Inclusive, sites de venda e fornecedores defendem que esses cigarros não causam dependência e são menos nocivos à saúde. Contudo, não querendo estragar prazeres, você está fazendo tudo errado!

Isso mesmo! Os vapers podem ser piores que os cigarros tradicionais. Isso quer dizer, vocês continuam se matando, e ainda mais rápido. Se interessou? Venha comigo que vou te explicar.

Composição química e-juice

Inicialmente, vamos fazer uma análise química desses líquidos que são utilizados nos vapers, e, também uma comparação com os cigarros tradicionais.

Primeiramente, esses líquidos CONTÉM nicotina. Incluindo aqueles que dizem ser livres dessa substância, as possuem. Mesmo que em quantidades bem pequenas. E adivinhem qual é um dos componentes do cigarro?

Um outro componente químico encontrado nesses e-juices é o propileno glicol. Estranho o nome né? Esse composto é o responsável pela geração da fumaça quando se utiliza o cigarro eletrônico.

E olha que interessante! Esse composto também é encontrado nos cigarros tradicionais. E sabem qual é o problema desse composto? Ao reagir, o propileno glicol gera diversos outros compostos que auxiliam a criação da dependência química ao usuário devido a nicotina.

Por fim, diversas outras substâncias podem ser encontradas nesses tipos de líquidos como o acetaldeído, e formaldeído, acroleína, dietileno glicol e outra gama de compostos. Por exemplo, vamos ver alguns compostos e algumas doenças relacionadas segundo A agência Internacional de Pesquisa sobre Câncer (IARC):

O formaldeído em temperatura ambiente é um gás incolor e evapora com muita facilidade. Além disso, por ser muito reativo, forma diversas outras substâncias muito rapidamente. Sua classificação encontra-se no grupo dos carcinogênicos

Analogamente, o acetaldeído é um líquido incolor e possui ponto de ebulição à temperatura ambiente. Ao utilizarmos os vapers, aquecemos o produto e este composto químico é decomposto em monóxido e dióxido de carbono e fumaça acre. Posteriormente, quando inalado, o composto age no nosso SNC causando narcose, acúmulo de líquido no pulmão, dentre outras doenças. Ah, e pode ocasionar uma parada respiratória levando a óbito.

Composição dos vapers

Nesse instante, vamos nos ater aos componentes do próprio vaper. Sendo mais específico, vamos tratar parte de seu funcionamento e mostrarmos o que acontece com seus componentes, lógico, em uma abordagem química.

Primeiramente, para que as pessoas possam fumar seus vapers, são inseridas baterias para ligar o equipamento. O equipamento ligado, é produzido por uma corrente elétrica que, ao passar pela resistência, dissipa parte de sua energia em forma de calor. Como resultado, temos o aquecimento da substância líquida. E onde eu quero chegar?

Normalmente, essas resistências contém em sua composição alguns elementos químicos, tais como, níquel, cádmio, estanho e chumbo.

Contudo, esses são alguns metais pesados, que, ao serem aquecidos, se desprendem da resistência e seguem juntamente com o líquido e é inalado pelo usuário.  Em suma, já ouviram falar de intoxicação por metais pesados, não!?

Consideração final

Enfim, aquilo que todos achavam que era para o bem, na verdade só causa mal. Os vapers também foram criados para gerar dependência química pelo o usuário e pode fazer tão mal quanto aos cigarros convencionais. Não acreditam em mim, não é mesmo?

Sendo assim, quando forem adquirir seus vapers, solicitem a composição das substâncias e façam um comparativo do que foi dito neste artigo. Não se enganem! A química não mente.

Siga o blog da engenharia em seu site e nas redes sociais. Não esqueçam de curtir e compartilhar este artigo.

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A essas substâncias damos o nome de catalisador.

Nessas reações, há uma adsorção transitória dos reagentes na superfície dos centros ativos do catalisador e em seguida desorção dos produtos.

 A+X -> AX

AX -> BX

BX -> B+X

E qual será sua importância?

Bem, os catalisadores são empregados a mais de 2000 anos. Sua primeira utilização foi na produção de queijo e vinhos. Ainda, dentro do nosso próprio corpo possuímos catalisadores.

