5.operacoes unitarias slides

Processos Quiacutemicos para EngProduccedilatildeo ndash Profa Adriana Marotti

Aula 4 ndash Conceituaccedilatildeo das Principais Operaccediloes unitaacuterias da IndQuiacutemica

bull Definiccedilatildeo Operaccedilotildees Unitaacuterias

bull Tipos de OpUnitaacuterias

bull Mecacircnicas

bull Transferecircncia Calor

bull Transferecircncia de Massa

bull Principais Aplicaccedilotildees na Induacutestria

Page 2 Processos Quiacutemicos para EngProduccedilatildeo ndash Profa Adriana Marotti

Definiccedilatildeo Operaccedilotildees Unitaacuterias

bull Em 1915 Arthur Little estabeleceu o conceito de operaccedilatildeo unitaacuteria

segundo o qual um processo quiacutemico seria dividido em uma seacuterie de

etapas que podem incluir transferecircncia de massa transporte de

soacutelidos e liacutequidos destilaccedilatildeo filtraccedilatildeo cristalizaccedilatildeo evaporaccedilatildeo

secagem etc Cada uma das etapas sequumlenciais numa linha de

produccedilatildeo industrial eacute portanto uma operaccedilatildeo unitaacuteria O conjunto

de todas as etapas compotildee um processo unitaacuterio

bull Portanto Operaccedilotildees Unitaacuterias satildeo sequumlecircncias de operaccedilotildees

fiacutesicas necessaacuterias agrave viabilizaccedilatildeo econocircmica de um processo

quiacutemico


Tipos de Operatildeccedilotildees Unitaacuterias - Mecacircnicas

bull Operaccedilotildees Unitaacuterias Mecacircnicas

ndash Satildeo as operaccedilotildees de transporte e separaccedilatildeo de fluidos

ndash Conceitos de Mecacircnica dos Fluidos

bull Definiccedilatildeo de fluido Eacute uma substacircncia que ao ser submetida agrave

uma tensatildeo de cisalhamento ao inveacutes de deformar-se como um

soacutelido escoa Satildeo basicamente liacutequidos gases e partiacuteculas

fluidizadas

bull Para o estudo das operaccedilotildees de transporte e separaccedilatildeo de

fluidos eacute importante o estudo de mecacircnica dos fluidos ou seja

o comportamento desses fluidos quando submetidos a accedilatildeo de

uma forccedila

bull Caracteriacutesticas dos fluidos mais importantes para o

dimensionamento de equipamentos e processos viscosidade e

pressatildeo





bull Transporte e Armazenamento Fluidos

ndash Bombas

raquo Centriacutefugas(rotor)

raquo Deslocamento Positivo (pistatildeo) aplicaccedilatildeo nas indfarmacecircutica e alimentos

ndash Vaacutelvulas (controle e bloqueio)

ndash Tubulaccedilotildees

ndash Medidores de Vazatildeo

ndash Vasos Pressurizados

bull Separaccedilatildeo Fluidos

ndash Centrifugaccedilatildeo (aplicaccedilatildeo principal indlaticiacutenios ndash separaccedilatildeo leite e nata)

ndash Filtraccedilatildeo (soacutelidoliacutequido)



bull Bombas

ndash Caacutelculo de uma bomba

bull Altura manomeacutetrica (AMT) Diferenccedila entre a pressatildeo

de descarga e pressatildeo de succccedilatildeo Eacute funccedilatildeo da altura

que se deseja levar o fluido da perda de carga na

tubulaccedilatildeo e na pressatildeo que se deseja levar o fluido

ndash Seleccedilatildeo do material

bull Dependendo da aplicaccedilatildeo e do tipo de fluido (accedilo

carbono accedilo inox etc)

