Altura de Recheio (HTU·NTU)
Calcula a altura de recheio de uma coluna de absorção ou destilação, Z = HTU·NTU, multiplicando a altura de uma unidade de transferência (HTU, que depende da hidrodinâmica e do tipo de recheio) pelo número de unidades de transferência (NTU, que depende da separação desejada). É o método HTU-NTU de dimensionamento de colunas recheadas — separa a parte 'cinética' (HTU) da 'termodinâmica' (NTU). Informe a HTU e o NTU.
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Altura de recheio (HTU·NTU)
O dimensionamento de uma coluna recheada de absorção ou destilação se resume a uma multiplicação elegante: Z = HTU · NTU. A genialidade do método está em separar dois aspectos que dependem de coisas diferentes. O NTU (número de unidades de transferência) é puramente termodinâmico/de processo: depende só de quanto se quer separar (concentrações de entrada e saída) e do equilíbrio. Já a HTU (altura de uma unidade de transferência) é cinética/hidrodinâmica: depende do tipo e tamanho do recheio (anéis de Raschig, selas, recheios estruturados), das vazões de gás e líquido, das propriedades dos fluidos e dos coeficientes de transferência de massa. Recheios mais eficientes têm HTU menor (mais separação por metro). Assim, o engenheiro calcula o NTU a partir da especificação de separação e a HTU a partir da hidráulica, e a altura sai do produto. É um dos métodos mais usados no projeto de torres da indústria química. Informe a HTU e o NTU.
Ferramentas Relacionadas
Número de Unidades de Transferência (NTU)
Calcula o número de unidades de transferência (NTU) de uma coluna de absorção ou stripping (caso diluído), NTU = ln(C_entrada/C_saída), a partir das concentrações de entrada e saída. O NTU mede a 'dificuldade' da separação: quanto maior a remoção desejada, mais unidades de transferência são necessárias. Junto com a altura de uma unidade (HTU), define a altura total do recheio. Informe as concentrações de entrada e de saída.
Pressão Metalostática
Calcula a pressão metalostática exercida pelo metal líquido no fundo de um molde, P = ρ × g × h, a partir da densidade do metal líquido ρ (kg/m³), da gravidade g e da altura da coluna de metal h (m). O resultado, em pascals, é a pressão que o metal fundido exerce sobre as paredes e o fundo do molde devido ao seu próprio peso — análoga à pressão hidrostática, mas com a alta densidade dos metais. É essencial para dimensionar a resistência do molde (que pode 'estourar' ou deformar sob pressão), prever a flutuação de machos e a penetração de metal em frestas. Metais densos (ferro, ~7000 kg/m³) geram pressões altas. Informe a densidade do metal e a altura da coluna.
Eficiência Global de Pratos (Correlação de O'Connell)
Estima a eficiência global dos pratos de uma coluna de destilação pela correlação de O'Connell, o passo que converte estágios teóricos em pratos reais no projeto preliminar. A correlação usa uma única variável combinada, o produto da viscosidade do líquido pela volatilidade relativa média, e vale eficiência = 0,492 × (viscosidade × volatilidade relativa) elevado a −0,245, com a viscosidade em centipoise. Quem manda é o produto μ·α: líquido pouco viscoso com volatilidade relativa perto de 1 fica na faixa de 70 a 80%, e a eficiência cai para 40% ou menos quando o líquido é viscoso ou a volatilidade relativa é alta. Repare que separação difícil, com α próximo de 1, dá a maior eficiência por prato — a coluna dessa separação fica alta pela contagem de estágios teóricos, não pela eficiência, que ali até atenua a altura. Foi adotado o ajuste analítico 0,492 × (μ·α)^−0,245, a forma usual para cálculo manual; o polinômio de Kessler e Wankat sobre o log do produto dá alguns pontos percentuais de diferença nos extremos da faixa. Informe a viscosidade do líquido na temperatura média da coluna e a volatilidade relativa média.
Número de Pratos Reais (Eficiência)
Calcula o número de pratos reais de uma coluna de destilação, N_real = N_teórico / (eficiência/100), a partir do número de pratos teóricos (de equilíbrio) e da eficiência global da coluna (%). Como nenhum prato real atinge o equilíbrio perfeito, são necessários mais pratos reais que teóricos: uma eficiência de 50% dobra o número de pratos. É o passo que traduz o projeto teórico na coluna física. Informe os pratos teóricos e a eficiência global.
Refluxo Mínimo (Underwood)
Estima a razão de refluxo mínima de uma destilação binária pela equação de Underwood (alimentação como líquido saturado), Rmin = [xD/xF − α·(1−xD)/(1−xF)]/(α − 1), a partir da volatilidade relativa (α) e das frações molares do componente leve no destilado (xD) e na alimentação (xF). No refluxo mínimo, a coluna precisaria de infinitos pratos; o refluxo de operação é um múltiplo dele (1,1–1,5×). É um número-chave no projeto de colunas. Informe α, xD e xF.
WHtR (Cintura/Altura)
Calcula cintura/altura. Regra "mantenha cintura < ½ altura". >0.5 = risco cardiometabólico.
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