Atualmente, cerca de 70% dos processos na Indústria Química lançam mão de catalisadores, por exemplo, no refino de petróleo empregando zeólitas como catalisadores.

Com o passar do tempo, a indústria vem buscando formas de desenvolver novos catalisadores. Como resultado, haverá um melhor aproveitamento de matéria prima, isso quer dizer, menos desperdício, menos investimento , consequentemente menor necessidade de tratar os efluentes.

Analogamente, o desenvolvimento de novos catalisadores promoverá uma ampliação no leque de escolha da matéria prima. Isso quer dizer, muitas rotas são deixadas de lado devido ao tempo que levará para obter o produto desejado.

Mas só através dos catalisadores podemos mudar a taxa da reação Vejamos!

Velocidade da reação

Antes de começarmos, vamos relembrar a equação da taxa de reação.

Contudo, k é calculada pela equação de Arrhenius:

Então, como fazer para aumentar a taxa de reação?

Analisando a equação, nós podemos aumentar, sem a utilização de catalisadores, de três formas. Para isso só basta alterarmos a temperatura, concentração ou a pressão. Todavia, será que é viável? Vamos analisar termo a termo.

Primeiramente, olhando para a temperatura, podemos citar como pontos negativos um maior gasto de energia. Ainda, esse aumento de temperatura pode levar ao desencadeamento de reações secundárias, obtendo assim uma maior formação de produtos indesejados.

Segundo, um aumento da concentração dos reagentes requer a construção de reatores mais resistentes e formação de reações secundárias. Ainda, uma reação com o aumento do volume desloca o equilíbrio da reação para os reagentes (gases).

Analogamente, um aumento da pressão requer a construção de reatores mais resistentes. Entretanto, como os catalisadores afetam a cinética da reação.

A presença dos catalisadores no sistema reacional faz com que haja uma redução da energia de ativação da reação, podendo ser ilustrado com a imagem abaixo.

Ah então os catalisadores são sempre a solução? Não! Também possuímos problemas com os catalisadores. Essas espécies podem sofrer desativação. Sendo assim, constantemente faz-se necessário regenerar o catalisador.

Processos químicos e a catálise

Os processos químicos catalisados podem ocorrer em dois sistemas diferentes. Quando  catalisadores e reagentes estão na mesma fase, dizemos que a catálise é homogênea.

Em contrapartida, quando a reação ocorre com catalisadores e reagentes em fases diferentes, por exemplo, um catalisador sólido e os reagentes na fase gasosa, dizemos que a catálise é heterogênea.

Por fim, vamos ver a comparação entre os tipos de catálise ilustrada pela imagem abaixo.

 O processo de catálise

Conforme dito anteriormente, para que transformemos uma matéria prima em produtos na presença de um catalisador, faz-se necessário que haja uma adsorção do reagente na superfície do catalisador.

Por sua vez, essa adsorção pode ocorrer de duas formas:

Na adsorção física, o reagente se liga à matéria prima devido às forças de interação do tipo Van der Waals. Logo, não há alteração química das moléculas adsorvidas.

Em oposição, na adsorção química, temos a formação de ligações químicas. Temos que salientar que esse processo é exotérmico.

Brevemente, em um outro artigo abordaremos sobre os catalisadores de forma mais aprofundada. Serão apresentados suas propriedades, desativação, preparação e muito mais.

Em suma, continuem acompanhando o blog da engenharia no site e nas redes sociais para não perderem nenhum conteúdo.

Até breve!

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Sempre que vamos iniciar algum estudo procuramos saber o básico do que iremos estudar. Lemos o sumário e nos perguntamos qual valor será agregado. Ao iniciarmos um curso universitário, não seria por menos.

Além disso, nós fazemos os seguintes questionamentos: será que eu sirvo pra isso? Tenho conhecimento/base suficiente para realizar o curso?

Já se viram nessa situação, não é?!

Durante o curso de engenharia química, iremos nos deparar com diversos conceitos, que, com certeza, serão melhor detalhados por seus professores.

Vamos estar um passo à frente e aprender alguns conceitos básicos?

Operações na engenharia química

Antes de tudo, temos que considerar a economicidade do processo, afinal, os processos químicos demandam custos.

