Como determinar o tamanho efetivo e coeficiente de uniformidade de um material filtrante

Como calcular o tamanho efetivo e a uniformidade de materiais filtrantes

Se você trabalha com sistemas de filtragem, certamente já ouviu falar em tamanho efetivo (D10) e coeficiente de uniformidade (C.U). Esses parâmetros são essenciais para dimensionar filtros de água e garantir a eficiência do processo de remoção de partículas. Mas você sabe como calculá-los corretamente?

Neste artigo, vamos explicar de forma simples e prática o que significam esses conceitos e como obtê-los a partir de uma análise granulométrica.



O que é o tamanho efetivo (D10)?

O tamanho efetivo, geralmente chamado de D10, representa o diâmetro das partículas para as quais 10% da massa total da amostra passa pelas peneiras. Ou seja, 10% das partículas são menores que esse valor. O D10 é importante porque indica o menor tamanho predominante do meio filtrante, o que influencia diretamente na velocidade de filtração e na retenção de partículas.

O que é o coeficiente de uniformidade (C.U)?

O coeficiente de uniformidade (C.U) mostra o quanto o material filtrante é uniforme em relação ao seu tamanho de grãos. Ele é calculado pela razão:

C.U =  D60/D10

Onde:

D60 = diâmetro que corresponde a 60% passante acumulado

D10 = diâmetro que corresponde a 10% passante acumulado

Um C.U próximo de 1 indica um material muito uniforme (grãos de tamanhos semelhantes), enquanto valores maiores significam maior variação no tamanho das partículas. Em filtros de água, um C.U entre 1,4 e 1,7 costuma ser ideal para garantir tanto a permeabilidade e diminuir os efeitos de colmatação de leito.

Como calcular na prática?

Para determinar esses parâmetros, siga os passos abaixo:

✅ 1. Realize a análise granulométrica

Separe uma amostra do material filtrante

Pese a amostra com precisão

Passe a amostra por uma série de peneiras padronizadas

Registre o peso retido em cada peneira

✅ 2. Calcule o passante acumulado

Para cada peneira, calcule a porcentagem de massa que passa

Some as porcentagens cumulativamente

✅ 3. Trace a curva granulométrica

No eixo X: tamanho da abertura das peneiras (mm)

No eixo Y: porcentagem passante acumulada (%)

Plote os pontos e conecte-os em uma curva suave

✅ 4. Obtenha os valores de D10 e D60

A partir da curva, identifique o diâmetro correspondente a 10% e 60% passante acumulado

✅ 5. Calcule o C.U

Divida D60 por D10

Por que esses parâmetros são tão importantes?

✅  O D10 ajuda a garantir que o meio filtrante retenha partículas finas sem causar entupimentos excessivos.

✅  O CU garante que a distribuição de tamanhos seja adequada para manter a permeabilidade do filtro e minimizar o efeito de colmatação do leito.

Exemplo de cálculo!

Resultados:

✅ Tamanho efetivo (D10) 0,93 mm

✅ Coeficiente de uniformidade: 1,51