Filtracao1

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Filtracao1

  1. 1. UFSC – Universidade Federal de Santa CatarinaDepto De Eng. Química e de Eng. De AlimentosEQA 5313 – Turma 645 – Op. Unit. de Quantidade de Movimento FILTRAÇÃO A filtração é uma das aplicações mais comuns do escoamento de fluidosatravés de leitos compactos. A operação industrial é análoga às filtraçõesrealizadas em um laboratório que utilizam papel de filtro e funil. O termo filtração pode ser utilizado para processos de separação dossólidos de suspensões líquidas e, também para separação de partículas sólidasde gases, como por exemplo, a separação das poeiras arrastadas pelos gasesutilizando tecidos. O objetivo da operação é separar mecanicamente as partículas sólidas deuma suspensão líquida com o auxílio de um leito poroso. Quando se força asuspensão através do leito, o sólido da suspensão fica retido sobre o meiofiltrante, formando um depósito que se denomina torta e cuja espessura vaiaumentando no decorrer da operação. O líquido que passa através do leito échamado de filtrado. Em princípio a filtração compete com a decantação, a centrifugação e aprensagem. Seu campo específico é: a separação de sólidos relativamente puros de suspensão diluídas; a clarificação total (e às vezes até o branqueamento simultâneo) deprodutos líquidos encerrando pouco sólido; a eliminação total do líquido de uma lama já espessada. Em certas situações a filtração não compete com outras operações. Porexemplo, se o líquido for o produto e o sólido constituir o resíduo, como no casodo óleo existente nas tortas de algodão ou amendoim, a prensagem é o processomais indicado. Porém, quando o objetivo é a clarificação de suspensões de médiae elevada concentração, a centrifugação compete com a filtração. A filtração industrial difere da filtração de laboratório somente no volumede material operado e na necessidade de ser realizada a baixo custo. Assim parase ter uma produção razoável, com um filtro de dimensões moderadas, deve-seaumentar a queda de pressão, ou diminuir a resistência ao escoamento, a fim deaumentar a vazão. A maioria dos equipamentos industriais opera mediante a diminuição daresistência ao escoamento, fazendo com que a área filtrante seja a maiorpossível, sem que as dimensões globais do filtro aumentem proporcionalmente.A escolha do filtro depende em grande parte da economia do processo, porém asvantagens econômicas são variáveis de acordo com o seguinte: Viscosidade, densidade e reatividade química do fluido; Dimensões da partícula sólida, tendência à floculação e deformabilidade; Concentração da suspensão de alimentação; Quantidade do material que deve ser operado; Valores absolutos e relativos dos produtos líquido e sólido;
  2. 2. Grau de separação que se deseja realizar; Custos relativos da mão-de-obra, do capital e da energia. Um filtro funciona como indicado na Fig. 1. Há um suporte do meiofiltrante sobre o qual vai se depositando a torta à medida que a suspensão passaatravés do filtro. A força propulsora da operação varia de um modelo de filtropara outro, podendo ser: próprio peso da suspensão, como no caso da figura; pressão aplicada sobre o líquido; vácuo; força centrífuga. Ao contrário do que se pensa comumente, os poros do meio filtrante nãoprecisam ser necessariamente menores do que o tamanho das partículas. Defato, os canais do meio filtrante são tortuosos, irregulares e mesmo que seudiâmetro seja maior do que o das partículas, quando a operação começaalgumas partículas ficam retidas por aderência e tem início a formação da torta,que é o verdadeiro leito poroso promotor da separação. Tanto isso é verdade,que as primeiras porções do filtrado são geralmente turvas. Figura 1. Princípio de funcionamento de um filtro Em muitas situações o meio filtrante é previamente recoberto com ummaterial inerte que se destina a reter os sólidos contaminantes da suspensão,isto consiste o pré-revestimento. O sólido empregado é denominado auxiliar defiltração, ou ainda, coadjuvante de filtração. Os auxiliares de filtração são bastante utilizados para acelerar a filtraçãoou ainda para possibilitar a coleta mais completa das partículas mais finas dasuspensão. Estes coadjuvantes são sólidos finamente divididos, com estruturarígida, que formam tortas abertas, não compressíveis. Portanto, outra função doauxiliar de filtração é diminuir a compressibilidade da torta. Ele desempenha opapel de “esqueleto” da torta. A adição tem por finalidade impedir acompactação da torta que vai se formando durante a filtração, mantendo-aporosa durante todo o ciclo.
