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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

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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

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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

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• 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

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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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