Desta maneira, podemos determinar qual regime de operação o nosso processo irá ocorrer, isso quer dizer, se irá operar de forma contínua ou descontínua.

Os processos contínuos, ou que estão em regime permanente, são mais econômicos pois lhe permite fazer o equipamento trabalhar de maneira contínua, realizando apenas paradas programadas. Essa condição é preferida para processos de larga escala.

Outra característica dos processos contínuos é que as variáveis do processo não se alteram com o tempo. Sendo assim, instalam-se equipamentos para controlar perturbações que possam vir a ocorrer.

Que perturbações são essas?

Queda na vazão, aumento do nível do vaso, pressão, temperatura.

Em contrapartida, as operações descontínuas, ou em regime transiente, são desejadas quando a possibilidade de corrosão é alta ou o processo é em pequena escala.

Grandezas e unidades.

Constantemente, nos deparamos com esses termos. Até mesmo no vestibular ou no ensino regular.

Contudo, ao se trabalhar os cálculos na engenharia química temos que nos atentar em qual sistema de unidades estamos trabalhando, pois há uma grande possibilidade de haver erros grosseiros que podem custar caro.

Estamos acostumados a utilizar m (metros) como unidade de comprimento, ºC (grau celsius) para temperatura e atm para pressão. Todavia, no mundo dos adultos não é essa maravilha.

Ah! Mas não é pra isso que serve o S.I. (Sistema Internacional) ?

Sim, ou melhor, deveria ser.

Por exemplo, vamos começar com a temperatura. Nos Estados Unidos utiliza-se  Fahrenheit. 

E aí? O que faz? Reclama? Não interage com o outro engenheiro?

Vamos fazer uma discussão mais avançada?

Número de Reynolds

Vamos dizer que você queira calcular o Número de Reynolds e que seu fluido de escoamento seja água.

Analogamente, suponha que você receba a especificação de uma tubulação em polegadas, usual na indústria química, e a massa específica da água é dada em kg/m3.

Como ficaria esse cálculo se o Reynolds é adimensional? Faça essa análise!

Uma pequena variação pode fazer você projetar um sistema em que o regime deve ser turbulento, mas na verdade ele é laminar.

Outro termo com o qual irão se deparar é a vazão, que nada mais é a quantidade de fluido que irá escoar em um certo tempo. 

Essa quantidade pode ser dada em unidades de volume, massa ou quantidade de matéria.

Em resumo, o importante aqui não é apenas saber as relações de conversão, converter as unidades adequadamente, mas também, ter uma noção de grandeza.

Neste ponto foram abordadas apenas unidades básicas. A massa já dominamos bem, se a partir deste ponto falar apenas em toneladas, vocês rapidamente terão noção de quanto vale em quilogramas. 

Agora imagina falar em vazão em kmol/h. Ou energia em Btu. Volume em m3.

Tipos de escoamento na engenharia química

Acima, eu disse que pelo cálculo de Reynolds podemos descobrir se o escoamento é laminar ou turbulento. Agora, vamos falar da direção do escoamento.

E mais adiante falaremos sobre operações unitárias na engenharia química e veremos que dois fluidos podem escoar de duas formas, a saber: 

Em contracorrente, quando os dois fluidos escoam em direções opostas, paralelo, quando os fluidos escoam na mesma direção e, por fim, mas não tão utilizado, perpendicular.

Similarmente, essas correntes podem entrar em contato ou não, a depender do processo/operação, por exemplo: se queremos transferir massa entre as correntes estas devem entrar em contato, em contrapartida, se queremos apenas transferir energia, haverá uma interface e essas correntes não entram em contato.

Mas Paulo, faz tanta diferença? 

Usualmente, na engenharia química, trabalhamos com as correntes escoando em contracorrente, pois nos permite uma maior transferência de massa e energia.

Ou seja, faz diferença.

Operações unitárias da engenharia química

Qualquer que seja o processo químico, possuímos equipamentos que causam apenas mudanças físicas no material, ou seja, não entra em questão o reator.

O conjunto dessas operações na engenharia química é conhecido como operações unitárias. Ainda assim, temos uma macrodivisão entre essas operações, que é a que se segue: transporte de material, transferência de calor, mistura e agitação, separação e manuseio de material.

