Uma vez feito a produção em laboratório, aumentar a escala de produção, para 2 toneladas desse produto, portanto, determinar para a escala industrial:
3. Descrever o método de aumento de escala utilizado para passar da escala laboratorial para a industrial;

Passo 1

Beleza, o enunciado diz que a gente já tem um processo funcionando em laboratório e agora precisa aumentar para produzir 2 toneladas industrialmente. O conteúdo aqui é “aumento de escala” em engenharia de processos/química. Para resolver, vamos precisar entender os conceitos de similaridade geométrica, dinâmica e cinemática, além de escolher um critério de escala (por exemplo, manter o número de Reynolds ou a potência por volume constantes).

Passo 2

Antes de partir pro cálculo, bora entender o que é aumento de escala.
  1. Em laboratório você tem um reator pequenininho com volume , mistura, tempo de reação, rendimento etc.
  2. Pra ir pra industrial, você vai projetar um reator grandão (volume ) que entregue o mesmo desempenho (conversão, rendimento, tempo de reação) que o lab.
  3. Pra isso não dá pra só multiplicar tudo por um fator – precisamos aplicar condições de similaridade:
    • Geométrica: manter proporções (altura/diâmetro do tanque constantes, por exemplo).
    • Dinâmica: manter o mesmo regime de escoamento (mesmo número de Reynolds ).
    • Cin emática: às vezes manter a mesma velocidade linear (tip speed) do agitador.

Passo 3

Agora, vamos ao método prático:
  1. Calcular volume industrial necessário
    • Sabendo o rendimento e densidade do produto, achamos quantos litros de processo dão 2 t. Digamos que resulte em Re = rho,N,D^2mu ;=; constante.
  2. Definir o critério de escala
    • Por exemplo, manter constante o número de Reynolds: PV=constanteonde P = Np,rho,N^3,D^5 é densidade, rotação (s ), diâmetro do agitador, viscosidade.
    • Ou manter constante a potência específica :
  3. Aplicar similaridades
    • Geométrica: escolhemos, por exemplo, que a proporção tanque diâmetro:altura seja a mesma do lab.
    • Dinâmica: usando o constante, resolvemos para a nova rotação ou diâmetro de hélice .
  4. Calcular potência do agitador
    • A potência num agitador turbulento segue: onde é coeficiente adimensional (função do tipo de hélice). Aí ajustamos para manter .
  5. Verificar transferência de calor e massa
    • Dimensionar trocadores de calor ou entradas de reagentes pra garantir que temperatura e concentração fiquem dentro do esperado.

Resposta

O método de aumento de escala foi baseado em manter similaridade geométrica (mesmas razões de dimensões do tanque), dinâmica (mesmo número de Reynolds constante) e, consequentemente, manter potência específica constante. Com isso, definimos o volume industrial a partir das 2 t desejadas, mantivemos as proporções do reator laboratorial e ajustamos a rotação do agitador e seu diâmetro para reproduzir o mesmo regime de mistura e rendimento observados em escala laboratorial.

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