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INTRODUÇÃO A INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS OPERAÇÕES UNITÁRIAS CEFET_BA CEFET_BA PROFº DIÓGENES GANGHIS PROFº DIÓGENES GANGHIS

INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS. CEFET_BA PROFº DIÓGENES GANGHIS. Dimensionamento da instalação industrial : desenho, dimensionamento e construção. Operação : supervisão, manutenção e otimização. Administração, vendas, planejamento geral - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

INTRODUÇÃO A INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES OPERAÇÕES UNITÁRIASUNITÁRIAS

CEFET_BACEFET_BA

PROFº DIÓGENES GANGHISPROFº DIÓGENES GANGHIS

Page 2: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 3: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 4: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

http://www.facens.br/site/alunos/download/int_eng_elet/walmirsg_IEE_I-a_engenharia-etica_profissional.ppt

Page 5: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

http://www.facens.br/site/alunos/download/int_eng_elet/walmirsg_IEE_I-a_engenharia-etica_profissional.ppt

Page 6: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

http://www.facens.br/site/alunos/download/int_eng_elet/walmirsg_IEE_I-a_engenharia-etica_profissional.ppt

Page 7: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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.

Page 8: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

ExperimentaçãoExperimentação

Testar protótiposTestar protótipos Regular o funcionamento de sistemasRegular o funcionamento de sistemas Medir variáveis físicas em processosMedir variáveis físicas em processos

ºC

atm

Page 9: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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.

http://www.facens.br/site/alunos/download/int_eng_elet/walmirsg_IEE_I-a_engenharia-etica_profissional.ppt

Page 10: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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.

Page 11: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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.

http://www.facens.br/site/alunos/download/int_eng_elet/walmirsg_IEE_I-a_engenharia-etica_profissional.ppt

Page 12: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 13: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 14: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 15: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 16: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 17: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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.

Page 18: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 19: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 20: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 21: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 22: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

Bombas

Decantador Ciclone de separação

Centrífuga

Page 23: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 24: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 25: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

Destilação

Desidratação de alimentos

Separação por membranas

Cristalização

Page 26: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 27: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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

Page 28: INTRODUÇÃO A OPERAÇÕES UNITÁRIAS

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