Termodinâmica

Os gases são substâncias fundamentais para a propagação da vida na atmosfera terrestre. Na indústria as propriedades dos gases são exploradas em termos termodinâmicos e em reações químicas.

Uma reação química muito explorada é a produção de metano gasoso (CH4) a partir da matéria orgânica em tanques conhecidos como biorreatores; nestes o controle da pressão é fundamental para o rendimento da reação e para projetar as dimensões do reator de forma segura. O metano pode ser utilizado como fonte alternativa de energia em usinas termoelétricas. A produção de metano ocorre em aterros sanitários, onde o lixo é processado gerando o gás que é canalizado até as usinas.

O desenvolvimento e melhoramento desta tecnologia é fundamental, pois além de ser uma fonte renovável de energia contribui para a redução dos lixões nos centros urbanos.

Suponha que você é o engenheiro industrial responsável por projetar um biorreator para a produção de metano. O material de construção do biorreator apresenta uma pressão admissível de 2 atm, a biorreação produz 80% de metano gasoso e 20% de gás carbônico (CO2). A temperatura de operação é de 577 K e os volumes específicos do CH4 e CO2 são 1479,5 dm3/kg e 547 dm3/kg, respectivamente.

Diante deste contexto você foi desafiado a analisar a integridade física do biorreator quanto às seguintes questões:

a) Considerando que os gases comportam-se como ideais, encontrar a pressão no interior do biorreator.

b) Encontre a pressão no interior do biorreator considerando a equação de correção de Beattie-Bridgeman.

c) Encontre a pressão no interior do biorreator considerando a equação de correção de Benedict-Webb-Rubin.

d) Analise se o biorreator suportará a pressão dos gases e a consequência da escolha dos métodos de cálculo