A começar pelo transporte de material, temos, por exemplo, as bombas (centrífugas e volumétricas) e os compressores.

Existem diferenças?

Sim ! As bombas servem apenas para fluidos líquidos e compressores para gases. 

Já para a transmissão de calor, temos os trocadores de calor, que nos permitem transmitir energia térmica entre duas correntes. Na indústria, possuímos vários tipos de trocadores, casco e tubo, placas, grampos e também, podem ter múltiplos passes.

Sobretudo, cabe salientar que os reboilers e condensadores funcionam também como trocadores de calor. Os agitadores visam homogeneizar a mistura dos materiais. Para essas operações temos os vasos com agitador.

As operações de separação formam o maior de operações.

E quais são elas?

Para ilustrar, temos a destilação, absorção, adsorção, secagem, extração líquido-líquido, evaporação, cristalização…

Entretanto, cada equipamento possui uma característica específica, por exemplo, a destilação leva em consideração a diferença de volatilidade dos componentes da mistura.

Mas, dentro da própria destilação possuímos segregação, temos destilação atmosférica, destilação criogênica, destilação extrativa. Em resumo, a escolha da operação unitária, ou do conjunto de operações vai depender das características da corrente de interesse.

Por fim, para manuseio de material, uma das técnicas que podemos lançar mão é a moagem.

Ao longo do curso de engenharia química, aprenderemos esses e muitos outros conceitos que servirão como suporte para nos tornarmos engenheiros químicos. 

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Os processos químicos são definidos através da aplicação dos princípios físicos, químicos e biológicos visando a transformação de um material ou uma mistura de materiais através de uma ou mais operações. 

Deste modo, objetiva-se “colocar” valor agregado em uma matéria-prima modificando-a em um produto de interesse, que possua alto valor agregado. Por exemplo, o processo de refino do petróleo cru  para obtenção de combustíveis.

Os processos químicos são classificados em relação ao seu modo de operação/ funcionamento. Isso quer dizer, seu modo de condução, bem como sua variação temporal.

Como os processos químicos são classificados em relação ao modo de condução?

Em relação ao modo de condução, os processos podem ser classificados como contínuos, semi-contínuos e em bateladas.

Os processos contínuos ocorrem da seguinte forma: a vazão de material entra em um determinado  volume de controle e sai na mesma quantidade, de forma ininterrupta, excetuando a parada de manutenção ou por alguma falha operacional. 

Espera-se que o desempenho de uma planta industrial se mantenha constante ou melhore ao longo de todo o tempo que a mesma esteja em operação.

 Alguns exemplos de suas aplicações são o refino do petróleo, siderúrgicas, indústria de papel e celulose.

Os processos em batelada são operados por ciclos, ou seja, a matéria prima é alimentada em um reator até o volume necessário para reação, inicia-se o processamento, e todo o material é retirado esvaziando o reator, o que finaliza o ciclo. Toda a operação se repete. 

Pode-se citar como exemplo a Polimerização, fabricação de produtos farmacêuticos, explosivos…

Os processos sem-contínuo ou semi-batelada ocorrem de tal forma  que alguns materiais são alimentados de forma contínua e outros em batelada. 

Temos um exemplo bem claro e de fácil entendimento no dia a dia:

Por exemplo, quando você faz café em sua casa, ou num sistema de uma cafeteria… Você coloca o pó de café sobre o papel filtro, essa ação seria caracterizada como batelada, pois há necessidade de esperar que o café passe totalmente para realimentar a cafeteira.

A água é alimentada continuamente pela própria máquina à medida que o café pronto vai sendo produzido.

Como os processos químicos são classificados quanto sua variação temporal?

Os processos químicos são garantidos ocorrer em regime permanente ou estacionário, quando há pouca ou nenhuma variação das variáveis de processo com o tempo em um determinado ponto.

 Contudo, quando falamos de regime transiente essas variáveis podem ser alteradas. 

As duas classificações abordadas acima estão interligadas, ou seja, nos processos contínuos quando, em um ponto, as condições operacionais não sofrem variações no tempo são  ditas ocorrer em regime permanente.

Enquanto que, processos em batelada ocorrem em regime transiente.

