ENG 1813 - OPERAÇÕES UNITÁRIAS A
Cecília Vilani
Email: [email protected]
Horário: Seg / Qua 13-15h / Sala L 408
Horário de atendimento ao aluno: Terça-feira 13h-15h
Casa 21- Vila dos Diretórios – Lab. Próximo a sala prof. Chico
Número de créditos: 4
P1
P2
=
= PFinal =
A indústria química recebe a(s) matéria(s) prima(s) e gera(m)
o(s) produto(s)
A matéria prima pode ser convertida:
 sofrendo transformação física
 sofrendo transformação química
Essa transformação exige diversas etapas
(ex.:reação, separação, aquecimento, resfriamento, evaporação)
O conjunto de etapas (seqüência) constitui o Processo Químico
Um processo químico é um conjunto de ações executadas em
etapas- envolvem modificações da composição química, (e/ou
modificações físicas) ou de outra natureza, no material (ou
materiais) que é (são) ponto de partida (matérias primas) para
se obter o produto ou os produtos finais (ou acabados).
O conjunto dos equipamentos interligados constitui a Planta
Industrial.
Classificações do Processo Químico
MP
TRATAMENTO
MP
MP
MP
REAÇÃO
P
R
SP
SEPARAÇÃO
SP
R
P R
PURIFICAÇÃO
R
MP – Matérias primas / Reagentes
P – Produto final ou intermediário
SP – Subprodutos (menor valor) ou coprodutos (maior valor)
R – Resíduos ou impurezas (subprodutos sem valor agregado)
P
O engenheiro A. D. Little (1915) apresenta um
conceito
interessante
para
as
operações
unitárias:
“Qualquer processo químico, em qualquer
escala, pode ser decomposto numa série
estruturada de etapas do que se podem
denominar,
moagem,
operações
unitárias,
homogeneização,
como
aquecimento,
calcinação, absorção, condensação, lixiviação,
cristalização, filtração, dissolução, eletrólise,
etc.”
Operações individuais - operações unitárias
 Operações Físicas
 Eventualmente podem envolver reações químicas
- Permite o Engenheiro Químico:
 Escolher e criar equipamentos para o processo
 Dimensionar equipamentos para novas instalações
 Verificar
capacidades
e
condições
de
operações
de
equipamentos
 Especificar equipamentos ( materiais, sentido de fluxo, detalhes
internos, meios de controle, localização na planta, etc).
1 OPERAÇÕES MECÂNICAS
1.1 – Operações envolvendo sólidos granulares
 Fragmentação de sólidos;
 Transporte de sólidos;
 Mistura de sólidos;
1.2 - Operações com sistemas contendo sólidos
 Sólidos de sólido;
 Peneiramento
 Separação hidráulica (arraste – elutriação)
 Sólido de líquidos;
 Decantação
 Flotação (borbulhamento de ar)
 Floculação (sulfato de aluminio – aglutinação – flocos)
 Separação centrífuga
 Filtração
 Hidrociclones
 Sólidos de gases
 Ciclones
 Filtração (para gases - filtros manga)
2 – OPERAÇÕES COM TRANSFERÊNCIA DE CALOR
Aquecimento e resfriamento de fluidos
Evaporação e Cristalização
Secagem
3 – OPERAÇÕES COM TRANSFERÊNCIA DE MASSA
Destilação
Extração líquido-líquido
Absorção de Gases
2 e 3 não pertencem à ementa de OPA
EMENTA
ENG 1813 - OPERAÇÕES UNITÁRIAS A
Caracterização de partículas e sistemas particulados.
Dinâmica da interação sólido-fluido.
Elutriação.
Câmara de poeira.
Ciclones.
Hidrociclones.
Escoamento em Meios Porosos
Filtração sólido-líquido.
Sedimentação.
Fluidização.
AULA
Nº
DATA
DESCRIÇÃO
12/08
Apresentação da estrutura do curso Sólidos Particulados
– caracterização: amostragem, densidade, tamanho,
formas, diâmetro equivalentes, diâmetros estatísticos,
volumes equivalentes
2
14/08
(continuação) Sólidos Particulados – caracterização:
esfericidade,
superfícies,
circularidade,
fragilidade,
número de partículas, porosidade, picnometria
3
19/08
Peneiramento, análise granulométrica – distribuição do
tamanho de partícula, distribuição de frequência,
21/08
(continuação)
Modelos
estatísticos:
distribuição
cumulativa, distribuição normal, distribuição LogNormal,
distribuição
Rosin-Tammler-Bennett,
distribuição
Gates-Gaudin-Schulmann,
distribuição
sigmóide, modelo de Weibull.
