INTRODUÇÃO A INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES OPERAÇÕES UNITÁRIASUNITÁRIAS
CEFET_BACEFET_BA
PROFº DIÓGENES GANGHISPROFº DIÓGENES GANGHIS
A profissão de engenheiro nasceu junto com a A profissão de engenheiro nasceu junto com a revolução industrial no século XIX. revolução industrial no século XIX.
O engenheiro atua em quatro campos:O engenheiro atua em quatro campos:
1.1. Dimensionamento da instalação industrialDimensionamento da instalação industrial: : desenho, dimensionamento e construção.desenho, dimensionamento e construção.
2.2. OperaçãoOperação: supervisão, manutenção e : supervisão, manutenção e otimização.otimização.
3.3. Administração, vendas, planejamento geralAdministração, vendas, planejamento geral
4.4. PesquisaPesquisa: básica ou aplicada para o : básica ou aplicada para o desenvolvimento de produtos e processosdesenvolvimento de produtos e processos
O que o engenheiro faz?O que o engenheiro faz?
• Escolhe o tipo de equipamento adequadoEscolhe o tipo de equipamento adequado
• Faz seu dimensionamentoFaz seu dimensionamento
• Calcula o tempo de processamentoCalcula o tempo de processamento
• Calcula o custos do investimento e da operaçãoCalcula o custos do investimento e da operação
• Faz balanços de massa e energia da operaçãoFaz balanços de massa e energia da operação
• Avalia o desempenhoAvalia o desempenho
Aplicação da Física e da QuímicaAplicação da Física e da Química
Estrutura física da matériaEstrutura física da matéria Composição química dos materiaisComposição química dos materiais Leis da mecânicaLeis da mecânica Transferência de massa e energiaTransferência de massa e energia Modelagem matemática e simulação dos Modelagem matemática e simulação dos
fenômenos físicosfenômenos físicos
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Setores de atuação do engenheiroSetores de atuação do engenheiro
Indústrias;Indústrias; Instituições públicas e privadas;Instituições públicas e privadas; Escritórios de consultoria e assessoria;Escritórios de consultoria e assessoria; Estabelecimentos de ensino;Estabelecimentos de ensino; Institutos de pesquisa;Institutos de pesquisa; Bancos de investimento e desenvolvimentoBancos de investimento e desenvolvimento
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Qualidades do profissionalQualidades do profissional
Formação básica multidisciplinarFormação básica multidisciplinar Raciocínio analíticoRaciocínio analítico Estudo continuadoEstudo continuado Conhecimento sistêmicoConhecimento sistêmico Conhecimentos geraisConhecimentos gerais Participação socialParticipação social Capacidade de sínteseCapacidade de síntese
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Relações humanasRelações humanas
O Engenheiro passa boa parte do tempo O Engenheiro passa boa parte do tempo se relacionando com pessoas.se relacionando com pessoas.
ExperimentaçãoExperimentação
Testar protótiposTestar protótipos Regular o funcionamento de sistemasRegular o funcionamento de sistemas Medir variáveis físicas em processosMedir variáveis físicas em processos
ºC
atm
Trabalho em grupo Trabalho em grupo (o engenheiro não trabalha sozinho)(o engenheiro não trabalha sozinho)
Respeito aos colegasRespeito aos colegas Capacidade expor e discutir idéiasCapacidade expor e discutir idéias Renúncia de idéias ultrapassadasRenúncia de idéias ultrapassadas A pessoa progride:A pessoa progride:
pelo que sabe;pelo que sabe; pelo que produz;pelo que produz; pelo que pratica.pelo que pratica.
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Aperfeiçoamento contínuoAperfeiçoamento contínuo
Atualização:Atualização: Livros, revistas técnicas e científicas, Livros, revistas técnicas e científicas,
seminários, congressos, feiras industriaisseminários, congressos, feiras industriais Diploma = ponto de partida;Diploma = ponto de partida; Especializações;Especializações; Pós-graduaçãoPós-graduação
Mestrado: conhecimento em área específica;Mestrado: conhecimento em área específica; Doutorado: formação de pesquisadores e Doutorado: formação de pesquisadores e
professores universitários.professores universitários.
Ética profissionalÉtica profissional
Responsabilidade na organização local, com a Responsabilidade na organização local, com a humanidade e a vida.humanidade e a vida.
A Ética deve ser a base sobre a qual é A Ética deve ser a base sobre a qual é estabelecido o comportamento do profissional estabelecido o comportamento do profissional perante a sociedade, o empregador e o cliente.perante a sociedade, o empregador e o cliente.
A formação do Engenheiro tem um custo social A formação do Engenheiro tem um custo social que deve ser resgatado através de sua atuação que deve ser resgatado através de sua atuação consciente na sociedade, ou seja, a sociedade consciente na sociedade, ou seja, a sociedade deve se beneficiar do trabalho do Engenheiro.deve se beneficiar do trabalho do Engenheiro.
