Publicação: Cálculo da tensão nos sólidos para o espessamento e filtração de carbonato de cálcio em suspensões de fluidos newtonianos e pseudoplásticos
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA QUIMICA
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Damasceno, João Jorge Ribeiro
Resumo
A filtração e o espessamento de sistemas particulados são utilizados em muitos processos industriais que envolvem princípios de separação sólido-líquido, como tanques de sedimentação, filtros, na perfuração de poços de petróleo, entre outros. Este trabalho tem como objetivo, avançar nos mecanismos empíricos envolvidos nos processos de separação sólido-líquido e obter equações constitutivas que relacionam a pressão nos sólidos e a permeabilidade em meios porosos a partir de fluidos newtonianos e não-newtonianos. Além disso o processo de compactação do sedimento em fluidos não-newtonianos assim como a obtenção equações constitutivas para alta pressões nos sólidos. Nas experiências foram utilizadas soluções aquosas de goma de xantana 0,1% de concentração em peso, a fim de garantir uma solução não-newtoniana. Para a preparação das suspensões, foi utilizado carbonato de cálcio como material particulado envolvido no processo de separação numa concentração inicial de 11 e 12% em volume. Os testes de sedimentação foram levados a termo e os sedimentos resultantes a partir de cada teste foram avaliados por meio da utilização da Técnica de Atenuação Raios Gama (TARG) que é uma técnica não destrutiva. O sedimento concentrado e estabilizado manteve-se entre 30 e 48% em volume. Ensaios em altas pressões foram efetuados em um filtro comercial tipo HTHP com capacidade de 400 mL, onde a concentração da suspensão utilizada foi de 5% em volume. Os resultados mostram que a TARG foi eficaz para determinar as distribuições de concentração de sedimentos formados a partir de soluções newtonianas e não-newtonianas, permitindo obter equações constitutivas para a pressão nos sólidos, permeabilidade do meio poroso bem como obter a distribuição de compactação do sedimento como função da posição e do tempo, mostrando que o comportamento da sedimentação em fluido newtoniano e não newtoniano apresentam distribuição de concentração de sólidos similares já o tempo de sedimentação bastante distintos.
Abstract
The study of the filtration and thickening of particulate systems are used in many industrial processes that involve processes of solid-liquid separation, such as settling, filters, tanks, in the drilling of oil wells, among others. This paper aims to move forward in the empirical mechanisms involved in the processes of solid-liquid separation and to obtain constitutive equations that relate the pressure and permeability in porous solids from fluids Newtonian and non-Newtonian media, studying the process of sediment compaction in non-Newtonian fluids and constitutive equations to obtain high pressures in the solids. Aqueous solutions of xanthan gum concentration of 0.1% by weight were used in the experiments, in order to ensure a non-Newtonian solution. For the preparation of suspensions, was used as calcium carbonate particulate material in the separation process involved an initial concentration of 11 to 12% by volume. The settling tests were carried to term and the resulting pellets from each assay were evaluated by using the attenuation technique Gamma (TARG) which is a non-destructive technique based on measuring the attenuation of gamma rays. The concentrated sediment and remained stable between 30 and 48% by volume. Assays were performed at high pressures in a commercial HTHP filter type with a capacity of 400 ml, where suspension concentration used was 5% by volume. The results show that TARG was effective in determining sediment concentration distributions formed from Newtonian and non-Newtonian solutions, allowing for constitutive equations to obtain the solids pressure, permeability of the porous medium as well as to obtain the distribution of compaction of the sediment as a function of position and time, showing that sedimentation behavior of Newtonian and non-Newtonian fluid exhibit similar concentration distribution of solids settling time already quite distinct.
Palavras-chave
Sedimentação, Não-Newtoniano, Permeabilidade, Pressão nos sólidos, Sedimentation, Non-Newtonian, Permeability, Pressure on solids, Sedimentação e depósitos, Sólidos, Fluidos não-newtonianos
Citação
OLIVEIRA JÚNIOR, Hélio de. Cálculo da tensão nos sólidos para o espessamento e filtração de carbonato de cálcio em suspensões de fluidos newtonianos e pseudoplásticos. 2014. 115 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014. DOI https://doi.org/10.14393/ufu.di.2014.353