  3. 3. Os auxiliares de filtração mais comuns são: terras de infusórios; terrafuller; areia fina; diatomita ou kieselguhr; polpa de celulose; carbonato de cálcio;gesso; amianto; perlita; carvão. A quantidade a empregar varia com uma série de fatores. Como regrarecomenda-se 1 a 2 kg de auxiliar de filtração por kg de contaminante, mas háuma quantidade ótima. Quantidades menores aumentam o ciclo, porque o meiofiltrante entope, enquanto que maiores quantidades contribuem para aumentar aperda de carga através da torta sem remover o contaminante.Auxiliares de filtração Diatomáceas: As diatomáceas ou terras diatomáceas são rochassedimentares formadas por esqueletos silíceos microscópicos de algas de origemmarinha ou lacustre, de formas muito variadas e cujas dimensões variam de 5 a100 µm. São submetidos a trituração seguida de secagem, sendo que oscoadjuvantes calcinados são submetidos a um tratamento complementar em umforno rotatório com a finalidade de aumentar as dimensões das partículas poraglomeração. Os coadjuvantes sinterizados são calcinados em presença de umsal de sódio que aumenta o efeito de aglomeração. Perlita:Trata-se de uma rocha vítrea de origem vulcânica que se expande aalta temperatura. Como as terras diatomáceas, a perlita é essencialmente sílicasendo também rica em alumínio, que a deixa quimicamente neutra. Celulose:Se emprega em forma de farinha de madeira para dar forma auma pré-capa ou para aerar uma capa de alimentação. Também pode empregar-se em forma de pasta de papel dividida por uma pré-capa e em forma de pó decelulose obtido a partir do pó de madeira mediante a dissolução de lignina epurificação das fibras. Carvão ativo: Obtido a partir dos sub-produtos da fabricação de papel, éimportante pelas suas propriedades absorventes.Meio filtrante Tão grande é a variedade de meios filtrantes utilizados industrialmenteque seu tipo serve como critério de classificação dos filtros: leitos granularessoltos, leitos rígidos, telas metálicas, tecidos e membranas. Os leitos granulares soltos mais comuns são feitos de areia, pedregulho,carvão britado, escória, calcáreo, coque e carvão de madeira, prestando-se paraclarificar suspensões diluídas. Os leitos rígidos são feitos sob a forma de tubos porosos de aglomeradosde quartzo ou alumina (para a filtração de ácidos), de carvão poroso (parasoluções de soda e líquidos amoniacais) ou barro e caulim cozidos a baixatemperatura (usados na clarificação de água potável). Seu grande inconvenienteé a fragilidade, não podendo ser utilizados com diferença de pressão superiores a5 kg/cm2.
  4. 4. Telas metálicas são utilizadas nos “strainers” instalados nas tubulações decondensado que ligam os purgadores às linhas de vapor e que se destinam areter ferrugem e outros detritos capazes de atrapalhar o funcionamento dopurgador. Utilizam-se também nos filtros mais simples que existem, os “nutsch”,e nos rotativos. A importância das telas metálicas na filtração vem crescendoultimamente. Podem ser chapas perfuradas ou telas de aço carbono, inox, níquelou monel. Os tecidos são utilizados industrialmente e ainda são os meios filtrantesmais comuns. Há tecidos vegetais, como o algodão, a juta (para álcalis fracos), ocânhamo e o papel; tecidos de origem animal, como a lã e a crina (para ácidosfracos); minerais: amianto, lã de rocha e lã de vidro, para águas de caldeira;plásticos: polietileno, polipropileno, PVC, nylon, teflon, orlon, saran, acrilan etergal. O inconveniente é que a duração de um tecido é limitada pelo desgaste, oapodrecimento e o entupimento. Por este motivo, quando não estiverem emoperação, os filtros devem ficar cheios de água para prolongar a vida do mesmo.Por outro lado, o uso de auxiliares de filtração diminui o entupimento dostecidos, prolongando sua vida útil. Membranas semi-permeáveis, como o papel pergaminho e as bexigasanimais, são utilizadas em operações parecidas com a filtração, mas que narealidade são operações de transferência de massa: diálise e eletro-diálise. Os critérios de escolha do meio filtrante devem incluir: a capacidade de remoção da fase sólida; a possibilidade de uma elevada vazão de líquido para uma dada quedade pressão; a resistência mecânica; a inércia química frente a suspensão a ser filtrada e a qualquer líquidode lavagem. Como é natural, cada uma destas considerações deve ser contrabalanceada com os aspectos econômicos, de modo que o operador do filtroescolha o meio filtrante que satisfaça aos padrões da filtração e que resulte emum custo global da operação o mais baixo possível.Tipos de torta As características da torta produzida variam de uma operação para outra.Sólidos cristalinos formam tortas abertas que facilitam o escoamento do filtrado.Já os precipitados gelatinosos, como os hidróxidos de ferro e alumínio, produzemtortas pouco permeáveis. De um modo geral o tipo de torta depende: da natureza do sólido, da granulometria e da forma das partículas, do modo como a filtração é conduzida, do grau de heterogeneidade do sólido.
