Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho

Apresentação em tema: "Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho"— Transcrição da apresentação:

1 Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho
ESCOLA POLITÉCNICA DA USP DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA HIDRÁULICA E SANITÁRIA PHD 5745 – PROCESSOS FÍSICO-QUÍMICOS I REATORES E BALANÇO DE MASSA Prof. Dr. Sidney Seckler Ferreira Filho

2 REATORES E BALANÇO DE MASSA
Introdução Definição Reatores Ideais Reatores em batelada (Batch e semi batch reactor) Reatores de Mistura Completa Reator Pistonado Ideal

3 TRATAMENTO CONVENCIONAL DE ÁGUAS DE ABASTECIMENTO
Manancial Coagulação Floculação Sedimentação Filtração Desinfecção Fluoretação Correção de pH Água Final Agente oxidante CAP Coagulante Alcalinizante Polímero Flúor

4 REATORES E BALANÇO DE MASSA

5 REATORES E BALANÇO DE MASSA

6 REATORES E BALANÇO DE MASSA

7 REATORES E BALANÇO DE MASSA

8 PROCESSO DE LODOS ATIVADOS CONVENCIONAL
Grade Caixa de areia Decantador Primário Tanque de Aeração Secundário Adensamento Digestão Secagem Lodo “Seco” Rio

9 REATORES E BALANÇO DE MASSA
ETE Barueri

10 REATORES E BALANÇO DE MASSA

11 REATORES E BALANÇO DE MASSA

12 REATORES E BALANÇO DE MASSA

13 REATORES E BALANÇO DE MASSA
Definição de reator: Espaço físico delimitado, onde processos físicos, químicos ou biológicos são conduzidos em condições controladas, visando atingir um propósito definido

14 REATORES E BALANÇO DE MASSA
Transporte de massa Saída Entrada Transporte de massa A+BC+D Sistemas de engenharia Sistemas naturais O objetivo é estabelecer as bases para o seu projeto com objetivos definidos O objetivo é a sua descrição e antecipar mudanças ambientais em função de diferentes inputs

15 REATORES E BALANÇO DE MASSA REATORES IDEAIS
Reatores em batelada (Batch e Semi Batch Reactor) Reatores de mistura completa (CFSTR) Reator pistonado ideal (PFR)

16 REATORES E BALANÇO DE MASSA REATORES IDEAIS
Reatores em batelada (Batch e Semi Batch Reactor) Reatores de mistura completa (CFSTR) Reator pistonado ideal (PFR)

17 REATORES EM BATELADA BATCH E SEMI BATCH REACTOR
Q(t), Ce(t) V0 V(t)

18 SISTEMAS NATURAIS E DE ENGENHARIA
Tanques de aeração (ETEs) Reator Semi Batelada e Batelada !!!

19 REATORES EM BATELADA BATCH E SEMI BATCH REACTOR
Característica Principal Q(t), Ce(t) V0 V(t) Equacionamento Balanço de massa da fase líquida Balanço de massa do constituinte C

20 REATORES EM BATELADA BATCH E SEMI BATCH REACTOR
Balanço de massa da fase líquida Q(t), Ce(t) V0 V(t)

21 REATORES EM BATELADA BATCH E SEMI BATCH REACTOR
Balanço de massa da fase líquida Q(t), Ce(t) V0 V(t)

22 REATORES EM BATELADA BATCH E SEMI BATCH REACTOR
Balanço de massa do elemento C Q(t), Ce(t) V0 V(t) Cinética Química !!!!

23 REATORES EM BATELADA BATCH E SEMI BATCH REACTOR
Balanço de massa do elemento C Q(t), Ce(t) V0 V(t)

24 REATORES EM BATELADA BATCH E SEMI BATCH REACTOR
Balanço de massa do elemento C Q(t), Ce(t) V0 V(t) Elemento conservativo !!! Primeira Ordem !!!

25 REATORES EM BATELADA BATCH E SEMI BATCH REACTOR
Balanço de massa do elemento C Q(t), Ce(t) V0 V(t) Caso mais comum !!! Volume constante

26 REATORES EM BATELADA BATCH E SEMI BATCH REACTOR
Balanço de massa do elemento C Q(t), Ce(t) V0 V(t) Cinética de primeira ordem !!!

