OPERAÇÕES UNITÁRIAS

Neste arquivo você irá encontrar planilha de projeto de:

 
A absorção, ao contrário da adsorção, não ocorre com uma fase sólida mas sim entre duas fases fluidas e o fenômeno consiste na migração dos elementos  entre uma fase e outra.

Para entender a absorção é necessário entender os princípios de equilíbrio de fase e de transporte  (difusão e convecção).

O fator físico relevante neste processo é a área superficial, que deverá ser feito de forma forçada dado que as fases são por princípio imiscíveis. O soluto irá, portanto, migrar através das superfícies de contato das bolhas de uma fase para outra, respeitando as concentrações de equilíbrio e o fenômeno de difusão de superfície.
Por isso no projeto de equipamentos práticos foram desenvolvidas diversas formas de promover esse contato superficial, como por exemplo recheios e pratos, e pulverizadores na injeção do líquido.
 
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Nesta planilha você irá encontrar

  1. Coluna de adsorção
  2. Isoterma de adsorção

Adsorção é o processo no qual uma partícula diluida em um meio adere à superficie de um material em um efeito a nível molecular. O processo de adsorção depende tanto de relações físicas quanto de relações químicas.

As relações físicas mais importantes são o tamanho das moléculas e o tamanho e formato dos poros do adsorvente (fase onde o material adsorvido fica aderido).

As moléculas no ambiente estão sempre se movimentando de forma aleatória, principalmente na fase fluida. Através deste movimento as moléculas entram nos poros do adsorvente. É possível inferir portanto que quanto menor a molécula mais rápido e mais longe ela irá se mover, por ter menos colisão com as paredes dos poros. Por outro lado, moléculas muito pequenas em relação ao tamanho dos poros podem acabar entrando e saindo sem ocorrer nenhuma colisão eficaz contra os sítios ativos. Ou seja, existe uma relação ideal entre o tamanho da molécula e o tamanho dos poros do adsorvente.

Quanto às propriedades químicas da adsorção, temos como principal a polaridade presente nas tanto nas moléculas quanto nos sitios ativos. Esta polaridade, tanto positiva ou negativa, irá promover a atração química entre os elementos o que fará de fato com que o produto permaneça adsorvido na superfície.

Por isso que existe uma  relação inversa entre a temperatura e a eficiência de adsorção, pois quanto maior a temperatura maior será a agitação das moléculas, fazendo com que as atrações ocorrendo nos sítios ativos não sejam forte o suficiente para segurar o adsorbato. 

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A cristalização é um fenômeno de separação principalmente físico, baseado na diferença de ponto de solidificação das moléculas. Neste processo não ocorrem reações químicas, somente a organização das moléculas. Por ser um fenômeno físico, será influenciado por fatores como composição temperatura e pressão, mas não somente a temperatura como também a velocidade com a que ela varia durante o processo. O processo de cristalização é interessante econômicamente por ser muito fácil de reverter, bastanto somente o reaquecimento do material. Durante o processo de cristalização os criais podem se formar de forma organizada ou aleatória. Existe um ramo de pesquisa que consiste em desenvolver cristais com características interessantes e de forma padronizada para aplicação na indústria.   clique aqui para baixar a planilha de projeto de cristalização
Bombas são os equipamentos responsáveis pelo transporte de fluidos, geralmente líquidos. Existem diversos tipos de bombas com suas aplicações. O cálculo de uma bomba depende basicamente da altura que o fluido será transportado e da perda de energia causada pelo atrito com as paredes das tubulações e, obviamente, da vazão necessária. Para fins de cálculo, este atrativo é calculado e convertido em um valor de altura equivalente, sendo somado ao valor da altura. Como cada motor irá transferir uma determinada quantidade de energia ao fluido, podemos concluir que no caso de altura mínima a vazão seria máxima e haverá uma altura máxima onde a bomba não irá prover energia suficiente para provocar movimento. Entre todos estes pontos existe uma relação não linear entre vazão e perda de carga, chamada curva da bomba. É por este motivo que cada bomba deve ter sua própria curva. O tipo de fluido também irá mudar o comportamento da bomba, principalmente pela sua viscosidade e densidade. A viscosidade do fluido. Alguns fluidos podem apresentar ainda “anomalias” quando submetidos a esforço, como é o caso dos fluidos não newtonianos. Além disso, quando falamos de viscosidade estamos nos referindo a viscosidade cinemática, que é a viscosidade do fluido em movimento. Este valor é diferente da viscosidade absoluta, da mesma forma como existe atrito estático e atrito dinâmico entre o pneu dos carros e a estrada. A perda de carga provocada pelas tubulações, que depois será somada à altura, é determinada principalmente por dois fatores.
  1. O atrito entre as paredes do tubo e o líquido, sendo função da rugosidade do material. Para reduzir o atrito é importante não só a escolha dos materiais adequados como também o correto processo de fabricação (geralmente extrusão) e o cuidado para não arrarar o interior do tubo.
  2. Os “acidentes”, como curvas, tês, válvulas, registros, entre outros. Cada vez que o fluído é forçado a mudar de direção ocorre uma grande perda de energia cinética e consequentemente de pressão. Além disso, as soldas e colagens mal feitas geralmente provocam grumos que pioram ainda mais o fluxo no local. Existem diversas práticas de projeto para minimizar as perdas de carga, sendo o principal utilizar o mínimo possível de conexões, utilizar diâmetros de tubo maior onde há mais vazão ou antes de bifurcações, e utilizar curvas no lugar de joelho sempre que possível.
O diâmetro do tubo também é fator crucial já que ele irá influenciar tanto no atrito com as paredes quanto na perda de carga dos acidentes. Sendo assim, o objetivo do projeto hidráulico é minimizar o custo de implementação do projeto, encontrando uma proporção ótima entre o diâmetro e traçado das tubulações e a potência da bomba, considerando eventuais modificações e também os custos de operação.   Clique aqui para baixar a planilha de cálculo de bombas

O ciclone é um equipamento de separação. Sendo geralmente de um sólido suspenso no ar, mas também pode separar dois líquidos de densidades diferentes, ou sólidos suspensos em líquidos.

O princípio de separação é a densidade e inércia. Por padrão, o ciclone é um cilindro que possui um fundo cônico por onde sai a fase densa e uma saída na parte central e superior do cilindro por onde sai a fase leve.

A mistura é injetada com velocidade no topo do cilindro de forma tangencial e “gira” ao redor das paredes do cilindro. A inércia faz com que a fase mais pesada perca velocidade mais rápido, caindo e se aproximando da parede, enquanto a fase leve é levada para o centro do cilindro.

O design do ciclone tem papel crucial em sua performance, sendo papel do engenheiro de projetos otimizar para que a separação seja eficiente levando em consideração os limites econômicos.

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