  5. 5. Uma torta com uma dada espessura oferece uma resistência bem definidaao escoamento do filtrado. Quando a vazão de filtrado aumenta, também aresistência aumenta e, como o escoamento no interior da torta é laminar, aqueda de pressão deve ser, em princípio, proporcional à velocidade. Se a vazãodobrar, a queda de pressão ficará duas vezes maior. Algumas tortas cristalinascomportam-se dessa forma. Outras, porém, acarretam quedas de pressão queaumentam mais rapidamente com a vazão e, assim sendo, quando se duplica avazão, a queda de pressão resulta mais do que o dobro. É evidente, nestesegundo caso, que a resistência da torta ao escoamento do filtrado aumenta coma pressão. Tortas deste tipo denominam-se compressíveis, em contraste com asoutras, que são incompressíveis. Uma torta compressível comporta-se como uma esponja. Pressionada, aesponja oferece maior resistência ao escoamento de líquidos pelo seu interiorporque os canais fecham-se e alguns até deixam de existir. É evidente, portanto,que a filtração de uma suspensão que produz torta compressível é mais difícil doque se a torta for incompressível. Como foi dito anteriormente, uma das funçõesdo auxiliar de filtração é diminuir a compressibilidade da torta, sendo que eledesempenha o papel de “esqueleto” da torta. Portanto, a torta é compressível quando a resistência específica, oupermeabilidade, é função da diferença de pressão através da mesma. Comrelação a compressibilidade esta pode ser dividida em: reversível, quando a torta é elástica; irreversível, quando a torta é inelástica A reversibilidade da torta quanto à compressão está relacionada eatribuída à elasticidade das partículas, enquanto na torta filtrante inelástica amaior resistência ao escoamento se deve ao maior grau de empacotamento daspartículas formadoras da torta filtrante. A resistência da torta inelástica écorrespondente ao valor da maior pressão aplicada. Logo, em processos comesse tipo de torta formada, a pressão nunca deve exceder um máximo permitido.Tipos de operação Embora o mecanismo seja sempre o mesmo, uma filtração pode visarobjetivos bem diferentes. Um “strainer”, por exemplo, visa reter escamas deferrugem, fios, etc., enquanto que certos filtros têm por finalidade clarificar domodo mais perfeito possível certos líquidos, como águas e bebidas. Nestesexemplos o sólido é o refugo da operação, mas em outras filtrações ele constituio produto, como no caso da filtração de cristais, pigmentos e outros produtossólidos valiosos. O filtro funciona para produzir torta que na maioria das vezes é lavada edrenada para purificar e separar os sólidos no estado mais seco possível. Hátambém situações nas quais, tanto o sólido quanto o filtrado são produtos, sendoa nitidez da separação um requisito da operação. Em outros casos, uma
  6. 6. separação parcial já é satisfatória. Neste caso o filtro é um espessador e suafunção é produzir uma lama espessa a partir de uma suspensão. No geral, quando o sólido na suspensão a filtrar for menos que 0,1% aoperação poderá ser considerada como clarificação. Quando a concentraçãosuperar bastante este valor a operação poderá ser vista como uma extração: dosólido, quando este for o produto, do líquido ou de ambos.Tipos de filtro Diversos são os fatores que devem ser considerados para especificar umfiltro. Em primeiro lugar estão os fatores associados com a suspensão: vazão,temperatura, tipo