Exemplo Manual KSB


Tipos de Operatildeccedilotildees Unitaacuterias - Transferecircncia de Calor

bull Operaccedilotildees Unitaacuterias de Transferecircncia de Calor

ndash Satildeo as operaccedilotildees de troca teacutermica entre fluidos

ndash Conceitos de Troca de Calor

bull Mecanismos de troca de calor

ndash Conduccedilatildeo ndash contato entre dois corpos

ndash Convecccedilatildeo ndash Mistura de fluidos

ndash Radiaccedilatildeo ndash ondas de calor

ndash Principais equipamentos de TransfCalor

bull Trocadores de Calor

bull Evaporadores ndash concentraccedilatildeo de soluccedilotildees retirando

solvente Exs suco de laranja licor negro na

fabricaccedilatildeo celulose




ndash Trocador de calor eacute o dipositivo que efetua a transferecircncia de calor de um fluido para outro

ndash A transferecircncia de calor pode se efetuar de quatro maneiras principais

bull pela mistura dos fluidos

bull pelo contato entre os fluidos

bull com armazenagem intermediaacuteria e

bull atraveacutes de um parede que separa os fluidos quente e frio

ndash Principais tipos de trocadores de calor

bull Casco e Tubos (mais comum na induacutestria ndash boa relcustobenefiacutecio)

bull Duplo Tubos (menor eficiecircncia)

bull Placas (Necessidade de maior aacuterea de troca ndash Ind alimentos)



bull Dimensionamento de Trocadores de Calor

ndash Paracircmetros importantes

bull Temperaturas (T1 e T2)

bull Tipos dos fluidos e caracteriacutesticas teacutermicas (cp) e fiacutesicas

(viscosidade densidade)

ndash Carga teacutermica ndash Q=mcpΔT

bull Caacutelculo do U (coeftroca teacutermica)

ndash Funccedilatildeo das vazotildees de escoamenteo propriedades fiacutesica-quimicas

dos fluidos (densidade cp) e do diacircmetroagraverea escoamento

bull Aacuterea de troca teacutermica (A)

ndash Q= UAΔT(ln)




bull Exemplos

ndash Casco e tubos




bull Exemplos

ndash Placas


Tipos de Operatildeccedilotildees Unitaacuterias - Transferecircncia de Massa

bull Operaccedilotildees Unitaacuterias de Transferecircncia de Massa

ndash Satildeo as operaccedilotildees de separaccedilatildeo de fluidos misciacuteveis ndash Conceitos de Fiacutesico-Quiacutemica

bull Propriedades das soluccedilotildees ndash principalmente diferenccedilas de Pontos de Ebuliccedilatildeo

bull Diagramas temperatura-composiccedilatildeo

ndash Principais operaccedilotildees de transfmassa

bull Destilaccedilatildeo

bull Absorccedilatildeo ndash soluccedilotildees liacutequidogaacutes Ex Processo de desasfaltaccedilatildeo em refinaccedilatildeo de petroacuteleo ndash extraccedilatildeo com GLP de componentes volaacuteteis de resiacuteduo de destilaccedilatildeo




ndash Processo separaccedilatildeo dos componentes de uma mistura

baseado na diferenccedila de pontos de ebuliccedilatildeo de suss

componentes

ndash Equipamento utilizado Colunas de Destilaccedilatildeo

ndash Principais paracircmetros para projeto de colunas

bull Vazotildees fluidos

bull Composiccedilatildeo produtos (topofundo)

bull Propriedades fiacutesico-quiacutemicas (Ponto ebuliccedilatildeo Curvas

equiliacutebrio liacutequido vapor)

bull Calcula-se diacircmetro da coluna e nordmestaacutegios




ndash Exemplo


bull Shreve N e Brink J - Induacutestrias de Processos Quiacutemicos -

4ordfediccedilatildeo EdLTC

bull PerryR e Chilton C ndash Chemical Engineeracutes Handbook 5th

Ed EdMcGraw-Hill

bull Website httpwwwufrnetufrnbr~lairPagina-OPUNITopunitindexhtm

Bibliografia


1 Defina operaccedilotildees unitaacuterias

2 Quais os tipos de operaccedilotildees unitaacuterias

3 Decirc 2 exemplos de opunitaacuterias mecacircnicas e suas aplicaccedilotildees na induacutestria

4 Decirc 2 exemplos de opunitaacuterias de transferecircncia de calor e suas aplicaccedilotildees na

induacutestria

5 Decirc 2 exemplos de opunitaacuterias de transferecircncia de massa e suas aplicaccedilotildees na

induacutestria

6 Vocecirc eacute um Eng de projeto em uma indquiacutemica e lhe foi solicitado dimensionar um

trocador de calor para determinado processo Quais paracircmetros vocecirc deve ter em

