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ENG 1813 - OPERAÇÕES UNITÁRIAS A Cecília Vilani Horário: Seg / Qua 13-15h / Sala L 408 Horário de atendimento ao aluno:

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1 ENG OPERAÇÕES UNITÁRIAS A Cecília Vilani 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 P 1 = P 2 = P Final =

2 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

3 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).

4 O conjunto dos equipamentos interligados constitui a Planta Industrial.

5 Classificações do Processo Químico

6 TRATAMENTO REAÇÃOSEPARAÇÃO PURIFICAÇÃO MP SP R MP P P R R SP R P 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)

7 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, operações unitárias, como moagem, homogeneização, aquecimento, calcinação, absorção, condensação, lixiviação, cristalização, filtração, dissolução, eletrólise, etc.

8 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).

9 1OPERAÇÕES MECÂNICAS 1.1 – Operações envolvendo sólidos granulares Fragmentação de sólidos; Transporte de sólidos; Mistura de sólidos; 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)

10 Separação centrífuga Filtração Hidrociclones Sólidos de gases Ciclones Filtração (para gases - filtros manga)

11 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

12 EMENTA ENG 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.

13 AULA NºDATA DESCRIÇÃO 112/08 Apresentação da estrutura do curso Sólidos Particulados – caracterização: amostragem, densidade, tamanho, formas, diâmetro equivalentes, diâmetros estatísticos, volumes equivalentes 214/08 (continuação) Sólidos Particulados – caracterização: esfericidade, superfícies, circularidade, fragilidade, número de partículas, porosidade, picnometria 319/08 Peneiramento, análise granulométrica – distribuição do tamanho de partícula, distribuição de frequência, 421/08 (continuação) Modelos estatísticos: distribuição cumulativa, distribuição normal, distribuição Log- Normal, distribuição Rosin-Tammler-Bennett, distribuição Gates-Gaudin-Schulmann, distribuição sigmóide, modelo de Weibull. 526/08 (continuação) Modelos estatísticos: distribuição Gates- Gaudin-Schulmann, distribuição sigmóide, modelo de Weibull 628/08 Interação partícula – fluido:Dinâmica, velocidade terminal da partícula, correlações para determinar velocidade terminal da partícula

14 AULA NºDATA DESCRIÇÃO 702/09 (continuação) Interação partícula – fluido: Trabalho de Stokes, diâmetro de Stokes, coeficiente de arraste e Reynolds 804/09 (continuação) Interação partícula – fluido: efeitos simultâneos que influenciam a interação partícula – fluido 909/09 Eficiência de coleta e diâmetro de corte 1011/09 Sistemas diluídos: Elutriação: Princípio de funcionamento 1116/09 Câmera de Poeira: Princípio de funcionamento

15 AULA Nº DATA DESCRIÇÃO 1218/09 (continuação) Câmera de poeira: Avaliação, eficiência de coleta e projeto da câmera de poeira. 1330/09 Ciclone: Princípio de funcionamento, tipos de ciclones 1402/10 Ciclone: Eficiência de coleta e projeto de ciclone 1507/10 (continuação) Ciclone: Eficiência de coleta e projeto de ciclone. 1609/10 Hidrociclone: Princípio de funcionamento, tipos de hidrociclones. 1716/10 (continação) Hidrociclone: eficiência de coleta, avaliação e projeto de hidrociclone. 1821/10 1 a PROVA 1923/10 Centrífuga: Princípio de funcionamento, tipo de centrífugas, projeto de centrífuga

16 AULA Nº DATA DESCRIÇÃO 2028/10 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 2130/10 (continuação) Escoamento em meios porosos: Correlações empíricas para determinação de parâmetros de permeabilidade e geométricos, Meios porosos e Equação de Bernoulli. 2204/11 Filtração: Princípio de funcionamentos e tipos de filtros 2306/11 (continuação) Filtração: Projeto e avaliação 2411/11 (continuação) Filtração: Projeto e avaliação 2513/11 Sedimentação: Princípio de funcionamentos 2618/11 Sedimentação: Princípio de funcionamentos 2725/11 Fluidização: Princípio de funcionamentos

17 AULA Nº DATA DESCRIÇÃO 2827/11 Fluidização: Continuação 2902/12 2 a PROVA 3009/12 PROVA FINAL

18 BIBLIOGRAFIA ENG OPERAÇÕES UNITÁRIAS A MCCABE, W. L.; SMITH, J.C.; HARRIOTT, P. Unit Operations of Chemical Engineering 7th edition; New York: McGraw-Hill, MASSARANI, G. Fluidodinâmica em Sistemas Particulados; Rio de Janeiro: e-Papers, Perry, R.H.; and Green, D.W. Chemical Engineering Handbook. 5a edição. McGraw-Hill, New York CREMASCO, M. A. Operações Unitárias em sistemas particulados e fluidomecânicos; São Paulo, Blucher, 2012.

19 Allen, T. ; Particle Size Measurement. 3a edição. Chapman and Hall, Coulson, J.M. and Richardson, J.F. :Chemical Engineering, vol. 2 3a edicao. Pergamon Press, Oxford, Svarovsky, L.; Solid-Gas Separation. Elsevier Scientific P. Co BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR ENG OPERAÇÕES UNITÁRIAS A 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.


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