e concentração dos sólidos, granulometria, heterogeneidade, eforma das partículas. Vêm depois as características da torta: quantidade,compressibilidade, valor unitário, propriedades físico-químicas, uniformidade eestado de pureza desejado. Há, também, fatores associados com o filtrado:vazão, viscosidade, temperatura, pressão de vapor e grau de clarificaçãodesejado. E finalmente o problema dos materiais de construção. A seleção é feita a partir desses fatores mencionados, porém algunsfatores são dominantes em certos casos, como a escala de operação ou afacilidade de remoção da torta, a perfeição da lavagem ou a economia de mão deobra. O tipo mais indicado para uma dada operação é aquele que, além desatisfazer aos requisitos de operação, também satisfaz quanto ao custo total deoperação. A classificação dos diversos modelos pode ser feita com base nosseguintes critérios: Força propulsora: gravidade, pressão (com ar ou bomba), vácuo, vácuo-pressão e força centrífuga; Material que constitui o meio filtrante: areia, tela metálica, tecido, meioporoso rígido, papel; Função: “strainers”, clarificadores, filtros para torta e espessadores; Detalhes construtivos: filtros de areia, placas e quadros, lâminas erotativos; Regime de operação: batelada e contínuos; Às vezes a classificação é feita em grupos caracterizados pelos tipos demaior tradição: Kelly, Vallez, Oliver, Moore, Sweetland. O inconveniente de adotar um critério isolado como base de classificação éque existem modelos de um mesmo tipo de filtro que acabam ficando em classesdiferentes. É o que acontece quando se adota o primeiro critério como único,pois haverá filtros de lâminas entre os filtros a vácuo e os de pressão. Adotando os detalhes construtivos como critério principal e fazendo acombinação dos outros critérios, os modelos seguem a distribuição abaixo: 1. Filtros de leito poroso granular 2. Filtros prensa
  7. 7. de câmaras de placas e quadros 3. Filtros de lâminas Moore Kelly Sweetland Vallez Tipos variantes 4. Filtros contínuos rotativos Tambor Disco Horizontais 5. Filtros especiais1. Filtros de leito poroso granular Os filtros industriais mais simples são os de meio filtrante granulado,constituídos por uma ou mais camadas de sólidos particulados, suportados porum leito de cascalho sobre uma grade, através do qual o material a ser filtradoflui por gravidade ou por pressão. São empregados geralmente para retirar pequenas quantidades de sólidosde grandes volumes de líquidos, nas quais nem o sólido nem o líquido possuemalto valor unitário, e quando o produto sólido não deve ser recuperado. Por isto,constituem o suporte principal dos sistemas de purificação de águas. Suaprincipal vantagem é o baixo custo de instalação, operação e manutenção. Oinconveniente é a grande área requerida, em virtude da baixa velocidade defiltração. O modelo mais simples é uma caixa com fundo falso perfurado e sobre oqual é colocado um leito poroso granular, geralmente pedregulho e areia. Olíquido turvo é alimentado sobre o leito e o filtrado sai pelo fundo da caixa. Hácaixas de concreto (Fig 2a) e tanques cilíndricos de aço. Neste último caso épossível trabalhar sob pressão para aumentar a capacidade (Fig 2b). Há um tipovariante que funciona a vácuo. Figura 2a e Figura 2b. Filtros de leito poroso A Fig. 3 mostra um filtro de meio filtrante granulado, construído paraoperar sob pressão.
