFURADOEste tipo de decantador operacionalmente semelhante aos decantadores de paredes slidas, mas projetado para prover uma adicional eficincia de lavagem e aumentar a remoo de umidade em aplicaes envolvendo materiais cristalinos. O decantador opera em dois estgios, combinando as vantagens de clarificao e de sedimentao da centrfuga de parede slida e os benefcios da secagem em uma seo adicional de tela.

31

Fig. 17 Centrfuga decantadora horizontal de vaso perfurado

1.1.9. CENTRFUGA DE BOLSA INVERTIDAA centrfuga de filtro invertido uma mquina automtica horizontal, e incorpora uma bolsa de descarga automtica. As paredes dianteira e traseira da cesta so acionadas para adiante por um pisto hidrulico para descarregar os slidos. Elas so usadas principalmente na indstria farmacutica e proporcionam a remoo de resduos (heel) depois de cada ciclo, mas limitada a tamanhos menores e capacidades. O pano filtrante arranjado como um cilindro, com a extremidade traseira presa parede traseira da cesta e a extremidade dianteira carcaa da cesta na beirada dianteira. medida que o pisto move-se para adiante, o pano virado ao avesso e os slidos descarregaram em aglomeraes no compartimento de coleta de slidos.

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Fig. 18 Centrfuga de bolsa invertida

1.1.10.

CENTRFUGA PUSHER (IMPLUSORA, OU COM DESCARGA

POR DESLOCAMENTO)Este tipo de centrfuga filtrante no s opera continuamente, mas tambm possibilita tempos de residncia particularmente longos. Os slidos so retidos como um bolo em uma cesta de arame em cunha donde so transportados por um mecanismo impulsor oscilante na direo da descarga de slidos (Veja o mecanismo abaixo). Os slidos alimentados podem ser granulares, cristalinos ou fibrosos, e relativamente incompressveis. Eles operam com um tamanho de partcula mdio de 200 mcrons.

33

Fig. 19 Diagrama esquemtico da centrfuga pusher

Fig. 20 Centrfuga Pusher

34

1.1.11.

CENTRFUGA DE PARAFUSO COM TELA PERFURADA

A centrfuga de parafuso (tambm chamada caracol ou rosca-sem-fim) com tela consiste em um transportador de rosca-sem-fim movido horizontalmente, que revolve a suspenso a uma velocidade diferencial tima dentro de uma cesta cnica giratria. A separao de slidos do licor-me alcanada pela ao da fora centrfuga, operando a elevados valores de g, enquanto a descarga acontece devido inclinao da cesta e a velocidade diferencial do rolo. No ponto de separao, os slidos so carregados para adiante pelo rolo at descarregar pela extremidade da cesta filtrante, com o filtrado passando diretamente atravs da tela. Este tipo de centrfuga pode ser equipado com ajuste automtico da velocidade do rolo para atender exigncias variveis de processo, o que elimina completamente a interveno do operador e o tempo de manuteno. Centrfugas de parafuso com tela perfurada tm excelente capacidade de lavagem e podem ser usadas para a separao slido-lquido, onde os materiais alimentados tm partcula de dimetro grande, isto 50 mcrons ou maiores. Uma caracterstica sem igual sua habilidade para separar tanto os slidos flutuantes como os sedimentados.

Fig. 21 Centrfuga de parafuso com tela perfurada

35

1.1.12.

CENTRFUGA DE CESTA VERTICAL

Uma seleo das velocidades de alimentao, lavagem, rotao e aragem so disponveis, ou por alternador eltrico ou comandos hidrulicos, o que faz a moderna centrfuga filtrante de cesta muito adaptvel ao processo de um grande faixa de suspenses e composies qumica. Estas mquinas de batelada produzem bolos excepcionalmente secos e tm duas vantagens principais: Capacidade para uma lavagem eficiente de bolos slidos usando um mnimo de lquido de lavagem, Habilidade para descarregar os slidos separados a baixa velocidade de cesta, assegurando quebra desprezvel de cristais delicados. O licor me extrado e o licor de lavagem so segregados facilmente em etapas separadas do ciclo descontnuo. Durante a operao, a suspenso alimentada pela abertura no topo da cesta que, normalmente, opera a uma velocidade reduzida. Dependendo do tipo de suspenso que tratada e/ou do tipo da mquina, a alimentao ou introduzida diretamente na cesta por um tubo tangencial ou por um cone distribuidor de 360. A taxa de alimentao e/ou a velocidade da cesta ajustada de forma que a taxa de alimentao iguale a taxa de filtrao a medida que a suspenso cobre a parede da cesta e forma um bolo uniformemente distribudo. Aps o ciclo de lavagem, a secagem comea com a mquina girando a uma velocidade muito mais alta. Subseqentemente a isto o bolo descarregado manual ou automaticamente usando um arado transversal a uma velocidade rotacional maior. Dadas as condies corretas de alimentao, velocidade de alimentao e pano filtrante, a cesta centrfuga seca slidos de tamanhos entre 1 - 10 000 mcrons. Eles tambm podem ser lacrados completamente e purgados para operao segura, e em operao completamente automtica o operador no entra em contato fsico com o produto.

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Fig. 22 Centrfuga de cesta vertical

1.1.13.

CENTRFUGA VIBRATRIA

Nesta centrfuga, que pode processar at 350 toneladas/hora, os slidos so retidos por uma peneira e transportados por vibrao axial maior que a velocidade rotacional da centrfuga. Elas so altamente satisfatrias para tratar produtos de altas taxas de processamento que so facilmente enxugados (secados) at o teor de umidade exigido.

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Fig. 23 Centrfuga vibratria

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2.BIBLIOGRAFIA AMBLER, C.M.: Chem.Eng. Prog.44(1948)405. New development in centrifuge applications. COULSON, J. M; RICHARDSON, J. F.: Chemical engeneering, Volume 2: Particle technology & separation processes, 4. edio. HAITER, A. J..:J. Soc. cosmet. Chem.(1962)152. Progress in centrifugal separations http://pt.wikipedia.org acesso em 4/6/2010 acesso em 4/6/2010 http://www.infoescola.com/fisica/aceleracao-centripeta-e-centrifuga/

PERRY's Chemical Engineers' Handbook, 7Th Ed, 1999, McGraw-Hill. Pgina do Prof. Lair Pereira de Carvalho, Departamento de Engenharia Qumica, UFRN: http://www.ufrnet.ufrn.br/~lair/ acesso em 4/6/2010 TROWBRIDGE, M. E. OK.:Chem. Engr, London. No.162(Aug.1962). A73. Problems in the scaling-up of centrifugal separation equipamente.

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