Relatório Filtro Prensa, Trabalhos de Química

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FACULDADE DE SÃO BERNARDO DO CAMPO - FASB

Curso: Engenharia Química

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA

Relatório N o: 03

Operação do Filtro Prensa

Prof. Dr. Isabel Danidtza

Data da experiência: 24/10/

Nome do aluno R.A. Assinatura

• Data da entrega do relatório: 07/11/
• Grupo:
  • Amanda Galdino
  • Bruna Alegretti
  • Jaqueline Scapolatempore
  • Monise Alva

2. INTRODUÇÃO TEÓRICA

A filtração é uma operação unitária na qual há uma suspensão e ocorre a separação mecânica entre as fases particulada e fluida. Neste caso, utiliza-se um meio poroso, que retém a fase particulada e é permeável à fase fluida. O meio poroso pode ser chamado de filtro ou meio filtrante e o fluido que sai do filtro é conhecido como filtrado. Durante o processo de filtração da suspensão, a fase particulada poderá acumular-se sobre o filtro, atuando como meio filtrante podendo se chamar de torta de filtração. A fase particulada característica da torta apresentará gradiente de concentração de partículas e o meio, assim constituído, é deformável. A filtração é encontrada em diversos tipos de processamento na indústria química como, por exemplo: indústrias de papel, cervejeira e sucroalcooleira (CREMASCO, 2014, pág. 355 e 356).

Os equipamentos de filtração, ou filtros, podem ser operados em batelada, em que a torta é retirada a cada ensaio de filtração, e de forma contínua. Podem classificar os tipos de filtros como de pressão e filtração a vácuo. Os filtros de pressão podem operar em batelada ou forma contínua, na qual há a lavagem do meio filtrante e a forma de descarga da torta ao final do ciclo de filtração. Os filtros que operam em batelada podem operar fechados, como filtros com placas horizontais ou abertos, como o filtro prensa (CREMASCO, 2014, pág. 356).

O filtro prensa é o mais utilizado dos filtros de pressão em batelada. Ele é caracterizado por apresentar quadros e placas, que são separadas entre si pelo meio filtrante, conforme Figura 1. O funcionamento dele acontece quando a suspensão é bombeada à prensa e escoa através de armações. As partículas acumulam-se dentro da armação formando a torta. O filtrado escoa pelo meio filtrante e as placas de canais de passagem e sai pela parte inferior de cada placa. A filtração continua até que o espaço interno da armação esteja completamente preenchido por particulados. Depois, há a lavagem da torta. Após essa etapa, o filtro é aberto e a torta descarregada (CREMASCO, 2014, pág. 357).

Figura 1 – Filtro tipo prensa.

Fonte: Fonte: CREMASCO, 2014, pág. 358

Foram listadas as vantagens e desvantagens de usar um filtro prensa, conforme tabela 1:

Tabela 1 – Vantagens e desvantagens do filtro prensa

Vantagens Desvantagens Comparando-se aos métodos naturais de tratamento, precisa-se de uma menor área de implantação.

A eficiência da filtração é bastante sensível às variações das características dos resíduos.

As tortas resultantes apresentam baixo conteúdo de umidade.

Difícil lavagem e manutenção do meio filtrante, assim como no interior do equipamento. É uma desvantagem preocupante em processamento de alimentos e fármacos.

São produzidos líquidos límpidos por meio da circulação do filtrado.

As placas podem sofrer fissuras ou romper-se.

Podem ser automatizados. A técnica de filtração necessita de energia elétrica e de técnicos qualificados para a sua operação.

Fonte: CREMASCO, 2014, pág 359

3. PROCEDIMENTO EXPERIMENTAL

Primeiramente com o auxilio de uma proveta de 2 litros transferiram-se 12 litros de água para o tanque de alimentação e também mergulhou-se a haste do agitador na água, conforme a figura 2, para homogeneização da mistura que será filtrada posteriormente.

Conforme a figura 4 organizaram-se as placas do filtro respeitando-se a sequência alternada, 2 – 1 dos orifícios de identificação de cada placa, a começar da direita para esquerda.

Figura 4 – Sequencia alternada das placas do filtro prensa

Ajustaram-se as placas de filtragem com o sistema hidráulico do filtro mostrado na figura 5, primeiramente fechou-se a válvula do sistema e conforme solicitado no procedimento prensaram-se as placas ate a pressão 70 bar, como mostra a figura 6. A pressão não se mantem constante e, portanto ao decorrer da filtração ajustou-se a pressão sempre que necessário.

Figura 5 – Sistema Hidráulico do filtro prensa

Figura 6 – Manômetro indicando a pressão requerida pelo sistema de filtragem

Figura 9 – Válvula para alimentação de polpa e saída de filtrado

Com a abertura das válvulas introduziram-se, conforme a figura 10, as mangueiras de saída do filtrado (linhas pretas) no tanque de filtrado, inclusive à mangueira do coletor auxiliar (linha azul) mostrado na figura 7.

Figura 10 – Linhas de saída de filtrado para o tanque de coleta do filtrado

Com as válvulas da figura 9 abertas, as mangueiras da figura 10 no tanque de filtrado e a mangueira de ar conectada a bomba conforme a figura 8 abriu-se a válvula de ar principal e com a válvula de agulha, conforme a figura 11, ajustou-se a pressão de entrada da bomba em 7 bar. Para evitar problemas na sucção manteve-se a todo o tempo a mangueira de sucção submersa por inteiro na polpa.

