quarta-feira, 14 de março de 2012

EDO–Problemas de segunda ordem

EDO de segunda ordem

Denomina-se equação diferencial ordinária de segunda ordem a toda equação que relacione uma variável independente, clip_image002, uma função desconhecida desta variável, clip_image004, e as derivadas de primeira e segunda ordens desta função. A forma geral destas equações é

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Neste ponto vale salientar que a variável independente tanto pode ser o tempo ou uma variável espacial como uma distância, clip_image008. A natureza do problema determina qual deve ser escolhida.

Para determinar o grau desta equação, basta escreve-la como um polinômio na derivada de segunda ordem. O grau do polinômio será o grau da equação diferencial. A forma geral de uma equação do terceiro grau é

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Deixando as equações de graus superiores para outro momento e concentrando a nossa atenção nas equações de primeiro grau, então, se a derivada de segunda ordem puder ser explicitada, nem sempre isso é possível, a equação poderá ser escrita da seguinte forma:

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Esta é a forma mais comum de apresentação das equações diferenciais de segunda ordem na engenharia química. As equações que se reduzem a esta forma geral são de segunda ordem e primeiro grau.

Problema de valor inicial

Esta equação pode gerar dois tipos de problemas: um conhecido como problema de valor inicial ou problema de Cauchy e outro conhecido como problema de valor de contorno.

O problema de Cauchy, em sua forma mais comum consiste em fixar os valores da função desconhecida e da sua derivada de primeira ordem no instante inicial, clip_image014 e calcular o valor da derivada de segunda ordem usando a equação diferencial. Este problema pode ser escrito da seguinte forma

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Conhecendo-se a derivada de segunda ordem no ponto inicial, a derivada de terceira ordem é dada por

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e assim sucessiva mente para obter todas as derivadas de ordens superiores. O conhecimento das derivadas permite o desenvolvimento em série de Taylor da solução. É claro que questões sobre a convergência da série e sobre a existência e unicidade de solução podem aparecer para a delícia dos matemáticos.

Problemas de valor de contorno.

Nos problemas de valor inicial, a variável independente é geralmente o tempo. Nos problemas de vapor de contorno, a variável independente é uma distância espacial. Por isso, t será substituído por x. No problema de valor de contorno, a função desconhecida é especificada em dois pontos. Assim,

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Quem for mais atento com certeza percebeu estar diante se um sistema de duas equações e duas incógnitas . As duas incógnitas são exatamente as derivadas da função desconhecida. Se é possível resolver é outra questão. Fica para depois.

domingo, 11 de março de 2012

Fator de caracterização K de Watson

O fator de caracterização de Watson está ligado  a aromaticidade e a parafinicidade do petróleo ou fração. Ele é calculado pela fórmula:

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Por extenso, é a razão  entre a raiz cúbica do ponto de ebulição médio (MABP) em ºR, e a densidade específica a 15ºC  (60ºF) do petróleo. Este fator varia de 10 a 15. O valor 10 corresponde a alta aromaticidade e o valor 15 a alta parafinicidade.Este fator de caracterização pode servir para outras coisas como determinar o índice de viscosidade, o peso molecular, a temperatura crítica, o ponto de anilina, etc. Vale tanto para substâncias puras como para misturas já que segue a regra de mistura. O fator de caracterização do propano é 14,7, do tolueno, 10.1 e do ciclopentano, 11,2. O fator de caracterização de Watson segue a regra de mistura o que facilita os cálculos. Assim

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sexta-feira, 9 de março de 2012

Solubilidade de ácidos, bases, sais e óxidos em água

É sempre bom saber .

  • Qualquer que seja o ânion, os sais dos metais alcalinos e de amônia são solúveis;
  • Qualquer que seja o ânion, os ácidos correspondentes são solúveis;
  • Todos os nitratos e acetatos são solúveis;
  • Os halogenetos (cloreto, iodeto e brometo) são solúveis excetos os de prata, chumbo e mercúrio (I);
  • Os sulfatos de cálcio, bário, estrôncio, prata, chumbo e radio são insolúveis e todos os demais solúveis;
  • Todos os carbonatos, sulfitos e fosfatos são insolúveis exceto os de metais alcalinos, de amônia;
  • Todos os hidróxidos são insolúveis exceto os de metais alcalinos, amônia e bário;
  • Os sulfetos dos metais alcalinos, alcalinos terrosos e amônia são solúveis e todos os demais insolúveis e
  • Todos os óxidos são insolúveis exceto os de metais alcalinos, cálcio e bário.

segunda-feira, 13 de fevereiro de 2012

Destilação reativa

Em algum lugar deste blog, não sei quando e nem onde, foi declarado que praticamente todas as operações unitárias poderiam ser realizadas simultaneamente com uma reação no mesmo equipamento. É o que acontece na destilação reativa. A reação é realizada num destilador que assume uma função dual, sendo ao mesmo tempo destilador e reator. Isso parece ser algo exótico e raro, mas não é. Basta colocar “reactive distillation” no google

Se a destilação for abordada como uma operação em estágios equilibrados, em cada estágio é suposto haver equilíbrio líquido-vapor e químico. Nada impede contudo o uso de estágios não equilibrados, onde as velocidades de transferência massa e de reação sejam considerados.

