Uma indústria emprega acetona (
) como solvente de resinas e preparo de vernizes. A experiência indicou que, por vaporização, ocorre uma perda diária de 3 kg desse solvente, numa jornada de 8 horas. A temperatura ambiente é de
. No local onde se situa a indústria a pressão atmosférica é de 750 mmHg . Utilizando um fator de segurança de 5 , calcule a vazão de renovação de ar necessária.
Passo 1
O enunciado pede: calcular a vazão de renovação de ar necessária para manter a concentração de acetona abaixo do limite de tolerância, usando fator de segurança igual a 5.
Dados fornecidos (vou listar tudo explicitamente):
Dados fornecidos (vou listar tudo explicitamente):
Observação: o enunciado dá pressão em mmHg e temperatura em °C; usarei a lei dos gases ideais para converter massa evaporada em fluxo volumétrico de vapor de acetona e então obter a vazão de ar necessária.
Passo 2
Estratégia e conceito-chave (explicação didática):
- O que significa TLV em ppm (v/v): é a razão entre o volume de vapor do contaminante e o volume de ar. Assim, se eu souber a vazão volumétrica de acetona vaporizada (
), a vazão de ar necessária deve satisfazer
onde
é a concentração admissível (em fração volumétrica).
- Como aplicamos o fator de segurança: dividimos a
por 5 para obter a concentração de projeto. - Para obter
a partir da massa evaporada, uso a lei dos gases ideais em forma molar:
onde
é o volume molar (volume por mol),
é a constante dos gases,
é a temperatura em kelvin e
a pressão absoluta. Multiplicando
pelo fluxo molar obtemos o fluxo volumétrico.
Passo 3
Calcular a massa evaporada por hora (fluxo de massa):
Passo 4
Converter massa em fluxo molar. Primeiro a massa molar da acetona
:
Fluxo molar:
Passo 5
Calcular o volume molar nas condições dadas usando a forma com
em L·atm/(mol·K) (vamos converter depois para m³):
- Temperatura em kelvin:
- Pressão em atm (já que
):
- Constante dos gases
. Então o volume molar em litros por mol:
Converter para
:
Passo 6
Calcular o fluxo volumétrico de acetona vaporizada:
Arredondando,
.
Passo 7
Determinar a concentração de projeto (TLV ajustado pelo fator de segurança):
Converter para fração volumétrica:
Passo 8
Usar a relação
para encontrar
:
Converter para outras unidades úteis:
Passo 9
Interpretação rápida e dica prática: a vazão calculada é bastante elevada porque o TLV é em ppm (fração muito pequena) e usamos um fator de segurança de 5. Na prática, confirmar se se podem aplicar controles locais (capelas, exaustores pontuais) para reduzir a necessidade de ventilação geral.