1. INTRODUODiversos so os mtodos de separao de fases, sendo que a centrifugao a que produz maior eficcia.Nasseparaesdelquidoseslidosemprega-seaforacentrfuga tantonasoperaesdesedimentaocomonasdefiltrao. Emambosos casos, ela substitui a fraca fora gravitacional, o que provoca sedimentao e filtrao mais rpida e torta slidas com menos lquido.A centrifugao definida como um processo de solucionar sistemas de variadoscomponentes, comnomnimoumafaselquida, pelaaplicaode fora centrfuga.Ascentrfugaspodemser divididasemdoistipos, comocentrfugas sedimentadoras e filtros centrfugos, sendo que estes podem ser subdivididos de acordo com o tipo de separao lquidas e slidas.Devido indisponibilidade de equipamentos prprios no laboratrio no realizou-se prtica de centrifugao, com isto o objetivo deste a demonstrao terica do funcionamento e tipos de centrfugas. Demonstrao esta que foi feita a partir de umcatlogo de uma empresa que fabrica centrfugas.2. REVISO BIBLIOGRFICA2.1. PRINCPIOS GERAISOs separadores centrfugos fazem uso do princpio bem conhecido, de estar sujeitoaumafora, qualquer objetoquegiraemtornodeumponto central, a uma distncia radial constante. Esta acelerao centrpeta produzida pela fora centrpeta que age na direo radial no sentido do centro de rotao. Se o objeto um recipiente cilndrico seu contedo exerce sobre ele uma fora igual e oposta a fora centrfuga dirigida para as paredes do recipiente. esta fora que causa a sedimentao de partculas slidas pesadas, atravsdeumacamadadelquido, ouafiltraodeumlquido atravs de uma camada de slidos porosos mantidos dentro de um recipiente perfurado e rotativo.Estes princpios esto ilustrados na Figura mostrada a seguir:1Figura 1. Princpios de Separao Centrfuga. (a) Vaso Estacionrio; (b) Sedimentao em Vaso Rotativo no Perfurado; (c) Filtrao em Cesto Rotativo Perfurado.NaFigura1(a), humacertaquantidade delquidoeslidos em partculas,dedensidade maiorque a dolquido. Como o vasono est em rotao, aps certo tempo os slidos pesados se acumulam no fundo do vaso.NaFigura1(b), ovasoestgirandoemtornodoseueixovertical, lquido e slidos ficam sujeitos ao de duas foras, a da gravidade e a fora centrfuga, isto faz com que as partculas slidas sejam fortemente pressionadas contra a parede vertical do vaso.Na Figura 1(c), a parede do cesto ou cuba perfurada e revestida com um meio filtrante. O lquido pode escoar livremente para fora, mas os slidos no podem faz-lo. Quase todo o lquido sai rapidamente do vaso deixando a torta quase seca dos slidos filtrados.Qualquer mquina rotativa na qual a fora aplicada a um fim prtico (separao defases, por exemplo) chamado umcentrifugador ou uma centrfuga.Um centrifugador geralmente consiste em um rotor ou vaso, ou cesta, noqual aforacentrfugaaplicadaaocontedodovaso; umeixomotor; mancais do eixo; selos (quando se deseja uma certa presso no sistema); um mecanismo motor (usualmente motor eltrico ou turbina) para fazer girar o eixo e o rotor; e uma carcaa para segregar os produtos separados.Os centrifugadores so usados para outros fins alm de separao de slidos e lquidos. Entre estes fins esto, as separaes de lquidos imiscveis de diferentes densidades; a separao de macromolculas como os vrus; e a concentrao de gases de diferentes massas moleculares.22.1.1. Grandeza da fora centrfugaNos centrifugadores industriais a acelerao centrfuga muitas vezes maior que a acelerao gravitacional. A fora centrfuga varia de acordo com a velocidade de rotao e com a distncia radial ao centro de rotao. Na parede de um vaso Db a fora centrfuga dada por:b2D . n , . 