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INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS CEFET_BA PROFº DIÓGENES GANGHIS.

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1 INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS CEFET_BA PROFº DIÓGENES GANGHIS

2 A profissão de engenheiro nasceu junto com a revolução industrial no século XIX. O engenheiro atua em quatro campos: 1.Dimensionamento da instalação industrial: desenho, dimensionamento e construção. 2.Operação: supervisão, manutenção e otimização. 3.Administração, vendas, planejamento geral 4.Pesquisa: básica ou aplicada para o desenvolvimento de produtos e processos

3 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

4 Aplicação da Física e da Química Estrutura física da matéria Estrutura física da matéria Composição química dos materiais Composição química dos materiais Leis da mecânica Leis da mecânica Transferência de massa e energia Transferência de massa e energia Modelagem matemática e simulação dos fenômenos físicos Modelagem matemática e simulação dos fenômenos físicos

5 Setores 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 desenvolvimento Bancos de investimento e desenvolvimento

6 Qualidades do profissional Formação básica multidisciplinar Formação básica multidisciplinar Raciocínio analítico Raciocínio analítico Estudo continuado Estudo continuado Conhecimento sistêmico Conhecimento sistêmico Conhecimentos gerais Conhecimentos gerais Participação social Participação social Capacidade de síntese Capacidade de síntese

7 Relações humanas O Engenheiro passa boa parte do tempo se relacionando com pessoas. O Engenheiro passa boa parte do tempo se relacionando com pessoas.

8 Experimentação Testar protótipos Testar protótipos Regular o funcionamento de sistemas Regular o funcionamento de sistemas Medir variáveis físicas em processos Medir variáveis físicas em processos ºC atm

9 Trabalho em grupo (o engenheiro não trabalha sozinho) Respeito aos colegas Respeito aos colegas Capacidade expor e discutir idéias Capacidade expor e discutir idéias Renúncia de idéias ultrapassadas Renúncia 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.

10 Aperfeiçoamento contínuo Atualização: Atualização: Livros, revistas técnicas e científicas, seminários, congressos, feiras industriais Livros, revistas técnicas e científicas, seminários, congressos, feiras industriais Diploma = ponto de partida; Diploma = ponto de partida; Especializações; Especializações; Pós-graduação Pós-graduação Mestrado: conhecimento em área específica; Mestrado: conhecimento em área específica; Doutorado: formação de pesquisadores e professores universitários. Doutorado: formação de pesquisadores e professores universitários.

11 Ética profissional Responsabilidade na organização local, com a humanidade e a vida. Responsabilidade na organização local, com a humanidade e a vida. A Ética deve ser a base sobre a qual é estabelecido o comportamento do profissional perante a sociedade, o empregador e o cliente. A Ética deve ser a base sobre a qual é estabelecido o comportamento do profissional perante a sociedade, o empregador e o cliente. A formação do Engenheiro tem um custo social que deve ser resgatado através de sua atuação consciente na sociedade, ou seja, a sociedade deve se beneficiar do trabalho do Engenheiro. A formação do Engenheiro tem um custo social que deve ser resgatado através de sua atuação consciente na sociedade, ou seja, a sociedade deve se beneficiar do trabalho do Engenheiro.

12 A industrialização dos produtos agrícolas, 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: toxicidade, sabor, textura, aparência e valor nutritivoMelhorar algumas qualidades: toxicidade, sabor, textura, aparência e valor nutritivo

13 Campo da engenharia de alimentos Recursos naturais Produção agropecuária Pré-processamento Industrialização Transporte Armazenamento Comercialização Alimento processado para consumo Produtos do campo Matéria primas agrícolas Produtos alimentícios RECURSOS TECNOLÓGICOS

14 1.Estudar a tecnologia de um certo tipo de indústria, por exemplo: cervejarias, laticínios, industria açucareira, etc... 2.Estudar as operações usuais a muitas indústrias, por exemplo: evaporação, extração, centrifugação, etc... 3.Estudar os fenômenos de transferência de quantidade de movimento, calor e massa. Três enfoques para o estudo dos processamentos industriais

