Resumo p1

Prévia do material em texto

Processo químico é uma ou um conjunto de operações que provocam transformações físicas e/ou químicas de um material ou de uma mistura de materiais, cujo objetivo é a partir das matérias – primas chegar a um produto de interesse.
Operações unitárias são etapas individuais que envolvem transformações físicas em um processo de transformação da matéria- prima no produto desejado. Ocorrem antes e depois do reator. 
- Transferência de energia térmica = transferência de calor. Ex: evaporação, condensação, resfriamento, cozimento, congelamento.
- Transferência de massa = transferência de massa. Ex: evaporação, destilação, secagem, extração liquido –liquido e solido-liquido.
- Transferência da quantidade de movimento = mecânica dos fluidos. Ex: bombeamento, ventilação, transferência pneumática, centrifugação, filtração, peneiramento.
Produção de açúcar:
Recepção da cana, vai pra lavagem onde se retira as impurezas, terra, depois vai para o preparo da cana (a cana passa por um picador pra quebrar as moleculas pra aumentar a area superficial para facilitar a extração) e extração do caldo através das moendas. O caldo vai para a parte de tratamento. Vai para o evaporador, concentra, e vai pro cristalizador e mandado para o transporte.
O caldo vai para a fermentação, gera etanol e hidroxido de carbono (usado para produzir refrigerante. Vão para o destilador e vai ter a separação da agua e do etanol.Gera varios tipos de etanol: Etanol hidratado é o alcool da bomba de combustivel, a agua e o alcool atingem um ponto azeutropico e nao consegue separar. Alcool hidratado passa por desidratação e forma o alcool anidro. Alcool neutro é o alcool na forma mais pura, passa por um processo de purificaçao para a retirada de impurezas.
O etanol que é evaporado é recuperado e volta para o processo. 
O bagaço é enviado para as caldeiras e vai gerar vapor e gerando energia. Pode vender essa energia. Ou pode ser utilizado para a produção de etanol de segunda geração ou outros produtos como plastico biodegradável.
Os processos podem ser classificados em 3:
- Batelada = a matéria- prima é adicionada, espera-se um período de tempo e retira-se todo o produto formado. Geralmente utiliza-se para pequenas quantidades. 
 Ex: Cozimento de um alimento
- Contínuo = há constante renovação da carga. A matéria- prima é adicionada, e enquanto a reação ocorre o produto vai sendo retirado. 
Permite utilizar temperaturas mais elevadas, evita a decomposição térmica, economiza energia devido o menor tempo necessário para aquecer e esfriar, no entanto para parar a produção deve haver uma programação.
Ex: Linha de produção de um carro
- Semi-contínuo ou semi-batelada = não se encaixa em nenhum dos dois acima. Ex: Água aquecendo.
UNIDADES DE MEDIDA
Metrologia é a ciência que estuda as medições.
Medição é determinar o valor da grandeza.
Medir é comparar uma grandeza, de uma mesma natureza, com um determinado padrão.
As unidades no sistema internacional de medidas é importante para que garantir a clareza dos entendimentos internacionais, coerência ao longo dos anos, transações comerciais, coerência entre unidades simples.
SISTEMA CENTÍMETRO, GRAMA, SEGUNDO (CGS)
SISTEMA AMERICANO DE ENGENHARIA (AES)
HOMOGENEIDADE DIMENSIONAL
Toda equação válida deve ser dimensionalmente homogênea, ou seja, todos os termos de ambos os lados da equação precisam ter as mesmas unidades.
Alguns números são adimensionais, como o número de Reynolds.
MASSA, VOLUME E DENSIDADE
A densidade é a razão entre a massa e volume (kg/m3,g/cm3,lbm/ft3).
O volume específico é o volume por unidade de massa (m3/kg,ft3/lbm) É o inversoda densidade.
A densidade específica ou relativa é a razão entre a densidade da substância e a densidade da substância de referência.
VAZÃO
- Vazão mássica: massa/tempo
- Vazão volumétrica: volume/tempo
Pode ser medida por rotâmetro ou placa de orifício.
- Vazão molar: mol/tempo
FRAÇÃO MÁSSICA E FRAÇÃO MOLAR
- Fração mássica (Xi)= massa de i/ massa total
Frações mássicas podem ser convertidas em frações molares através de: usando-se as frações mássicas conhecidas para calcular a massa de cada componente dentro da base, e convertendo-se essas massas em mols; ou tomando a relação entre os mols de cada componente e a soma total dos mols.