26/08
(continuação) Modelos estatísticos: distribuição GatesGaudin-Schulmann, distribuição sigmóide, modelo de
Weibull
28/08
Interação
partícula
–
fluido:Dinâmica,
terminal da partícula, correlações para
velocidade terminal da partícula
1
4
5
6
velocidade
determinar
AULA
Nº
DESCRIÇÃO
DATA
7
02/09
(continuação) Interação partícula – fluido: Trabalho de
Stokes, diâmetro de Stokes, coeficiente de arraste e
Reynolds
8
04/09
(continuação) Interação partícula – fluido: efeitos
simultâneos que influenciam a interação partícula – fluido
Eficiência de coleta e diâmetro de corte
9
10
11
09/09
11/09
16/09
Sistemas diluídos:
Elutriação: Princípio de funcionamento
Câmera de Poeira: Princípio de funcionamento
DESCRIÇÃO
AULA
Nº
DATA
12
18/09
(continuação) Câmera de poeira: Avaliação, eficiência de
coleta e projeto da câmera de poeira.
13
30/09
Ciclone: Princípio de funcionamento, tipos de ciclones
14
02/10
Ciclone: Eficiência de coleta e projeto de ciclone
15
07/10
(continuação) Ciclone: Eficiência de coleta e projeto de
ciclone.
16
09/10
Hidrociclone: Princípio
hidrociclones.
17
16/10
(continação) Hidrociclone: eficiência de coleta, avaliação
e projeto de hidrociclone.
18
19
21/10
23/10
de
funcionamento,
tipos
de
1a PROVA
Centrífuga:
Princípio
de
funcionamento,
centrífugas, projeto de centrífuga
tipo
de
AULA
Nº
DATA
DESCRIÇÃO
28/10
Sistemas Concentrados
Escoamento em meios porosos: Equação da Continuidade
e a Equação do Movimento via Mecânica do Contínuo,
Equação de Darcy e determinação dos parâmetros de
permeabilidade e geométricos
21
30/10
(continuação)
Escoamento
em
meios
porosos:
Correlações empíricas para determinação de parâmetros
de permeabilidade e geométricos, Meios porosos e
Equação de Bernoulli.
22
04/11
Filtração: Princípio de funcionamentos e tipos de filtros
23
06/11
(continuação) Filtração: Projeto e avaliação
24
11/11
(continuação) Filtração: Projeto e avaliação
25
13/11
Sedimentação: Princípio de funcionamentos
26
18/11
Sedimentação: Princípio de funcionamentos
27
25/11
Fluidização: Princípio de funcionamentos
20
DESCRIÇÃO
AULA
Nº
DATA
28
27/11
Fluidização: Continuação
29
02/12
2a PROVA
30
09/12
PROVA FINAL
BIBLIOGRAFIA
ENG 1813 - OPERAÇÕES UNITÁRIAS A
CREMASCO, M. A. Operações Unitárias em sistemas particulados e
fluidomecânicos; São Paulo, Blucher, 2012.
MASSARANI, G. Fluidodinâmica em Sistemas Particulados; Rio de Janeiro:
e-Papers, 2002.
Perry, R.H.; and Green, D.W. Chemical Engineering Handbook. 5a edição.
McGraw-Hill, New York. 1999
MCCABE, W. L.; SMITH, J.C.; HARRIOTT, P. Unit Operations of Chemical
Engineering 7th edition; New York: McGraw-Hill, 2005.
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR
ENG 1813 - OPERAÇÕES UNITÁRIAS A
Allen, T. ; Particle Size Measurement. 3a edição. Chapman and Hall, 1981.
Coulson, J.M. and Richardson, J.F. :Chemical Engineering, vol. 2 3a edicao.
Pergamon Press, Oxford, 1978.
Svarovsky, L.; Solid-Gas Separation. Elsevier Scientific P. Co. 1981.
FOUST, Alan S.; WENZEL, Leonard A.; CLUMP, Curtis W.; MAUS, Louis;
ANDERSEN, L. Bryce. Princípios das Operações Unitárias. Rio de Janeiro,
1983, Guanabara Dois. 2ª ed.