00000142 cF(1)OndeFcaforacentrfuga, emmltiplosdaforadegravidade, na velocidade de rotao em rpm, e Db o dimetro do vaso em metros.2.1.2. Tenses em vasos centrfugosArotaodequalquer vasocentrifugador vaziocriaumatenso, a autotenso. Seaparedefinaemrelaoaodimetrointernodovaso, a tenso pode ser calculada por:m.2 2 -9D . n . 10 . , 411 bsS (2)OndeSsaautotenso, emKgf/m, emadensidadedomaterial de construo da parede do vaso, em Kgf/m3.O material que centrifugado se fluido, exerce uma presso contra a parede interna do vaso. Esta presso causa uma tenso adicionalna parede cujo valor dado por:( ) / D - D . D . . n . 10 , . 1 032 2b2 -9i beS (3)Ondeadensidademdiadomaterial mantidonovaso, emKg/m3, ea espessura da parede, em metros. A tenso total na parede do vaso, ST, em Kgf/m, dada por:S eS S + TS (4)3( ) [ ] { } . 4 / D - D . D . . D . n . 10 , . 4 112 2b m b2 -9i bTS + (5)Asequaes(1)e(5)mostramqueaforacentrfugacrescecomo dimetroDb, eaautotensovariacomD2b. Comoaautotensopermissvel limita normalmente a velocidade segura de operao de um centrifugador, isto significaque, comumdadomaterial deconstruo, sepodeobterumaalta fora centrfuga com um vaso de pequeno dimetro, mas que num vaso grande a fora centrfuga mxima comparativamente pequena.2.1.3. Velocidade crtica a velocidade na qual a freqncia de rotao se iguala a freqncia natural dapartegirante. Aestavelocidade, qualquer vibraoinduzidapor pequenodesbalanciamentonorotor fortementereforada, oqueprovoca grandes deflexes, altas tenses e at falha do equipamento. As velocidades quecorrespondemaharmnicosdefreqncianatural sotambmcrticas, mas produzem deflexes relativamente pequenas e so muito menos prejudicial que as que correspondem s freqncias fundamentais. A velocidadecrticadeformasimples podeser calculadapelomomentode inrcia, com elementos complexos, como um vaso de centrifugador carregado, melhor determin-la experimentalmente.Quase todos os centrifugadores operam a velocidades bem acima da velocidadecriticaprincipal e, portanto, devempassar por essavelocidade durante a acelerao e a desacelerao. Para permitir que esta passagem seja feita com segurana imprime-se montagem um certo grau de amortecimento, que pode provir do modelo da rvore ou do eixo motor, ou da carga elstica atuante sobre o mancaldo eixo mais prximo ao rotor, ou de carga elstica atuante na suspenso, ou de uma combinao destes efeitos.2.2. TIPOS DE CENTRFUGAS2.2.1. Centrfugas de sedimentao4Os centrifugadores para sedimentao removem ou concentram partculas de slidos numlquido, fazendo comque migremradialmente atravs do fluido, no sentido do eixo de rotao ou dele para fora, dependendo da diferena de densidade entre partcula e lquido. Quando no h diferena dedensidadeentreasfases, ocentrifugador noefetuaaseparao. Nos centrifugadores comerciais a descarga da fase lquida usualmente contnua. Afaseslidapesadadepositadacontraaparededacubapararemoo intermitente, quer manualmente,quer pela ao de uma lmina cortadora. A remoo contnua se faz por um transportador-parafuso diferencial. Ou ento a descargapode serintermitente,ou contnua, comumapartedafase lquida lanada atravs de aberturas apropriadas na periferia do vaso. Otempo necessrioparaaremoodosslidospodeir deumahora, naoperao completamente manual, h alguns segundos, na operao intermitente inteiramente automatizada. Quando os slidos separados tmdensidade menor que a fase contnua, podem ser removidos da superfcie do lquido por um tubo escumador.2.2.1.1. Teoria da sedimentao centrfugaUma partcula slida que sedimenta atravs de um lquido num campo de fora centrfuga sujeito a uma fora constantemente crescente medida queelaseafastadoeixoderotaoe, assim, noatingeumavelocidade terminal verdadeira. Contudo, em qualquer distncia radial dada r, a velocidade de sedimentao v, de uma partcula suficientemente pequena dada, muito aproximadamente pela relao de Stokes. ( ) . 