Quais os prós e contras de cada tipo de processo?

Embora os processos possuem seus pontos a favor e contra, e podemos compará-los. Isto pode ser ilustrado através da tabela abaixo. Bora conferir!?

Claro que um outro aspecto dos processos contínuos, que não poderia deixar de ser citado, é a necessidade de uma estratégia de controle e segurança refinada, com a finalidade de controlar as variáveis importantes do processo.

Essas estratégias visam amenizar as perturbações causadas durante uma operação, por exemplo:

O que deverá ser feito se a pressão de vaso de flash subir? E se meu nível em uma coluna de destilação abaixar além do limite? Caso minha bomba cavite?

 Essa necessidade resulta num aumento do custo do processo. 

Os processos em batelada requerem espaços físicos menores, porém, como ponto contra, o tempo entre os ciclos são inutilizados.

Analisando no longo prazo, o custo total de um processo contínuo se torna barato.

Como eu escolho o tipo de processo?

DEPENDE!

Ao se fazer um planejamento de projeto, você deve se inteirar das rotas de produção, disponibilidade de reagente e da demanda de produtos que será exigida pelo mercado.

Em conclusão, cabe fazer uma ressalva que dar partida em uma planta industrial possui custo elevado.

E agora? Prontos para escolherem e classificarem o tipo de processo de sua planta?

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A região com maior produção de oxigênio no mundo pode estar sofrendo com a falta de oxigênio. 

Contraditório, não? 

O ar que respiramos

Primeiramente, vamos aplicar alguns pequenos conceitos. O oxigênio que respiramos não é aquele que vemos na tabela periódica, quer dizer, de modo grosseiro, é a união de dois átomos de oxigênio formando o oxigênio molecular.

Do mesmo modo, vamos destacar um outro ponto importante, contudo, sobre outra ótica.

Parem e pensem: Quando não conseguimos respirar qual a primeira frase que vem à nossa cabeça? Exato, “Estou sem ar”.

Essa definição está correta e incorreta. Embora a maioria das pessoas remetem a palavra ar para o oxigênio, contudo, o ar que respiramos é composto aproximadamente de 21% O2, 78 % N2 e 1% vapor d’água e outros gases. 

Em contraste, o ponto correto é que apenas o O2 participa das reações metabólicas no nosso corpo. Com respeito ao nitrogênio? É um gás inerte.

A função do oxigênio no organismo

Antes de mais nada, vamos conhecer melhor nosso corpo?

Ao respirarmos, o ar inspirado atravessa todo o sistema respiratório e chega até os alvéolos pulmonares. É neste ponto que o oxigênio entra e é dissolvido na corrente sanguínea.

No sangue, a hemoglobina tem a função de se unir e carregar o oxigênio para as células.

O oxigênio é importante para que haja funcionamento do nosso metabolismo aeróbico, ou seja, produzir energia através da reação química com gorduras e carboidratos . 

Como resultado, temos a produção de ATP (Adenosina trifosfato), que é a principal fonte de energia do nosso corpo, e essa energia é liberada quando temos a quebra desta molécula. 

A importância do oxigênio durante o COVID

No dia 15 de janeiro de 2021, o estado do Amazonas informou ao ministério da saúde que estava com falta de oxigênio e que, por esta razão, saiu na mídia a morte de algumas pessoas por falta de O2.

O vírus causador da COVID-19, ataca nosso sistema respiratório, mais especificamente o pulmão, dificultando a troca gasosa nos alvéolos pulmonares causando baixa saturação de oxigênio no sangue. Essa falta de oxigênio é conhecida no jargão medicinal como hipóxia.

A dificuldade respiratória faz com que o indivíduo gaste muita energia. “Como é produzida mesmo?”. Assim, faz-se necessário que os médicos ministrem oxigênio medicinal juntamente com o acompanhamento da saturação deste no sangue, com o objetivo de não desgastar o paciente

E como o oxigênio medicinal é produzido?

Este tipo de oxigênio “especial”, pode ser produzido tanto industrialmente por criogenia , quanto no próprio local onde é utilizado PSA, apesar de este último não atingir o mesmo grau de pureza.

Vamos conhecer um pouco dos dois processos?

