Transporte de matéria

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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS 
FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA 
EQ 741 - FENÔMENOS DE TRANSPORTE III 
 
 
Prof. Marco Aurélio Cremasco 
Assunto: 13ª Lista de exercícios de EQ 741 
Prazo de entrega: 29/05/2020 (sexta-feira) até às 10 h. 
Enviar para: cremasco@unicamp.br e nahieh.tmiranda@gmail.com 
 
 
1. O descarte nas instalações sanitárias de fármacos não usados ou com prazos de validade expirado, 
hormônios naturais, produtos de limpeza e de higiene pessoal na rede de esgoto, constituem-se em 
micropoluentes emergentes (ME), que podem acarretar efeitos danosos à saúde humana e ao 
equilíbrio da fauna e da flora, tais como toxicidade aquática, seleção de bactérias e desregulação 
endócrina. Existem várias técnicas direcionadas à remoção de ME em sistemas de tratamento de 
esgotos, tais como lodo ativado e emprego de membranas. 
Todavia, tais abordagens apresentam-se em alto custo, motivando 
estudos alternativos e eficazes quanto à redução de impactos 
ambientais. Dentre as alternativas, está aquela em que se utiliza 
coluna de borbulhamento. Assim, no sentido de se iniciar estudos 
para a remoção de MEs, procurou-se avaliar a transferência de gás 
oxigênio presente em corrente ar, em contato semicontínuo à 
vazão volumétrica de 30 mL/min, para água líquida pura a 30 oC 
(η=0,823 cP; ρ=1,042 g/cm3; σ = 71,23x10-3 N/m) em uma coluna 
de borbulhamento de diâmetro 0,16 cm e altura de contato entre as 
fases igual a 2,0 m, conforme ilustra a Figura 1. Considerando-se 
que a concentração do O2 na corrente gasosa que alimenta a coluna 
é igual a 5,0 mg/L, bem como a constante adimensional de 
equilíbrio (ou constante de Henry modificada) na temperatura de 
operação é igual a 19,93, e assumindo escoamento plug flow ideal 
na fase gasosa, pede: 
 
Figura 1. Sistema de borbulhamento 
(a) diâmetro médio das bolhas; 
(b) holdup do gás; 
(c) valor do parâmetro que considera o efeito de transferência de massa na fase gasosa (φ); 
(d) concentração de O2 na fase líquida para z = L para t = 20 min. 
(e) valor do tempo, para z = L, em que a concentração de O2 atinge a situação de saturação. 
 
 
2. O tacrolimo é um fármaco utilizado nos protocolos terapêuticos imunossupressores, principalmente 
em transplantes de fígado e de rins, como também recomendado para o tratamento de doenças 
autoimunes, como artrite reumatoide, asma brônquica e várias desordens dermatológicas, tais como 
vitiligo e demartite. Verificou-se que a obtenção de tacrolimo, via fermentação em tanque agitado, 
segue cinética de primeira ordem, cuja constante cinética é igual a kD = 0,028 hr
-1, assim como 
verificou-se que, em 72 horas, a concentração adimensional do tacrolimo,    AA CtC L
, no caldo 
fermentado atingiu o valor de 0,37. Desse modo, obtenha o valor do coeficiente de capacidade 
individual de transferência de (kLa) para este caso. 
 
 
 
D
D
D
Gás: ar + O2 
Coluna de
borbulhamento
Água
3. Deseja-se avaliar um sistema de agitação destinado à oxidação de matéria orgânica de um efluente 
que apresenta massa específica igual a 1,1 g/cm3 e viscosidade dinâmica igual a 50 cP. Conhecendo-
se a capacidade de descarga do impelidor que é igual a 0,02 m3/s, e a vazão requerida de ar igual a 
300 cm3/s, pede-se: 
(a) projete o sistema de agitação utilizando-se um impelidor do tipo turbina de pás inclinadas de 45º 
para um tanque de 100 litros considerando-o em medidas-padrão de modo que o seu volume venha 
ser 20 % maior do que o volume do líquido a ser agitado; 
(b) obtenha o valor da potência útil de agitação referente ao sistema projetado no item anterior, assim 
como verifique o nível de agitação; 
(c) para fins de análise de desempenho, considere que o sistema de agitação projetado nos itens (a) e 
(b) venha a ser direcionado para avaliar a transferência de gás oxigênio presente em corrente de ar 
para água líquida, cuja corrente gasosa alimenta o sistema à vazão volumétrica de 300 cm3/s, sendo 
a concentração do oxigênio nessa corrente igual a 5,0 mg/L, bem como a constante adimensional de 
equilíbrio (ou constante de Henry modificada) igual a 19,93. Tendo em vista que se assume que se 
trata de um sistema agitado CSTR ideal e sem reação química, obtenha o valor da concentração de 
O2 na fase líquida em 20 min, assim como o tempo em que valor da concentração de O2 que atinge a 
situação de saturação. Compare os resultados obtidos com aqueles oriundos dos itens (d) e (e) do 
Exercício 1.