27 REATORES EM BATELADA COMPORTAMENTO MATEMÁTICO

28 REATORES EM BATELADA COMPORTAMENTO MATEMÁTICO

29 REATORES EM BATELADA COMPORTAMENTO MATEMÁTICO

30 REATORES E BALANÇO DE MASSA REATORES IDEAIS
Reatores em batelada (Batch e Semi Batch Reactor) Reatores de mistura completa (CFSTR) Reator pistonado ideal (PFR)

31 REATORES DE MISTURA COMPLETA
Qe(t), Ce(t) V0 Qs(t), C(t) C(t)

32 SISTEMAS NATURAIS E DE ENGENHARIA
ETE Barueri

33 REATORES E BALANÇO DE MASSA
Tanques de aeração em ETEs Reator de Mistura Completa !!!

34 SISTEMAS NATURAIS E DE ENGENHARIA
Digestores primários em ETEs Reator de Mistura Completa !!! ETE ABC

35 REATORES E BALANÇO DE MASSA
Sistemas de floculação mecanizados Reator de Mistura Completa !!!

36 REATORES E BALANÇO DE MASSA
Reatores biológicos aeróbios em ETEs Reator de Mistura Completa !!!

37 REATORES DE MISTURA COMPLETA
Característica Principal Qe(t), Ce(t) V0 Qs(t), C(t) C(t) Equacionamento Balanço de massa da fase líquida Balanço de massa do constituinte C

38 REATORES DE MISTURA COMPLETA
Balanço de massa da fase líquida Qe(t), Ce(t) V0 Qs(t), C(t) C(t)

39 REATORES DE MISTURA COMPLETA
Balanço de massa da fase líquida Qe(t), Ce(t) V0 Qs(t), C(t) C(t)

40 REATORES DE MISTURA COMPLETA
Balanço de massa da fase líquida Qe(t), Ce(t) V0 Qs(t), C(t) C(t) Simplificaçao: Vazão de entrada igual a vazão de saída

41 REATORES DE MISTURA COMPLETA
Balanço de massa do elemento C Qe(t), Ce(t) V0 Qs(t), C(t) C(t) Cinética Química !!!!

42 REATORES DE MISTURA COMPLETA
Balanço de massa do elemento C Qe(t), Ce(t) V0 Qs(t), C(t) C(t)

43 REATORES DE MISTURA COMPLETA
Balanço de massa do elemento C Qe(t), Ce(t) V0 Qs(t), C(t) C(t)

44 REATORES DE MISTURA COMPLETA
Balanço de massa do elemento C Qe(t), Ce(t) V0 Qs(t), C(t) C(t)

45 REATORES DE MISTURA COMPLETA
Balanço de massa do elemento C Qe(t), Ce(t) V0 Qs(t), C(t) C(t) Ordem Zero Primeira Ordem

46 REATORES DE MISTURA COMPLETA COMPORTAMENTO MATEMÁTICO

47 REATORES DE MISTURA COMPLETA COMPORTAMENTO MATEMÁTICO

48 REATORES DE MISTURA COMPLETA COMPORTAMENTO MATEMÁTICO

49 REATORES E BALANÇO DE MASSA REATORES IDEAIS
Reatores em batelada (Batch e Semi Batch Reactor) Reatores de mistura completa (CFSTR) Reator pistonado ideal (PFR)

50 REATOR PISTONADO IDEAL
dx dy dz Q,C0 Q,C

51 SISTEMAS NATURAIS E DE ENGENHARIA
Decantadores convencionais Reator Pistonado Ideal !!!

52 SISTEMAS NATURAIS E DE ENGENHARIA
Decantadores convencionais Reator Pistonado Ideal !!!

53 REATORES E BALANÇO DE MASSA
Sistemas de floculação hidráulicos Reator Pistonado Ideal !!!

54 REATORES E BALANÇO DE MASSA
Sistemas de floculação hidráulicos Reator Pistonado Ideal !!!

55 SISTEMAS NATURAIS E DE ENGENHARIA
Tanques de contato (Desinfecção) Reator Pistonado Ideal !!!

56 SISTEMAS NATURAIS E DE ENGENHARIA
Tanques de contato (Desinfecção) Reator Pistonado Ideal !!!

57 REATOR PISTONADO IDEAL
Característica Principal L dx dy dz Q,C0 Q,C Equacionamento Balanço de massa da fase líquida Balanço de massa do constituinte C

