Velocidade Terminal e Peneiramento de Partículas

Velocidade Terminal

O conhecimento do valor da velocidade terminal é extremamente importante para a compreensão da fluidodinâmica de uma partícula sólida, sendo essencial para o projeto de separadores fluido-partículas, tais como elutriadores, câmaras de poeira, ciclones, hidrociclones, sedimentadores entre outros equipamentos de separação de partículas.

A velocidade terminal da partícula isolada vT, refere-se à velocidade constante atingida por uma partícula isolada quando lançada em um fluido em repouso, ou seja, um caso particular da aplicação da primeira Lei de Newton.

Empuxo e Stokes

A força de empuxo segue o princípio de Arquimedes, que a força exercida sobre corpo submerso em um fluido é igual ao volume de fluido deslocado multiplicado pela aceleração gravitacional. O sinal negativo indica que essa força tem o sentido contrário ao da força peso. A força de arraste está associada à resistência direta da partícula em ser arrastada pelo fluido.

Existem três termos em que a equação pode ser decomposta:

• (A) Força decorrente do arraste de Stokes: sendo resultado das contribuições do arraste de fricção e de forma.
• (B) Força de arraste aparente: resulta da aceleração/desaceleração da partícula em um meio fluido ao seu redor.
• (C) History Force: relacionada à mudança na camada limite hidrodinâmica que envolve a partícula.

Fatores que Afetam a Eficiência do Peneiramento

Taxa de Alimentação

A capacidade do peneiramento é definida como a razão ótima de alimentação para encontrar as especificações requeridas dos produtos. Essa taxa, usualmente expressa como fluxo de massa seca (t/h), é um dos fatores mais críticos que afetam o peneiramento. A capacidade da peneira determinará o número de peneiras requeridas. No caso do peneiramento industrial, o excesso na alimentação (kg/h) da peneira resultará na direção errada das partículas e fluido para o fluxo retido, além da redução da vida útil da tela (Colman, 1980). Dependendo de outros fatores, a taxa ótima de alimentação pode ser mantida até certo ponto sem uma diminuição significativa da eficiência. A capacidade de uma tela é determinada por meio de ensaios completos para otimizar todos os fatores que afetam a performance do peneiramento.

Percentagem de Sólidos

Em analogia ao item anterior, partículas da fração passante são transportadas pelo fluido (água) através das aberturas da tela. Neste caso, o volume de água necessário ao peneiramento afetará sua eficiência, que aumenta quando a percentagem de sólidos na polpa de alimentação diminui (Colman, 1980). Na prática, utiliza-se um valor da ordem de 20% de sólidos, independente da densidade dos sólidos. Por exemplo, elevada eficiência poderia ser obtida em casos onde a percentagem de sólidos na alimentação esteja situada em torno de 45% de sólidos, como em polpas de areia com densidade 2,6, ou seja, material com baixa quantidade de finos.

Otimização da Eficiência do Peneiramento

Para maximizar a eficiência do peneiramento, é comum a prática de classificação por tamanho com 10 a 15% de sólidos na polpa. A prática tem mostrado que esse procedimento proporciona melhores resultados, além de ser mais indicado que a adição de água diretamente sobre a tela da peneira. Todavia, cada caso possui suas peculiaridades que devem ser consideradas. Além disso, há que se considerar a viabilidade econômica do processo.

Análise Granulométrica por Peneiramento