Considere a reação reversível que ocorre na fase líquida

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onde, no equilíbrio

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Ela poderia ser uma esterificação onde

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Obviamente a ordem de volatilidade afeta bastante o resultado.  Admitindo que C seja mais volátil do que D, então vale a Figura a seguir

 

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Obviamente, nada pode ser tão perfeito como mostrado acima, mas pode  chegar bem perto, quem diz isso é a lei de Le Chatelier. Basta colocar a massa cinzenta para funcionar. O resto só em literatura especializada como a listada a seguir.

Em termos de projeto as colunas de destilação reativas  é bem parecida com as não reativas. A única diferença é o acréscimo do equilíbrio químico nas equações de balanço.Os destiladores reativos pode ser usados industrialmente para realizar: eterificação (MTBE, ETBE e TAME); esterificação ou hidrolise; transesterificação; hidrogenação; hidrodesulfurização; hidrodenitrogenação; hidrocraqueamento, cloração, etc..

sábado, 11 de fevereiro de 2012

Como fica o pH se o solvente não for a água?

É uma situação interessante, mas incomum. A água é um solvente largamente disponível e ubíquo natureza.  Achar uma situação onde apareça uma solução não-aquosa é uma tarefa complicada.

A escala de pH é uma escala logarítmica inventada por Sorensen para servir com medida “potência hidrogeniônica” de uma solução, representada sinteticamente como pH.  Neste aspecto, se assemelha a outras escalas logarítmicas como, por exemplo, a escala Ritcher que mede a potência dos terremotos, a escala Bell que mede a potência sonora, etc.  A formula que define o pH é

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No caso de soluções onde outros íons estão presente a concentração molar é substituída pela atividade e a definição de pH fica

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Em qualquer caso, o que importa mesmo é a presença de H+ na solução. Então, todos os solventes que liberam H+ podem exercer o papel da água na definição da acidez e basicidade da solução via pH. Estão neste caso, além da água, o metanol, o etanol, o ácido acético, a amônia, a etilenodiamina, etc.

Considerando os exemplos acima tem-se que:

  • agua

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  • metanol

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  • etanol

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  • ácido fórmico

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  • acido acético

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  • amônia

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  • etilenodiamina

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Para calcular o valor do pH da água pura parte-se do valor da constante de dissociação a 25º C

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Disto resulta que

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Inserindo este valor na definição do pH resulta que o pH da água pura é 7. Então pH = 7 marca a viragem de ácido-base quando o solvente é a água.

Se o solvente for o etanol constante de dissociação a 25ºC é

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Procedendo como para a água, o pH do etanol puro é 10,04, que corresponde ao ponto de viragem quando quando o solvente é o etanol. E se for o ácido fórmico? Neste caso

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e o pH do ácido fórmico puro é 3,60. Para os outros vale o mesmo raciocínio.

segunda-feira, 30 de janeiro de 2012

EPI– Equipamentos de proteção individual

Estes equipamentos são regidos pela norma NR-6 da ABNT. A seguir é apresentada a lista que aparece nesta norma sem comentários.  As fotos são apenas ilustrativas e não aparecem na NR-6.. Uma questão muito levantada aqui é a questão da cor principalmente dos capacetes. Até onde sabemos é uma questão interna da empresa. É interessante que a escolha da cor respeite a hierarquia.

A – EPI PARA PROTEÇÃO DA CABEÇA

A.1 – Capacete

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  1. Capacete de segurança para proteção contra impactos de objetos sobre o crânio;
  2. Capacete de segurança para proteção contra choques elétricos;
  3. Capacete de segurança para proteção do crânio e face contra riscos provenientes de fontes geradoras de calor nos trabalhos de combate a incêndio.

A.2 – Capuz (inovação)

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  1. Capuz de segurança para proteção do crânio e pescoço contra riscos de origem térmica;
  2. Capuz de segurança para proteção do crânio e pescoço contra respingos de produtos químicos;
  3. Capuz de segurança para proteção do crânio em trabalhos onde haja risco de contato com partes giratórias ou móveis de máquinas.