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A industrialização dos produtos agrícolas, A industrialização dos produtos agrícolas, pecuários e pesqueiros tem por objetivo:pecuários e pesqueiros tem por objetivo:
• Facilitar o manuseio e o transporteFacilitar o manuseio e o transporte
• Aumentar a vida de prateleiraAumentar a vida de prateleira
• Melhorar algumas qualidades:Melhorar algumas qualidades:toxicidade, sabor, textura, aparência e toxicidade, sabor, textura, aparência e valor nutritivovalor nutritivo
Campo da engenharia de alimentosCampo da engenharia de alimentosRecursos naturais
Produção agropecuária
Pré-processamento
Industrialização
TransporteArmazenamentoComercialização
Alimento processado para consumoAlimento processado para consumo
Produtos do campoProdutos do campo
Matéria primas agrícolasMatéria primas agrícolas
Produtos alimentíciosProdutos alimentícios
RECURSOS RECURSOS TECNOLÓGICOSTECNOLÓGICOS
1.1. Estudar aEstudar a tecnologia tecnologia de um certo tipo de de um certo tipo de indústria, por exemplo: cervejarias, laticínios, indústria, por exemplo: cervejarias, laticínios, industria açucareira, etc...industria açucareira, etc...
2.2. Estudar as Estudar as operações usuaisoperações usuais a muitas a muitas indústrias, por exemplo: evaporação, indústrias, por exemplo: evaporação, extração, centrifugação, etc...extração, centrifugação, etc...
3.3. Estudar os Estudar os fenômenos de transferênciafenômenos de transferência de de quantidade de movimento, calor e massa.quantidade de movimento, calor e massa.
Três enfoques para o estudo dos Três enfoques para o estudo dos processamentos industriaisprocessamentos industriais
As operações unitárias e os As operações unitárias e os princípios de transferênciaprincípios de transferência
Força ou Força ou fluxo por fluxo por
unidade de unidade de superfíciesuperfície
=Coeficiente Coeficiente
de de transferênciatransferência
Gradiente Gradiente de de
potencialpotencialx
FluxoFluxoGradienteGradiente
momentummomentumVelocidadeVelocidade
CalorCalor
MassaMassa
TemperaturaTemperatura
Concentração, potencial químicoConcentração, potencial químico
Tecnologia de Tecnologia de alimentosalimentos =
Processos Processos unitáriosunitários
Mudanças Mudanças químicas, químicas, biológicas e biológicas e microbiológicasmicrobiológicas
Operações Operações unitáriasunitárias
MudançasMudanças físicasfísicas
+
Tendo em vista a imensa quantidade de Tendo em vista a imensa quantidade de equipamentos industriais existentes no mercado e equipamentos industriais existentes no mercado e que fazem um trabalho equivalente, a única maneira que fazem um trabalho equivalente, a única maneira possível de entender o funcionamento dos mesmos possível de entender o funcionamento dos mesmos é pelo critério de é pelo critério de operações unitáriasoperações unitárias
EngenhariaCiência
Fluido é um meio que se deforma continuamente quando Fluido é um meio que se deforma continuamente quando sujeito a uma tensão. sujeito a uma tensão.
http://www.fem.unicamp.br/~em524/Textos_Transparencias/CAP_1/aula-1_arquivos/frame.htm
yv
A
Ft
Uma camada de fluido desliza sobre a outra. Existe atrito Uma camada de fluido desliza sobre a outra. Existe atrito entre as camadas de fluido. A razão entre a tensão entre as camadas de fluido. A razão entre a tensão aplicada e a taxa de deformação é a viscosidade do fluido.aplicada e a taxa de deformação é a viscosidade do fluido.
