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Processos Químicos

Operações Unitárias

1) Misturador

1.1)Qual é a função do Misturador

Ao projetarmos um misturador, devemos levar em conta a finalidade que temos no processo, assim poderemos ter as seguintes necessidades:

Promover a suspensão de sólidos

Homogeneização ou mistura de líquidos miscíveis

Desenvolver uma emulsão

Transferência de energia

Promover reações químicas entre sólidos, líquidos e gases

Muitas vezes, um sistema de agitação poderá desenvolver um ou mais destes itens, e não raro, ser necessário todos eles em um único reator químico.

1.2)Porque se promove a Agitação da suspensão de sólidos

Neste tipo de mistura, é necessário que haja uma agitação intensa no meio, para que seja conseguida uma eficiente dispersão das partículas no sistema. Neste tipo de operação, podemos dizer como necessário para as seguintes aplicações:

Reações químicas entre sólidos e líquidos

Reações químicas com catalisadores sólidos

Dissolução de sólidos

Extrações liquido / líquido com suporte em fase sólida

Operações de absorção

1.3) Em que situações deve-se provocar agitação para provocar Homogeneização entre líquidos miscíveis

O grau de agitação é necessário nestes processos, porém a agitação é é inferior ao anterior, em virtude de os constituintes já apresentarem uma certa afinidade e por isso uma maior facilidade de se difundir através das fases, porém há que se garantir um certo grau de turbulência em todos os pontos do meio.

1.4) Qual é a Constituição dos agitadores?

Existem vários tipos de sistemas que podem ser utilizados na indústria química para operações ou processos de mistura, desde recirculação por bombas, até rotação de tanques, passando por injeção de ar comprimido.

Estaremos estudando nesta seção os agitadores rotativos, estes possuem basicamente quatro partes funcionais:

- motor,

- redutor,

- eixo

- e rotor também chamado de impelidor ou ainda hélice.

1.5) Qual é a função de cada componente?

Motor – é a parte responsável pelo fornecimento de força motora ao sistema, podem ser de origem elétrica, hidráulica, turbina a vapor, etc.

Redutor – é responsável pela redução da velocidade de rotação na saída do motor.

Eixo – é a parte que transfere a rotação do motor para o rotor.

Rotor – é a parte responsável para transmitir a energia cinética, rotacional, para o meio reacional

1.6) Quais são os tipos de rotores disponíveis no mercado?

Existe uma variedade de tipos de rotores, mas basicamente todos derivam de três grupos distintos de conformação, que seriam:

pás,

turbinas,

hélices

1.7) Quais são as características do agitador tipo Pás

São rotores de conformação simples onde apresenta uma facilidade construtiva, porém limitações ao seu uso.

Possuem uma faixa de trabalho muito reduzida em função do pouco fluxo alcançado, já que suas pás são construídas na vertical, sem direcionamento de fluxo, além do que é recomendado para faixas de viscosidade na ordem de 1000 cP.

Agitador tipo Pás

1.8)Quais são as características do agitador tipo Turbina?

São impelidores muito eficientes, apresentando um alto desempenho de fluxo, e uma grande faixa de aplicações.

São indicados onde se deseja um grande cisalhamento e/ou alto grau de turbilhonamento.

Podem ser construídas com lâminas fechadas ou abertas, as pás da turbina pode ser reta, ou curvada longitudinalmente, porém sempre em posição vertical.

Agitador tipo Turbina

1.9) Quais são as características do agitador tipo Hélices ?

são rotores muito utilizados para líquidos com baixa viscosidade, possuem uma constituição similar aos das hélices marinhas. Apresentam a vantagem de proverem alto fluxo e baixa potencia quando comparada com os outros tipos de impelidores. Devido a sua construção e faixas de operação e características construtivas, normalmente dispensam a utilização de redutores.

1.10) Quais são as características do agitador tipo âncora?

É um tipo especial de agitador.

Recomenda-se seu uso, em processos e/ou operações unitárias, onde exista a formação de substâncias com alta viscosidade, e/ou a formação de sólidos aderentes durante o processo.

Por sua conformação, não é projetado para sistemas onde seja requerido altas velocidades.

2) Centrifugação

2.1) Definição

Na sedimentação as partículas são separadas de um fluído por ação de forças gravitacionais.

A separação gravitacional pode ser muito lenta devido à proximidade entre as densidades das partículas e do fluido, ou por causa de forças associativas que mantém componentes ligados, como em emulsões

O uso de centrífugas aumenta muitas vezes a força que atua sobre o centro de gravidade das partículas, facilitando e a separação e diminuindo o tempo de residência.

A centrifuga é um recipiente cilíndrico que gira a alta velocidade criando um campo de força centrífuga que causa a sedimentação das partículas.

Os fluidos e sólidos exercem uma força alta contra à parede do recipiente que limita o tamanho das centrífugas.

2.2) Equações de força centrífuga.

A aceleração pela força centrífuga é dada por

A força centrífuga Fc ,

Força gravitacional

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