B – EPI PARA PROTEÇÃO DOS OLHOS E FACE

B.1 – Óculos

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  1. Óculos de segurança para proteção dos olhos contra impactos de partículas volantes;
  2. Óculos de segurança para proteção dos contra luminosidade intensa;
  3. Óculos de segurança para proteção dos olhos contra radiação ultra-violeta;
  4. Óculos de segurança para proteção dos olhos contra radiação infra-vermelha;
  5. Óculos de segurança para proteção dos olhos contra respingos de produtos químicos.

B.2 – Protetor facial

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  1. Protetor facial de segurança para proteção da face contra impactos de partículas volantes;
  2. Protetor facial de segurança para proteção da face contra respingos de produtos químicos;
  3. Protetor facial de segurança para proteção da face contra radiação infra-vermelha;
  4. Protetor facial de segurança para proteção dos olhos contra luminosidade intensa.

B.3 – Máscara de Solda

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  1. Máscara de solda de segurança para proteção dos olhos e face contra impactos de partículas volantes;
  2. Máscara de solda de segurança para proteção dos olhos e face contra radiação ultra-violeta;
  3. Máscara de solda de segurança para proteção dos olhos e face contra radiação infra-vermelha;
  4. Máscara de solda de segurança para proteção dos olhos e face contra luminosidade intensa.

C – EPI PARA PROTEÇÃO AUDITIVA

C.1 – Protetor auditivo (inovação)

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  1. Protetor auditivo circum-auricular para proteção do sistema auditivo conta níveis de pressão sonora superiores ao estabelecido na NR-15, Anexos I e II;
  2. Protetor auditivo de inserção para proteção do sistema auditivo contra níveis de pressão sonora superiores ao estabelecido na NR-15, Anexos I e II;
  3. Protetor auditivo semi-auricular para proteção do sistema auditivo contra níveis de pressão sonora superiores ao estabelecido na NR-15, Anexos I e II.

D – EPI PARA PROTEÇÃO RESPIRATÓRIA

D.1 – Respirador purificador de ar (inovação)

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  1. Respirador purificador de ar para proteção das vias respiratórias contra poeiras e névoas;
  2. Respirador purificador de ar para proteção das vias respiratórias contra poeiras, névoas, e fumos;
  3. Respirador purificador de ar para proteção das vias respiratórias contra poeiras, névoas, fumos e radionuclídeos;
  4. Respirador purificador de ar para proteção das vias respiratórias contra vapores orgânicos ou gases ácidos em ambientes com concentração inferior a 50 ppm (parte por milhão);
  5. Respirador purificador de ar para proteção das vias respiratórias contra gases emanados de produtos químicos;
  6. Respirador purificador de ar para proteção das vias respiratórias contra partículas e gases emanados de produtos químicos;
  7. Respirador purificador de ar motorizado para proteção das vias respiratórias contra poeiras, névoas, fumos e radionuclídeos.

D.2 – Respirador de adução de ar

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  1. respirador de adução de ar tipo linha de ar comprimido para proteção das vias respiratórias em atmosferas com concentração.

    Imediatamente Perigosa à Vida e à Saúde e em ambientes confinados;

  2. máscara autônoma de circuito aberto ou fechado para proteção das vias respiratórias em atmosferas com concentração Imediatamente Perigosa à Vida e à Saúde e em ambientes confinados.

D.3 – Respirador de fuga (inovação)

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  1. Respirador de fuga para proteção das vias respiratórias contra agentes químicos em condições de escape de atmosferas Imediatamente Perigosa à Vida e à Saúde ou com concentração de oxigênio menor que 18% em volume.

E – EPI PARA PROTEÇÃO DO TRONCO

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E.1 – Vestimentas (inovação) de segurança que ofereçam proteção ao tronco contra riscos de origem térmica, mecânica, química, radioativa e meteorológica e umidade (inovação) proveniente de operações com uso de água.

F – EPI PARA PROTEÇÃO DOS MEMBROS SUPERIORES

F.1 – Luva

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  1. Luva de segurança para proteção das mão contra agentes abrasivos e escoriantes;
  2. Luva de segurança para proteção das mãos contra agentes cortantes e perfurantes;
  3. Luva de segurança para proteção das mãos contra choques elétricos;
  4. Luva de segurança para proteção das mãos contra agentes térmicos (inovação);
  5. Luva de segurança para proteção das mãos contra agentes biológicos;
  6. Luva de segurança para proteção das mãos contra agentes químicos;
  7. Luva de segurança para proteção das mãos contra vibrações (inovação);
  8. Luva de segurança para proteção das mãos contra radiações ionizantes.

