Separação de sólidos e liquidos

UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina
Depto De Eng. Química e de Eng. De Alimentos
EQA 5313 – Turma 645 – Op. Unit. de Quantidade de Movimento

SEPARAÇÃO DE SÓLIDOS E LÍQUIDOS
1. Introdução
A separação de partículas de um fluido nos processos de sedimentação e decantação ocorre pela ação da gravidade sobre as partículas. Aplicações dos processos de sedimentação incluem: a remoção de sólidos de resíduos líquidos, a decantação de cristais de magmas, a deposição de partículas sólidas de alimentos líquidos, na separação da borra em processos de extração sólido-líquido (extração de óleo), entre outros. As partículas podem ser: partículas sólidas ou líquidos em gotas. O fluido pode ser um líquido ou um gás que podem estar em repouso ou em movimento.
1.1 Lei de Stokes (velocidade terminal)
Sempre que uma partícula move-se em um fluido um número de forças irá atuar sobre ela. Considerando uma partícula rígida em movimento num fluido, existem três forças que irão atuar: a força da gravidade (Fg) atuando para baixo, a força de empuxo (Fb) atuando para cima e a força de arraste
(FD) na direção da velocidade relativa entre o fluido e a partícula.
Considerando a teoria do movimento dos corpos livres temos: dv F =m dt e a força F resultante no corpo:
F = Fg – Fb –FD
Podemos escrever então: dv F =m
= Fg − Fb − FD dt A força da gravidade atuando sobre uma partícula pode ser expressa por:
Fg = mg
Onde m é a massa da partícula e g a aceleração da gravidade.
A força de empuxo pode ser escrita como: mρg Fb =
= V p ρg

ρp

1

Onde; m / ρ p é o volume da partícula em m3 e ρ a densidade do fluido. A força de arraste deriva da resistência de fricção sendo proporcional a v2/2 e é definida pela relação: v2 ρA
2
onde, v é a velocidade relativa entre o fluido e a partícula, A é a área projetada da partícula na direção de seu movimento, e CD é o coeficiente de arraste. Substituindo na equação temos:
FD = C D

m

dv mρg C D v 2