Este documento descreve estudos de balanços de massa e energia em um sistema de evaporação a vácuo utilizando um módulo didático. Foram realizados ensaios com água e soluções de sacarose variando a concentração. Os resultados obtidos permitiram estimar propriedades termodinâmicas e calcular a eficiência do processo.
Cálculo numérico, aspectos teóricos e computacionais 2 edição - márcia a. g...Tales Abrantes
Este documento descreve os detalhes de um novo projeto de construção de uma ponte. O projeto inclui a construção de uma grande ponte de concreto com 4 faixas de tráfego através de um rio largo para melhorar o tráfego entre duas cidades próximas.
1. O documento discute o fator de atrito em tubulações e sua importância no projeto de bombas e sistemas de tubulação.
2. É realizado um experimento para medir o fator de atrito em dois tubos de diferentes diâmetros sob diferentes vazões.
3. Os resultados experimentais são usados para calcular grandezas como número de Reynolds, pressão e fator de atrito, que são importantes para entender o escoamento de fluidos em tubulações.
Este documento apresenta 10 exercícios sobre cavitação em bombas. Os exercícios abordam cálculos para verificar se ocorrerá cavitação em bombas dadas suas condições de operação, como vazão, nível do reservatório, perdas de carga e especificações técnicas da bomba.
A empresa de tecnologia anunciou um novo smartphone com câmera aprimorada, maior tela e melhor desempenho. O dispositivo também possui recursos adicionais de inteligência artificial e segurança de dados aprimorados. O lançamento do novo smartphone está programado para o final deste ano.
1) O capítulo diferencia-se ao restringir a equação da energia para regime permanente, simplificando a compreensão dos fenômenos e solução de problemas.
2) São apresentadas as energias mecânicas associadas a um fluido, excluindo efeitos térmicos, e deduz-se a equação de Bernoulli.
3) Ao remover as hipóteses simplificadoras, chega-se à equação geral da primeira lei da termodinâmica para volume de controle em regime permanente.
A empresa está enfrentando desafios financeiros devido à pandemia e precisa cortar custos. O diretor financeiro recomenda demitir funcionários, cortar benefícios e adiar investimentos para economizar 1 milhão por mês. Isso ajudaria a empresa a sobreviver até que a economia melhore no próximo ano.
We help in upgrading your business by facilitating cold refrigeration with our Cofrimell Cold Drink Dispensers which keeps your products at constant temperature. Visit 1stclassbeverage.com to get the details about the equipment.
O documento descreve um estudo de caso sobre melhorias ergonômicas em uma indústria metalúrgica. Foi realizado um levantamento ergonômico que identificou problemas como iluminação inadequada, postura incorreta e uso incorreto de EPIs. Após implementar soluções como pintura das paredes, treinamentos, mudanças no posto de trabalho e placas de isolamento, houve redução significativa de atendimentos médicos por lesões oculares entre os soldadores.
Cálculo numérico, aspectos teóricos e computacionais 2 edição - márcia a. g...Tales Abrantes
Este documento descreve os detalhes de um novo projeto de construção de uma ponte. O projeto inclui a construção de uma grande ponte de concreto com 4 faixas de tráfego através de um rio largo para melhorar o tráfego entre duas cidades próximas.
1. O documento discute o fator de atrito em tubulações e sua importância no projeto de bombas e sistemas de tubulação.
2. É realizado um experimento para medir o fator de atrito em dois tubos de diferentes diâmetros sob diferentes vazões.
3. Os resultados experimentais são usados para calcular grandezas como número de Reynolds, pressão e fator de atrito, que são importantes para entender o escoamento de fluidos em tubulações.
Este documento apresenta 10 exercícios sobre cavitação em bombas. Os exercícios abordam cálculos para verificar se ocorrerá cavitação em bombas dadas suas condições de operação, como vazão, nível do reservatório, perdas de carga e especificações técnicas da bomba.
A empresa de tecnologia anunciou um novo smartphone com câmera aprimorada, maior tela e melhor desempenho. O dispositivo também possui recursos adicionais de inteligência artificial e segurança de dados aprimorados. O lançamento do novo smartphone está programado para o final deste ano.
1) O capítulo diferencia-se ao restringir a equação da energia para regime permanente, simplificando a compreensão dos fenômenos e solução de problemas.
2) São apresentadas as energias mecânicas associadas a um fluido, excluindo efeitos térmicos, e deduz-se a equação de Bernoulli.
3) Ao remover as hipóteses simplificadoras, chega-se à equação geral da primeira lei da termodinâmica para volume de controle em regime permanente.
A empresa está enfrentando desafios financeiros devido à pandemia e precisa cortar custos. O diretor financeiro recomenda demitir funcionários, cortar benefícios e adiar investimentos para economizar 1 milhão por mês. Isso ajudaria a empresa a sobreviver até que a economia melhore no próximo ano.
