Resumo De Operações Unitárias

1) CARACTERIZAÇÃO DE PARTÍCULAS: (P=partículas) Dependendo do tipo da P, é difícil encontrar em literaturas confiáveis dados sobre as suas propriedades físicas (tamanho, forma e densidade). Dessa forma torna-se necessário determinar experimentalmente estas propriedades.

- Técnicas de medição de diâmetro de partícula.

1- Paquimetria: Técnica direta de medição de diâmetro de P. Paquímetro: instrumento que mede dois lados simetricamente opostos de uma P. Para P não regulares, ou seja, não esféricas é necessário a medida de dois ou mais diferentes sentidos. Cálculo do diâmetro da P:

D_Partícula=((ΣD_i))/i Onde Di=dimensão da P e i= nº de dimensões consideradas da P. *É inadequada para o arroz, devido à forma geométrica do grão. Esse método é mais adequado para as P de vidro, pois possuem forma esférica.

2- Peneiramento: Método + comum de medição de diâmetro de P. As P são colocadas no topo de uma série de peneiras. Cada peneira tem aberturas (malhas) menores do que a precedente e sobre a peneira do fundo é inserida uma bandeja cega. O conjunto de peneiras é tampado e grampeado em uma máquina vibratória. Quando as peneiras são sacudidas, as P passam através delas até que seja atingida uma peneira com abertura inferior ao diâmetro das P. O diâmetro da partícula está compreendido entre a abertura da peneira que reteve a P e a da imediatamente anterior (passante). D_Partícula=((D_1+D_2))/2 Onde D1=diâmetro da malha que reteve a P e D2=diâmetro da malha passante. *Observa-se que para o arroz com casca, têm-se resultados bem diferentes para cada método empregado, devido a sua forma se distanciar da forma esférica. A grande diferença entre as dimensões dos grãos fazem a P passar na malha de maneiras diferentes.

3- Picnometria: É o método+adequado e que leva ao menor erro. Técnica indireta para a determinação do diâmetro de P que utiliza como instrumento de medição: Picnômetro (frasco de vidro com baixo coeficiente de dilatação e com volume conhecido). Este volume pode ser corrigido usando um método de calibração, no qual o picnômetro é pesado vazio e cheio com um líquido de massa específica conhecida (água) à Tambiente. Quando se trabalha com amostras de alimentos, a água não é apropriada para calibração, pois deteriora-os, sendo mais adequado o uso de hexano. Calcula-se então o volume, dividindo a massa do fluido contida no picnômetro pela massa específica do fluido. Como o método é indireto, é possível descobrir o volume ocupado pela amostra de P. Conhecendo a massa do picnômetro com fluido + as P, e subtraindo deste valor a massa do picnômetro e a massa das P, têm-se a massa do fluido e consequentemente o seu volume, pois sua densidade é conhecida. Subtraindo-se do volume calibrado do picnômetro o volume do fluido tem-se o volume da amostra de P, e a partir dele o volume de cada P segundo a Equação: V_Partícula=V_Amostra/n Onde n=número de P na amostra. Admitindo-se que a P é esférica, determina-se o diâmetro pela Equação: V_Partícula=V_Esfera=((π.D^3))/6

- Determinação da massa específica das partículas: Massa específica: ρ=M/V Onde ρ= massa específica, M= massa da substância e V=volume por ela ocupado. Unidade: kg/m³.

1- Picnometria: Com a massa da amostra conhecida e o volume da mesma determinado por picnometria calcula-se a massa específica da partícula:

ρ_Partícula=M_Amostra/((V_Picnometria-V_Solvente))=M_Amostra/V_Amostra

2 - Por Composição: Deve-se apenas ter conhecimento da massa específica de todos os componentes da amostra e da composição da mesma. Aplica-se: ρ=Σx_i.ρ_i Onde xi=fração de composição e a massa específica de cada componente.

- Determinação da massa específica aparente: Indica que o volume medido para as determinações é relativo ao volume total das amostras analisadas, ou seja, o volume de sólidos mais o volume de poros (espaços vazios). Ensaio de Proveta: O método consiste em acomodar as P em uma proveta graduada, a fim de formar um leito não compactado. Assim, a massa específica aparente será determinada assim: ρ_APARENTE=M_Partícula/V_Leito

- Determinação da porosidade: A porosidade, ε, é definida como a razão entre o volume vazio e o volume total (sólidos mais espaço vazio). O valor de ε depende da forma e distribuição de tamanho de partículas, da relação entre o diâmetro da partícula e o diâmetro do leito e do método usado para formar o leito de partículas. ε=V_Vazio/V_Total =((V_Total-V_Sólido))/V_Total

ou ε=1-ρ_Aparente/ρ_Específico

Caso rôAparente=rôEspecífico, a porosidade é nula, ou seja, o sólido é compacto (não há espaços vazios).

- Determinação do fator de forma (esfericidade): Este método foi aplicado apenas para as amostras de porcelana e poliuretano. A forma das P pode ser tão importante quanto à distribuição das suas dimensões. O método usual de exprimir o fator de fórmula é o de fazer a razão entre a propriedade da partícula e a propriedade correspondente de uma esfera que tem um diâmetro igual à dimensão medida da P. O + comum entre os fatores de fórmula é a esfericidade ϕ, um fator de forma baseado na superfície e no volume. ϕ=((π.D^2))/S_p

Onde Sp=área superficial da P e D=diâmetro da esfera equivalente. Se o nº de Re da partícula for maior que 103, tem-se regime de Newton. Para um nº de Reynolds menor que 0,5 o regime de escoamento é de Stokes e assim a esfericidade é determinada por

V_t=(D_P^2.〖(ρ〗_S-ρ).g.K_1)/(18.μ).

Onde Dp=diâmetro da partícula, rôS=a massa específica do sólido, rô= massa específica do fluido, mi=viscosidade do fluido, g=gravidade e K1=fator que representa uma correção que leva em conta a esfericidade:

K_1=0,843.log⁡〖(ϕ/0,065)〗

Obs: Dentre os métodos, não há um método padrão que seja mais adequado para todas as determinações e todas as partículas. Na hora de escolher a metodologia a ser empregada, deve-se levar em consideração a geometria da partícula, além de suas propriedades físicas e sua utilização.

2) PENEIRAMENTO:

Aula prática: amostra areia grossa e moída conjunto de 6 peneiras, (5p+1 fundo cego) t=5 min pesadas antes e depois da amostra, para verificar a massa retida.

O peneiramento é um método mecânico de separação de partículas sólidas em função dos diferentes diâmetros apresentados pelas partes que compõem o leito analisado. É de grande importância