Filtro de tambor rotativo a vácuo

Vimos na teoria que a operação em contínuo é interessante porque é simples e não há tempos improdutivos devido a paradas pra limpeza, por exemplo. Entretanto, para processar volumes pequenos não é vantajosa economicamente.

Do ponto de vista operacional, a elevada viscosidade do do fluido impossibilita o uso de filtro a vácuo porque fluidos viscosos precisam de quedas de pressão elevadas na filtração e o vácuo está limitado a

Pergunta bem direta: como é feito o dimensionamento de um filtro de tambor rotativo a vácuo?

Assim como vimos no caso do filtro prensa, para o filtro de tambor rotativo a vácuo também nos baseamos em experimentos pra dimensionar. A diferença é que, para o filtro prensa, os experimentos eram em um “filtrinho” prensa, isto é, em um menor. Já no caso do filtro de tambor rotativo a vácuo, fazemos experimento em FILTRO FOLHA.

Filtro folha é alguma coisa que você possa fazer vácuo de um lado e ter meio filtrante no outro. E aí mergulha-se o filtro folha numa suspensão e começa a fazer vácuo.

O que nos interessa do experimento em filtro folha é medir os tempos de lavagem e secagem, que serão IGUAIS no filtro de tambor rotativo a vácuo, e medir o experimental, ou seja, vazão de filtrado por área de meio filtrante. Baseado neste último, achamos o do filtro industrial por:

Em que:

• é a área efetiva submersa no tanque de suspensão. (Lembra que só uma parte do filtro rotativo fica submersa)
• é o fator de escala, que vai, basicamente, funcionar como um fator de segurança.

Pré capa é aquela mesma ideia que vimos na teoria de filtro prensa de ter um auxiliar de filtração entre o meio filtrante a torta.

Além de achar a área submersa (que vem dessas contas de dimensionamento dos passos anteriores), precisamos achar a área lateral do tambor pra poder mandar construir o filtro! Achamos essa área com:

Em que é a fração submersa da área lateral do tambor. Lembra que tem um gráfico pra achá-la, baseado na porcentagem submersa do diâmetro.

Como vimos na teoria, podemos projetar um filtro de tambor rotativo a vácuo a partir de experimento com filtro folha; e é justamente isso que essa questão pede pra gente fazer.

Baseado no experimental medido, isto é, vazão de filtrado por área de meio filtrante, achamos este parâmetro do filtro industrial por:

Em que:

• é a área efetiva submersa no tanque de suspensão. (Lembra que só uma parte do filtro rotativo fica submersa)
• é o fator de escala, que vai, basicamente, funcionar como um fator de segurança.

Como o enunciado diz que o filtro tem pré-capa, usamos:

E, uma vez achada , como temos o valor de especificado, podemos calcular o valor da área efetiva de filtração.

Temos o dado experimental de que:

Para achar a vazão de filtrado por área de meio filtrante industrial, usamos:

Como o enunciado diz que o filtro tem pré-capa, usamos:

Daí:

Para achar a área efetiva de filtração do filtro industrial, usamos o dado de , que acabamos de calcular:

Temos o valor de vazão industrial desejada especificada pelo enunciado:

Daí é só substituir isso:

Isolando :

Vamos organizar nossas informações primeiro. Do ensaio em filtro folha, sabemos que , e obteve-se um volume de filtrado de Como vazão é volume por tempo:

Daí:

O enunciado pede fluxo de filtrado, a área efetiva de filtração e as dimensões do filtro Dorr-Oliver industrial e diz que quer . Vou passar o para as mesmas unidades:

Para dar as dimensões do filtro Dorr-Oliver, vamos precisar dessa tabelinha do fabricante:

Informa também que o filtro opera com submersão de do diâmetro do tambor. Usando aquele gráfico lá da teoria:

Para mudança de escala em filtro de tambor rotativo a vácuo, usamos:

Como o enunciado diz que o filtro tem pré capa:

O enunciado especifica , daí:

Como já vemos que na tabela do fabricante ele usa área em , vou converter logo:

Para calcular a área total de filtração, usamos o fator de submersão (em base unitária!):

Por fim, vemos a tabela do fabricante para dar as dimensões do filtro.

Repara que não tem o valor de , então selecionamos o filtro que oferece área filtrante imediatamente maior, que é o que oferece . Se escolhêssemos menor, teríamos uma vazão tratada menor do que a exigida. Daí:

Bora organizar as informações mais importantes pros nossos cálculos.

Especificações industriais:

Dados experimentais:

Esse tempo de limpeza é o tempo destinado ao sopro e faca.

Temos que calcular produção de filtrado, a velocidade angular de rotação do tambor e especificar o filtro. Lembrando do conceito de produção do filtrado por unidade de área filtrante:

Que é o , mas com sendo a área total de filtração.

Como temos o volume de filtrado e o tempo gasto para obtê-lo no filtro folha, achamos a vazão experimental:

Como temos a área do filtro folha, achamos o :

A partir disso, podemos calcular para o industrial:

É dada que

Temos a especificação de ; não podemos comparar peixes com gatos, então passando esse para e o para :

Calculando :

Vamos agora calcular o fator de submersão. Não temos a porcentagem do diâmetro submerso então vamos pela geometria. O tempo de um ciclo é:

O tempo relacionado com a filtração é o tempo relacionado com a área efetiva de filtração e o tempo total é o tempo relacionado à área como um todo. Daí:

Daí:

Desse resultado, já conseguimos dimensionar o filtro, já que escolhemos sempre o que forneça área total igual ou imediatamente maior que a calculada. Da tabela do fabricante:

Para calcular a velocidade angular de rotação, nem precisamos saber o diâmetro do tambor; basta saber o tempo de uma rotação, que já calculamos:

Vou calcular a velocidade angular em então preciso do tempo em minutos:

Daí:

Falta calcular a produção. Já vimos que:

Como é a vazão, :

Substituindo os valores que temos: