Piscina não newtoniana

Este vídeo ilustra uma das classes de fluido não newtoniano: os fluidos viscoelásticos. Os rapazes misturaram amido com água e colocaram na piscina. Com isto conseguiram andar sobre a solução. Muito interessante e ilustrativo. O filme pode ser acessado pelo link a seguir:

Piscina não newtoniana

Células de Bénard

São células convectivas causadas pela transferência de calor entre placas qundo o fluido é aquecido por baixo. Estas células aparecem no fluido localizado entre as placas.

Considere um fluido, por exemplo água, colocado entre duas placas planas proximas. Uma das placas é a placa quente e a outra é a placa fria. Neste caso, a transferência de calor ocorre atraves do fluido da placa quente para a placa fria.

Se a placa quente estiver sobre a placa fria surge um gradiente de temperatura na direção da placa quente. O gradiente de temperatura induz um gradiente de densidade do fluido na direção oposta. Claro que está sendo suposto que a densidade do fluido decresça com a temperatura e este é o comportamento normal. Como a densidade cresce de cima para baixo, nenhum movimento convectivo ocorre. Então a transferência de calor entre as placas é condutiva.

Agora considere as placas com posições invertidas. A placa quente sob a placa fria. Isso inverte os gradientes de temperatura e de densidade. Com o fluido menos denso (quente)localizado sob o fluido mais denso (frio), um movimento convectivo começa com formação de células conhecidas como células convectivas de Bénard. Ele induz uma transferência convectiva de calor aumentando a taxa de transferência de calor entre as placas.

 

Na verdade a placa fria pode ser dispensada e o fenômeno surge. A causa básica das células de Bénard é o empuxo. As resistências São a viscosidade e a inércia do fluido.

Se as duas placas estiverem a mesma temperatura que o fluido nada acontece. Se a temperatura da placa quente for aumentada o fluxo de calor começa a acontecer, mas nada de células de Bénard. Elas só aparecem depois de uma determinada temperatura ser alcançada. Esta temperatura é um ponto de bifurcação e as células de Bénard são meta estáveis.

EDP 001 – Equações de primeira ordem

Definição

Denomina-se equação diferencial parcial de primeira ordem a toda equação que relacione mais de uma variáveis independentes, uma função desconhecida destas variáveis e as derivadas parciais desta função.

Na engenharia química as variáveis independentes são o tempo, t, e as coordenadas espaciais cartesianas (x, y, z). Em geral é possível reduzir as variáveis espaciais a apenas uma mediante a mudança do referencial cartesiano para um referencial curvilíneo adequado. Neste caso, o número de variáveis independente seria dois (t, x). Alguns problemas estacionários levam a equações com duas variáveis independentes espaciais (x, y).

No que se refere à ordem das equações diferenciais, ela é a ordem da derivada parcial de mais alta ordem que nela aparece. Na engenharia química são raras as equações diferenciais parciais com ordem superior a segunda ordem. Por enquanto apenas equações de primeira ordem serão consideradas.

Classificação

A forma geral das EDP de primeira ordem é:

Se a EDP acima puder ser escrita da seguinte forma

onde r(x, y, u) é uma função não linear de u, ela será dita quasilinear.

Se  a equação puder ser escrita da seguinte forma

ela será dita semilinear. Comparando com a forma quasilinear, observa-se a ausencia de u  nas funções p e q.

Se a equação for linear em relação a u e suas derivadas ela é dita linear. A forma geral das equações lineares é

Se a equação não puder se enquadrar num dos casos acima ela será dita não linear.

EDP de primeira ordem na engenharia química

As EDPs de primeira ordem aparecem na cromatografia, nos trocadores de calor, na polimerização em batelada, nos reatores tubulares sem dispersão axial, na exploração de campos de petróleo maduros por injeção de água ou polímeros, em alguns problemas de otimização.

DEST 003 - Recheios para colunas de fracionamento

Os recheios de colunas podem ser qualquer coisa desde que seja poroso e permeável. Quando houve interesse em microdestilarias no Brasil, um dos recheios propostos para ser usado na coluna de destilação foi bagaço de cana, mas podem ser cacos de tijolo, telha, porcelana ou vidro, etc. O problema com estes recheios é que o dimensionamento fica prejudicado por falta de informações vitais tais como área superficial por unidade de peso do recheio, etc. Por este motivo, a preferência cai em cima de recheios cujas propriedades são disponíveis na literatura. Se estas informações não estão disponíveis é buscar sarna para se coçar. Estes recheios são oferecidos em cerâmica, vidro, metal ou plásticos e em tamanhos que vão de alguns milimetros até mais de dez centimetros. Os maiores normalmente são empilhados a mão e os menores são colocados aleatóriamente derramando na coluna.

Os principais recheios para colunas de fracionamento são:

• Anéis de Raschig

São anéis cilindricos cuja altura é igual ao diâmetro. O seu inventor foi o químico alemão Friedrich Raschig.