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O documento descreve um estudo de caso sobre melhorias ergonômicas em uma indústria metalúrgica. Foi realizado um levantamento ergonômico que identificou problemas como iluminação inadequada, postura incorreta e uso incorreto de EPIs. Após implementar soluções como pintura das paredes, treinamentos, mudanças no posto de trabalho e placas de isolamento, houve redução significativa de atendimentos médicos por lesões oculares entre os soldadores.
Este documento contém 11 questões sobre campos magnéticos produzidos por correntes elétricas em condutores. As questões abordam tópicos como campo magnético produzido por dois fios paralelos com correntes opostas, campo no interior e exterior de cabos coaxiais e variação da densidade de corrente em condutores cilíndricos. Resoluções são fornecidas utilizando a lei de Ampère e expressões para campo magnético produzido por correntes em condutores retilíneos e cil
Exercícios de termodinâmica (carnot, rankine e entropia)Rafael Bruno
A empresa de tecnologia anunciou um novo smartphone com câmera avançada, bateria de longa duração e processador rápido. O aparelho também possui tela grande de alta resolução e armazenamento expandível. O lançamento do novo modelo está programado para o final deste ano.
Este documento fornece instruções passo-a-passo para simular processos de separação usando o simulador DWSIM, incluindo destilação flash, operações de ajuste, reciclagem e projeto de coluna de destilação.
O documento discute a importância da educação para o desenvolvimento econômico e social de um país. A educação é essencial para promover a inovação, o empreendedorismo e a competitividade global. Investimentos em educação de qualidade são cruciais para formação de capital humano e geração de crescimento a longo prazo.
O documento apresenta uma apostila sobre cálculo de reatores químicos. Discute a classificação de reatores em termos de escala, natureza das fases, modo de operação e comportamento. Descreve os principais tipos de reatores como batelada, de mistura perfeita, tubular e de fluxo oscilatório. Apresenta conceitos sobre projeto de reatores simples e para reações paralelas.
O documento discute a importância da transferência de oxigênio para microrganismos e descreve diferentes sistemas para transferir oxigênio de ar para um líquido, como lagoas de estabilização, airlifts e tanques agitados. Também aborda a concentração de oxigênio dissolvido em meios de cultivo e como ela é afetada por fatores como temperatura, pressão parcial e concentração de sais.
Este manual técnico descreve o processo de fabricação de tubos de aço carbono com costura, as normas de fabricação e as propriedades técnicas desses tubos. Inclui cálculos de peso, tabelas de dimensões, tolerâncias e composições químicas. Também lista as principais normas e suas aplicações para tubos industriais, de precisão e para condução.
Este documento apresenta um resumo do curso de Mecânica dos Fluidos ministrado pelo professor Alessandro Lisboa. O curso aborda conceitos fundamentais como massa específica, peso específico, unidades do SI e estática dos fluidos. A bibliografia inclui livros-texto sobre o assunto. Exercícios são propostos para fixar os conceitos apresentados.
Trabalho de reatores -Exercicios do fogler - reações multiplasRomário Ewerton
O documento discute projetos de reatores químicos, incluindo:
1) Tipos de reatores como tubulares e suas equações de balanço molar e projeto.
2) Reações químicas como simples, múltiplas, desejadas e indesejadas.
3) Seletividade e como maximizar produtos desejados em reações paralelas ou em série.
Ginastica Laboral Qualidade de Vida - Consultoria - EFICAPCEEMPRE
O documento discute ginástica laboral e sua importância para a saúde e qualidade de vida no trabalho. A ginástica laboral envolve exercícios específicos para cada setor da empresa com o objetivo de prevenir problemas de saúde relacionados ao trabalho. Sua implementação nas empresas trás benefícios como aumento da produtividade e redução de gastos com saúde.
O documento descreve os principais tipos de medidores de vazão, incluindo aqueles baseados na força de arrasto (rotâmetro), na equação da energia (placa de orifício, tubo venturi, bocal) e na pesagem. Ele também fornece detalhes sobre o funcionamento e a formulação teórica da placa de orifício, tubo venturi e bocal.
Este capítulo discute os principais aspectos do projeto de juntas industriais, incluindo vazamento, vedação, forças em flanges, códigos, simbologia, cálculo do torque de aperto, acabamento superficial, paralelismo e planicidade. Além disso, apresenta os tipos de flanges e as novas constantes de juntas.
Solução introduction to fluid mechanics (fox, 6th ed)Eduvfs
This document describes the steps needed to prepare and ship an order of goods to a customer. It details obtaining packaging materials, confirming the order details, packing and sealing the items, applying shipping labels, and arranging for pickup. The order will then be delivered to the customer within the estimated shipping timeframe.
O documento discute conceitos e métodos de esterilização, incluindo:
1) Definições de termos como esterilização, desinfecção e pasteurização.
2) Métodos de esterilização físicos como calor seco e úmido, e químicos como álcoois e óxido de etileno.
3) Parâmetros como tempo e temperatura necessários para esterilização usando vapor saturado.
Este documento descreve os detalhes de um novo projeto de construção de uma ponte. Ele inclui informações sobre o local, os materiais a serem usados e o cronograma de construção projetado de 18 meses. O orçamento total estimado para o projeto é de $15 milhões.