  8. 8. Figura 3. Corte de um filtro de leito vertical granulado Os meios filtrantes duplos permitem operação mais prolongada no ciclo defiltração, antes de ser necessária a lavagem em corrente inversa, pois aspartículas, ou os flocos, maiores ficam retidos no leito mais aberto. Porém,chega-se a um ponto em que a vazão cai ou em que a queda de pressão se tornaexcessiva. Então a filtração cessa e o leito tem que ser limpo, mediante umalavagem com corrente invertida de água, seguida possivelmente por umalavagem com ar. A lavagem reversa pode ser bastante rápida para fluidizar oleito granulado.2. Filtros-prensa O princípio de funcionamento de um filtro-prensa pode ser entendidofacilmente com base nas operações dos funis de Gooch e de Büchner delaboratório. Se dois destes funis com papéis de filtro forem unidos pelas bordas,sendo a suspensão alimentada na câmara formada, a filtração será realizadaatravés dos dois papéis. A diferença é que no filtro-prensa várias câmaras sãojustapostas e em geral a filtração não é realizada a vácuo, mas sob a ação deuma pressão exercida sobre a suspensão no interior das câmaras. A suspensão ébombeada diretamente para os compartimentos do filtro onde a torta érecolhida. Nos modelos comerciais os papéis de filtro são substituídos por umtecido que chamamos genericamente de lona, muito embora qualquer um dostecidos mencionados possa ser usado. Um filtro-prensa é fornecido sob a forma de uma série de placas que sãoapertadas firmemente umas das outras, com uma lona sobre cada lado de cadaplaca. Vem daí a denominação filtro-prensa de placas. Há placas circulares eplacas quadradas, horizontais ou verticais e com depressões ou planas. As placascom depressões, quando justapostas formam o filtro-prensa de câmaras. Quandoas placas são planas os compartimentos de alimentação da torta são formadospor meio de quadros que separam as diversas placas. Este tipo é chamado filtro-prensa de placas e quadros.
  9. 9. a) Filtro-prensa de câmaras Tem este nome porque as placas, sendo rebaixadas na parte central,formam câmaras quando justapostas (Fig. 4). Cada placa tem um furo central.Quando a prensa está montada os furos formam um canal através do qual asuspensão é alimentada nas diversas câmaras. As placas são revestidas comlonas que também apresentam furos centrais correspondentes aos furos dasplacas. Anéis metálicos de pressão prendem as lonas às bordas do furo centraldas placas e ao mesmo tempo servem para vedar a passagem da suspensão peloespaço entre a lona e a placa. As faces das placas têm pequenos ressaltos com aforma de troncos de pirâmide quadrados e que, em seu conjunto, formam umaverdadeira rede de canais por onde vai escoando o filtrado até chegar àsaberturas que se comunicam com as torneiras de saída. Cada placa tem umatorneira, de modo que, se o filtrado de uma dada placa sair turvo, a torneiracorrespondente poderá ser fechada e essa placa deixará de funcionar. De cadalado da placa há uma orelha de suspensão que serve para apoio nos tirantes desuporte. Em uma das extremidades da prensa há um cabeçote fixo e, na outra,um cabeçote móvel que serve para prensar o conjunto por meio de um parafusoresistente operado por um volante. Outras vezes as placas são prensadas pormeio de um sistema hidráulico. Figura 4. Filtro-prensa de câmaras A seqüência de operação é a seguinte: a prensa é montada, começa-se aalimentar a suspensão e prossegue-se até que as câmaras estejam cheias detorta ou quando a pressão exceder um valor pré-fixado. Abre-se a prensa, retira-se a torta e monta-se novamente o conjunto. A principal vantagem oferecida pelos filtros-prensa de câmaras é o baixocusto. As desvantagens são: o custo elevado de operação (a montagem consomemuito tempo) e o desgaste excessivo das lonas. Além disso, não se pode lavar atorta. Por estas razões os filtros de câmaras foram quase completamentesubstituídos pelos de placas planas ou de placas e quadros. b) Filtro-prensa de placas e quadros O filtro-prensa de placas e quadros é, há muito tempo, o dispositivo defiltragem mais comum na indústria. Embora esteja sendo substituído, nas
  10. 10. grandes instalações, por dispositivos de filtragem contínua, têm as seguintesvantagens: Construção simples, robusta e econômica; Grande área filtrante por unidade de área de implantação; Flexibilidade (pode-se aumentar ou diminuir o número de elementospara variar a capacidade); Não têm partes móveis; Os vazamentos são detectados com grande facilidade; Trabalham sob pressões até 50 kg/cm2; A manutenção é muito simples e econômica: apenas substituiçãoperiódica das lonas. Desvantagens: Operação intermitente. A filtração deve ser interrompida, o mais tardar,quando os quadros estiverem cheios de torta; O custo da mão-de-obra de operação, montagem e desmontagem éelevado; A lavagem da torta, além de ser imperfeita, pode durar várias horas eserá tanto mais demorada quanto mais densa for a torta. Suspensões degranulometria uniforme dão tortas homogêneas e, portanto mais fáceis de lavar.Partículas finas tendem a produzir tortas de lavagem difícil. O uso de auxiliaresde filtração melhora as condições de lavagem, mas não resolve completamente oproblema. Figura 5. Filtro-prensa de placas e quadros Este tipo de filtro apresenta placas quadradas, com faces planas e bordaslevemente ressaltadas. Entre duas placas sucessivas da prensa há um quadroque serve como espaçador das placas. De cada lado de um quadro há uma lonaque encosta-se à placa correspondente. Assim, as câmaras onde será formada atorta ficam delimitadas pelas lonas. A estrutura de suporte do conjunto tembarras laterais que servem de suporte para as placas e os quadros. O aperto doconjunto é feito por meio de um parafuso ou sistema hidráulico (Fig. 5).