• Anéis de Lessing

Bem parecidos com os anéis de Raschig, a diferença é que possuem uma parede dividindo diamatralmente em duas partes. A sua eficiencia é um pouco menor e sua perda de carga um pouco maior do que os anéis de Raschig. Se o seu interior for dividido em quatro partes por paredes perpendiculares então o recheio será chamado anel quartelado. Os anéis de Lessing e suas variantes são usados como suporte de recheio e não como recheio.

• Anéis de Pall

Os anéis de Pall são parecidos dimensionalmente com os anéis de Raschig, a diferença é que da parede cilindrica partem linguetas voltadas para dentro. A perda de carga  pode ser menos da metade da dos anéis de Raschig.

• Selas de Berl

Seu formato lembra uma sela usada para montar cavalos. Se acomodam e se distribuem bem na coluna. É mais eficiente do que os anéis de Raschig na maioria das aplicações, mas também mais caras. Uma sela com desenho mais despojado e fácil de trabalhar é a sela Intalox que é a mostrada na imagem abaixo.

Fora estes existem muitos outros, mas ai passa a ser uma questão a ser resolvida com o vendedor. No Manual do Perry podem ser encontradas as informações necessárias para projeto para os anéis de Raschig e Pall e para as selas de Berl e Intalox. Em termo de vendas, as selas dominam o mercado.

Joseph Louis Gay-Lussac

Quem nasceu hoje, em 1778, foi  Joseph Louis Gay-Lussac em Saint-Leonard-de-Noblat. É dele um dos principios fundamentais da química conhecido como Principio das Proporções Volumétricas de Gay-Lussac. Este principio afirma que nas mesmas condições de temperatura e pressão, os volumes dos gases participantes de uma reação tem uma relação expressa por uma razão de números inteiros pequenos. A sua tese foi publicada em 1808 e se baseava na relação do hidrogênio com o oxigênio. Também foi o primeiro a formular a segunda lei dos gases, conhecida como Lei de Charles, que estipula que, apressão constante o volume de um gás é proporcional a temperatura. O volume de alcool em bebidas é expressa graus Gay-Lussac, ou melhor °GL. 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ele foi educado em casa edepois que seu pai foi preso e o seu tutor fugiu, em 1794, foi enviado se preparar para a Escola Politécnica de Paris onde foi admitido em 1797. Três anos depois foi transferido para a Escola de Pontes e Estradas sendo, logo em seguida,  designado assistente de Berthollet. Em 1802 retorna a Escola Politécnica e, em 1809, se torna Professor de Química. Ele foi também designado Professor de Física na Sorbonne de 1808 até 1832, quando renunciou ao posto.

Gay-Lussac casou com Geneviève-Marie-Joseph Rojot em 1809. Teve cinco filhos. Morreu em Paris em 9 de maio de 1850 e seu túmulo está no Cemiterio Père Lachaise.

Acidente de Bophal

Hoje, em 1984, aconteceu aquele que é considerado o mais grave acidente químico da história em Bhopal na India. Quem fizer as contas verificará que hoje é o jubileu de prata deste acidente que ocorreu exatamente há 25 anos. Nele morreram mais de 2500 pessoas. Bhopal é a capital do estado de Madhya Pradesh e sua população gira em torno de 1.500.000 habitantes. O acidente de Bophal aconteceu numa unidade da Union Carbide.

 

A fábrica ficava nos arredores da cidade, onde existiam vários bairros marginais, o que contribuiu para a magnificação da tragédia. A foto acima mostra crianças brincando nas proximidades da fábrica seis dias antes do acidente.

As pessoas foram vitimadas de várias formas: algumas morreram dormindo, outras saíram cambaleando de suas casas, cegas e em estado de choque, para morrer no meio da rua e uma parcela da população morreu muito depois de chegarem aos hospitais e prontos-socorros. Estima-se que 500.000 pessoas foram atingidas e 27 mil morreram. Os efeitos deste acidentes duram até hoje.

Não há necessidade de descrever como ocorreu o acidente, o video abaixo, editado pelo National Geographic Channel, descreve bem a parte técnica do acidente.

http://www.youtube.com/watch?v=KPZTUXvtZHc

Neste mesmo ano, 1984, ocorreram dois acidentes no Brasil, uma explosão num óleoduto, em Vila Socó, onde morreram 508 pessoas e uma explosão numa plataforma de petróleo onde morreram 40 pessoas.

Fluidos térmicos

São fluidos usados no aquecimento/resfriamento industrial. Um fluido térmico bastante usado é a água. O grande problema da água é o aumento da pressão quando a temperatura se eleva. A 100°C a água ferve a 1 atm, a 200°C ela ferve a 16 atm, a 300°C, a 120 atm e assim por diante. Neste caso, o uso de fluidos térmicos sintéticos é recomendado. Estes recebem nomes de fantasia dos fabricantes como o Dowtherm, o Thermica, o Mobiltherm, o Humbletherm, o Paratherm, etc. Eles são selecionados pelo ponto de ebulição e pela temperatura máxima de uso. Eles podem ser usados em temperaturas até 400°C e apresentam as seguintes vantagens: operam em temperaturas altas com pouca elevação da pressão; não há problema de corrosão; são estáveis; a durabilidade é alta; dispensam purgadores. Para informações detalhadas dos diversos fluidos térmicos os fabricantes devem ser contactados.