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Prof. Dr. Wanderley P. de Oliveira Lagoa Azul - Jericoacoara
Centrifugação
C) Centrifugação
- A separação é realizada pela ação de uma força
centrífuga atuando sobre a mistura sólido-fluído. Essa
força pode ser aumentado pelo aumento no número de
rotações.
• Aplicações:
- concentração de suspensões;
- filtração de cristais de sais e açúcares;
- separação líquido-líquido;
- separação de macromoléculas.
http://www.ufrnet.ufrn.br/~lair/Pagina-OPUNIT/opunitindex.htm
2
Definições Básicas
• Efeito Centrífugo, K:
• K = 2,012 . n2 . d (unidades: n = rps; e d = metros)
•300 K 1900 - Centrífugas Decantadoras
•45000 K 300.000 - Ultracentrífugas
g/d.n..2K
n.r..2v
,onde
g.mr
v.m
Gravidade da Força
Centrífuga ForçaK
22
2
=
=
==
•Ex. Uma centrífuga de 1 m de diâmetro girando a n = 15 s-1
K = 2,012 x n2x d = 2,012 x 152
x 1=453
- A mesma centrífuga a n = 30 s-1
K = 2,012 x 302x 1 =1812
• Uma centrífuga de 100 mm a n = 400 s-1
K = 2,012 x 4002x0,1 = 32208
ELEVADOS EFEITOS CENTRÍFUGOS: Centrífuga
pequena operando com elevada rotação
3
Durante a operação a estrutura das centrífugas são sujeitas
a enormes tensões, principalmente devido às pressões na
parede.
Diâmetro
(m)n
(s-1)
K
( - )
Pparede
(bars)
0,11
0,25
1,00
45
30
15
450
450
450
1,2
2,8
11,1
• Centrífugas Decantadoras
Removem ou concentram partículas de sólidos contidas
em um líquido (Não tem elemento filtrante).
• Centrífugas Filtrantes (Filtros Centrífugos)
Possuem elemento filtrante (Tela, tecido, membrana,
etc).
• Tipos de Centrífugas
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• Centrífugas de Vaso Tubular.
K 13.000
(até 65.000 em peq. Dimensões)
Vazão: 3 a 30 L/min
Cs Baixos
Ex. Separação óleos
lubrificantes e sólidos
biológicos
• Centrífugas de Vaso Tubular.
K 13.000
(até 65.000 em peq. Dimensões)
Vazão: 3 a 30 L/min
Cs Baixos
Ex. Separação óleos lubrificantes
e sólidos biológicos
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• Centrífugas de Disco Cônico
50 a 150 discos
0.4 m a 3 mm
K 3.000 a 20.000
Vazão: até 1900 L/min
Cs Baixos ( ≤ 2%)
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• Vantagens Centrífugas Decantadoras
a) compacta
b) alta eficiência de separação
c) ideal p/ separar produtos de difícil separação por
outros métodos
d) pode promover a classificação do material
e) rapidez de operação
• Desvantagens Centrífugas Decantadoras
a) construção complicada
b) capacidade limitada
Centrífugas
decantadoras
• Aplicações Centrífugas Decantadoras
a) remoção água de óleos (purificação óleo oliva)
b) recuperação lanolina
c) obtenção plasma sangüíneo
d) remoção de proteínas de suspensões
e) extração líquido-líquido
f) etc
WPO
7
• Centrífugas Decantadoras Elevada Capacidade
Ideais para elevadas capacidades de produção (K até 3.000;
Diâmetro de 4 a 54 in, rot. até 6.000; Cap. 50.000 kg/h)
Centrífugas Filtrantes
• Centrífugas Filtrantes
Rot = 4000 rpm
1 m diâmetro
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• Vantagens Centrífugas Filtrantes
a) compacta
b) opera com suspensões com elevado teor de sólidos
c) produto com reduzido teor de umidade
d) remoção de solúveis do produto
e) rapidez de operação
• Desvantagens Centrífugas FIltrantes
a) ciclo de operação complicado
b) operação geral/e em batelada
• Seleção de Centrífugas (FATOR SIGMA)
Baseada em ensaios laboratoriais (pequena escala)
Q1/1= Q2/2 = (V 2 r)/(g.(r2 - r1))
Centrífuga de lab. 582
Centrífuga de disco de 300 9.800
Centrífuga de disco de 450 72.000
Centrífuga decantadora 600.000
Ex. 10 (l/min)/582 = (1000 l/min)/2
O teste foi realizado na centrífuga de
laboratório (1= 582). Assim, 2= 582000.
A centrífuga selecionada é a centrífuga
decantadora
Espessura da
camada liquida
9
WPO
• Diâmetro de Corte
Indica até qual tamanho de partícula ocorrerá a
separação.
Q = vazão volumétrica da mistura
= viscosidade da mistura
s = densidade do sólido
l = densidade do líquido
V = volume de material no vaso
= velocidade angular da centrífuga = 2**n (n em rps)
n = freqüência de rotação (rotações/tempo)
r = raio da centrífuga
S = espessura da camada de líquido
rV)(
SQ9D
2
ls
c−
=
•Em situações onde a espessura da camada líquida é
grande é necessário se levar em consideração a
variação do campo centrífugo com o raio:
•
=
1
2
efet r
rln.2
r
S
10
Diâmetro de Corte
WPO
•Exercício de Fixação
Deseja-se clarificar uma solução de shampoo líquido, com
viscosidade de 100 g/cm.s e densidade de 0,8 g/cm3,
centrifugando-se os finos cristais de Na2SO4 (s=1,46 g/cm3)
que nela estão suspensos. Ensaios preliminares em uma
centrífuga de laboratório operando a 23.000 rpm, mostram
que se consegue uma clarificação satisfatória numa vazão de
5 lbm/h. O vaso desta centrífuga tem 7 in de comprimento
interno, com r2=0,9 in e r2 -r1 =0,5 in.
a) Determine o diâmetro de corte das partículas nessa
separação e,
b) A taxa de produção (vazão) que se pode conseguir se a
separação for efetuada na fábrica com uma centrífuga a
disco com 50 discos e semi-ângulo de vértice igual a 45o.
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Diâmetro de Corte
•Dados:
7 in
S
r2
r1
sólido
líquido
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