  11. 11. Há duas classes de filtros-prensa de placas e quadros: os que permitemlavar a torta, denominados filtros-prensa lavadores, e os não-lavadores. A Fig. 6 mostra uma placa e um quadro vistos em perspectiva. A placa éidentificada por um botão na face externa e, o quadro, por dois botões. Em umdos cantos superiores (às vezes nos inferiores) de cada quadro há um furocircular que se comunica com a parte interna dos quadros. As placas tambémapresentam um furo na mesma posição. Quando a prensa é montada, estesfuros formam um canal de escoamento da suspensão através do qual se alimentaa lama no interior de cada quadro. Figura 6. Placas e quadros O filtrado atravessa as lonas colocadas de cada lado dos quadros e passapara as placas, onde escoa pela superfície até chegar aos furos de saída no cantoinferior oposto ao canal de entrada da suspensão nos quadros. As lonas têmfuros na posição correspondente aos canais. A saída de filtrado pode ser feitaatravés de uma torneira existente em cada placa, ou por um canal idêntico ao dealimentação da suspensão formado pela justaposição de furos circulares que secomunicam com a saída das placas. A vantagem do primeiro sistema é permitir retirar de operação as placasque estiverem produzindo filtrado turvo. Por outro lado, em certas circunstânciasa filtração tem que ser realizada a quente e, assim sendo, deve-se usar contra-pressão para evitar a vaporização do líquido. Nestas situações o canal coletorúnico de saída oferece vantagens. Uma outra vantagem deste segundo tipo desaída é evitar a exposição do filtrado ao ar, o que muitas vezes é um requisito deprocesso. O inconveniente é a necessidade de desmontar a prensa se em virtudede uma falha de montagem o filtrado sair turvo. Figura 7. Filtro-prensa lavador
  12. 12. Um filtro-prensa lavador difere do anterior pela inclusão das placaslavadoras identificadas por três botões (Fig. 7). A montagem é feita com placasfiltrantes e placas lavadoras alternadas, ficando sempre um quadro entre elas.No conjunto os elementos ficam assim dispostos: cabeçote fixo (que é uma placafiltrante modificada) – quadro – placa lavadora – quadro – placa filtrante e assimsucessivamente. A Fig. 8 esclarece a montagem e o princípio de funcionamentodurante a filtração. Figura 8. Funcionamento de um filtro-prensa lavador Observa-se que durante este tipo de lavagem a água atravessa toda aespessura a torta e não mais a metade como durante a filtração. Para variar, osdesenhos apresentam uma prensa com canais coletores, tanto para a saída dofiltrado como da água de lavagem. Durante a filtração estão abertos os canais S(entrada de suspensão) e F (saída de filtrado), de modo que a suspensão entrapelos quadros e sai pelas placas. Durante a lavagem estes canais estão fechados e os canais L e L’ estãoabertos. A água de lavagem entra pelas placas de três botões e sai pelas placasde um botão. É fácil observar que durante a lavagem o líquido percorre umcaminho diferente daquele percorrido na filtração. A água de lavagem entra poruma face da torta e sai pela outra. Assim sendo, a área de lavagem é metade dade filtração e o caminho percorrido pelo líquido é o dobro, o que justifica a baixavelocidade de lavagem neste tipo de filtro.3. Filtros de lâminas São constituídos de lâminas filtrantes múltiplas dispostas lado a lado. Aslâminas ficam imersas na suspensão a filtrar, sendo feita a sucção do filtradopara o seu interior por meio de uma bomba de vácuo. Em outros tipos asuspensão é alimentada sob pressão em um tanque fechado que aloja aslâminas. Em ambos os casos, a torta se forma por fora das lâminas e o filtradopassa para o seu interior, de onde sai por um canal apropriado para o tanque defiltrado. Uma lâmina típica consta de um quadro metálico resistente (quadrado oucircular) que circunda uma tela grossa revestida dos dois lados com duas telasmais finas. O conjunto é envolto por uma lona em forma de saco ou fronha. A