AE03 - ESTUDO CONTEMPORÂNEO E TRANSVERSAL ENGENHARIA DA SUSTENTABILIDADE UNIC...Consultoria Acadêmica
Os termos "sustentabilidade" e "desenvolvimento sustentável" só ganharam repercussão mundial com a realização da Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e o Desenvolvimento (CNUMAD), conhecida como Rio 92. O encontro reuniu 179 representantes de países e estabeleceu de vez a pauta ambiental no cenário mundial. Outra mudança de paradigma foi a responsabilidade que os países desenvolvidos têm para um planeta mais sustentável, como planos de redução da emissão de poluentes e investimento de recursos para que os países pobres degradem menos. Atualmente, os termos
"sustentabilidade" e "desenvolvimento sustentável" fazem parte da agenda e do compromisso de todos os países e organizações que pensam no futuro e estão preocupados com a preservação da vida dos seres vivos.
Elaborado pelo professor, 2023.
Diante do contexto apresentado, assinale a alternativa correta sobre a definição de desenvolvimento sustentável:
ALTERNATIVAS
Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento que não esgota os recursos para o futuro.
Desenvolvimento sustantável é o desenvolvimento que supre as necessidades momentâneas das pessoas.
Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento incapaz de garantir o atendimento das necessidades da geração futura.
Desenvolvimento sustentável é um modelo de desenvolvimento econômico, social e político que esteja contraposto ao meio ambiente.
Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento capaz de suprir as necessidades da geração anterior, comprometendo a capacidade de atender às necessidades das futuras gerações.
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54 99956-3050
Este documento contém 11 questões sobre campos magnéticos produzidos por correntes elétricas em condutores. As questões abordam tópicos como campo magnético produzido por dois fios paralelos com correntes opostas, campo no interior e exterior de cabos coaxiais e variação da densidade de corrente em condutores cilíndricos. Resoluções são fornecidas utilizando a lei de Ampère e expressões para campo magnético produzido por correntes em condutores retilíneos e cil
Exercícios de termodinâmica (carnot, rankine e entropia)Rafael Bruno
A empresa de tecnologia anunciou um novo smartphone com câmera avançada, bateria de longa duração e processador rápido. O aparelho também possui tela grande de alta resolução e armazenamento expandível. O lançamento do novo modelo está programado para o final deste ano.
Este documento fornece instruções passo-a-passo para simular processos de separação usando o simulador DWSIM, incluindo destilação flash, operações de ajuste, reciclagem e projeto de coluna de destilação.
O documento discute a importância da educação para o desenvolvimento econômico e social de um país. A educação é essencial para promover a inovação, o empreendedorismo e a competitividade global. Investimentos em educação de qualidade são cruciais para formação de capital humano e geração de crescimento a longo prazo.
O documento apresenta uma apostila sobre cálculo de reatores químicos. Discute a classificação de reatores em termos de escala, natureza das fases, modo de operação e comportamento. Descreve os principais tipos de reatores como batelada, de mistura perfeita, tubular e de fluxo oscilatório. Apresenta conceitos sobre projeto de reatores simples e para reações paralelas.
O documento discute a importância da transferência de oxigênio para microrganismos e descreve diferentes sistemas para transferir oxigênio de ar para um líquido, como lagoas de estabilização, airlifts e tanques agitados. Também aborda a concentração de oxigênio dissolvido em meios de cultivo e como ela é afetada por fatores como temperatura, pressão parcial e concentração de sais.
Este manual técnico descreve o processo de fabricação de tubos de aço carbono com costura, as normas de fabricação e as propriedades técnicas desses tubos. Inclui cálculos de peso, tabelas de dimensões, tolerâncias e composições químicas. Também lista as principais normas e suas aplicações para tubos industriais, de precisão e para condução.
Este documento apresenta um resumo do curso de Mecânica dos Fluidos ministrado pelo professor Alessandro Lisboa. O curso aborda conceitos fundamentais como massa específica, peso específico, unidades do SI e estática dos fluidos. A bibliografia inclui livros-texto sobre o assunto. Exercícios são propostos para fixar os conceitos apresentados.
Trabalho de reatores -Exercicios do fogler - reações multiplasRomário Ewerton
O documento discute projetos de reatores químicos, incluindo:
1) Tipos de reatores como tubulares e suas equações de balanço molar e projeto.
2) Reações químicas como simples, múltiplas, desejadas e indesejadas.
3) Seletividade e como maximizar produtos desejados em reações paralelas ou em série.
Ginastica Laboral Qualidade de Vida - Consultoria - EFICAPCEEMPRE
O documento discute ginástica laboral e sua importância para a saúde e qualidade de vida no trabalho. A ginástica laboral envolve exercícios específicos para cada setor da empresa com o objetivo de prevenir problemas de saúde relacionados ao trabalho. Sua implementação nas empresas trás benefícios como aumento da produtividade e redução de gastos com saúde.
