Objetivos e Competências
Compreender o movimento relativo de uma partícula em relação a um fluído. Compreender os conceitos de força de arrasto e velocidade terminal.
Calcular velocidades terminais em situação de queda livre ou dificultada.
Compreender as equações de projeto de equipamento de separação de sistemas fluído-partículas.
Projetar equipamento de separação de sistemas bifásicos: elutriadores, filtros, centrífugas, ciclones e sedimentadores.
Avaliar a possibilidade de utilização de uma dada peça de equipamento para uma separação de um sistema bifásico.
Selecionar o equipamento mais adequado para conseguir a separação mais adequada para um sistema fluido-partículas.
Utilização prática de diversos equipamentos à escala piloto: filtro, centrífuga, sedimentação e fluidização. Medição experimental de caudais, pressões, viscosidades, massas específicas e composições de misturas.
Metodologias de ensino
A disciplina está estruturada em aulas teóricas, teórico-práticas, práticas, e de orientação tutorial.
Nas aulas teóricas é apresentada a teoria e na aula teórico-prática é esboçada e explicada a metodologia de resolução de alguns problemas de cálculo típicos da matéria. Nas aulas teórico-práticas os alunos resolvem problemas de cálculo, com o objectivo de consolidar e aplicar os conhecimentos.
Nas aulas práticas de laboratório os alunos executam 2 trabalhos. Nestas aulas os alunos têm oportunidade de observar e quantificar fenómenos explicados na teoria e analisar resultados experimentais.
Nas aulas de orientação tutorial os alunos esclarecem dúvidas de exercícios recomendados pelo professor.
Conteúdos programáticos
- Movimento relativo de uma partícula num fluído: Força de arrasto; Análise do movimento de uma partícula através de um fluído. Velocidade terminal; Queda dificultada; Classificação de partículas. Equipamento.
- Fluxo de fluídos através de leitos de partículas: Fluxo através de leitos fixos. Equação de Ergun; Fluidização homogénea e heterogénea; Velocidade mínima de fluidização.
- Filtração: Filtros de leito (granulares), tela, placa e rotativos; Equações de análise e projeto de filtros para bolos incompressíveis; Equações de análise e projeto de filtros rotativos.
- Separação em campos centrífugos: Ciclones. Métodos de análise e projeto. As observações de Linden e Stairmand; Centrifugação. Tipos de centrifugas. Métodos de análise e projeto de centrifugas tubulares. Separação sólido-líquido e líquido-líquido. Número característico de centrífugas e "scale-up".
- Sedimentação: Métodos de análise e projeto. Área crítica de um espessador: método de Talmadge e Fitch.