18. . .2 2PS ld rv(6)Onde a velocidade de rotao, em rad/s; s e l so as densidades do slido e do lquido, respectivamente, em Kg/m3; dp o dimetro equivalente de uma partcula slida esfrica, em metros e a viscosidade do lquido, em Kg.m/s.Para facilitar a anlise, considera-se que as partculas sejam esfricas e que prevalea o regime de Stokes, bemcomo as partculas igualmente distribudas quando a suspenso est estagnada; e movimento epistonado do 5fluidonacentrfuga, podendoassimconsiderar ostemposdedeslocamento vertical (tv) e radial (tr) sendo iguais e o dimetro de corte dado pela equao:( ) ( )212S02 20. . r r . .rln Q. . . 18 11111]1

,_

Lrdc(7)Onde aviscosidade, Qavazovolumtrica, roraiodacentrifuga tubular; r0 a diferena entre o raio onde ficaram coletadas as maiores partes daspartculascomdimetromaiorqueodimetrodecorte(dc)eoraioda centrifuga e L o comprimento do cilindro.Para o caso de uma centrfuga tubular, o scale-up entre as centrfugas de laboratrio e uma centrfuga industrial, pode ser dado pela teoria do somatrio de Ambler ( ):( )1]1

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022202 2rr . 2ln. .L. . r r . rg (8)Ondegaaceleraodocampogravitacional. Relacionando-seasduas escalas segundo a expresso:2211Q Q(9)Ondeossub-ndices 1e2referem-seasescalas laboratorial eindustrial respectivamente e Q a vazo volumtrica.A tabela 1 apresenta valores tpicos de para trs tipos de centrifugadoresdesedimentao. Emproblemasdeampliaodeescalaa partir de ensaios de laboratrio, o desempenho da sedimentao deve ser o mesmo se o valor de Q/for o mesmo para duas mquinas.6Tabela 1. Fatores de ampliao de escala para centrifugadores de sedimentao.Tipos de centrifugadorDimetro internoDimetro do disco (in/n discos)Velocidade (rpm)Valor de (unidades de 104 ft3)Fatores de ampliaoTubular4,125 - 15000 2,7 214,9 - 15000 4,2 33Disco -12,4/98 6250 42,5 3013,7/132 4650 39,3 25Transportador Helicoidal14 - 4000 1,34 525 - 3000 6,1 22Fonte: Perry, 5 edio,1985.Esteumcritriomuitobomdecomparaodecentrifugadoresde geometria e propores similares que desenvolvem a mesma fora centrfuga. Entretanto o desempenho de qualquer tipo de centrfuga pode desviar-sedoterico, emvirtudedefatorescomoadistribuiodetamanhosdas partculas, a forma das partculas, a desaglomerao dos flocos no sistema de alimentao, a reaglomerao das partculas dentro do centrifugador, a distribuio no uniforme do fluxo dentro do centrifugador, a remistura em fluxo usados e os efeitos que dificultam a sedimentao. O ajustamento dos ndices deampliao, emvirtudedosfatoresapontados, spodeser conseguido atravs da experincia ou pelo ensaio de uma aplicao particular no centrifugador com a configurao escolhida e o clculo do fator de eficincia resultante.2.2.1.2. Tipos de centrfugas sedimentadorasOs centrifugadores para sedimentao removem ou concentram partculas de slidos num lquido, fazendo com que elas migrem radialmente atravs do fluido, no sentido do eixo de rotao ou dele para fora, dependendo dadiferenadasmassasespecficasdelquidoepartcula. Adescargado lquido pode ser intermitente ou contnua, conforme o tipo de centrifugador. A remoo contnua geralmente se faz por um parafuso transportador diferencial.2.2.1.2.1. Centrfugas de vaso tubular empregado para purificar lubrificantes e outros leos industriais, nas industrias de alimentos, bioqumica e farmacutica. Pode separar solues de at trs fases e slidos suspensos na proporo de 5 % V/V com dimetro de 7500 micra. Na remoo dos slidos separados podem apresentar umidades de 65 % at 1 %.Figura 2. Centrfuga de vaso tubular.A figura 2 apresenta um exemplo de centrfuga de vaso tubular, onde a alimentao entra pelo fundo do vaso, sob presso, atravs de um bocalde alimentao estacionrio. A presso e o tamanho do bocal so escolhidos de modo a provocar um jato ascendente dentro do vaso, com a vazo necessria.O lquidoentrante aceleradoatavelocidadedo rotor,subindoem formaanular pelas paredes dovaso, sendodescarregadonotopo. Sea trajetriadeumadadapartculainterceptaparededovaso, apartcula removida do lquido; do contrrio, aparece no efluente do topo.Colocando-se duas sadas de lquido, distncia e elevaes diferentes no topo do vaso, possvel fazer a separao de dois lquidos imiscveis, de massas especficas diferentes, coletando ao mesmo tempo partculas slidas de uma ou de ambas as fases. Os centrifugadores cuba tubular so fornecidos comvriostiposdecarcaasedetampos, paraservioscom vapores nocivos ou com fludos volteis ou inflamveis.Existem tambm os centrifugadores de vaso tubular de vrias camadas, que um tipo especial, com alimentao por baixo, com um separador a disco convencional. Omaiorempregodestetipoestnaclarificaodesucosde frutas, mosto de cerveja e cerveja. Para este servio, o centrifugador 8equipado com uma bomba centrpeta de descarga de efluente para minimizar as espumas e o contato com o ar.2.2.1.2.2. Centrifugadores de discoEst demonstrado na Figura 3 e considerado o tipo mais comum de clarificador centrfugo.Figura 3. Centrifuga de discos com operao contnua.Aalimentaoinjetadanocentrodovaso, elogoofluidoatingea velocidade de rotao do vaso.A finalidade principal dos discos reduzir a distncia at atingir a face inferior deumdisco. Umaveznestelocal doprocessoestnarealidade removida do lquido, pois a sua chance de reentrar no efluente pequena. No entanto, apartculacontinuaaser mover parafora, emvirtudedafora centrfuga e do escoamento do lquido, at ser depositada na parede do vaso.Na mquina de disco simples mostrada na figura 3, os slidos acumulados devem ser removidos periodicamente a mo, como nos centrifugadores tubulares. Isto requer paralisao da unidade e desmontagem do vaso e a remoo da pilha de discos.Os centrifugadores de disco possuem eficcia de sedimentao, quase iguala dos tubulares, apesar de uma menor fora centrfuga. Comparados a uma mquina tubular so, conjuntamente a alguns slidos, ligeiramente mais eficazes, e comoutros ligeiramente menos. So tambmeficazes como 9separadores de lquidos e, em especial,na concentrao de emulses.Este tipo de centrfuga pode ser utilizada para separao de slidos de at 0,01%, e fluido com duas fases.2.2.1.2.3. Centrfugas de disco com vlvula de descarga automticaOs slidos podem ser descarregados continuamente atravs de alguns dispositivos, pode-se mostrar que, se a altura e o dimetro da pilha de discos. So controlados pela inclinao das paredes do vaso, o desempenho timo do centrifugador obtidoquandoodimetrodapilhadodimetrointerno mximo do casco do vaso.Nestes tipos de centrifugadores a abertura da periferia do vaso (vlvula), tem fechamento e abertura automtico, de modo que os slidos so periodicamentedescarregados, juntamentecomalgumlquido, pelaabertura das vlvulas.Nas figuras 4 e 5 demonstram os seguintes centrifugadores de disco:Figura 4. Centrfuga de disco com descarga por vlvula automtica para automtica para separao slido/lquido.10Figura 5. Centrfuga de disco com descarga por vlvula automtica para separao slido/lquido/lquido.Na figura 4 temos uma centrifuga de