  13. 13. vedação é feita com cantoneiras metálicas (Fig. 9). Na parte superior de cadalâmina há uma tubulação de saída do filtrado com válvula e visor. Se uma lâminaestiver filtrando mal, a válvula correspondente é fechada. O conjunto de tubosde saída é reunido em um coletor geral que se comunica com o tanque mantidoem vácuo, onde é recolhido o filtrado. Se a torta tiver que ser lavada, o coletorde saída de filtrado deverá ter uma derivação que vai até um segundo tanque emvácuo para recolher a água de lavagem. Figura 9. Filtro de lâminas De um modo geral a lavagem é sempre melhor realizada em um filtro delâminas do que em um filtro-prensa porque a água de lavagem percorre omesmo caminho do filtrado. É o que se denomina lavagem por deslocamento,que é o modo ideal de lavar a torta, chegando a eliminar até 90% do filtrado emcondições favoráveis. Teoricamente a velocidade de lavagem é igual à velocidadeno fim da filtração. Há quatro tipos principais de filtros de lâminas: Moore; Kelly;Sweetland e Vallez. Abaixo se têm figuras mostrando alguns desses tipos defiltro. Figura 10. Filtro Kelly Figura 11. Variante do filtro Kelly Figura 12. Variante do filtro Kelly
  14. 14. Figura 13. Variante vertical do filtro Kelly Figura 14. Filtro Sweetland4. Filtros contínuos rotativos Como o nome indica, são filtros de funcionamento contínuo, sendoindicados para operações que requerem filtros de grande capacidade. A saída defiltrado, a formação, a lavagem, a drenagem e a descarga da torta são realizadasautomaticamente. Embora haja alguns tipos que funcionam sob pressão, estesfiltros geralmente operam a vácuo. Os tipos existentes são: tambor; de discos ehorizontais. a) Filtro de tambor rotativo (filtro Oliver) Consta de um tambor cilíndrico horizontal que gira a baixa velocidadeparcialmente submerso na suspensão a filtrar. A superfície externa do tambor éfeita de tala ou metal perfurado sobre a qual é fixada a lona filtrante. O cilindro édividido em um número de setores (8 a 24) por meio de partições radiais com ocomprimento do tambor. Ligando estas partições há um outro cilindro interno dechapa comum. Assim, cada setor é parte de um compartimento que se comunicadiretamente com um furo na sede de uma válvula rotativa especial colocada noeixo do cilindro. A cada setor corresponde um tubo e um furo na válvula (Fig.15). A sede da válvula gira com o tambor, mas está em contato com uma outraplaca estacionária com rasgos junto à periferia. Estes rasgos comunicam-seatravés de tubulações presas em uma terceira placa, também estacionária, comos reservatórios de filtrado, água de lavagem e, algumas vezes, de arcomprimido. À medida que o tambor gira, os diversos setores vão passandosucessivamente pela suspensão. Enquanto um dado setor estiver submerso, ofuro que lhe corresponde na sede da válvula estará passando em frente ao rasgoque comunica com o reservatório de filtrado e que é mantido em vácuo. Logoque o setor sair da suspensão e a torta estiver drenada começa a lavagem e ofuro correspondente passa a ficar em comunicação com o reservatório de águade lavagem. Depois de feitas quantas lavagens forem necessárias, a torta ésoprada com ar comprimido e raspada por meio de uma faca. A retirada da tortanunca é total por duas razões: primeiro, para não haver o risco de rasgar a lonaou a tela do filtro e segundo, para não “perder” o vácuo. Muitas vezes trabalha-se com pré-revestimento.
