Granulometria

DISTRIBUIÇÃO GRANOLOMÉTRICA DE MATERIAIS PARTICULADOS

Objetivo: Determinar experimentalmente a distribuição granulométrica de um material particulado, sua densidade absoluta e densidade aparente em empacotamento para estocagem.

1. INTRODUÇÃO

Diversas operações na Engenharia Química envolvem a separação mecânica entre sólidos particulados e fluidos (filtração, sedimentação, centrifugação, secagem) ou separação térmica (secagem). Por material particulado entende-se um sólido finamente dividido e que apresenta uma distribuição de tamanhos. São exemplos de materiais particulados de interesse para o engenheiro químico: areia, farinha de trigo, bagaço de cana, bagacilho, fuligem dos lavadores, fertilizantes granulados, açúcar granulado, carvão ativado, solo, grãos e cereais em geral, etc. Se o material particulado é muito fino, ele tem a facilidade de se tornar um aerossol (suspensão temporariamente estável de partículas em uma corrente gasosa). Aerossóis são comuns na combustão (gerando fumaça, fuligem), nos processos de extração e fragmentação de minérios e carvão (gerando poeiras) e nos processos de pinturas, galvanoplastia e recuperação de metais (gerando fumos). Se espalhados para a atmosfera, aerossóis podem ser danosos ao meio ambiente e aos seres humanos, bem como podem significar um desperdício de matéria-prima ou de produto no processo industrial.

Nessas operações, bem como em outras, como a cristalização, o transporte pneumático, o peneiramento, etc, duas características do material particulado são essenciais para o correto dimensionamento dos equipamentos: a distribuição granulométrica e a densidade do material particulado.

Materiais particulados normalmente são compostos por partículas de vários diâmetros, ao que chamamos de distribuição granulométrica, e que pode ser computada em relação ao número, à área, ao volume ou à massa de partículas presentes em cada faixa de diâmetro.

Um dos modos mais simples de se mostrar uma distribuição de tamanhos de partículas é através de um histograma. Ele apresenta a percentagem de partículas encontrada em cada intervalo de tamanho. A freqüência (eixo y) pode ser descrita em número de partículas, área superficial, volume ou massa.

Figura 1. Parâmetros importantes em um histograma de distribuição granulométrica.

A distribuição granulométrica de uso mais comum para o engenheiro químico é aquela expressa em massa. Nessa distribuição fazemos uma classificação quanto “à fração ou percentagem em massa de partículas que possuem um determinado diâmetro”. Consideramos que o material particulado de interesse seja homogêneo (ou seja, que uma amostra dele represente todo o material). Assim, uma amostra do material é coletada e analisada em laboratório.

Vê-se do conceito de distribuição granulométrica que é necessária a obtenção da massa das partículas, bem como de seu tamanho (representado aqui por seu diâmetro). A Figura 2 ilustra as características de diferentes materiais particulados, tamanho típico e técnicas de obtenção de distribuição granulométrica e de coleta. A Tabela 1 resume as principais técnicas de análise.

Figura 2. Características de vários materiais particulados.

Tabela 1. Técnicas e equipamentos para análise de materiais particulados.

Por outro lado, sabemos que apenas partículas esféricas apresentam diâmetro. Para partículas irregulares, é comum estabelecermos um critério para convertermos suas dimensões em um equivalente ao diâmetro de uma esfera. A Tabela 2 mostra algumas das definições de diâmetros equivalentes para partículas irregulares.

Tabela 2. Definições de diâmetros equivalentes para partículas.

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