descarga lateral para separao de duas fases, onde so demonstradas a entrada do efluente, a sada do efluente e a sada dos slidos.Afigura5tambmumacentrifugadedescargalateral, maspara separaodetrsfases, ondesodemonstradasasentradasdoafluente, sada do liquido menos denso, sada do liquido mais denso e sada dos slidos.2.2.1.2.3. Centrfugas de disco com bocal de descarga contnuaOs slidos nestetipo de centrifuga so descarregados continuamente juntamente com uma poro da fase lquida, atravs de bocais colocados na periferia do vaso. O ngulo de repouso dos slidos sedimentados determina a inclinaodasparedesdovasoafimdeaoperaoser satisfatria. Este ngulotambmcontrolaadistanciamximapermissvel entreosbocaise, portanto, o nmero de bocais que pode ser usado com um dado tamanho do vaso. O dimetro do bocal deve ser pelo menos o dobro do dimetro da maior partcula normalmente presente no sistema a ser centrifugado; recomendvel um peneiramento prvio a fim de remover os slidos estranhos maiores.Muitos centrifugadores com bocal de descarga so projetados para uma s passagem dos slidos pelo campo centrfugo. A concentrao dos slidos 11resultantedepende entodataxadeconcentraodealimentao, edo numero e tamanho dos bocais necessrios para a operao emregime permanente. Esses centrifugadores de uma s passagem so usados para a separao de emulses de leo em gua, onde a concentrao de slidos na faseaquosaderejeitodepoucaimportncia, assimcomoparaumcerto nmero de operaes de classificao simples.Nafigura6tem-seumarepresentaodeumcentrifugador dedisco com descarga contnua.Figura 6. Centrfuga de disco com descarga lateral contnua.So demonstrados na Figura (6) a alimentao e a sada do efluente lquido e dos slidos. Os slidos podem ser coletados com 10% a 65% de umidade, conforme o sistema.Para a clarificao de uma nica fase liquida com concentrao controlada da suspenso descarregada pode-se utilizar um centrifugador com reciclo. O sistema seria acoplado na sada do efluente lquido, retornando com a alimentao. No caso de o objetivo ser a concentrao dos slidos o reciclo atravs dos bocais de sada de slidos tambm possvel.2.2.1.2.4. Centrifugas decantadoras contnuas com transportador helicoidalConsistememumvaso de parede macia comeixo de rotao horizontal ou vertical. A forca centrifuga faz com que a superfcie lquida fique essencialmente paralela aoeixoderotao, nos dois tipos. AFigura (7) demonstra os dois casos.12(a)(b)Figura 7. Centrfugas decantadoras contnuas com transportador helicoidal.(a) - eixo horizontal, (b) eixo vertical.So demonstrados na Figura (7) a alimentao e a sada do efluente lquido e dos slidos. Osslidosquesedimentamnas paredesdo vaso so transportados continuamente para a outra extremidade da cuba por um parafuso-transportador helicoidal que se estende por toda a extenso do vaso.Quando o vaso horizontal, a operao abaixo da velocidade crtica, o que resulta em uma certa vibrao, sendo que em mquinas maiores faz-se algum reforo para evitar maiores problemas. J na caixa vertical o vaso e a 13engrenagem esto suspensos da cabea do acionador que por sua vez est acoplado estrutura e o envoltrio atravs de isolantes de vibrao. Este tipo de centrifuga deve ser usado quando estivermos trabalhando com slidos abrasivos, pois possuem uma cobertura dura substituvel.2.2.2. Filtros centrfugosCentrifugadores que filtram; isto , provocam o escoamento do lquido atravs de um leito de slidos apoiado numa tela; so comumente chamados filtros centrfugos ou filtro centrifugadores. So tambm conhecidos por outros nomes: espremedores, extratoresousecadores. Incluemmquinaspara operaoembatelada, projetadasparaoperar