O Laboratório de Engenharia

UNIVERSIDADE FEDERAL DA GRANDE DOURADOS-UFGD[pic 1][pic 2]

FACULDADE DAS ENGENHARIA-FAEN

CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS

Prática n° 5: Filtração

Trabalho realizado para fins de avaliação parcial da disciplina de Laboratório de Engenharia 2017, ministrada pelo Professora Drº. Raquel.

              Sarah Mantovani

Raísa Crepaldi

Karina Ueda

Dourados, 16, Março, 2017.

1. INTRODUÇÃO

A separação de partículas pode ser feita através de vários métodos e processos, dependendo do tipo de sólido desejado para a separação, viscosidade e tamanho da partícula da mistura sólido-liquido. Um desses métodos é a filtração, nela se estabelece uma diferença de pressão que faz que o fluido passe através de poros, que podem ser de vários tamanhos dependendo do sólido, que impedem a passagem das partículas, que na sua vez, se acumulam sob os poros, esse acumulo é chamado de torta.

A filtração nada mais é do que uma operação unitária, muito utilizada na indústria alimentícia. É uma das aplicações mais comuns do escoamento de fluidos através de leitos compactos (FOUST et.al, 1982).

Seus princípios são basicamente muito simples. Tudo que é envolvido é a separação de um sólido de um liquido, ou gasoso, por meio poroso com poros pequenos demais para permitirem a passagem de partículas sólidas. O meio filtrante pode ser papel ou um sólido poroso, como cerâmica ou camada de areia. O tamanho dos poros frequentemente é um pouco maior que o diâmetro médio das partículas a serem separadas (BLACKADDER, 2004).

A filtração industrial difere da filtração de laboratório somente no volume de material operado e na necessidade de ser efetuada a baixo custo. Assim, para ter uma produção razoável, com filtro de dimensões moderadas, deve-se aumentar a queda de pressão, ou deve-se diminuir a resistência ao escoamento, para aumentar a vazão. A maioria do equipamento industrial opera mediante a diminuição da resistência ao escoamento, fazendo com que a área filtrante seja tão grande quanto possível, sem que as dimensões globais do filtro aumentem proporcionalmente (FOUST et.al, 1982).

Existem vários tipos e formatos de filtros, dentre eles o filtro prensa. Estes filtros consistem em placas e bases alternadas com um filme filtrante a cada lado das placas. As placas têm incisões com forma de canais para drenar o filtrado em cada placa. A suspensão de alimentação se bombeia na prensa e flui através dos espaços vazios. O filtrado flui entre o filme filtrante e a superfície da placa, através dos canais e para o exterior, enquanto os sólidos se acumulam como torta nas bases.

O filtro prensa é projetado para realizar diversas funções, cuja sequência é controlada manualmente (FOUST et.al, 1982). Este tipo de filtro têm uma operação cíclica e por isso são mais empregados em produções em batelada e em processos de produções de tamanho mediano.

Filtros prensa são equipamentos para separação de sólidos -líquidos, e o modelo mais comum de filtro-prensa consiste em placas e marcos (Figura 1), que se alternam numa armação e que são comprimidos fortemente, uns contra os outros, por meio de um a prensa hidráulica. Para armar este filtro, as placas e os marcos são montados alternadamente nos trilhos laterais da prensa, mediante as linguetas laterais dos elementos. O meio filtrante é então suspenso sobre as placas, cobrindo as duas faces. O meio filtrante pode ser uma lona, ou um tecido sintético, ou papel de filtro ou tela metálica. No tecido, fazem-se furos para ajustarem-se aos furos dos canais nas placas e nos quadros. Uma vez fechada a prensa, o meio filtrante atua com o uma gaxeta, selando as juntas entre as placas e os quadros e formando um canal contínuo com os furos existentes em uns e outros destes elementos.

Uma suspensão flui contra os elementos filtrantes permeáveis, os quais só permitem a passagem de líquidos, retendo os sólidos. Deste fluxo, os sólidos retidos formam continuamente uma torta sobre as lonas de filtragem. A fase líquida da sus pensão continua fluindo através dos elementos filtrantes sendo drenada das placas com filtrado isento de sólidos. A lona de filtragem e a torta formam uma resistência ao fluxo. Com o aumento da espessura da torta, há necessidade de mais energia (pressão) para vencer a resistência gerada.

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Figura 1. Esquema do filtro prensa

1. MATERIAIS E MÉTODOS

4.1 Materiais

        Os materiais utilizados foram:

        - agitador;

        - balança semi-analítica;

        - bandeja;

        - béqueres;

        - bombas elétricas;

        - cronômetro digital;

        - estufa;

        - filtro prensa de marcos e placas;

        -manômetro;

        - panos filtrantes;

        - tanque fiber-glass;

        - carbonato de cálcio (CaCo3).

Para o experimento realizado em laboratório foi usado um filtro prensa de marco, conforme exemplificado na Figura 2.

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                                Figura 2. Marco e Placa de filtração para o filtro- prensa.

4.2 Metodologia do ensaio

A filtração foi realizada com uma suspensão de carbonato de cálcio (CaCO3) 2% e um filtro prensa de marcos. A bomba foi ligada até o sistema atingir a pressão de 1,5 kgf/cm2, sendo esta lida em manômetro. Essa pressão foi obtida e controlada através de um ajuste da válvula ligada à linha do by-pass. Durante a filtração, pressão fixa, iniciou-se a cronometragem do surgimento do filtrado, anotando-se o tempo toda vez que coletava-se 1L de água (medido em béquer),desta maneira pode-se obter a vazão de filtração e o acompanhamento de tempo por volume filtrado. Com a filtração finalizada fechou-se a válvula que controlava a alimentação do carbonato de cálcioe desligou-se a bomba.