Os polieletrólitos são compostos de alto peso molecular, apresentando-se na forma de cadeias longas, sendo que sua atividade máxima coincide com a máxima linearização da cadeia. Por terem alto peso molecular e se apresentarem na forma de cadeias longas são mais frágeis, podendo sofrer rompimento em cadeias menores, perdendo atividade.
Vários fatores concorrem para essa quebra da molécula : - agitação;
- pH;
- temperatura.
A qualidade da água utilizada na dissolução do polieletrólito também desempenha papel importante, devendo ser pura e isenta de sais minerais e impurezas sólidas.
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(11) 4156-6688 www.reunion.eng.br 73PREPARO E ADIÇÃO DE
POLIELETRÓLITO
(A) COAGULAÇÃO (B) FLOCULAÇÃO
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PREPARO E ADIÇÃO DE
POLIELETRÓLITO
PARTICULA ENVOLTA COM FLOCULANTE
(A) LIGAÇÃO ENTRE
FLOCULANTE E PARTÍCULA DE LODO (B) ESTRUTURA DO FLOCO
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POLIELETRÓLITO
O bom desempenho dos polieletrólitos depende dos seguintes fatores :
a) grau de hidrólise: desempenho do polieletrólito deve ser determinado experimentalmente via testes de laboratório. No Brasil, valores de 25 a 40 % têm dado bons resultados. (Grau de hidrólise é a % de acrilamida sobre a soma de acrilamida e acrilato de sódio na cadeia polimérica)
b) peso molecular (PM: quanto maior o PM maior será a velocidade de sedimentação. No Brasil tem dado bons resultados com PM de 10 a 15 x 106 - para os decantadores
tradicionais, com elevado tempo de retenção. Para os decantadores sem bandeja necessitam de polímeros com PM de 20 a 25 x 106.
c) carga elétrica: na indústria do açúcar geralmente se utilizam polieletrólitos aniônicos;
d) dosagem empregada: geralmente entre 1 a 5 ppm em relação ao caldo a ser tratado. CUIDADO: dosagens elevadas podem levar a efeitos opostos, ou seja, ao invés de ocorrer a aglomeração das partículas haverá a repulsão, estabilizando o colóide e dificultando a floculação.
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PREPARO E ADIÇÃO DE
POLIELETRÓLITO
Cuidados no preparo.
- os tanques devem ser construídos em aço carbono, mas revestidos com resina epóxy; - a agitação mecânica deve ser leve = 20 rpm;
- diluição no preparo 0,1 a 0,5 % e na dosagem de 0,05 a 0,02 %; - evitar o contato entre partículas de floculante úmido;
- o uso de um dosador vibratório para dispersão do pó em uma corrente de água gerada em um funil dá bons resultados;
- após a dissolução a solução deverá descansar por uma hora; Água para dissolução.
- deve ser isenta de sólidos em suspensão;
- isenta de sais minerais ou baixa dureza (30 ppm em Ca e Mg);
- pH entre 7,0 e 8,0 para tanques revestidos e entre 9,0 e 9,5 para tanques não revestidos - se necessário usar NaOH para a correção;
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POLIELETRÓLITO
Dosagem.- a bomba dosadora deve ser do tipo mono, com velocidade variável;
- as linhas de condução da solução devem ser preferencialmente de PVC, utilizando-se curvas de raio longo e sem singularidades;
- utilizar rotâmetros para medição da vazão de solução enviada para cada decantador; - aplicar em um ponto da tubulação de envio de caldo ao decantador que garanta homogeneização e um certo comprimento de mistura, sem muita turbulência.
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PREPARO E ADIÇÃO
DE POLIELETRÓLITO
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79
AQUECIMENTO
O aquecimento do caldo faz parte do tratamento do caldo, desempenhando vários papéis importantes, entre eles :
- acelera as reações químicas; - facilita a clarificação do caldo :
- promovendo a coagulação de proteínas; - diminuindo a densidade e a viscosidade; - provocando a floculação;
- possibilitando a remoção do ar e dos gases dissolvidos; - elimina e impede o desenvolvimento de bactérias.
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AQUECIMENTO
Temperatura do caldo.
Deve haver disponibilidade de área de troca térmica suficiente para garantia de aquecimento do caldo à temperatura de 105 oC.
Temperaturas mais baixas = clarificação inadequada.
Temperaturas mais altas = destruição de açúcar e formação de cor.
Importante : os instrumentos do setor de aquecimento, principalmente os termômetros, precisam funcionar. Sua manutenção e aferição devem garantir a veracidade das leituras efetuadas.
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Vapor de aquecimento.Geralmente são usados vapores vegetais para aquecimento do caldo, podendo ser empregados, dependendo das condições da usina, até três fontes :
Vegetal do pré (VG1) aquecimento final : 70 a 105 oC;
Vegetal da 1a caixa (VG2) 2o aquecimento : 55 a 72 oC;
Vegetal da 2a caixa (VG3) 1o aquecimento : 35 a 55 oC;
As tubulações de vapor que alimentam os aquecedores devem ser dotadas de termômetros e manômetros.