O documento descreve os principais tipos de medidores de vazão, incluindo aqueles baseados na força de arrasto (rotâmetro), na equação da energia (placa de orifício, tubo venturi, bocal) e na pesagem. Ele também fornece detalhes sobre o funcionamento e a formulação teórica da placa de orifício, tubo venturi e bocal.
Este capítulo discute os principais aspectos do projeto de juntas industriais, incluindo vazamento, vedação, forças em flanges, códigos, simbologia, cálculo do torque de aperto, acabamento superficial, paralelismo e planicidade. Além disso, apresenta os tipos de flanges e as novas constantes de juntas.
Solução introduction to fluid mechanics (fox, 6th ed)Eduvfs
This document describes the steps needed to prepare and ship an order of goods to a customer. It details obtaining packaging materials, confirming the order details, packing and sealing the items, applying shipping labels, and arranging for pickup. The order will then be delivered to the customer within the estimated shipping timeframe.
O documento discute conceitos e métodos de esterilização, incluindo:
1) Definições de termos como esterilização, desinfecção e pasteurização.
2) Métodos de esterilização físicos como calor seco e úmido, e químicos como álcoois e óxido de etileno.
3) Parâmetros como tempo e temperatura necessários para esterilização usando vapor saturado.
Este documento descreve os detalhes de um novo projeto de construção de uma ponte. Ele inclui informações sobre o local, os materiais a serem usados e o cronograma de construção projetado de 18 meses. O orçamento total estimado para o projeto é de $15 milhões.
AE03 - ESTUDO CONTEMPORÂNEO E TRANSVERSAL ENGENHARIA DA SUSTENTABILIDADE UNIC...Consultoria Acadêmica
Os termos "sustentabilidade" e "desenvolvimento sustentável" só ganharam repercussão mundial com a realização da Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e o Desenvolvimento (CNUMAD), conhecida como Rio 92. O encontro reuniu 179 representantes de países e estabeleceu de vez a pauta ambiental no cenário mundial. Outra mudança de paradigma foi a responsabilidade que os países desenvolvidos têm para um planeta mais sustentável, como planos de redução da emissão de poluentes e investimento de recursos para que os países pobres degradem menos. Atualmente, os termos
"sustentabilidade" e "desenvolvimento sustentável" fazem parte da agenda e do compromisso de todos os países e organizações que pensam no futuro e estão preocupados com a preservação da vida dos seres vivos.
Elaborado pelo professor, 2023.
Diante do contexto apresentado, assinale a alternativa correta sobre a definição de desenvolvimento sustentável:
ALTERNATIVAS
Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento que não esgota os recursos para o futuro.
Desenvolvimento sustantável é o desenvolvimento que supre as necessidades momentâneas das pessoas.
Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento incapaz de garantir o atendimento das necessidades da geração futura.
Desenvolvimento sustentável é um modelo de desenvolvimento econômico, social e político que esteja contraposto ao meio ambiente.
Desenvolvimento sustentável é o desenvolvimento capaz de suprir as necessidades da geração anterior, comprometendo a capacidade de atender às necessidades das futuras gerações.
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54 99956-3050
Se você possui smartphone há mais de 10 anos, talvez não tenha percebido que, no início da onda da
instalação de aplicativos para celulares, quando era instalado um novo aplicativo, ele não perguntava se
podia ter acesso às suas fotos, e-mails, lista de contatos, localização, informações de outros aplicativos
instalados, etc. Isso não significa que agora todos pedem autorização de tudo, mas percebe-se que os
próprios sistemas operacionais (atualmente conhecidos como Android da Google ou IOS da Apple) têm
aumentado a camada de segurança quando algum aplicativo tenta acessar os seus dados, abrindo uma
janela e solicitando sua autorização.
CASTRO, Sílvio. Tecnologia. Formação Sociocultural e Ética II. Unicesumar: Maringá, 2024.
Considerando o exposto, analise as asserções a seguir e assinale a que descreve corretamente.
ALTERNATIVAS
I, apenas.
I e III, apenas.
II e IV, apenas.
II, III e IV, apenas.
I, II, III e IV.
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Proteco Q60A
Placa de controlo Proteco Q60A para motor de Braços / Batente
A Proteco Q60A é uma avançada placa de controlo projetada para portões com 1 ou 2 folhas de batente. Com uma programação intuitiva via display, esta central oferece uma gama abrangente de funcionalidades para garantir o desempenho ideal do seu portão.
Compatível com vários motores
AE03 - ESTUDO CONTEMPORÂNEO E TRANSVERSAL INDÚSTRIA E TRANSFORMAÇÃO DIGITAL ...Consultoria Acadêmica
“O processo de inovação envolve a geração de ideias para desenvolver projetos que podem ser testados e implementados na empresa, nesse sentido, uma empresa pode escolher entre inovação aberta ou inovação fechada” (Carvalho, 2024, p.17).
CARVALHO, Maria Fernanda Francelin. Estudo contemporâneo e transversal: indústria e transformação digital. Florianópolis, SC: Arqué, 2024.
Com base no exposto e nos conteúdos estudados na disciplina, analise as afirmativas a seguir:
I - A inovação aberta envolve a colaboração com outras empresas ou parceiros externos para impulsionar ainovação.