Figura 11 – Válvula principal e válvula de agulha

Registraram-se a altura da suspensão no tanque de alimentação em função do tempo, a pressão do manômetro do filtro em função do tempo e por ultimo a altura de filtrado coletado em função do tempo dados esses apresentados no item 4 dados coletados nas tabelas 2, 3 e 4.

Atingiu-se a condição de 30 segundos/ciclo, onde nesse momento fechou-se a válvula principal de ar e logo após a válvula de agulha.

É necessário desobstruir o núcleo das placas do filtro e para isso abriu-se a válvula de desobstrução do núcleo indicada na figura 12 pela seta cinza e vermelha e fecharam-se todas as outras válvulas. Após conectou-se a mangueira de ar na válvula vermelha de desobstrução indicada pela seta amarela e vermelha na figura 13 e abriu-se a mesma.

Figura 14 – Tanque de recolhimento de conteúdo desobstruído

Feito o recolhimento do conteúdo do núcleo, fechou-se o fluxo de ar proveniente das válvulas principal e de agulha, e também, fecharam-se as válvulas vermelha de desobstrução do núcleo e de saída da torta úmida.

Conectou-se a mangueira espiral na entrada de ar do filtro prensa conforme mostra a seta amarela e vermelha na figura 15. Abriu-se a válvula de entrada de ar e também, abriram-se as válvulas de saída da secagem do filtrado. Verteram-se as mangueiras de saída no tanque de filtrado conforme mostram as linhas vermelhas na figura 16.

Figura 15 – Válvula vermelha de desobstrução

Figura 16 – Mangueiras de saída de filtrado no tanque de filtrado

Abriu-se a válvula principal de ar e regulou-se a pressão de entrada de ar em 7 bar com a válvula de agulha, conforme mostra a figura 11, após o processo de secagem da torta fechou-se a alimentação, recolheu-se o líquido retirado da torta no tanque de filtrado e fecharam-se as válvulas de entrada de ar e as de saída do filtrado.

Esvaziou-se o coletor auxiliar no tanque principal de filtrado. Logo após, descarregou-se a pressão do sistema hidráulico colocando-se a válvula na posição “ABRE”, conforme a seta amarela e vermelha indicada na figura 17. A operação de descompressão faz com que as placas do filtro se separem, e com isso coletou-se a torta gerada na filtração.

Figura 17 – Posição da chave de alivio de pressão

4. DADOS COLETADOS

Dados dinâmicos registrados

1. Registrou-se a altura da suspensão no tanque de alimentação em função do tempo,

conforme tabela 2.

Tabela 2 – Altura da suspensão no tanque

Tempo (s) Altura (cm) 0 25, 6’23’’ 23, 15’36’’ 20, 23’57’’ 17, 36’17’’ 13, 47’35’’ 13, 54’18’’ 12,

2. Registrou-se a altura do líquido filtrado coletado, conforme tabela 3.

Tabela 3 – Altura do líquido filtrado coletado Altura (cm)

12,

3. Registrou-se a temperatura da água de alimentação, conforme tabela 4.

Tabela 4 – Temperatura da água Temperatura (ºC)

20

4. Registraram-se as medidas do cubo do filtrado, conforme figura 18.

Figura 18- Dimensões de altura, largura e comprimento do cubo

5. Registraram-se as dimensões do tanque, conforme figura X.

5.1.2.RESULTADOS E DISCUSSÃO DE RESULTADOS

Conforme tabela 6, segue os resultados obtidos a partir dos cálculos solicitados.

Tabela 6 – Resultados

Suspensão Cubo Torta

Concentração -------- ------

Densidade --------

Volume 13854,42 cm³ 9,6cm³ ------

Umidade ---------- --------- 41,68%

Para chegar nesse resultado, foi necessário atentar-se à pressão constante de 70 bar do sistema hidráulico que foi exercida nas placas, nas válvulas de entrada e saída de ar e alimentação de suspensão, além de, observar a quantidade de ciclos para encerramento da bomba de acordo com o tempo de 30 segundos.

Em virtude do que foi mencionado, ao utilizar o filtro prensa, a desvantagem é o processo ser em batelada, manutenção problemática por conta deste processo e a eficiência da filtração é bastante sensível a variação da característica do resíduo. A vantagem entre os processos de separação mecânica é a que a filtração em batelada consegue retirar mais umidade da torta.

5. CONCLUSÕES

Levando-se em conta o que foi observado, o funcionamento do filtro prensa ocorre por meio de processo mecânico que trata-se da separação do particulado e do filtrado por meio de uma membrana porosa.

Em virtude do que foi mencionado, para um bom resultado, deve-se monitorar a pressão que é exercida nas placas, às válvulas de entrada e saída de ar e alimentação de suspensão, além de, observar a quantidade de ciclos para encerramento do processo.

Portanto, após a realização dos cálculos para se achar a umidade da torta, encontrou-se que a mesma apresenta umidade igual a 41,68%, ou seja, apresentando 58,32% de massa seca. Em pesquisas, encontrou-se que filtros prensa apresentam uma torta seca acima de 60%, dependendo de sua finalidade, podendo dizer então que tal diferença ocorreu devido a problemas técnicos do aparelho, como por exemplo, a baixa pressão da linha de ar.

Comparando o resultado de 40,50% obtido por outro grupo e, sendo 41,68%, o obtido pelo grupo, conclui-se que o mesmo está coerente.