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CÁLCULO DE AQUECEDORES S = Vazão mássica de vaporls =Calor latente de vaporização do vapor
m = Vazão mássica de caldo a aquecer cp = Calor específico do caldo
t2 = Temperatura final do caldo t1 = Temperatura inicial do caldo Q = Quantidade de calor trocado
U = Coeficiente Global de Troca Térmica A = Superfície de Troca Térmica
DT= Diferença média de temperaturas entre o fluído quente e o frio
Ts = temperatura do vapor
)
.(
.
.
m
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t2
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S
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ln((
)
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T
t
T
t
t
T
s s−
−
−
=
Δ
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AQUECIMENTO
COEFICIENTE DE TROCA TÉRMICA (U) Aquecedores tubulares verticais:
U = Ts . (5 + V) Onde
U = Coeficente global de troca térmica ( kcal/h/m2/C) V = velocidade do caldo (m/s)
Ts = Temperatura do vapor ( C) Normalmente
varia de 600 kcal/h/m2/C a 1000 kcal/h/m2/C (700 a 1163 W/m2/C) Aquecedores tubulares horizontais:
O coeficiente global é cerca de 20 % maior do que o do vertical Aquecedores a placas:
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PERDA DE CARGA DP = 0,0025 . V2 . N (L+1)/D ondeDP = perda de carga em mca V = velocidade do caldo em m/s N = número de passes
L = comprimento dos tubos D = diâmetro dos tubos
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AQUECIMENTO
Remoção de incondensáveis.
O vapor de aquecimento contém ar e gases dissolvidos que precisam ser removidos das calandras dos aquecedores, pois seu acúmulo compromete o desempenho do equipamento.
Retiradas :
- superior utilizada na partida;
- inferior utilização constante - deve ser regulada para evitar desperdício de vapor.
Seu envio pode ser feito para a caixa de evaporação seguinte àquela de onde é retirado o vapor para o aquecedor.
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Remoção de condensados.O condensado deve ser removido continuamente, a fim de garantir exposição plena da superfície de aquecimento ao vapor.
O acúmulo de condensado no aquecedor diminui a área disponível para aquecimento do caldo.
A remoção é feita através de purgadores e sifões, dependendo da pressão do vapor de aquecimento empregado.
Purgadores mecânicos: necessitam programa de manutenção de rotina, principalmente, limpeza de filtros.
Sifões: quando bem dimensionados trabalham sem problemas e, praticamente, sem manutenção.
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AQUECIMENTO
Incrustações.
São o depósito de impurezas nas superfícies internas dos tubos dos aquecedores.. Estas substâncias agem como isolantes, dificultando a transferência de calor e comprometendo o desempenho dos equipamentos, que não aquecerão o caldo até as temperaturas desejadas.
A bateria de aquecedores deve contar com corpos de reserva para permitir o rodízio de operação para limpeza.
É comum o uso de raspadores rotativos para remoção de incrustações, sendo necessário cuidado na definição do diâmetro da roseta e na conferência das peças recebidas, para garantia de que nem se agrida o tubo ( maior), nem se deixe incrustação não removida ( menor).
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Incrustações.Alternativas auxiliares para facilitar a limpeza :
- circular caldo misto (pH=5,5) a quente (70 oC), promovendo-se, praticamente, uma
limpeza ácida da tubulação;
- circular vapor com o aquecedor aberto, para secagem da incrustação. Atenção : cuidado com o uso de água fria.
- limpeza química
Velocidades altas aumentam as taxas de transferência de calor e diminuem a
formação de incrustações. O projeto e o arranjo dos aquecedores deve contemplar a definição de velocidades que minimizem os depósitos, sem comprometimento da perda de carga.
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FLASHEAMENTO
Ao aquecermos o caldo a 105 oC, contido na tubulação, sob pressão, estamos
impedindo que ele entre em ebulição, pois, na pressão atmosférica, a cerca de 98oC,
ele já ferveria.
Tirando proveito deste fato é que foi concebida a operação de flasheamento, que consiste na expansão brusca do caldo de sua pressão na tubulação para a pressão atmosférica.
Esta ebulição explosiva e violenta elimina o ar e os gases dissolvidos contidos no caldo, inclusive aquele adsorvido na superfície das partículas de bagacilho.
Se a remoção destes gases não for efetuada a decantação, e a clarificação, ficarão seriamente comprometidas.
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BALÃO DE FLASH
Consiste de um vaso cilíndrico vertical, ou horizontal, construído em aço carbono, que deve oferecer superfície suficiente para a completa liberação do vapor de flash e dos gases.
É importante o correto dimensionamento da área de flash para liberação de ar e gases, e da área de chaminé para minimizar o arraste.
Problemas mais frequentes :
- balão de flash subdimensionado;
- balão de flash muito elevado em relação aos decantadores.
Deve-se limitar a um máximo de 500 mm o desnível entre o fundo do balão e a entrada do decantador, para se evitar velocidades muito altas de alimentação.
Deve-se evitar a sucção de ar pela saída de caldo do balão, através do uso de quebra- vórtices. O ideal seria manter um selo entre a saída do balão e o nível de caldo no decantador.