O2 de origem industrial

Em escala industrial, a produção de oxigênio é feita a partir da destilação criogênica. Contudo, é necessário um pré-tratamento antes de executar essa operação.

Isto pode ser ilustrado através da imagem abaixo. Então, vamos por etapas destrinchando o processo:

Pré-tratamento

1. Para começar o processo, o ar atmosférico é capturado e passa por um processo de compressão onde é comprimido até uma pressão de 4 psi (650 kPa ou 6.5 atm).
2. Em seguida, passa por um trocador de calor, neste caso o ar é o fluido quente e a água é utilizada como fluido frio. Esta etapa tem como finalidade resfriar o ar comprimido para que o vapor d’água presente no ar seja condensado e não dê problema na torre de destilação criogênica.
3. O fluido resfriado passa por um secador para remoção da água condensada.
4. Na última etapa de pré-tratamento, lançamos mão de dois adsorvedores, que podem ser compostos por zeólitas ou sílica em gel.

Esta operação unitária é utilizada para remoção certas impurezas, por exemplo, dióxido de carbono, hidrocarbonetos e traços de água que não foram retirados na operação anterior. 

Separação

Agora, para que possamos separar o ar pré-tratado, temos que lançar mão da operação de destilação, mais especificamente, destilação criogênica pois o ponto de ebulição do oxigênio é menor.

Continuemos …

1. O ar é separado em um separador onde, uma pequena parte é comprimida (compressor), é resfriada (trocador de calor), é expandida (expansor) e alimenta o topo da coluna de baixa pressão, de forma que, o ar expandido resfrie o ar e forneça a temperatura adequada da torre de baixa pressão para que ocorra a criogenia.
2. Então, a maior parte do ar separado passa por um trocador de calor e é resfriado.
3. Esse resfriamento faz com que a corrente de ar se torne uma mistura gás/líquido devido a liquefação do oxigênio.
4. Essa mistura alimenta a coluna de destilação de alta pressão no fundo. À medida que o ar sobe vai perdendo calor, e o oxigênio continua a se liquefazer e se concentrar no fundo. Assim, é promovida a separação.
5. O produto de fundo rico em O2, composto majoritariamente por O2, passa por um trocador de calor e é deixado expandir até aproximadamente a pressão atmosférica antes de alimentar a coluna de baixa pressão.
6. No decorrer do processo, o produto de topo (Ar + N2), alimenta o topo da coluna de baixa pressão.
7. Simultaneamente, no decorrer do processo, o nitrogênio é retirado como produto de topo, o argônio na lateral da torre, e o oxigênio é o produto de fundo da coluna de destilação criogênica.

Logo, o oxigênio é armazenado ainda líquido em tanques criogênicos e são transportados até os hospitais.

Embora o oxigênio seja mantido em sua fase líquida, chegando aos hospitais,  ele deve tomar sua forma gasosa novamente, para que possa ser utilizado.

Com relação ao outro processo?

Em contraste ao que foi apresentado acima, neste processo não é preciso utilizar a criogenia. É utilizado um equipamento conhecido como PSA (Pressure Swing Absorber).

Em outras palavras, essas unidades concentradoras de oxigênio tem como fundamento a adsorção seletiva com a utilização de peneiras moleculares.

Como assim?

Vamos conhecer o funcionamento do processo?

O ar é captado e comprimido (compressores) , passando por um secador antes de alimentar o PSA.

Sob pressão, as zeólitas que compõem a peneira molecular, têm a capacidade de deformar e formar dipolos, permitindo apenas a passagem do oxigênio.

No geral, essas peneiras são regeneradas para que se realize uma nova produção.

Finalmente, já aprendemos como o oxigênio medicinal é produzido.

Então, a pergunta que não quer calar, o que causou essa crise?

Falta de planejamento?

Em outras palavras, de quem é a culpa?

Com as recentes notícias, podemos ver alguns acontecimentos, investigação e cobrança de empresas, pedido de ajuda a outros países, transferência de pacientes para outros estados….

Mas agora… de quem é a culpa, quem deveria ser responsabilizado?

População? Cientistas? Empresas? Governo?

NÃO SEI! A princípio de todos.

Entretanto, o estado do Amazonas clama!

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