15 As operações unitárias e os princípios de transferência Força ou fluxo por unidade de superfície = Coeficiente de transferência Gradiente de potencial x Fluxo Gradiente momentum Velocidade Calor Massa Temperatura Concentração, potencial químico

16 Tecnologia de alimentos = Processos unitários Mudanças químicas, biológicas e microbiológicas Operações unitárias Mudanças físicas + Tendo em vista a imensa quantidade de equipamentos industriais existentes no mercado e que fazem um trabalho equivalente, a única maneira possível de entender o funcionamento dos mesmos é pelo critério de operações unitárias EngenhariaCiência

17 Fluido é um meio que se deforma continuamente quando sujeito a uma tensão. Uma camada de fluido desliza sobre a outra. Existe atrito entre as camadas de fluido. A razão entre a tensão aplicada e a taxa de deformação é a viscosidade do fluido.

18 ObjetivoMateriaisTransporteMisturaSeparação Modificação de tamanho Fluidos (líquidos e gases) BombeamentoVentilaçãoCompressãoAgitaçãoMisturaCentrifugação(L-L)Atomização Fluidos e sólidos Transporte Pneumático Transporte hidráulico Perda de pressão em leitos empacotados Fluidização Suspensão de sólidos em líquidos (agitação)Filtração(L-S) Centrifugação (L-S) Sedimentação (L-S) Separação pneumática (G-S)Prensagem Sólidos Transporte Mecânico de sólidos Misturadores de sólidos PeneiragemMoagem Operações unitárias de quantidade de movimento

19 1.Bombeamento de líquidos 2.Escoamento gravitatório de líquidos 3.Ventilação (gases) 4.Compressão (gases) 5.Decantação 6.Centrifugação 7.Agitação de líquido 8.Mistura de líquidos e líquido-gás 9.Atomização líquido-gás (aspersão) 10.Atomização líquido-líquido (homogeneização) 11.Movimentação de fluidos através de sólidos porosos Operações unitárias de transferência de impulso

20 12.Fluidização 13.Transporte pneumático 14.Transporte hidráulico 15.Decantação de sólidos 16.Filtração 17.Ultra-filtração 18.Centrifugação sólido-líquido 19.Separação com ciclones 20.Mistura líquido-sólido 21.Prensagem 22.Fluxo a granel (sólidos particulados) Operações unitárias de transferência de quantidade de movimento

21 23.Peneiração 24.Decantação sólido-sólido 25.Mistura sólido-sólido 26.Moagem, trituração, desfibração de sólidos 27.Compactação de sólidos 28.Aglomeração de partículas sólidas Operações unitárias de transferência de quantidade de movimento

22 Bombas Decantador Ciclone de separação Centrífuga

23 1.Branqueamento 2.Cozimento e fritura 3.Pasteurização e esterilização 4.Evaporação e condensação 5.Congelamento 6.Crio-concentração 7.Refrigeração 8.Geração de vapor 9.Fornos Operações unitárias de transferência de calor

24 1.Destilação 2.Absorção de gases 3.Umidificação e de desumidificação de ar 4.Secagem 5.Extração líquido-líquido 6.Extração sólido-líquido 7.Cristalização 8.Adsorção e troca iônica 9.Separação por membranas 10.Desaeração 11.Higienização química Operações unitárias de transferência de massa

25 Destilação Desidratação de alimentos Separação por membranas Cristalização

26 Diagrama de blocos simplificado da produção de etanol As operações unitárias de uma indústria de alimentos

27 Preparação Cana-de-açúcar Difusão Cana picada Água quente Fermentação Destilação Álcool etílico 96º GL Álcool etílico 96º GL Vinhoto Vinho Água fria Vapor Caldo de 14 º Brix Bagaço Prensagem Bagaço úmido Caldo

28 O estudo das operações unitárias permite predizer o comportamento de sistemas. Se usam as seguintes ferramentas: a)Princípios ou leis da conservação de massa, quantidade de movimento e entalpia b)Equações constitutivas ou descritivas do fenômeno de transferência c)Equações de estado (gases ideais, Van der Walls, etc.) d)Condições de contorno


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