F.2 – Creme protetor

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  1. Creme protetor de segurança para proteção dos membros superiores contra agentes químicos, de acordo com a Portaria SSST nº 26, de 29/12/1994.

F.3 – Manga

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  1. Manga de segurança para proteção do braço e do antebraço contra choques elétricos;
  2. Manga de segurança para proteção do braço e do antebraço contra agentes abrasivos e escoriantes;
  3. Manga de segurança para proteção do braço e do antebraço contra agentes cortantes e perfurantes;
  4. Manga de segurança para proteção do braço e do antebraço contra umidade proveniente de operações com uso de água;
  5. Manga de segurança para proteção do braço e do antebraço contra agentes térmicos.

F.4 – Braçadeira

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a) Braçadeira de segurança para proteção do antebraço contra agentes cortantes.

F.5 – Dedeira

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  1. Dedeira de segurança para proteção dos dedos contra agentes abrasivos e escoriantes.

G – EPI PARA PROTEÇÃO DOS MEMBROS INFERIORES

G.1 – Calçado

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  1. Calçado de segurança para proteção contra impactos de quedas de objetos sobre os artelhos;
  2. Calçado de segurança para proteção dos pés contra choques elétricos;
  3. Calçado de segurança para proteção dos pés contra agentes térmicos;
  4. Calçado de segurança para proteção dos pés contra agentes cortantes e escoriantes;
  5. Calçado de segurança para proteção dos pés e pernas contra umidade proveniente de operações com uso de água;
  6. Calçado de segurança para proteção dos pés e pernas contra respingos de produtos químicos.

G.2 – Meia

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  1. Meia de segurança para proteção dos pés contra baixas temperaturas.

G.3 – Perneira

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  1. Perneira de segurança para proteção da perna contra agentes abrasivos e escoriantes;
  2. perneira de segurança para proteção da perna contra agentes térmicos;
  3. perneira de segurança para proteção da perna contra respingos de produtos químicos;
  4. perneira de segurança para proteção da perna contra agentes cortantes e perfurantes;
  5. perneira de segurança para proteção da perna contra umidade proveniente de operações com uso de água.

G.4 – Calça

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  1. Calça de segurança para proteção das pernas contra agentes abrasivos e escoriantes;
  2. calça de segurança para proteção das pernas contra respingos de produtos químicos;
  3. calça de segurança para proteção das pernas contra agentes térmicos;
  4. calça de segurança para proteção das pernas contra umidade proveniente de operações com uso de água.

H – EPI PARA PROTEÇÃO DO CORPO INTEIRO

H.1 – Macacão

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  1. Macacão de segurança para proteção do tronco e membros superiores e inferiores contra chamas;
  2. macacão de segurança para proteção do tronco e membros superiores e inferiores contra agentes térmicos;
  3. macacão de segurança para proteção do tronco e membros superiores e inferiores contra respingos de produtos químicos;
  4. macacão de segurança para proteção do tronco e membros superiores e inferiores contra umidade proveniente de operações com uso de água.

H.2 – Conjunto

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  1. Conjunto de segurança, formado por calça e blusão ou jaqueta ou paletó, para proteção do tronco e membros superiores e inferiores contra agentes térmicos;
  2. conjunto de segurança, formado por calça e blusão ou jaqueta ou paletó, para proteção do tronco e membros superiores e inferiores contra respingos de produtos químicos;
  3. conjunto de segurança, formado por calça e blusão ou jaqueta ou paletó, para proteção do tronco e membros superiores e inferiores contra umidade proveniente de operações com uso de água;
  4. conjunto de segurança, formado por calça e blusão ou jaqueta ou paletó, para proteção do tronco e membros superiores e inferiores contra chamas.

H.3 – Vestimenta de corpo inteiro

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  1. Vestimenta de segurança para proteção de todo o corpo contra respingos de produtos químicos;
  2. vestimenta de segurança para proteção de todo o corpo contra umidade proveniente de operações com água.

I – EPI PARA PROTEÇÃO CONTRA QUEDAS COM DIFERENÇA DE NÍVEL

I.1 – Dispositivo trava-queda

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  1. Dispositivo trava-queda de segurança para proteção do usuário contra quedas em operações com movimentação vertical ou horizontal, quando utilizado com cinturão de segurança para proteção contra quedas.

I.2 – Cinturão

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  1. Cinturão de segurança para proteção do usuário contra riscos de queda em trabalhos em altura;
  2. cinturão de segurança para proteção do usuário contra riscos de queda no posicionamento em trabalhos em altura.