matildeos antes de iniciar o projeto

7 Vocecirc eacute um Eng de projeto em uma indquiacutemica e lhe foi solicitado projetar um

processo para separar uma mistura liacutequida de benzenoxileno Que tipo de operaccedilatildeo

unitaacuteria vocecirc sugere Quais paracircmetros vocecirc deve ter em matildeos antes de iniciar o

projeto

Questotildees


Definiccedilatildeo Operaccedilotildees Unitaacuterias

bull Em 1915 Arthur Little estabeleceu o conceito de operaccedilatildeo unitaacuteria

segundo o qual um processo quiacutemico seria dividido em uma seacuterie de

etapas que podem incluir transferecircncia de massa transporte de

soacutelidos e liacutequidos destilaccedilatildeo filtraccedilatildeo cristalizaccedilatildeo evaporaccedilatildeo

secagem etc Cada uma das etapas sequumlenciais numa linha de

produccedilatildeo industrial eacute portanto uma operaccedilatildeo unitaacuteria O conjunto

de todas as etapas compotildee um processo unitaacuterio

bull Portanto Operaccedilotildees Unitaacuterias satildeo sequumlecircncias de operaccedilotildees

fiacutesicas necessaacuterias agrave viabilizaccedilatildeo econocircmica de um processo

quiacutemico









fluidizadas




uma forccedila



pressatildeo






ndash Bombas












bull Bombas









Exemplo Manual KSB








































ndash Q= UAΔT(ln)




bull Exemplos

ndash Casco e tubos




bull Exemplos

ndash Placas















componentes











ndash Exemplo





Ed EdMcGraw-Hill


Bibliografia






induacutestria


induacutestria







projeto

Questotildees









fluidizadas




uma forccedila



pressatildeo






ndash Bombas












bull Bombas









Exemplo Manual KSB








































ndash Q= UAΔT(ln)




bull Exemplos

ndash Casco e tubos




bull Exemplos

ndash Placas















componentes











ndash Exemplo





Ed EdMcGraw-Hill


Bibliografia






induacutestria


induacutestria







projeto

Questotildees






ndash Bombas












bull Bombas









Exemplo Manual KSB








































ndash Q= UAΔT(ln)




bull Exemplos

ndash Casco e tubos




bull Exemplos

ndash Placas















componentes











ndash Exemplo





Ed EdMcGraw-Hill


Bibliografia






induacutestria


induacutestria







projeto

Questotildees



bull Bombas









Exemplo Manual KSB








































ndash Q= UAΔT(ln)




bull Exemplos

ndash Casco e tubos




bull Exemplos

ndash Placas















componentes











ndash Exemplo





Ed EdMcGraw-Hill


Bibliografia






induacutestria


induacutestria







projeto

Questotildees








































ndash Q= UAΔT(ln)




bull Exemplos

ndash Casco e tubos




bull Exemplos

ndash Placas















componentes











ndash Exemplo





Ed EdMcGraw-Hill


Bibliografia






induacutestria


induacutestria







projeto

Questotildees




bull Exemplos

ndash Casco e tubos




bull Exemplos

ndash Placas















componentes











ndash Exemplo





Ed EdMcGraw-Hill


Bibliografia






induacutestria


induacutestria







projeto

Questotildees




bull Exemplos

ndash Placas















componentes











ndash Exemplo





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Bibliografia






induacutestria


induacutestria







projeto

Questotildees















componentes











ndash Exemplo





Ed EdMcGraw-Hill


Bibliografia






induacutestria


induacutestria







projeto

Questotildees




ndash Exemplo





Ed EdMcGraw-Hill


Bibliografia






induacutestria


induacutestria







projeto

Questotildees





Ed EdMcGraw-Hill


Bibliografia






induacutestria


induacutestria







projeto

Questotildees






induacutestria


induacutestria







projeto

Questotildees

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