58 REATOR PISTONADO IDEAL
Balanço de massa da fase líquida L dx dy dz Q,C0 Q,C

59 REATOR PISTONADO IDEAL
Balanço de massa da fase líquida L dx dy dz Q,C0 Q,C

60 REATOR PISTONADO IDEAL
Balanço de massa da fase líquida L dx dy dz Q,C0 Q,C Simplificaçao: Vazão de entrada igual a vazão de saída

61 REATOR PISTONADO IDEAL
Balanço de massa do elemento C L dx dy dz Q,C0 Q,C Cinética Química !!!!

62 REATOR PISTONADO IDEAL
Balanço de massa do elemento C L dx dy dz Q,C0 Q,C

63 REATOR PISTONADO IDEAL
Balanço de massa do elemento C L dx dy dz Q,C0 Q,C

64 REATOR PISTONADO IDEAL
Balanço de massa do elemento C L dx dy dz Q,C0 Q,C

65 REATOR PISTONADO IDEAL
Balanço de massa do elemento C L dx dy dz Q,C0 Q,C

66 REATOR PISTONADO IDEAL
Balanço de massa do elemento C L dx dy dz Q,C0 Q,C Ordem Zero Primeira Ordem Segunda Ordem

67 REATOR PISTONADO IDEAL COMPORTAMENTO MATEMÁTICO
dx dy dz Q,C0 Q,C

68 REATOR PISTONADO IDEAL COMPORTAMENTO MATEMÁTICO
dx dy dz Q,C0 Q,C

69 REATOR PISTONADO IDEAL COMPORTAMENTO MATEMÁTICO
dx dy dz Q,C0 Q,C

70 REATORES E BALANÇO DE MASSA EQUAÇÕES BÁSICAS
Batelada CFSTR PFR

71 REATORES E BALANÇO DE MASSA EQUAÇÕES BÁSICAS
Projeto: Conhece-se C0 e define-se C Calcula-se o volume do reator Operação: Conhece-se C0 e o volume Calcula-se a concentração efluente

72 REATORES E BALANÇO DE MASSA COMPARAÇÃO ENTRE OS REATORES – ORDEM ZERO

73 REATORES E BALANÇO DE MASSA COMPARAÇÃO ENTRE OS REATORES – PRIMEIRA ORDEM

74 REATORES E BALANÇO DE MASSA COMPARAÇÃO ENTRE OS REATORES – SEGUNDA ORDEM

75 REATORES E BALANÇO DE MASSA ESTUDO DE CASO REAÇÕES REVERSÍVEIS
Q,A0,B0 V Q,A,B A,B

76 REATORES E BALANÇO DE MASSA ESTUDO DE CASO REAÇÕES REVERSÍVEIS
k1 Q,A0,B0 V Q,A,B A,B k2

77 REATORES E BALANÇO DE MASSA ESTUDO DE CASO REAÇÕES REVERSÍVEIS
Q,A0,B0 V Q,A,B A,B k1 k2

78 REATORES E BALANÇO DE MASSA ESTUDO DE CASO REAÇÕES REVERSÍVEIS
Q,A0,B0 V Q,A,B A,B k1 k2

79 REATORES E BALANÇO DE MASSA ESTUDO DE CASO REAÇÕES REVERSÍVEIS
Q,A0,B0 V Q,A,B A,B

80 REATORES E BALANÇO DE MASSA ESTUDO DE CASO REAÇÕES REVERSÍVEIS
Q,A0,B0 V Q,A,B A,B

81 REATORES E BALANÇO DE MASSA ESTUDO DE CASO REAÇÕES REVERSÍVEIS

82 REATORES E BALANÇO DE MASSA ESTUDO DE CASO REAÇÕES REVERSÍVEIS

83 REATORES E BALANÇO DE MASSA ESTUDO DE CASO REAÇÕES REVERSÍVEIS

84 Muito Obrigado !!!