Diferencie e dê exemplos de processo em batelada, contínuo e semicontínuo. E defina processos em estado estacionário (regime permanente) e em estado não estacionário (regime transiente).
Passo 1
Beleza, o exercício pede pra gente diferenciar três tipos de processo – batelada, contínuo e semicontínuo – e ainda definir o que é regime permanente (estado estacionário) e regime transiente (estado não estacionário). Isso cai dentro da matéria de Operações Unitárias ou Engenharia de Processos e vamos precisar entender como entram e saem matéria e energia de um sistema ao longo do tempo.
Passo 2
Antes de mergulhar nos exemplos, bora entender o que caracteriza cada tipo:
- Num processo batelada a gente carrega tudo de uma vez, deixa rolar, depois descarrega.
- Num processo contínuo, a alimentação e a retirada são simultâneas e permanentes.
- Num semicontínuo (ou em batelada contínua), parte rola como batelada e parte é contínua.
Passo 3
Processo em batelada
Teoria aplicada: não há fluxo de entrada e saída durante a reação/pré-processo. Você carrega o reator, faz reagir ou mistura, espera terminar e só então descarga.
Exemplo: produção de iogurte em tanques fechados. Você coloca leite + cultura, aguarda a fermentação toda, depois retira o iogurte e limpa o tanque pra próxima batelada.
Teoria aplicada: não há fluxo de entrada e saída durante a reação/pré-processo. Você carrega o reator, faz reagir ou mistura, espera terminar e só então descarga.
Exemplo: produção de iogurte em tanques fechados. Você coloca leite + cultura, aguarda a fermentação toda, depois retira o iogurte e limpa o tanque pra próxima batelada.
Passo 4
Processo contínuo
Teoria aplicada: equilíbrio entre fluxo de entrada e saída, o sistema alcança condições estáveis no tempo.
Exemplo: refinaria de petróleo. O óleo bruto entra sem parar, passa por colunas de destilação e os produtos refinados saem o tempo todo, sem interrupção.
Teoria aplicada: equilíbrio entre fluxo de entrada e saída, o sistema alcança condições estáveis no tempo.
Exemplo: refinaria de petróleo. O óleo bruto entra sem parar, passa por colunas de destilação e os produtos refinados saem o tempo todo, sem interrupção.
Passo 5
Processo semicontínuo (ou semi-batelada)
Teoria aplicada: mistura de batelada e contínuo. Normalmente você carrega reagente, deixa alguma etapa acontecer e depois começa a alimentar continuamente, ou vice-versa.
Exemplo: tanques de fermentação em algumas indústrias farmacêuticas – parte do substrato é carregado no início (batelada) e depois alimenta-se continuamente para manter a cultura ativa.
Teoria aplicada: mistura de batelada e contínuo. Normalmente você carrega reagente, deixa alguma etapa acontecer e depois começa a alimentar continuamente, ou vice-versa.
Exemplo: tanques de fermentação em algumas indústrias farmacêuticas – parte do substrato é carregado no início (batelada) e depois alimenta-se continuamente para manter a cultura ativa.
Passo 6
Regime permanente (estado estacionário)
Teoria aplicada: todas as variáveis de processo (concentração, temperatura, vazão) ficam constantes no tempo, ou seja, não há acúmulo dentro do sistema.
Matematicamente, em balanço de massa:
.
Teoria aplicada: todas as variáveis de processo (concentração, temperatura, vazão) ficam constantes no tempo, ou seja, não há acúmulo dentro do sistema.
Matematicamente, em balanço de massa:
Passo 7
Regime transiente (estado não estacionário)
Teoria aplicada: as variáveis mudam com o tempo porque o sistema está se ajustando a condições novas ou porque há acúmulo.
No balanço de massa:
.
Teoria aplicada: as variáveis mudam com o tempo porque o sistema está se ajustando a condições novas ou porque há acúmulo.
No balanço de massa:
Resposta
- Processo em batelada: carga tudo, reage, descarga. Ex.: iogurte no tanque.
- Processo contínuo: alimentação e retirada simultâneas e constantes. Ex.: refinaria de petróleo.
- Processo semicontínuo: mistura batelada e contínua. Ex.: tanques de fermentação com alimentação suplementar.
- Estado estacionário (regime permanente): variáveis constantes no tempo, sem acúmulo (
). - Estado não estacionário (regime transiente): variáveis variam no tempo, há acúmulo (
).