No desenvolvimento do fluxograma de processo (PFD) de uma nova planta petroquímica, um engenheiro químico automatizou uma planilha de balanço global de massa e energia para uma coluna de destilação em estado estacionário. A equação genérica implementada no software para consolidar a saída de dados do balanço térmico do referencial global da coluna foi escrita da seguinte forma:


Imagem associada para resolução da questão



• : taxa de acúmulo de energia no sistema [kW];


• , : vazões mássicas de alimentação e do fundo respectivamente [kg·h?¹];


• : vazão molar do destilado [kmol·h?¹];


• : massa molar média do destilado [kg·kmol?¹];


• , , : entalpias específicas das correntes de alimentação, destilado e fundo [kJ·kg?¹];


• : carga térmica trocada nos refervedores e condensadores [kJ·s?¹];


• : potência mecânica útil consumida por bombas acessórias [W].


Considerando o Princípio da Homogeneidade Dimensional (Teorema de Fourier) e as premissas operacionais de uma destilação convencional de regime permanente, a equação acima apresenta uma inconsistência dimensional explícita entre os seus termos e uma incorreção conceitual do processo. Para corrigir o algoritmo e torná-lo dimensionalmente homogêneo e conceitualmente adequado ao regime permanente, o engenheiro deve, respectivamente: