PQI 2303 Operações Unitárias I - LSCP · Introdução Caracterizar um sólido Composição...

PQI 2303 Operações Unitárias I �PQI 2303 Operações Unitárias I

Santos Vianna Júnior - ASVJ

e-mail: ardson@pqi.ep.usp.br

Ardson dos Santos Vianna Jr.

Caracterização de Sólidos

Ardson dos Santos Vianna Jr.

ardson@pqi.ep.usp.br

Roteiro

1. Introdução

2. Objetivo

3. Técnicas

Conclusões4. Conclusões

5. Forma

6. Propriedades do leito

7. Conclusões

Introdução

� Caracterizar um sólido� Composição� Tamanho� Forma� Forma

� População: amostragem e distribuição

Por quê?

1. Objetivo1. Objetivo1. Objetivo1. Objetivo1. Objetivo1. Objetivo1. Objetivo1. Objetivo

� Apresentar algunsequipamentos paracaracterizar sólidos portamanho e formatamanho e forma

2. Técnicas2. Técnicas2. Técnicas2. Técnicas2. Técnicas2. Técnicas2. Técnicas2. Técnicas� Análise granulométrica

� Microscopia ótica e eletrônica

� Permeametria

� Sedimentação

Contador Coulter� Contador Coulter

� Difração a laser

2.1 Análise granulométrica (AG)2.1 Análise granulométrica (AG)2.1 Análise granulométrica (AG)2.1 Análise granulométrica (AG)2.1 Análise granulométrica (AG)2.1 Análise granulométrica (AG)2.1 Análise granulométrica (AG)2.1 Análise granulométrica (AG)

2.2 Microscópio ótico2.2 Microscópio ótico2.2 Microscópio ótico2.2 Microscópio ótico2.2 Microscópio ótico2.2 Microscópio ótico2.2 Microscópio ótico2.2 Microscópio ótico

� partículas de tamanhos entre 0,5 a 100 µm

� Resolução 0,25 µm

Difração� Difração

� Pequena profundidade

� Problemas com preparação de lâmina

2.2 1º Microscópio ótico 2.2 1º Microscópio ótico 2.2 1º Microscópio ótico 2.2 1º Microscópio ótico ---- 1938193819381938

2.2 Microscópio ótico2.2 Microscópio ótico2.2 Microscópio ótico2.2 Microscópio ótico

2.2 Microscópio ótico 2.2 Microscópio ótico 2.2 Microscópio ótico 2.2 Microscópio ótico ---- hemáciashemáciashemáciashemácias

2.2 Microscópio ótico 2.2 Microscópio ótico 2.2 Microscópio ótico 2.2 Microscópio ótico ---- mediçãomediçãomediçãomedição

2.3 Microscópio eletrônico2.3 Microscópio eletrônico2.3 Microscópio eletrônico2.3 Microscópio eletrônico2.3 Microscópio eletrônico2.3 Microscópio eletrônico2.3 Microscópio eletrônico2.3 Microscópio eletrônico

São instrumentos científicos que usam feixe de elétrons de alto energia para examinar amostras finas:

� Topografia

� Composição

� cristalografia� cristalografia

2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão 2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão 2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão 2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão

(MET)(MET)(MET)(MET)

2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão 2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão 2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão 2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão

(MET)(MET)(MET)(MET)

� partículas de tamanhos entre 0,001 a 5 µm

� Resolução 2 nm

fotografia� fotografia

2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET)2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET)2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET)2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET)2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET)2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET)2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET)2.3.1 Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET)

Microscopia Eletrônica de Transmissão

2.3.1 MET látex de estireno e butadieno 100 2.3.1 MET látex de estireno e butadieno 100 2.3.1 MET látex de estireno e butadieno 100 2.3.1 MET látex de estireno e butadieno 100 μmmmm2.3.1 MET látex de estireno e butadieno 100 2.3.1 MET látex de estireno e butadieno 100 2.3.1 MET látex de estireno e butadieno 100 2.3.1 MET látex de estireno e butadieno 100 μmmmm

2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)

� partículas de tamanhos entre 1 µm a 1mm

� Resolução 10 nm

Fotografia� Fotografia

� Varredura

2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)

2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)2.3.2 Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV)

2.3.2 MEV e ótico2.3.2 MEV e ótico2.3.2 MEV e ótico2.3.2 MEV e ótico2.3.2 MEV e ótico2.3.2 MEV e ótico2.3.2 MEV e ótico2.3.2 MEV e ótico

2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro

2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro

2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro2.4 Permeâmetro

2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen

2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen2.5 Pipeta de Andreasen

2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser

2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser2.6 Difração a laser

2.7 2.7 2.7 2.7 ELECTROSENSING ZONEELECTROSENSING ZONEELECTROSENSING ZONEELECTROSENSING ZONE----COULTER PRINCIPLECOULTER PRINCIPLECOULTER PRINCIPLECOULTER PRINCIPLE

2.7 2.7 2.7 2.7 ELECTROSENSING ZONEELECTROSENSING ZONEELECTROSENSING ZONEELECTROSENSING ZONE----COULTER PRINCIPLECOULTER PRINCIPLECOULTER PRINCIPLECOULTER PRINCIPLE2.7 2.7 2.7 2.7 ELECTROSENSING ZONEELECTROSENSING ZONEELECTROSENSING ZONEELECTROSENSING ZONE----COULTER PRINCIPLECOULTER PRINCIPLECOULTER PRINCIPLECOULTER PRINCIPLE

2.7 Contador 2.7 Contador 2.7 Contador 2.7 Contador COULTER COULTER COULTER COULTER 2.7 Contador 2.7 Contador 2.7 Contador 2.7 Contador COULTER COULTER COULTER COULTER

3 Conclusões3 Conclusões3 Conclusões3 Conclusões� Tamanho de partícula

� Custo x benefício

� Princípios físicos diferentes

� Valores diferentes

4 Fator de forma4 Fator de forma4 Fator de forma4 Fator de forma� Influencia nas propriedades de transporte

4 Fator de forma4 Fator de forma4 Fator de forma4 Fator de forma

4 Fator de forma4 Fator de forma4 Fator de forma4 Fator de forma

4 Fator de forma4 Fator de forma4 Fator de forma4 Fator de forma

� Quantificação

� Esfericidade:

pV6=Ψ

pp

p

SD

V6=Ψ

5. Propriedades do leito5. Propriedades do leito5. Propriedades do leito5. Propriedades do leito� Ângulo de repouso

� Porosidade

� Densidade aparente

� Viscosidade

Permeabilidade� Permeabilidade

5.1 Ângulo de repouso5.1 Ângulo de repouso5.1 Ângulo de repouso5.1 Ângulo de repouso

5.1 Ângulo de repouso5.1 Ângulo de repouso5.1 Ângulo de repouso5.1 Ângulo de repouso

5.1 Porosidade5.1 Porosidade5.1 Porosidade5.1 Porosidade

totalvolume

vaziosdevolume=ε

totalvolume

5.1 Porosidade de leitos5.1 Porosidade de leitos5.1 Porosidade de leitos5.1 Porosidade de leitosforma Dp (pol) Fração de

vazios

Esferas 1/32 0,393

cubos 1/4 0,455cubos 1/4 0,455

Discos 1/8 dia 1/16 0,410

Selas Berl 0,236 0,685

Anéis Raschig 6 mm 0,870

5.1 Porosidade5.1 Porosidade5.1 Porosidade5.1 Porosidade

5.2 Densidade aparente5.2 Densidade aparente5.2 Densidade aparente5.2 Densidade aparente

� Depende do empacotamento

ρεερρ −+= sólidofluidoaparente ρεερρ )1( −+=

5.3 Viscosidade5.3 Viscosidade5.3 Viscosidade5.3 Viscosidade

� Depende do empacotamento� Einstein (1906)

[ ])1(5,21 εµµ −+=aparente

� µ -Viscosidade do fluido

� Outras relações

5.4 Permeabilidade5.4 Permeabilidade5.4 Permeabilidade5.4 Permeabilidade5.4 Permeabilidade5.4 Permeabilidade5.4 Permeabilidade5.4 Permeabilidade

5.4 Permeabilidade de leitos5.4 Permeabilidade de leitos5.4 Permeabilidade de leitos5.4 Permeabilidade de leitosforma Dp (pol) k

Esferas 1/32 6,2 10-10

cubos 1/4 6,9 10-8

Discos 1/8 dia 1/16 6,3 10-9Discos 1/8 dia 1/16 6,3 10-9

Selas Berl 0,236 9,8 10-8

Anéis Raschig 6 mm 1,7 10-7

5.5 Conclusões5.5 Conclusões5.5 Conclusões5.5 Conclusões� Sistemas particulados: multifásico

� Novas propriedades fluidodinâmicas

� Sólidos ≠ líquidos