emprocessoscontnuos, e mquinas contnuas. Obedecemtodos ao mesmoprincpio: uma torta de slidosgranularesdepositadasobreummeiofiltrantemantidonumcesto rotativo, lavada e secada por centrifugao. Diferem os tipos uns aos outros, conforme a alimentao seja em batelada ou intermitente ou contnua, e pela maneira de remover os slidos do cesto.2.2.2.1. Teoria da filtrao centrfugaAsprevises tericassobreocomportamentodas misturaslquido-slido num filtro centrifugador temtido sucessolimitado. O problema mais complicado que a filtrao por gravidade,ousob uma diferena de presso, pois tanto a rea de escoamento como a fora motriz cresce com a distancia radial ao eixo do centrifugador, e a resistncia e a porosidade especficas da torta tambm podem variar marcadamente dentro da torta.Os filtros centrifugadores so quase sempre escolhidos por ampliao da escala a partir de ensaios do material a ser processado, numa mquina em laboratrio. Os valores mais freqentemente necessrios so a taxa de filtrao, avelocidadedelavagem, otempodecentrifugaoeoteor de umidade residual.2.2.2.2. Taxa de filtraoQuandoatortacentrifugadaestimersanumacamadadelquido, a vazo atravs dela corresponde aproximadamente da filtrao sob a mesma presso. Quando as tortas so incompressveis ou quase incompressveis, a taxa de filtrao dada pela equao:14( )( )21222 2/ . / . . . 2. .A R A A mr rQm a l c+ (10)Onde Q a vazo volumtrica de filtrado, a massa especfica do lquido, a velocidade rotacional; r1 e r2 so os raios da superfcie lquida e da parede interna do vaso, a viscosidade dolquido, a resistncia especificamdiadatorta, ALeAaso, respectivamente, as reas mdia logartmicaearitmticadatorta, definidaspelasequaes11e12, Rma resistncia do meio filtrante, e A2 a rea do meio filtrante.As reas mdias da torta so definidas por:( )

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121 2rrlnr r ln . . 2 LA(11)( ) b r r Aa. .1 2 + (12)Onde b a altura do cesto, e ri o raio da superfcie interna da torta.Mesmoscomtortasnocompressveis, aEquao(10)sseaplica quandoatortatemespessurauniforme. Comtortascompressveis, oucom partculas deformveis, a taxa de filtrao relativa num centrifugador menor que num filtro; a resistncia especfica da torta no centrifugador pode ser maior queaprevistapelosensaiosdefiltraosobpresso, comafastamentoat uma ordemde grandeza. Numdado servio, a variao da resistncia especfica com a espessura da torta deve ser determinada, para ser possvel a ampliao precisa da escala do desempenho do centrifugador.2.2.2.3. Tipos de centrfugas sedimentadoras2.2.2.3.1. Centrifugadores de cesto com velocidade varivelOscentrifugadoresdecestocomvelocidadevarivel giramnumeixo vertical.Ocestopode ser acionado pela parteinferior ou estar suspenso no 15mesmo eixo de rotao. O casco do cesto usualmente perfurado e de forma cilndrica. Est acoplado ao eixo de rotao mediante um cubo e tem no topo umanel deborda. Ocubodoeixopodeser macioouvazado. Quando macio, ocestopodeseralimentadoemmovimentoaqualquer velocidade, mas deve estar parado para a descarga dos slidos centrifugados pelo topo. Se o cubo vazado, o cesto deve estar em rotao durante o carregamento, comumavelocidadesuficienteparaevitar queaalimentaoescorrapelo fundo. A descarga se faz pelo fundo, manualmente, com o cesto em repouso, ou mediante uma faca raspadora, com o cesto girando a baixas velocidades (menores que 100 rpm). Oseptofiltrante pode ser uma peneira de fios metlicos ou um tecido apoiado convenientemente.2.2.2.3.2. Centrifugadores de cesto, descontnuos, com fundo macioSousadosparaoperaesdepequenaescala, quandosedeseja preservar