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1. Classificações das operações unitárias1,2
1.1. Introdução
• As Operações Unitárias consiste nas várias
operações que envolvem mudanças físicas no
material, independente do material que está sendo
processado.
• As Operações Unitárias podem ser classificadas de
acordo com critérios variados. Sejam dois critérios:
de acordo com a sua finalidade dentro do processo
produtivo;
de acordo com o tipo de operação envolvida.
1. BRASIL, Nilo Índio do. Introdução à engenharia química. 2. ed. Rio de Janeiro: Interciência:
PETROBRAS, 2004. 369 p.
2. CAIRES, Fábio Calheiros. Operações unitárias: apostila 2º módulo. Jundiaí: 2009.
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• Operações preliminares: Normalmente, são
utilizadas antes de qualquer operação. Suas
funções estão associadas à preparação do
produto para posterior melhoria das condições
sanitárias da matéria-prima para seu
processamento.
Exemplos: limpeza
seleção
classificação
eliminação, etc.;
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1.2. Classificação de acordo com a sua finalidade
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• Operações de conservação:
Exemplos: pasteurizaçãoa
esterilizaçãoa
branqueamento
congelamento
refrigeração
evaporação
secagem, etc.;
• Operações de transformação:
Exemplos: moagem
mistura
extrusão
desemulsificação, etc.;
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a. A pasteurização tem como objetivo principal a
destruição de microorganismos patogênicos,
aplicação de calor, aumentando a vida de
prateleira do alimento, enquanto a
esterilização é executada a maiores
temperaturas ou a UHT – ultra high
temperature, que inativa todos os
microorganismos patogênicos e deterioradores
que possam crescer sob condições normais
de estocagem, (POTTER & HOTCHKISS,
1995).
3. POTTER, N. N.; HOTCHIKISS, J. H. Food Science. 5. ed. New York: Chapman & Hall, 1995. 608 p.
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• Operações de separação4:
Exemplos: filtração
cristalização
sedimentação
centrifugação
prensagem
destilação
absorção
dessorção (stripping)
adsorção
umidificação
desumidificação
precipitação eletrostáticab, etc.
b. Processo de separação física de sólido em gases, (RIEHLE,1997).
4. RIEHLE C. Basic and theorical operation of ESPs. In: PARKER K.R. ed. Applied Electrostatic Precipitation, Cap.3,
Blackie Academic & Professional, New York, NY. p.25-88, 1997,
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1.3. Classificação de acordo com o tipo de operação envolvida
• Operações mecânicas;
• Operações envolvendo transferência de calor e;
• Operações envolvendo transferência de massa.
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1.3.1. Operações mecânicas5
• De um modo geral, são as operações que constituem o
tratamento, a agitação e mistura, a separação, a
classificação e o transporte envolvendo os sólidos e/ou
fluidos.
Sistema sólido-sólido
• Misturação entre sólidos: Existem diversos mecanismos
básicos mediante os quais se misturam as partículas
sólidas.
Equipamentos: o tambor rotativo e o moinho.
5. PERRY, R. H. CHILTON. Manual de engenharia química. 5. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Dois, 1980.
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• Peneiração: É a separação de uma mistura de grãos de
diversos tamanhos em duas ou mais parcelas, mediante
uma superfície peneirante, que age como um calibre que
deixa ou não os grãos passarem.
Equipamento: peneira.
• Classificação: A operação de classificação é definida
como o meio de separar partículas sólidas de uma
mistura de sólidos em frações de acordo com a
dimensão da partícula ou a densidade, mediante
procedimentos diferentes da peneiração.
Equipamentos: classificador (mecânico e não-mecânico,
hidráulico – separação em jigsc).
c. O jig é um dispositivo mecânico usado para separar materiais de densidades diferentes, por meio
da pulsação de uma corrente de líquido que escoa pelo leito dos materiais, (PERRY, 1980)
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• Separação magnética: Consiste na operação de
separar um sólido de outro (ex. ferro e areia), mediante a
um campo magnético (Figura 01).
Equipamento: separador magnético permanente.
Figura 01: Separador magnético permanente
Fonte: http://longi-magnetic.com.br/2-magnetic.html#
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• Separação eletrostática: O princípio da separação
eletrostática ocorre quando um ou mais de um material
em uma mistura granular recebe uma carga superficial
submetido a um campo elétrico - os grãos do material
são atraídos por um dos eletrodos e repelidos pelo outro,
de acordo com a carga elétrica correspondente.
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Sistema sólido-fluido
• Classificação6: O tipo mais simples de classificador
envolvendo o sistema sólido-fluido, é representado na
Figura 02. Esta classificação tem como base a separação
de um conjunto de partículas sólidas em diversas frações,
com base nas velocidades terminaisd.
Entrada do fluido partículas
com dimensões variadas
PARTÍCULAS
GROSSAS
PARTÍCULAS
FINAS
Figura 02: Tanque de sedimentação gravitacional
d. A velocidade terminal de um objeto caindo em direção à Terra, não estando no vácuo, é a velocidade na
qual a força gravitacional que o empurra para baixo é igual e oposta à resistência do ar, que o empurra
para cima. A velocidade terminal é constante, já que é nula a soma das duas forças que atuam sobre o
objeto. Disponível em: < http://pt.wikipedia.org/wiki/Velocidade_terminal>.
