Transporte de Sólidos

Profa. Dra. Milena Araújo Tonon Corrêa
Revisão de conteúdo estudado em outras disciplinas
anteriores.
Mostrar para o aluno o princípio teórico de
operações importantes em uma indústria química.
Dimensionamento
nestas operações.
de
equipamentos
envolvidos
Conteúdo

Introdução às Operações Unitárias

Unidades e dimensões

Balanços de massa

Mecânica dos fluidos

Transporte de sólidos

Separação sólido-sólido

Separação sólido-líquido

Separação sólido-gás

Bombas
Critério de Avaliação
2 Provas teóricas realizadas ao longo do
semestre, valendo 7,0 pontos cada.
Média =(((B1+B2)/2)*0,7 )+ 3,0
Exercícios e trabalhos, entregues em grupos,
valendo um total de 3,0 pontos, que serão
somados a nota de cada prova.
Bibliografia

Foust, Princípios das Operações Unitárias, LTC.

Blackadder & Nedderman, Manual de Operações
Unitárias, Hemus.

Himmelblau & Riggs, Engenharia Química – Princípios e
Cálculos, LTC.

Gauto & Rosa, Processos e Operações Unitárias da
Indústria Química, Ciência Moderna.
Em 1915, o engenheiro químico americano Arthur Dehon
Little, empresário e professor universitário do MIT,
estabeleceu o conceito de “Operação unitária“.
De acordo com este, um processo químico seria
dividido em uma série de etapas básicas que podem
incluir: transferência de massa, transporte de sólidos e
líquidos, destilação, filtração, cristalização, evaporação,
secagem, etc.
Em 1915, Arthur Little estabeleceu o conceito de "operação unitária”
Cada uma das etapas sequenciais numa linha de produção
industrial é, portanto, uma operação unitária
As operações unitárias visam reduzir o tamanho dos sólidos a
processar, transportá-los, separar componentes de misturas ou
aquecer e resfriar sólidos e fluidos.
Ex: filtração, secagem, evaporação, destilação, absorção, extração.
Matéria Prima
OP
Produto final
A disciplina de Operações Unitárias é aquela que classifica
e estuda, separadamente, os principais processos físicoquímicos utilizados na indústria. Os processos mais
comuns encontrados nas indústrias são a Destilação
Atmosférica e a Vácuo, os processos de Absorção e
Adsorção, a Extração Líquido-Líquido e Líquido-Gás,
o processo de Filtração, Transporte de Sólidos,
Trituração,
Separação,
Evaporação,
Secagem, Cristalização, etc.
Resfriamento,
Cada uma das etapas sequenciais de uma linha de produção
industrial é, portanto, uma operação unitária.
O conjunto de todas as etapas compõe um PROCESSO
UNITÁRIO.
Operações Unitárias são sequencias de operações físicas
necessárias à viabilização econômica de um processo químico.
TIPOS DE OPERAÇÕES UNITÁRIAS
• Mecânicas.
•Transferência de calor.
•Transferência de massa.
Operações Mecânicas
São as operações de transporte, separação e transporte de fluidos.
Fluidos :
A matéria se apresenta basicamente em três fases de agregação : sólida,
líquida e gasosa.
As fases líquida e gasosa, são chamadas de fluidas, pois apresentam a
propriedade de se deformarem continuamente quando é aplicada sobre
elas uma força tangencial, denominada “ tensão de cisalhamento” .
Em outras palavras, um material fluido é aquele que apresenta a
propriedade de escoar.
Para o estudo das Operações Unitárias de transporte e de separação de
fluidos, é importante o estudo da Mecânica dos Fluidos , ou seja, o estudo
do comportamento desses fluidos quando submetidos à ação de uma
força.
As características mais importantes para o dimensionamento de
equipamentos de processos, são a viscosidade e a pressão do fluido.
Operações Mecânicas
• Operações envolvendo sistemas sólidos
Fragmentação, Transporte, Peneiramento, Mistura, Armazenamento
• Operações envolvendo sistemas fluidos
Escoamento de fluidos, Bombeamento de líquidos, Movimentação e
Compressão de gases, Mistura e agitação de líquidos
• Operações com sistemas sólido-fluído
Fluidização de sólidos, separações mecânicas
Operações Mecânicas
Filtração
 Sedimentação
 Moagem
 Peneiramento
 Bombeamento
 Controle de vazão
 Acionamento de válvulas
 Pressurização de equipamentos