a integridade de uma batelada correspondente capacidade de um cesto de slidos; ou quando os slidos desidratados no podemtolerar manipulao mecnica; ou quando os traos de slidos que ficamnum centrifugador mais automatizado esto sujeitos decomposio ou a perda. Centrifugadores com apoio na base Nos tamanhos menores a carcaa e a base esto ligadas uma a outra e aosolosemqualquer flexibilidade. Oeixosuportadopor baixo, por um mancal de espora, preso muitas vezes a uma junta universal que propicia um pontodepivotamento. Oeixocentradopor molas radiais oucalos de borracha emcompresso. Isto proporciona uma liberdade de movimento amortecido do eixo de rotao, de modo a compensar parcialmente qualquer cargadesequilibradanocesto. Omotor acionador vertical eseueixode rotao fixo em relao base. Centrifugadores de cesto suspenso por articulao Estes centrifugadores so usualmente carregados a velocidade zero. O tampolevantadoeexpeumaaberturanoguarda-cesto, pelomenosto grande quanto o dimetro interno do anel da borda do cesto. Um dispositivo de segurana evita que se abra o tampo enquanto o cesto est em rotao ou que se iniciea rotao enquanto o tampo estiver levantado. A carga pode ser pr-compactada para facilidade demanuseioou pode simplesmente ser lanada 16nocesto. Emqualquer caso, osslidosdevemser igualmentedistribudos, paradiminuir odesbalanceamento. Fecha-seacoberta, leva-seocestoa velocidade mxima e mantm-se esta velocidade at o liquido drenar por uma abertura no fundo do guarda-cesto; o cesto ento parado e abre-se o tampo paraadescarga. Adescargadeslidosvolumosospodeserfacilitadaseo meio filtrante tem a forma de um saco, ajustada ao interior do cesto.2.2.2.3.3. Centrifugadores de cesto de fundo abertoEstes centrifugadores so fabricados nos modelos suspensos pelo topo e suspensos por articulaes. Nos dois tipos o cubo do fundo consiste em trs componentes funcionais contidos numa pea nica, fundida ou usinada: (1) o cubo central, pelo qual o cesto preso ao eixo motor; (2) um anel exterior ao qual est preso o casco cilndrico e cujo dimetro interno menor que o anel da borda; (3) hastes radiais que ligam o cubo ao anel exterior. O espao entre as hastes radiais fica livre para descarregar por gravidade os slidos centrifugados.As etapas do ciclo de operao so: (1) acelerao at a velocidade de carga; (2) lavagem da tela; (3) carregamento; (4) acelerao at a velocidade da purga; (5) lavagem da torta (uma ou varias vezes); (6) centrifugao para secagem; (7) desacelerao at a velocidade de descarga; (8) descarga. Em muitos casos a lavagem da tela e da torta pode ser contempornea ao perodo precedente de acelerao. O ciclo pode ser controlado manualmente, semi-automaticamente, ou de modo inteiramente automtico.A descarga pode ser efetuada manualmente, com um raspador ou faca montado no tampo do guarda-vaso; ou automaticamente com uma faca de ao de ao simples ou dupla, acionada por pistes pneumticos ou hidrulicos.2.2.2.3.4. Centrifugadores de cesto com velocidade constanteAlguns filtros centrifugadores descontnuos operam com uma velocidade do cesto constante durante toda a seqncia da carga, secagem e descarga, de modo que no se perde tempo de processamento em acelerao e desacelerao. Centrifugadores deste tipo so operados, quase invariavelmente, numciclo pr-progamado e so conhecidos comofiltros centrifugadores automticos descontnuos. O ciclo de operao a seguinte: 17lavagemdatela, carga, centrifugaomolhada(senecessrio), lavagemda torta, centrifugao seca e descarga.Os centrifugadores automticos descontnuos de velocidade constante operam sempre num eixo de rotao