6. Operações Unitárias (apostila). 2. ed. Rio de Janeiro: PETROBRAS, 2005.
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• Elutriação5: A elutriação é um processo utilizado para
separar partículas finas, de tamanho inferior ao que pode
ser separado por peneiras, em vários tamanhos
graduados. O meio empregado para a separação pode
ser um líquido ou um gás.
• Coagulação6: Coagulação é uma operação unitária
responsável por transformar as impurezas da água que se
encontram em suspensão fina em estado coloidal,
preparando-as para a sua remoção nas etapas
subsequentes do processo de tratamento.
• Floculação6: A floculação é um processo físico no qual as
partículas coloidais são colocadas em contato umas com
as outras, de modo a permitir o aumento do seu tamanho
físico, alterando, desta forma, a sua distribuição.
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• Flotação6: Objetiva a remoção de partículas em
suspensão e/ou flutuantes (fase dispersa) de um meio
líquido (fase contínua) para o caso em que a densidade
da fase dispersa é menor que a da fase contínua.
A flotação juntamente com os hidrociclones são os
processos de separação óleo/água atualmente mais
utilizados, no tratamento de água no processamento
primário na indústria do petróleo.
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• Filtração6: Objetiva separar partículas sólidas do fluido
que as carrega.
Em todos os casos, o fluido contendo o material a ser
separado, chamado de suspensão, é forçado a ser
atravessado por um meio poroso, o qual retém os sólidos.
Este meio poroso é chamado de meio filtrante, e sobre ele
se acumula o sólido filtrado.
Equipamentos: filtro; filtros de mangas (tem por finalidade
separar as partículas existentes no fluxo de gases
industriais).
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• Centrifugação6: Consiste na separação de sólidos
particulados mediante a aplicação de uma força
centrífuga sobre o sistema fluido-partícula.
Entre os equipamentos de separação do tipo centrífugo
utilizados para separar sistemas gás-sólido, o mais
comumente utilizado é o ciclone (separador centrífugo),
comumente utilizado em refinarias de petróleo
especialmente em conjunto com reatores de
craqueamento catalítico.
Como foi estudado, os hidrociclones (deoilings) são
equipamentos usados para a separação líquido-líquido,
desenvolvidos especificamente, para a separação óleo-
água.
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Figura 03: Sedimentação em provetas
Fonte: http://aquaflot.blogspot.com.br/2008/02/visita-apdr-aceras-paz-del-ro-colombia.html
• Decantação ou Sedimentação5:
Consiste na separação de uma
suspensão diluída (mistura
homogênea) pela sedimentação
gravitacional, até se ter um fluido
límpido e uma lama com maior
teor de sólidos, Figura 03.
Tal operação fundamentada na
diferença de massa específica
pode ser efetuada em
equipamentos denominados
decantadores ou sedimentadores.
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Sistemas fluidos
• Bombeamento1: Estudado na disciplina Mecânica dos
Fluidos, o bombeamento objetiva transportar reagentes
e produtos para diferentes pontos em toda planta
industrial. Na maioria dos casos, os materiais são fluidos
e, consequentemente, é imprescindível operar bombas
(ou compressores) para movimentá-los.
• Operação de agitação e mistura1: São operações
triviais com a finalidade de homogeneizar a composição
da mistura formada por diferentes componentes. É
aplicada, por exemplo, em uma instalação de
processamento primário de fluidos, para posterior
decantação.
• Equipamento: vaso separador.
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1.3.2. Operações de Transferência de Calor6
• Aquecimento e resfriamento de fluidos –
trocadores de calor;
• Cristalizaçãoe;
• Secageme;
• Destilaçãoe;
• Evaporaçãoe.
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• Absorção e dessorção (esgotamento ou
stripping) de gás;
• Adsorção;
• Extração líquido-líquido;
• Extração sólido-líquido;
• Destilaçãod;
• Evaporaçãod;
• Separação por membranas.
1.3.3. Operações de Transferência de Massa7
e. A grande diferença entre a evaporação (incluindo a secagem e a cristalização) e a destilação é que a
primeira ocorre a transferência mútua de massa e calor entre as fases, (FOUST et al, 1982)
7. FOUST, Alan S.; WENZEL, Leonard A.; CLUMP, Curtis W.; MAUS, Louis; ANDERSEN, L. Bryce;
Princípios das operações unitárias. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, 1982.
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Ex 1: (PETROBRAS - Técnico de Operação Júnior 2012) Nas indústrias
química e de petróleo, as operações unitárias são de vital
importância, atuando de modo a fazer com que se possam
obter os produtos desejados, usando a transferência de
calor e/ou massa. Dentre as operações unitárias
relacionadas, qual é baseada na transferência mútua de
calor e massa?
(A) Evaporação
(B) Destilação
(C) Absorção
(D) Extração
(E) Condensador
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