Tipos de operações unitárias
•Mecânica
•Transferência de calor
•Transferência de Massa
Operações de Transferência de Calor
São as operações de troca térmica entre fluidos.
Mecanismos de Troca de calor :
- Condução : contato entre dois corpos fluidos
- Convecção : mistura de fluidos
- Radiação : ondas de calor
Pasteurização e esterilização
Trocadores de calor
Evaporação e condensação
Congelamento
Crio-concentração
Refrigeração
Secagem convectiva de sólidos úmidos
CONVECÇÃO
Ocorre a transferência de calor por movimento das
massas de temperaturas diferentes.
Secador convectivo em leito fixo: secador de prateleiras.
RADIAÇÃO
Propagação de energia através do espaço
CONDUÇÃO
por ondas eletromagnéticas.
Radiação por micro-ondas: essa radiação
O calor se propaga de partícula a
consegue penetrar mais na massa úmida do
partícula (contato térmico)
que a radiação infravermelha permitindo a
secagem da camada interna e externa.
Operações de Transferência de Calor
Transferência de calor por condução de sólidos,
Aquecimento e resfriamento de fluídos
Condensação
Ebulição
Evaporação
Liofilização
Transferência de calor por radiação
Tipos de operações unitárias
•Mecânica
•Transferência de calor
•Transferência de Massa
Operações de Transferência de Massa
São as operações que envolvem a separação de líquidos miscíveis.
Propriedades das soluções  principalmente as diferenças entre os Pontos de
Ebulição.
. Principais Operações de Transferência de Massa :
Destilação
Absorção de gases
Umidificação e de desumidificação de ar
Secagem
Extração líquido-líquido
Extração sólido-líquido
Cristalização
Adsorção e troca iônica
Separação por membranas
Operações de Transferência de Massa
Destilação
Adsorção
Extração líquido-líquido
Secagem e umidificação de gases
Condicionamento de gases
Secagem de sólidos
Cristalização
Troca iônica
Unidades e Dimensões

Assunto de reconhecimento obrigatório no estudo das
diversas operações unitárias.

Dimensões: conceitos básicos de medidas. Podem ser
classificadas como básicas (M, L, T, I, , N e J) ou
derivadas (L2, L/T, M/L, etc.)

Unidades: formas de se expressar as dimensões. São
definidas
através
de
sistemas
padronizados
(Internacional, americano, francês,etc.)
Exemplos: m, s, lb, K, mol, N,W, etc.
Unidades SI (Sistema Internacional)
Unidades do Sistema Americano de
Engenharia
Prefixos do SI
Conversão de Unidades

Necessária principalmente quando uma equação
envolve várias variáveis, que apresentam unidades
incoerentes.

Pode ser realizada de maneira simples em alguns casos.
Exemplo:Transformar 3 m em pés (ft)

Em outras situações, a conversão exige um cálculo
realizado de maneira organizada devido ao número de
unidades envolvidas.
Exemplo:Transformar 15 Btu/m.h em J/in.s
Operações matemáticas envolvendo
medidas

Soma e subtração: somente com medidas de mesma
dimensão e unidade.
Exemplos:
300 K + 150 K
5 m + 2,5 cm
2 lb – 350 g

Multiplicação e divisão: possível com qualquer dimensão
e unidade.
Exemplos:
3,5 g / 2 L
6,5 N x 2 m
Consistência Dimensional
Princípio onde cada termo somado, subtraído ou igualado
de uma equação deve apresentar as mesmas unidades.
Pode auxiliar na determinação de unidades ou dimensões
de termos presentes em uma equação qualquer.
Exemplo:
Determine a unidade de a na equação
V = Vo + a.t, onde V e Vo estão em m/s e t está em s.