  15. 15. As vantagens dos filtros rotativos são a grande capacidade e a pequenamão-de-obra necessária. Geralmente 30 a 40% da área ficam submersos nasuspensão. Para obter maior capacidade a imersão pode ser aumentada até70%. As desvantagens são o custo elevado, o alto custo de operação, alimitação da diferença de pressões e a imperfeição da lavagem. Figura 15. Filtro Oliver b) Filtro de disco-rotativo Este filtro possibilita uma taxa de filtração especialmente elevada, para umdado espaço de ocupação da fábrica. Neste caso o tambor é substituído pordiscos verticais que giram parcialmente submersos na suspensão (Fig. 16). Oelemento filtrante é constituído de lâminas, mas este não deixa de ter ascaracterísticas de um filtro contínuo rotativo. O princípio de funcionamento é omesmo do filtro de tambor rotativo, mas a lavagem torna-se menos eficiente. Figura 16. Filtro de disco-rotativo
  16. 16. c) Filtros horizontais O filtro rotatório horizontal mostrado na Fig. 17 é especialmente bemadaptado à filtração de sólidos cristalinos com drenagem rápida. A superfíciefiltrante horizontal impede que os sólidos caiam ou sejam arrastados pela águade lavagem, e possibilita a operação com camadas excepcionalmente pesadas desólidos. Figura 17. Filtro Prayon Este filtro é constituído por uma mesa horizontal circular que gira em tornodo eixo central. A mesa é constituída por um conjunto de segmentos, na formade setores circulares, cada qual com o topo metálico perfurado ou feito em telametálica. Cada setor é recoberto por um meio filtrante conveniente, e está ligadoa um mecanismo central de válvulas, que regulam os instantes apropriados deremoção do filtrado e dos líquidos de lavagem e do enxugamento da torta,durante cada volta da mesa. Cada setor recebe, sucessivamente, a suspensão,depois ocorre a drenagem e a lavagem da torta. A etapa de lavagem pode serfeita até três vezes. Para a retirada da torta, em alguns modelos, o setor gira efica invertido, enquanto a torta é ejetada por um sopro, ao chegar ao final davolta.5. Filtros especiais São alguns filtros que desempenham funções especiais e cuja inclusão emqualquer das classes anteriores não seria muito nítida. Mais importantes são osfiltros a vácuo de batelada, o espessador Shriver e os metalfiltros. Os filtros a vácuo de batelada são os Nutsch, semelhantes aos funis deBüchner de laboratório. Prestam-se para operações de pequena escala e parafiltrar líquidos corrosivos. O investimento é pequeno, mas a mão-de-obra deoperação é elevada.
  17. 17. O espessador Shriver parece um filtro-prensa, mas não tem quadros.Funciona sob pressão, dando um líquido claro e uma lama espessada. Podem-seutilizar unidades em série para conseguir maior espessamento da lama. Os metalfiltros são modelos especiais de filtros que se prestam paraclarificar líquidos contendo pequenas quantidades de sólidos muito finos. Sãoconhecidos também como filtros de cartucho (Fig. 18). São usados para aclarificação de águas, solventes e óleos vegetais. Sua operação é muitoeconômica. Figura 18. Metalfiltro REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICASFOUST, A. S. et.al. (1982). “Princípios das Operações Unitárias” – Ed LTC,Rio de Janeiro – RJ, 2ª edição.GOMIDE, R. (1980). “Operações Unitárias”, vol. 3 – Ed do Autor, SãoPaulo.PAYNE, J. H. (1989). “Operações Unitárias na Produção de Açúcar deCana” – Ed. Nobel: STAB, São Paulo.SHREVE, R. N.; BRINK Jr, J. A. (1980) “Indústrias de Processos Químicos”– Ed. Guanabara Dois S.A., Rio de Janeiro – RJ, 4ª edição.http://www.enq.ufsc.br/disci/eqa5313/

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