II – A inovação aberta é o modelo tradicional, em que a empresa conduz todo o processo internamente,desde pesquisa e desenvolvimento até a comercialização do produto.
III – A inovação fechada é realizada inteiramente com recursos internos da empresa, garantindo o sigilo dasinformações e conhecimento exclusivo para uso interno.
IV – O processo que envolve a colaboração com profissionais de outras empresas, reunindo diversasperspectivas e conhecimentos, trata-se de inovação fechada.
É correto o que se afirma em:
ALTERNATIVAS
I e II, apenas.
I e III, apenas.
I, III e IV, apenas.
II, III e IV, apenas.
I, II, III e IV.
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AE03 - ESTUDO CONTEMPORÂNEO E TRANSVERSAL INDÚSTRIA E TRANSFORMAÇÃO DIGITAL ...
Balanços de Massa e Energia em Sistemas de Evaporaçào a Vácuo.pptx
1. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
BALANÇOS DE MASSA E ENERGIA EM
SISTEMAS DE EVAPORAÇÃO A VÁCUO
Jairo Oliveira de Paula Ferreira
Lorenna Magalhães Drummond
Orientador: MSc. Bruno Alves Resende
2. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
1. Introdução
A Operação de Evaporação
• Presente em diversos processos industriais;
• Uma das mais antigas operações de
separação na indústria;
• Finalidade: separar o solvente volátil de um
soluto não volátil;
• Alto consumo energético;
• Ocorre em trocadores de calor chamados
evaporadores;
• Superfície intermediária entre o fluido de
aquecimento e o fluido de processo.
16/01/2023
2
Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
Figura 1: Evaporador do tipo calandra (ARAÚJO, 2015).
3. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
1. Introdução
A Evaporação na Indústria Sucroalcooleira
• Primeiro estágio de concentração do caldo
tratado nas indústrias sucroalcooleiras;
• Concentração baixa:
– Alto consumo de vapor e tempo de
cozimento;
– Perdas na capacidade dos equipamentos.
• Concentração alta:
– Incrustação.
• Monitoramento:
– Índice de refração de Brix;
– Titulometria;
– Polarização.
16/01/2023
3
Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
Figura 2: Indústria sucroalcooleira (JIMÉNEZ, 2013).
Moenda
Cana de Açúcar
Sulfitação Calagem
Clarificação
Lama
Evaporação
Cozimento e
Cristalização
Centrifugação
Secagem
4. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
1. Introdução
Balanços de Massa
• Situações em que não é possível medir a
concentração de um componente num
processo;
• Análise quantitativa de eficiências,
rendimentos e perdas;
• Estudo mássico de entrada e saída de
materiais.
Balanços de Energia
• Permite identificar e minimizar pontos de
perda;
• Redução de custos de produção.
16/01/2023
4
Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
Objetivos
• Aplicar os conceitos de balanços de massa e
energia em sistemas de evaporação a vácuo;
• Simular a operação em módulo didático:
– Água e soluções de sacarose;
• Estabelecer parâmetros ideais de operação,
buscando a máxima eficiência do processo
em estudo.
5. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
16/01/2023
5
Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
Figura 3: Módulo didático evaporador a vácuo (UP CONTROL, 2018).
2. Metodologia
6. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
2. Metodologia
16/01/2023
6
Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
Figura 4: Fluxograma instrumental e de processo do sistema (AUTORES, 2018).
7. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
2. Metodologia
Ensaios
• Água - 40 minutos;
• Soluções de sacarose: 50, 60 e 70 g/L –
80 minutos;
• Modo semicontínuo:
– Alimentação da solução contínua;
– Extração de evaporado contínua;
– Concentrado acumulou no interior
da calandra.
• Amostragem:
– 50 mL de concentrado;
– Intervalo de 4 minutos;
– Índice de Brix.
16/01/2023
7
Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
Evaporado
Figura 5: Circuito do fluido de processo (AUTORES, 2018).
8. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
2. Metodologia
16/01/2023
8
Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
Tabela 1: Variáveis de processo monitoradas e registradas (AUTORES, 2018).
Tabela 2: Parâmetros de operação
(AUTORES, 2018).
Parâmetros dos ensaios
9. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
2. Metodologia
16/01/2023
9
Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
Balanços de Energia - Estimativa do Calor Específico em Regime Transiente
• Calor absorvido pelo fluido de processo
• Calor cedido pelo fluido de aquecimento
Equação 1
Equação 2
10. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
2. Metodologia
16/01/2023
10
Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
Balanços de Energia em Regime Permanente
• Lei da conservação da energia aplicada ao sistema
Equação 3
Equação 4
• Energia Total cedida ao sistema
Equação 1
Equação 2
• Entalpia de aquecimento
• Entalpia de aquecimento e evaporação
11. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
2. Metodologia
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11
Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
Balanços de Energia – Estimativas: Latente de Vaporização, EPE e Eficiência Energética
• Latente de vaporização
Equação 5
• Eficiência energética
Equação 6
• EPE – Elevação do Ponto de Ebulição: temp. do concentrado = temp. ebulição
• Soluções de 50, 60 e 70 g/L
• Coeficiente global de troca térmica
Equação 7
12. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
2. Metodologia
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12
Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
Balanços de Massa
Equação 8
• Lei da conservação da massa aplicada ao sistema
• Balanço de massa global
• Balanço de massa de sacarose
Equação 9
Equação 10
Considerações: volume constante e volume variável - solução ideal
13. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
16/01/2023
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Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
3. Resultados e Discussão
Balanços de Energia
Figura 6: Temperatura do concentrado na calandra (TI-01), nos regimes transiente (a) e permanente (b) (AUTORES, 2018).
14. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
16/01/2023
14
Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
3. Resultados e Discussão
Tabela 3: Dados de regime transiente para estimativa
de calor específico médio (AUTORES, 2018).
Figura 6: Temperatura do concentrado na calandra
(TI-01), no regime transiente (AUTORES, 2018).
Balanços de Energia
Calor específico teórico da água: 4,19J/g*ºC)
15. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
16/01/2023
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Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
3. Resultados e Discussão
Figura 7: Balanço de energia com base nas potências (Watts) em regime permanente (AUTORES, 2018).
Balanços de Energia
16. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
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Curso de Engenharia Química
16/01/2023
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Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
3. Resultados e Discussão
Latente de vaporização teórico para a água: 2.260,87 J/g – 13,09%
Tabela 4: Dados de regime permanente para estimativa
de latente de vaporização (AUTORES, 2018).
Balanços de Energia
17. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
16/01/2023
17
Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
3. Resultados e Discussão
Tabela 4: Cálculo do coeficiente global de troca térmica
(AUTORES, 2018).
Balanços de Energia
18. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
16/01/2023
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Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
3. Resultados e Discussão
Figura 8: Temperatura em regime permanente do concentrado (TI-01) na calandra em função da concentração da solução de
partida (AUTORES, 2018).
Balanços de Energia
19. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
16/01/2023
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Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
3. Resultados e Discussão
Figura 9: Curvas de calibração para soluções de sacarose. Correlação entre as concentrações de diferentes soluções de sacarose e
seus respectivos índices de refração de Brix (a). Correlação entre as concentrações das soluções de partida utilizadas nos ensaios e
suas respectivas massas específicas determinadas via picnometria (b) (AUTORES, 2018).
Balanços de Massa
20. Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
Escola Politécnica
Curso de Engenharia Química
16/01/2023
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Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
3. Resultados e Discussão
Balanços de Massa
Tabela 5: Estimativas de concentração final na calandra via balanços de massa (AUTORES, 2018).
21. Escola Politécnica
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Escola Politécnica
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Balanços de Massa e Energia em Sistema de Evaporação a Vácuo
3. Resultados e Discussão
Balanços de Massa
Figura 10: Comparativo de concentrações medidas via refratômetro (determinada) com
resultados calculados por balanço de massa a volume variável (estimada) (AUTORES, 2018).
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4. Conclusões
• Parâmetros de operação estabelecidos;
• Simulação de uma operação industrial em escala laboratorial;
• Validação da metodologia utilizada nas estimativas das propriedades
termodinâmicas:
– Ensaios com água;
• Estimativa do calor específico das soluções processadas:
– Regime transiente.
• Estimativa do latente de vaporização e determinação da eficiência térmica do
sistema e do coeficiente global de troca térmica:
– Balanços de energia;
– Regime permanente.
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4. Conclusões
• Identificação da EPE:
– Perfis de temperaturas de equilíbrio de cada ensaio.
• Estimativa da concentração ao final dos ensaios:
– Balanço de massa de sacarose;
– Volume variável;
– Comportamento ideal.
• Desenvolvimento de um procedimento de prática para o curso de engenharia
química:
– Nosso legado para as próximas gerações de estudantes de engenharia química do
Unileste;
– Que sejam muitas e cada vez melhores!
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Bibliografia
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ARAÚJO, E. C. D. C. Operações Unitárias Envolvendo Trocadores de Calor. São Carlos: Edufscar, 2015.
BADINO JÚNIOR, A. C.; CRUZ, A. J. G. D. Balanços de Massa e Energia na Análise de Processos Químicos. São
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BROWN, G. Ingeniería química. Barcelona: Editorial Marin, 1955.
COULSON, J. M.; RICHARDSON, J. F. Ingeniería Química: Operaciones Básicas. 3. ed. Barcelona: Editorial Reverté,
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HEWITT, G. Evaporators. Thermopedia, 2011. Disponivel em: <http://www.thermopedia.com/content/744/>. Acesso em:
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JIMÉNEZ, L. , “ResearchGate,” Productive system used in Argentina to Produce Ethanol From Sugarcane, Agosto
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ethanol-from-sugarcane_fig1_257680088. Acesso em 19 Novembro 2018.
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LOPES, C. H.; GABRIEL, A. V. M. D. Tecnologia de Produção de Açucar de Cana. São Carlos: Edufscar, 2013.
