Relatório Trocadores de Calor

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COORDENADORIA DE ENGENHARIA QUÍMICA

LABORATÓRIO DE ENGENHARIA QUÍMICA II

FELIPE R. BRUNELLI CAMARGO 160056

GABRIEL MOREIRA ANDRADE 140835

JEAN CARLO MAÇANEIRO JUNIOR 161119

LEANDRO HENRIQUE CARDOSO 163311

LETICIA RAVAGNANI MOLINEIRO 171931

RODRIGO MILANI GUILHERMINO 150910

ROMMEL CAVALCANTI FILHO 132622

RELATÓRIO 2:

TROCADORES DE CALOR

SOROCABA/SP

2019

RESUMO

CAMARGO, F. R. B.; ANDRADE, G.M.; JUNIOR, J. C. M.; CARDOSO, L.H.; MOLINEIRO, L.R.; GUILHERMINO, R. M.; FILHO, R. C. Produção de biodiesel. Sorocaba, 2019, n. de folhas 15.  Trabalho de Laboratório de Engenharia Química II – Curso de Engenharia Química Faculdade de Engenharia de Sorocaba. Sorocaba, 2019.

O biodiesel é um combustível obtido a partir de fontes renováveis, por processos tais como a esterificação, o craqueamento e a transesterificação. Atualmente, este combustível é utilizado na matriz do diesel comercializado no Brasil na proporção de 11%. O presente experimento objetivou a produção de biodiesel por transesterificação alcalina, a partir de óleo de soja e metanol. A reação foi realizada com 800 mL de óleo de soja, 200 mL de metanol e 15 g de KOH à 40 °C. Foram obtidos dois produtos, os quais foram analisados por espectroscopia no infravermelho, a qual possibilitou a qualificação dos produtos em glicerol e biodiesel, este último, sendo o produto de objetivo, também teve seu ponto de fulgor e de combustão determinado.

Palavras-chave: Biodiesel; Transesterificação; Espectroscopia no infravermelho.

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Sumário

1        INTRODUÇÃO        4

2        REVISÃO BIBLIOGRÁFICA        4

3        MATERIAIS E MÉTODOS        8

4        RESULTADOS E DISCUSSÃO        10

5        CONCLUSÃO        13

REFERÊNCIAS        13

1. INTRODUÇÃO

O biodiesel é um tipo de combustível obtido de fontes renováveis, que vem sendo estudado ao longo dos últimos anos. Ele pode ser produzido a partir de vegetais tais como o milho, a soja, a mamona ou até dendê e, por advir destas fontes, é menos poluente quando comparado com o diesel do petróleo. (FRAQMAQ, 2017)

Existem três métodos conhecidos para produção do biodiesel, sendo estes, a transesterificação, o craqueamento térmico e a esterificação. O primeiro método e mais utilizado, é a transesterificação, onde acontece a obtenção do éster (biodiesel) a partir de outro, processando o composto orgânico com a presença de um catalisador. O craqueamento também conhecido como pirólise, é o método onde provoca-se a quebra das moléculas com uso do aquecimento, formando uma mistura de compostos químicos. E por fim, o método da esterificação, onde são sintetizados os ésteres a temperatura ambiente com o uso de catalisador. (BIODIESEL BRASIL, 2018)

Como principal desvantagem na utilização exclusiva do biodiesel em relação a outros combustíveis existentes, sua produção demandaria uma grande quantidade de terras para o plantio, ocupando o lugar do cultivo de alimentos para a população, dessa forma o cultivo poderia ocasionar o desmatamento de matas nativas e consequentemente afetar sua fauna. Porém, como vantagens, o biodiesel pode ser produzido a partir de óleo reutilizado, o qual além de deixar de ser descartado no meio ambiente, tem um custo baixo, gerando um combustível de baixo preço para o consumidor. (FRAQMAQ, 2017)

A tendência para as próximas décadas é que o petróleo, sendo uma fonte esgotável e não renovável, se torne economicamente inviável, mostrando a necessidade de sua substituição e o biodiesel é um substituinte de destaque. (FRAQMAQ, 2017)

1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Desde o surgimento das grandes indústrias, por volta do século XVIII, um dos maiores custos envolvidos sempre esteve relacionado ao consumo de energia, porém, foi no início dos anos 70, após a grande crise energética que elevou significativamente o preço do petróleo, que houve uma procura mais intensa por métodos de redução do consumo de energia (RAVAGNANI, 1994).

Uma alternativa para a mitigação desse problema seria a integração de redes energéticas, visto que praticamente todo processo produtivo possui um número de correntes que precisam ser resfriadas e, outras que precisam ser simultaneamente aquecidas. Através da integração das mesmas, as quentes servem como fonte de calor para as correntes que precisam ser aquecidas, e as correntes frias, servem como sumidouros de calor para as que precisam ser resfriadas. O nome dado ao equipamento envolvendo o conceito descrito foi “trocador de calor” (RAVAGNANI, 1994).

De acordo com a literatura, os trocadores de calor são dispositivos que facilitam a troca térmica entre fluidos com diferentes temperaturas, sem que haja a mistura dos mesmos. Um trocador de calor envolve, de maneira geral, os dois tipos de transferências térmicas mais comuns: a condução, a qual ocorre através da parede de separação dos fluidos, e a convecção, que ocorre em cada fluido envolvido no processo (CENGEL, 2009).

Dentre os diversos tipos de trocadores de calor existentes, o mais utilizado nas indústrias é o casco-tubos, o qual, como o próprio nome sugere, consiste em um casco cilíndrico, e tubos em seu interior. O projeto térmico desse equipamento necessita de alguns parâmetros importantes e específicos que devem ser levados em consideração. São eles: o tipo e diâmetro do casco, espessura da parede, diâmetro externo e comprimento dos tubos (CARVALHO, 2018).

Figura 1 – Trocador de calor tipo casco e tubo

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Fonte: CDC Equipamentos - 2019

Em trocadores de calor, dois tipos de escoamento são possíveis: paralelos ou contracorrentes. Em equipamentos com fluxos paralelos, os fluidos entram na mesma extremidade e seguem na mesma direção. Já em fluxos contracorrentes, os fluidos quentes e frios entram em extremos opostos e escoam em direções opostas (CENGEL, 2009).

Figura 2 – Escoamento paralelo e contracorrente, respectivamente.

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Fonte: CDC Equipamentos - 2019