Estágio e Relações de Equilíbrio
Produzido por Marcelo AlvesTeoria
Estágios
Já combinamos que vamos focar nos processos de separação por transferência de massa, certo?
Existem váááários processos desse tipo e precisamos estudar cada um deles. Mas, para facilitar nossas vidas, vamos começar definindo o local nesses processos onde vai ocorrer a transferência de massa. E vamos chamar esse local de estágio.
Então o estágio é o local onde ocorre a transferência de massa. Essa transferência de massa vai ocorrer quando tiverem pontos no sistema com diferentes composições, o grande objetivo é equalizar as composições do sistema.
Talvez você esteja se perguntando o que é equalizar as composições do sistema, né?
Equalizar composições não é tornar todas as composições iguais, é deixar todas as composições em equilíbrio. E aí, quando atingirmos o equilíbrio, paramos a transferência de massa. É como se ela já tivesse cumprido o objetivo dela.
Vamos para um exemplo! Se temos uma corrente de vapor (V) e uma corrente de líquido (L) entrando em um estágio, elas vão trocar massa e vão sair duas novas correntes: uma de vapor e uma de líquido.
Repara que a corrente que sai de um estágio (tanto vapor ou líquido) SEMPRE vai ter o número do estágio, nesse caso . O que significa que a corrente tá vindo do estágio e a corrente tá vindo do estágio , beleza?
Então são índices que utilizamos para identificar as correntes, certo?
E e são utilizados pra indicar frações molares. Geralmente usamos pra fração molar na fase líquida e pra fração molar na fase vapor 😉
Mas bora voltar aos estágios.
Estágio de Equilíbrio
Então, repara só: quando as condições de equilíbrio forem atingidas em um estágio, esse estágio vai ser chamado de estágio de equilíbrio. Caso contrário, ele é só um estágio qualquer.
Num estágio de equilíbrio, os componentes que saem em uma fase (líquido ou vapor) estão em equilíbrio com os mesmos componentes que saem na outra fase (vapor ou líquido).
O que que isso significa? Naquele exemplo que demos dos estágios, se e estiverem em equilíbrio, aquele estágio é um estágio de equilíbrio.
Outra coisa MUIIITO IMPORTANTE: se o estágio 1 é um estágio de equilíbrio, as correntes que saem dele, além de estarem em equilíbrio, têm a mesma temperatura e pressão. E isso vai facilitar muito na hora de fazermos os exercícios.
Modelo de Estágio
Toda vez que falarmos de estágios, tem mais algumas coisinhas que vamos precisar ter em mente para facilitar nossas já tão sofridas vidas de estudantes de exatas.
Vamos considerar que em um estágio não ocorrem reações químicas.
Maaas, em um estágio, pode ocorrer a adição ou a remoção de calor para atingir o equilíbrio mais rápido.
E as correntes que estão entrando no estágio podem ter um número qualquer de componentes, que vamos chamar de .
Relações de Equilíbrio
Nós vamos ter dois grandes grupos de relações de equilíbrio: as relações de Equilíbrio Líquido-Vapor (ELV) e as relações de Equilíbrio Líquido Líquido (ELL). As ELV vão ser usadas nos processos em que as saídas são líquido e vapor, tipo na destilação. Já as ELL, adivinha? Quando as saídas são dois líquidos, tipo na extração.
Vamos começar pelas relações ELV.
A primeira delas relaciona a composição molar de um componente na fase vapor () e de um mesmo componente na fase líquida (), ela é a Constante de Equilíbrio () em relação ao componente.
Se tivermos a constante de equilíbrio de mais de um componente, podemos obter a Volatilidade Relativa () entre os componentes e .
Já entre as relações ELL, temos a Constante de Partição () que mede a razão entre as frações molares do componente nas duas fases líquidas existentes (e ).
E pensando pelo mesmo caminho da volatilidade relativa, se fizermos a razão entre as Constantes de Partição de dois componentes ( e ), obtemos a Seletividade Relativa.
Então, nós vimos bastante itens sobre estágios, estágios de equilíbrio e relações de equilíbrio. Clica no próximo tópico para a gente entender um pouquinho mais sobre os arranjos dos estágios! Ou se quiser treinar mais, corre para os exercícios!