LOPES, C. H.; GABRIEL, A. V. M. D.; BORGES, M. T. M. R. Tecnologia Sucroalcooleira - Produção de Etanol a
Partir da Cana de Açúcar. São Carlos: Edufscar, 2011.
MACHADO, S. S. Tecnologia da Fabricação do Açúcar. Inhumas: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia,
2012.
MCCABE, W. L.; SMITH, J. C.; HARRIOTT, P. Unit Operations. [S.l.]: [s.n.].
MILCENT, P. F.; PEREIRA, P. C. M. Operações Unitárias - Evaporação. Curitiba: Universidade Federal do Paraná, 2013.
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[s.n.], 2016. 37 p.
WATSON, K. M.; RAGATZ, R. A. Chemical Process Principles: Material and Energy Balances. New York: John Wiley &
Sons, Inc, 1954.
Bibliografia
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OBRIGADO!
Notas do Editor
O princípio dessa operação consiste em evaporar o solvente através do emprego de calor, aumentando assim a concentração do soluto na solução resultante [2]. A transferência de calor ocorre através de uma superfície intermediária entre o fluido de aquecimento e o fluido de processo.
É necessário que o vapor gerado seja separado da solução, sem que haja arraste. Por isso, todos os evaporadores possuem, além da superfície de aquecimento, um espaço para que o vapor gerado seja separado da solução em ebulição (ARAÚJO, 2015).
Durante o regime transiente, a energia na calandra foi predominantemente aproveitada para aquecer o fluido até a temperatura de evaporação na pressão de trabalho. A EQUAÇÃO 1 foi utilizada para determinar a transferência de energia nesse período, com base no calor absorvido pelo fluido da calandra. A EQUAÇÃO 2 faz referência à transferência de calor cedido pela água que circula na carcaça da calandra, e desconsidera a variação do calor específico com a temperatura, devido à baixa amplitude dessa variação. A associação dessas duas equações permitiu estimar valores de calor específico médio do fluido da calandra em cada ensaio.
A Equação 3 expressa a lei de conservação de energia aplicada ao estudo do sistema.
A quantidade de energia fornecida ao sistema foi identificada com base na potência do resistor de aquecimento da água, que alimenta a carcaça da calandra. A EQUAÇÃO 4 considera a atuação constante do controlador sobre o resistor, para corrigir a temperatura durante o regime permanente.
Aplicando os dados do regime permanente e os valores estimados de Cp médio à EQUAÇÃO 1, identificou-se o valor da entalpia de aquecimento.
A EQUAÇÃO 2, adaptada para o regime permanente, retorna a energia total cedida pelo fluido da calandra, que corresponde às entalpias de aquecimento e evaporação.
Por fim, a aplicação do balanço de energia (EQUAÇÃO 3) foi usada para calcular a entalpia de evaporação, tendo sido identificadas todas as porções de energia envolvidas.
A partir dos valores de entalpia de evaporação e massa de condensado recuperada no regime permanente, foi possível estimar os latentes de vaporização dos fluidos de cada ensaio, segundo Equação 5 – nos casos de solução, considera-se a porção de energia necessária para evaporar solvente. Os ensaios com água, cujas propriedades termodinâmicas são conhecidas, serviram de validação para essas estimativas.
Em regime permanente, mesmo com alimentação contínua, a temperatura do concentrado no interior da calandra é constante, sendo esta a temperatura de evaporação. Os dados de ensaios com diferentes concentrações de partida foram usados na estimativa a EPE - elevação do ponto de ebulição, para a sacarose.
A eficiência térmica global, dada pela razão entre a energia aproveitada (EQUAÇÃO 2) pelo sistema e o calor a ele cedido (Equação 4) foi determinada, para cada ensaio, por meio da Equação 6:
Os balanços de massa foram empregados considerando o regime permanente para se estimar, de forma paralela, a massa específica e a concentração da solução no interior da calandra, ao final do processo. A base algébrica foi a lei da conservação da massa, expressa pela EQUAÇÃO 7.
Os valores estimados pelos cálculos de balanço foram comparados com os determinados ao longo de cada ensaio, sendo massa específica via picnometria, e a concentração por índice de refração de Brix. O balanço de massa global (EQUAÇÃO 8) foi utilizado na estimativa da massa específica da solução da calandra, e o balanço de sacarose (EQUAÇÃO 9) na estimativa da concentração.
As típicas aproximações para sistemas de soluções aquosas em regime transiente foram aplicadas em cada balanço: volume constante e volume variável com comportamento de solução ideal – ausência de forças de interação soluto-solvente capazes de alterar o volume da solução. A comparação dos resultados com os dados medidos definiu a melhor aproximação a se aplicar no caso estudado.
O comportamento da temperatura do concentrado na calandra indicou o regime de trabalho do sistema ao longo do tempo. A Figura 2 exibe as temperaturas registradas para os ensaios com água e soluções de sacarose.
