Estudo dirigido - ponto de inundação

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PRATICAS DE LABORATÓRIO I
ESTUDO DIRIGIDO
I – Estudo dirigido: PONTO DE INUNDAÇÃO
Considerando-se que o tratamento de emissões atmosféricas seja fundamental para a implantação de qualquer processo fabril pergunta-se: 
Em se tratando de gases com odores (ppb) qual seria o sistema de tratamento o mais recomendado (adsorção com sólido granulado ou lavagem com torres recheadas? (não considerar tratamento microbiológico)
Lavagem com torres recheadas. 
Em se tratando de emissões atmosféricas com sólidos particulados e contaminantes inorgânicos, qual seria o sistema mais recomendado, torres recheadas ou torres com dispersores (atomizadores)?
Torres recheadas. 
Quais os principais conceitos a serem utilizados na determinação da altura de uma torre recheada?
A altura e o diâmetro da torre são determinados em função do volume dos vapores e líquidos.
Quais os principais conceitos a serem considerados no estudo de um sistema de fluidização?
A fluidização ocorre quando um fluxo de fluido (gás ou liquido) ascendente através de um leito de partículas adquire velocidade suficiente para suportar as adquire velocidade suficiente para suportar as partículas, porém sem arrastá-las junto com o fluido. O leito assume então o aspecto de um líquido em ebulição e devido a isso surgiu o termo “fluidizado”. 
A eficiência na utilização de um leito fluidizado depende em primeiro lugar do conhecimento da velocidade mínima de fluidização. Abaixo desta velocidade o leito não fluidiza; e muito acima dela, os sólidos são carregados para fora do leito.
As características e comportamento de um sistema de fluidização é fortemente dependente de ambas propriedades difásicas, da fase sólida e das propriedades da fase líquida ou do gás. E é importante o estudo da superfície do leito poroso. 
Quais os parâmetros que devem ser considerados no cálculo de uma torre recheada para lavagem de um gás com contaminantes inorgânicos?
Diâmetro > ou = 8dp (diâmetro do recheio); 
Utilizar redistribuidores de líquidos em colunas finas com recheios grandes; 
Vazão: também influencia na formação dos canais preferenciais , aumento da vazão causa um aumento na fração molhada da coluna (até uma vazão bastante alta). 
É vantajoso trabalhar com um valor razoável de h, porque promove o contato na interface(aumento da transfência de massa); 
Por questões de segurança deve-se operar a coluna no ponto de carga x (o movimento do gás interfere no movimento do líquido e começam a ocorrer acúmulos locais, aumentando h, até atingir o pontoY, ponto de inundação) ou pouco abaixo dele. 
Qual a correlação entre a vazão de gás e a vazão de liquido na determinação do diâmetro da torre?
Na determinação do diâmetro de uma torre de absorção recheada e irrigada por uma determinada vazão de líquido, existe um limite superior para a vazão de gás de alimentação. A velocidade do gás correspondente a este limite é chamada de velocidade de inundação (Flooding). A velocidade de inundação está com ΔP/z entre 2,0 e 3,0 in H2O/ft recheio.
A queda de pressão ao longo da coluna (ΔP/z) depende da velocidade ou fluxo do gás;
 Com o aumento da velocidade do gás, ocorre o retardamento ao escoamento do líquido em contracorrente; 
O líquido começa a ficar retido na coluna diminuindo a área da seção da coluna disponível ao fluxo do gás; 
O aumento contínuo do fluxo de gás conduzirá à inundação da coluna; 
O fluxo do gás deve estar entre 40-80% da velocidade de inundação para que isto não ocorra.
Como se mostra o comportamento da queda pressão em função da velocidade de gás numa torre recheada?
A queda de pressão aumenta linearmente com o aumento da velocidade mássica de gás. Este aumento, apesar de conduzir a maiores custos de bombeamento, favorece o processo de transferência de massa e consequentemente diminui a altura de recheio necessária, gerando menor custo, uma vez que aumenta a turbulência. À medida que a velocidade do gás aumenta, a linha tende a inclinar-se, começando no ponto b. A partir deste ponto, a variação da queda de pressão é brusca, segundo a linha BC. No ponto b, chamado ponto de carga, o gás começa a impedir o líquido de escoar pela torre, acumulando-se em determinados pontos. A partir deste ponto a retenção de líquido aumenta rapidamente com a vazão de gás. O ponto C é o ponto de inundação, onde a torre recheada apresenta uma camada de líquido que vai aumentando, até sair pelo topo junto com o gás.
Como se determina a velocidade ótima numa torre recheada?
Deve ser entre 50 e 70% da velocidade do ponto de inundação.
Qual o critério utilizado para determinação da velocidade de escoamento de um gás numa torre recheada?	
A velocidade de escoamento do gás deve ser seguramente distante do ponto de inundação.
O que vem a ser ponto de inundação e como pode ser determinado?
A vazão do liquido tem que ser suficiente para molhar o recheio, porém não pode ser muito elevada para que não ocorra o arraste da fase gasosa e a consequente diminuição da eficiência. Por sua vez a fase gasosa não pode possuir uma vazão muito elevada a ponto de arrastar o líquido para cima. Tal condição é chamada de inundação e a vazão de gás que começa a arrastar o líquido é chamado de ponto de inundação. A determinação do ponto de inundação em um processo envolve a análise da queda de pressão através do recheio, por um gráfico de correlação generalizada para queda de pressão.
Além da aplicação na lavagem de gases identifique outras aplicações para uma torre recheada.
O uso de torres recheadas é muito comum em absorção e em extração. A ideia do recheio é prover uma enorme superfície de contato líquido-vapor. Para sistemas onde se necessita uma perda de carga muito pequena dentro da torre, como sistemas a vácuo, as torres recheadas apresentam vantagem frente as torres de prato, uma vez que essa última apresenta maior perda de carga.
Exercícios
Usualmente para garantir o escoamento do gás exausto para o sistema de lavagem, este opera em ligeira depressão. O Sistema então contempla um exaustor instalado na saída dos gases da torre e a pressão é mantida por injeção de ar na sucção do exaustor. Para minimizar gastos a torre normalmente é instalada dentro (ou ao lado de um tanque de recirculação. A água é monitorada de sorte que acontecendo sua saturação é transferida para a ETRI. Para garantir o nível no tanque o sistema é dotado de um controle que alimenta agua pura. Balizado nestas informações elabore um fluxograma de processo indicando a interligação dos equipamentos, para um sistema que envolva a lavagem de um gás oriundo de uma área de acabamento de polímero (secagem). 
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