ObjetivoObjetivoMateriaisMateriais
TransporteTransporte MisturaMistura SeparaçãoSeparaçãoModificação Modificação de tamanhode tamanho
Fluidos Fluidos (líquidos e (líquidos e
gases)gases)
BombeamentoBombeamentoVentilaçãoVentilação
CompressãoCompressão
Agitação Agitação MisturaMistura
CentrifugaçãoCentrifugação(L-L)(L-L) AtomizaçãoAtomização
Fluidos e Fluidos e sólidossólidos
Transporte Transporte PneumáticoPneumáticoTransporte Transporte hidráulicohidráulicoPerda de Perda de
pressão em pressão em leitos leitos
empacotadosempacotados
FluidizaçãoFluidizaçãoSuspensão de Suspensão de
sólidos em sólidos em líquidoslíquidos
(agitação)(agitação)
Filtração Filtração (L-S)(L-S)
Centrifugação Centrifugação (L-S)(L-S)
Sedimentação Sedimentação (L-S)(L-S)
Separação Separação pneumáticapneumática
(G-S)(G-S)
PrensagemPrensagem
SólidosSólidosTransporte Transporte
Mecânico de Mecânico de sólidossólidos
Misturadores Misturadores de sólidosde sólidos PeneiragemPeneiragem MoagemMoagem
Operações unitárias de quantidade de movimentoOperações unitárias de quantidade de movimento
1.1. Bombeamento de líquidosBombeamento de líquidos
2.2. Escoamento gravitatório de líquidosEscoamento gravitatório de líquidos
3.3. Ventilação (gases)Ventilação (gases)
4.4. Compressão (gases)Compressão (gases)
5.5. Decantação Decantação
6.6. CentrifugaçãoCentrifugação
7.7. Agitação de líquidoAgitação de líquido
8.8. Mistura de líquidos e líquido-gásMistura de líquidos e líquido-gás
9.9. Atomização líquido-gás (aspersão)Atomização líquido-gás (aspersão)
10.10. Atomização líquido-líquido (homogeneização)Atomização líquido-líquido (homogeneização)
11.11. Movimentação de fluidos através de sólidos porososMovimentação de fluidos através de sólidos porosos
Operações unitárias de Operações unitárias de transferência de transferência de impulsoimpulso
12.12. FluidizaçãoFluidização
13.13. Transporte pneumáticoTransporte pneumático
14.14. Transporte hidráulicoTransporte hidráulico
15.15. Decantação de sólidosDecantação de sólidos
16.16. FiltraçãoFiltração
17.17. Ultra-filtraçãoUltra-filtração
18.18. Centrifugação sólido-líquidoCentrifugação sólido-líquido
19.19. Separação com ciclonesSeparação com ciclones
20.20. Mistura líquido-sólidoMistura líquido-sólido
21.21. PrensagemPrensagem
22.22. Fluxo a granel (sólidos particulados)Fluxo a granel (sólidos particulados)
Operações unitárias de transferência Operações unitárias de transferência de de quantidade de movimentoquantidade de movimento
23.23. PeneiraçãoPeneiração
24.24. Decantação sólido-sólidoDecantação sólido-sólido
25.25. Mistura sólido-sólidoMistura sólido-sólido
26.26. Moagem, trituração, desfibração de sólidosMoagem, trituração, desfibração de sólidos
27.27. Compactação de sólidosCompactação de sólidos
28.28. Aglomeração de partículas sólidasAglomeração de partículas sólidas
Operações unitárias de transferência Operações unitárias de transferência de de quantidade de movimentoquantidade de movimento
Bombas
Decantador Ciclone de separação
Centrífuga
1.1. BranqueamentoBranqueamento
2.2. Cozimento e frituraCozimento e fritura
3.3. Pasteurização e esterilizaçãoPasteurização e esterilização
4.4. Evaporação e condensaçãoEvaporação e condensação
5.5. CongelamentoCongelamento
6.6. Crio-concentraçãoCrio-concentração
7.7. RefrigeraçãoRefrigeração
8.8. Geração de vaporGeração de vapor
9.9. FornosFornos
Operações unitárias de Operações unitárias de transferência de transferência de calorcalor
1.1. DestilaçãoDestilação
2.2. Absorção de gasesAbsorção de gases
3.3. Umidificação e de desumidificação de arUmidificação e de desumidificação de ar
4.4. SecagemSecagem
5.5. Extração líquido-líquidoExtração líquido-líquido
6.6. Extração sólido-líquidoExtração sólido-líquido
7.7. CristalizaçãoCristalização
8.8. Adsorção e troca iônicaAdsorção e troca iônica
9.9. Separação por membranasSeparação por membranas
10.10. DesaeraçãoDesaeração
11.11. Higienização químicaHigienização química
Operações unitárias de Operações unitárias de transferência de transferência de massamassa
Destilação
Desidratação de alimentos
Separação por membranas
Cristalização
Diagrama de blocos Diagrama de blocos simplificado simplificado
da produção de etanolda produção de etanol
As operações unitárias de uma As operações unitárias de uma indústria de alimentosindústria de alimentos
Preparação
Cana-de-açúcarCana-de-açúcar
Difusão
Cana picadaCana picadaÁgua quenteÁgua quente
Fermentação
Destilação
Álcool etílico 96º GLÁlcool etílico 96º GLVinhotoVinhoto
VinhoVinhoÁgua friaÁgua fria
VaporVapor
Caldo de Caldo de 14 º Brix14 º Brix
BagaçoBagaço
Prensagem
Bagaço úmidoBagaço úmido
CaldoCaldo
O estudo das operações unitárias permite O estudo das operações unitárias permite predizer o comportamento de sistemas. predizer o comportamento de sistemas. Se usam as seguintes ferramentas:Se usam as seguintes ferramentas:
a)a) Princípios ou leis da conservação de massa, Princípios ou leis da conservação de massa, quantidade de movimento e entalpiaquantidade de movimento e entalpia
b)b) Equações constitutivas ou descritivas do Equações constitutivas ou descritivas do fenômeno de transferênciafenômeno de transferência
c)c) Equações de estado (gases ideais, Van der Equações de estado (gases ideais, Van der Walls, etc.)Walls, etc.)
d)d) Condições de contornoCondições de contorno
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