Na Figura 2 (a) os dados de regime transiente mostram que a água alcançou temperaturas mais altas que as soluções de 50, 60 e 70 g/L, para os mesmos tempos de ensaio. Isso é consistente com o fato de que, tipicamente, uma solução aquosa de soluto não volátil apresenta maior capacidade térmica do que a água. Além disso, nos tempos 4 e 8 minutos, a temperatura alcançada diminui com o aumento da concentração, confirmando maior demanda de energia para aumentar a temperatura de um meio aquoso mais concentrado. O tempo de 12 minutos representa a transição de regimes para os ensaios com solução.
O perfil de temperatura do concentrado, mostrada Figura 2 (b), representa o regime permanente e indica aproveitamento de energia para evaporação do solvente. O aumento dessa temperatura com a concentração confirma o efeito coligativo ebulioscópico.
A Tabela 3 exibe as variáveis utilizadas na estimativa do calor específico médio das soluções de trabalho. O índice estimado para a água validou a abordagem. Os valores encontrados de calor específico estimado justificam o comportamento das curvas mostradas na Figura 2 (a).
O balanço de energia, em regime permanente (Figura 3), com base nas potências permitiu a comparação de ensaios com diferentes durações. A média de perda térmica registrada entre todos os ensaios foi 66,5%, sendo que a menor perda (maior eficiência térmica) foi verificada nos ensaios com água. Entre os ensaios com soluções, observou-se que a perda térmica diminui com o aumento da concentração da solução processada. Isso pode ser explicado pelos dados da Tabela 3 e da Figura 2 (a): a demanda por maior quantidade de energia para aumentar a temperatura de soluções mais concentradas (calor específico), também implica numa maior capacidade de retenção de calor por parte do meio. As altas perdas térmicas se devem, também, a aspectos construtivos do equipamento utilizado: superfícies de troca térmica e costado em vidro, e ausência de revestimento térmico no evaporador. Esses fatores, embora indesejáveis do ponto de vista termodinâmico, são estratégicos num equipamento didático.
Observou-se também, que a maior parte da energia aproveitada foi sob a forma de entalpia de evaporação. A razão média entre as entalpias de evaporação/aquecimento para os ensaios com solução foi de aproximadamente 24:1. A maior demanda de energia para transição de fase também outra diferença entre os contextos industrial e didático: o fluido de aquecimento típico que circula na carcaça de evaporadores fabris é o vapor saturado, que troca calor latente com o fluido da calandra, saindo da carcaça sob a forma de condensado. A opção pelo aproveitamento de calor latente é mais uma das medidas que conferem maior eficiência térmica aos processos industriais. Finalmente, o porcentual da entalpia de aquecimento aumenta linearmente com o aumento da concentração, confirmando, mais uma vez, as capacidades caloríficas estimadas.
A parcela de energia identificada pelo balanço como entalpia de vaporização e a quantidade de condensado recuperada em cada ensaio, foram utilizadas para estimar a demanda de energia por parte do fluido na calandra para evaporar solvente (Tabela 4). O valor teórico do latente de vaporização da água (2260,87 kJ) validou a abordagem, com desvio de13,08%. Os valores de latente de vaporização também apresentaram aumento à medida que aumentou a concentração do fluido na calandra.
A parcela de energia identificada pelo balanço como entalpia de vaporização e a quantidade de condensado recuperada em cada ensaio, foram utilizadas para estimar a demanda de energia por parte do fluido na calandra para evaporar solvente (Tabela 4). O valor teórico do latente de vaporização da água (2260,87 kJ) validou a abordagem, com desvio de13,08%. Os valores de latente de vaporização também apresentaram aumento à medida que aumentou a concentração do fluido na calandra.
Conforme mostrado na Figura 2 (b), a faixa de temperatura característica do regime permanente varia com a concentração de partida da alimentação. A Figura 4 exibe a elevação do ponto de ebulição como consequência do aumento da concentração.
A curva de calibração utilizada para verificar a concentração das amostras durante os ensaios, bem como a picnometria das soluções de partida, são exibidas na Figura 5. A linearidade observada na correlação com grau Brix demonstra que, para o intervalo estudado, é possível utilizá-lo como referência da concentração. Embora a variação da massa específica com a concentração tenha apresentado comportamento esperado, a força dessa correlação se mostrou menor, sendo necessário mais pontos para conferir maior confiabilidade.
Os balanços globais se mostraram inadequados para se estimar a concentração com base na determinação da massa específica. Isso pode ser explicado, devido à insuficiência de pontos de correlação, conforme mostrado na Figura 5 (b). Também foi constatado que o desvio, independentemente do tipo de balanço, é reduzido quando se considera volume variável, que é a abordagem que melhor interpreta a operação.
Os balanços de sacarose retornaram valores de concentração final muito próximos dos valores determinados em todos os ensaios. Isso é justificado porque o cálculo retorna o valor da concentração de forma direta, o que reduz o erro. Outro fator é a forte correlação observada na Figura 5 (a): o método de verificação da concentração durante os ensaios (°Brix) contou com uma distribuição suficiente de pontos, diminuindo assim o desvio.
A definição da abordagem de balanço de soluto considerando volume variável como a que melhor se aplica ao sistema estudado, é confirmada na Figura 6.