horizontal com o eixo motor suportado por mancaisfixos. Ocestopodeficar embalanonumaextremidadedoeixo acionador com a polia de transmisso na outra extremidade. Em outro modelo, oeixo motor se estende atravs do cesto,sendo tambm suportado por um mancal externo. Omodeloemqueoeixoatravessaocestopodeter dois cestos presos ao eixo com um cubo de eixo comum, permitindo que um seja alimentado enquanto o outro est sendo centrifugado, de modo a uniformizar a demanda de energia.Pode-se incluir um distribuidor de torta para nivelar a carga durante a alimentao, para indicar a espessura da torta e para comandar o fechamento da vlvula de alimentao quando j se atingiu a espessura de torta desejada.Depois de seca por centrifugao, a torta solta mediante a rotao de uma faca raspadora que descarrega os slidos numa calha inclinada que se estende atravs da abertura no anel de borda, na frente do cesto.Emboraessescentrifugadoressejamusadosparadesidratar slidos insolveis, comocarvoeamido, suamaior aplicaoadesidrataoe lavagemdecristaisquetmtaxasdedrenagemdemdiaarpida, oque acontece comumente quando a granulao fica entre 50 e 200 mesh.Usualmente, para se obter desempenho timo, a taxa de alimentao deve ser conjugada taxa de drenagem de modo que um mnimo de soluo-me fique na superfcie da torta quando se fecha a vlvula de alimentao.3. EXEMPLO TERICODeseja-se clarificar uma soluo de detergente lquido, com viscosidade de 100cp e densidade de 0,8 g/cm3, centrifugando-se os finos cristais de Na2SO4 (S=1,46g/cm3) quenelaestosuspensos. Ensaios preliminares, numa supercentrfuga de laboratrio, operando a 23.000 rpm, mostramque se consegue uma clarificao satisfatria numa taxa de 5 lb/h de soluo. O vaso desta centrfuga tem 73/4 in de comprimento interno, com r2 = 7/8 in e (r2 r1) = 19/32 in.(a) Determine o dimetro crtico das partculas nesta separao.18(b) A taxa de produo que se pode esperar se a separao for efetuada, na fbrica, com um centrifugador a disco n 2, com 50 discos e semi-ngulo de vrtice igual a 45.( ) r r rVQDSp1 22.. .. . 9' (13)Onde:

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12 1 2rrln . 2rrefr(14)Isto porque aespessura dacamada lquida suficientemente grande para que se tenha que levar em conta a variao do campo centrfugo com o raio, pois este se torna valor efetivo.100 cp _____ X lb/ft.h 1 cp_____ 2,4191 lb/ft.hX = = 241,91 lb/ft.h0,8 g/cm3_____ Y lb/ft 1,0 g/cm3_____ 62,43 lb/ft3Y = = 49,944 lb/ft31 in_____ 0,016387 m3Z in_____ 0,02831 m3Z = 1,728 in3 . 1000g = 1728 = fator de converso V = . r2.HV = . (r2 r1)2. H19(a)( ) ( )( ) ( ) ( )

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281 , 0875 , 0ln . 2 .75 , 7 . 281 , 0 875 , 0 . . 10 . 38 , 1 . . 2 . 2038 , 411728 .944 , 495. 91 , 241 . 9'22 226 pD

ft D p000004064 , 0 ' (b) 2112.Q

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Q(15)Onde = 1290 para a supercentrfuga e = 72600 para o centrifugador a disco.72600 .129052

,_

Qh lb Q / . 2812 4. CONCLUSO20Devido falta de um centrifugador, no foi possvel realizar a prtica de Centrifugao. Nesterelatrioconstamsomenteprincpios, fundamentos e ainda um exemplo terico da mesma.5. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS-PERRY, R. H.; GREEN, D. W.Perrys Chemical Engeneering Handbook.6Ed. McGraw Hill. 1984- MASSARANI, G.AlgunsAspectosdaSeparaoSlido-Fluido. Programade Engenharia Qumica COPPE/UFRJ. Rio de Janeiro.-Foust. A. S, Wenzel. L. A, Clump. C. W, Maus. L, Andersen.L. B,Princpios das Operaes Unitrias, Ed. Guanabara Dois, 2 Edio, Rio de Janeiro.- Gomide. R, Operaes com sistemas slidos granulares, Vol.1, So Paulo, 1983.21