- Fração molar (Yi)= mol de i/ mol total
CONCENTRAÇÃO
Concentração mássica é a massa deste componente por unidade de volume da mistura.
Concentração molar (ou molaridade) é o número de moles do componente por unidade de volume da mistura.
CONCENTRAÇÃO PERCENTUAL
% m/m -massa do soluto (g) em 100 g de solução;
% m/v -massa do soluto (g) em 100 mL de solução;
% v/v -volume do soluto (mL) em 100 mL de solução.
PRESSÃO
Pressão = força/área Unidade: N/m2 (Pa), lbf/in2 , mmHg, atm.
A pressão atmosférica é a pressão que o ar exerce = 760 mmHg.
Pressão relativa= pressão medida em relação a pressão atmosférica, podendo ser negativa ou positiva. Unidade: g após a unidade
Pressão absoluta= é a pressão relativa somada a pressão atmosférica. Unidade: a após a unidade.
Segundo o Teorema de Stevin, a diferença de pressão entre dois pontos é diretamente proporcional a altura e ao peso específico de um líquido em repouso.
ΔP=P2−P1=(h2 -h1)∙ρ∙g
TEMPERATURA
A temperatura é importante para fazer medição e manter o controle da qualidade do produto, segurança dos homens e da máquina, consumo de energia e custo de produção.
As características físico- químicas, o estado físico, a densidade, a condutividade, as dimensões são funções da temperatura. 
BALANÇO DO MATERIAL
Quando a vazão que entra em um processo é diferente da que sai pode ter ocorrido algum vazamento, reação química, adsorção do material ou unidades erradas.
O princípio basico do balanço de massa é a “Lei de conservaçao de massa” onde a massa se mantem constante durante um processo em sistema fechado, ou seja, nenhuma massa é criada ou removida, e sim transformada.
Através do balanço de massa é possível prever e economizar o processo:
- Verificar vazamentos e perdas de materiais
- Checar dados de processo, aferir rendimentos e taxas de conversão, etc
- Especificar uma ou mais correntes de um processo
- Projeto de equipamentos (capacidade), dimensionamento
Estado estacionário
Quando não ocorre variação das variáveis (temperatura, pressão, volume, vazão, etc) durante o processo com o tempo.
Estado transiente
Quando ocorre variação de uma das variáveis com o tempo.
EQUAÇÃO GERAL DO BALANÇO 
ENTRADA – GERAÇÃO – SAÍDA – CONSUMO = ACÚMULO
Sendo a entrada e a saída através das fronteiras do sistema, a geração produzida dentro do sistema, o consumo consumido dentro do sistema e o acúmulo dentro do sistema.
A taxa de acúmulo será 0 quando o sistema é estacionário.
Quando não há reação química no processo, não há geração e consumo.
Balanço diferencial: Representa o que ocorre em um determinado tempo, os componetes são expressos em taxas. Geralmente em processos contínuos.	
Balanço integral: Descreve o que acontece em 2 intervalos de tempo. Geralmente em processos batelada.
- Batelada
- Contínuo e semi-contínuo = O procedimento consiste em escrever o balanço diferencial do sistema e integrá-lo entre dois instantes de tempo.
PASSOS PARA EXECUTAR BALANÇOS DE MASSA
- Desenhe um fluxograma
- Indique todos os valores das variáveis conhecidas
- Indique as variáveis desconhecidas
- Caso nenhuma quantidade ou vazão seja conhecida, escolha uma base de cálculo
- Se houver mistura de unidades mássicas e molares, adotar uma das duas
- Escreva as equações de balanço material
GRAUS DE LIBERDADE
- Contar quantas incógnitas e equações independentes que as relacionam e subtraia um número do outro.
nGL= nincógnitas–nequações independentes
nGL=0: problema pode ser resolvido.
nGL>0: existem mais incógnitas do que equações independentes
nGL<0: existem mais equações independentes do que variáveis
Geralmente há uma certa quantidade de reagenteno produto final.
Reciclo: recuperação dos reagentes, catalisadores, energia, que não foram consumidos. 
By-pass: controle do produto final a partir do controle da planta, manutenção da tubulação, manipulação dos componentes do produto final.
Purga: manutenção das retirada de componentes indesejados, mantendo-os dentro dos limites de concetrações aceitáveis.