Aula 2 - Introducao

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Introdução à Operações
Unitárias I
Universidade Federal de São João Del Rei
Campus Alto Paraopeba – CAP
Disciplina: Operações Unitárias I
Professora: Aderjane Lacerda
Britagem, Moagem e 
Peneiramento
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Peneiramento 
▪ O conhecimento do tamanho e da distribuição de
partícula é um pré-requisito fundamental para muitas
operações de produção envolvendo sistemas de
materiais particulados.
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Peneiramento 
▪ O peneiramento é um método de separação de
partículas que leva em consideração apenas o
tamanho. No peneiramento industrial, os sólidos são
colocados sobre uma superfície com um determinado
tamanho de abertura. As partículas menores, ou finas,
passam através das aberturas da peneira; as partículas
maiores não.
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Peneiramento 
▪ A necessidade de separar sólidos está associada a
duas finalidades:
1. Dividir o sólido granular em frações homogêneas;
2. Obter frações com partículas de mesmo tamanho.
No entanto, é difícil conseguir esses dois objetivos
simultaneamente.
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Peneiramento
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Figura 1 – a) Agitador eletro-
magnético e peneiras redondas 
para análise granulométrica. b) 
Distribuição das partículas nas 
peneiras.[1] 
Cominuição: Britagem e 
Moagem
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 Defini-se cominuição ou fragmentação de sólidos como
associação das operações de britagem e moagem, onde:
 Britagem – Compreende as operações de redução de
tamanho desde blocos até uma dimensão de ordem de cm ou
polegada.
 Moagem – Compreende as operações de redução de
dimensão situada abaixo de centímetro. (mm e microns.)
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 Em operações industriais a cominuição se caracteriza por:
▫ Possibilidade de estimar as dimensões máximas e mínimas de
partículas
▫ Razão de redução
▫ forma de produtos obtidos
▫ Energia consumida por tonelagem.
▫ Forças (cisalhamento, atrito ou abrasão, corte e outras) embora
estejam englobadas na energia consumida
Cominuição: Britagem e 
Moagem
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 Objetivos:
 Obtenção de material com dimensões que permita o seu manuseio;
 Aumentar a área externa das partículas de uma mistura de sólidos 
para facilitar processos com reação química;
 Aumentar a velocidade de extração(maior contato entre o solvente e o 
sólido);
 Promover a especificação em termos de granulometria de um produto 
final para consumo;
Cominuição: Britagem e 
Moagem
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Métodos de Redução de Tamanho de Sólidos
▫ Compressão redução grosseira de sólido duro, com pouca produção de
partícula fina;
▫ Impacto redução de tamanho que produz partícula grossa, média e
fina;
▫ Atrito redução de tamanho que produz partícula muito fina;
▫ Corte redução de tamanho que produz partícula com tamanho e forma
definida, sem o aparecimento de fino.
Cominuição: Britagem e 
Moagem
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 Características ideais de um equipamento de redução de tamanho:
 Possuir grande capacidade volumétrica;
 Necessita de baixa potência por unidade do produto;
 Gerar um produto com tamanho ou distribuição de tamanho desejado.
Cominuição: Britagem e 
Moagem
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 Classificação dos Equipamentos para Redução do Tamanho
Baseiam-se no tamanho da partícula do material original e do produto final. 
Cominuição: Britagem e 
Moagem
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 Classificação dos Equipamentos: 
Cominuição: Britagem e 
Moagem
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 Os métodos para redução de partículas estão agrupados de acordo com
o tipo no qual é realizada a operação. Geralmente a operação se sucede
em estágios, e a primeira etapa é realizada com explosivos (mina)
seguida das operações mecânicas de britagem e posteriormente de
moagem.
 A escolha e a definição do equipamento são sempre discutidas sobre o
enfoque custo-beneficio, e também sob o aspecto mecânico, que de
acordo com a localização da aplicação da força de compressão ou
impacto para a quebra ou redução de determinado material
apresentando diversos tipos, sendo os principais classificados como:
Britagem
Britador de mandíbulas
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 É o tipo mais comum. Duas robustas mandíbulas feitas de aço-cromo ou aço-
manganês, sendo uma fixa e a outra móvel.
 Características:
 Ângulo de abertura da mandíbula de 20 a 30º;
 Velocidade de operação da mandíbula de 100 a 400 rpm;
Britador de Mandibulas
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Britadores
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Britador de Rolos
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 Características:
 Uso geral: desde minérios até frutas;
 Ideal para redução de sólidos granulares (1 a 2 mm);
 Superfície dos rolos pode ser lisa ou com estrias;
 Dimensão dos rolos: diâmetro de 10 cm a 2 m e largura dos rolos de 3 
cm a 80 cm;
 Velocidade de rotação de 45 a 220 rpm;
 Diâmetro da partícula de alimentação deve ser inferior a 65 mm;
Britador de Rolos
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Britadores
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Moagem 
▪ Os moinhos mais comuns na indústria são: moinho de
facas, moinho de bolas, moinho de rolos, moinhos de
disco, moinhos de martelo.
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Moagem 
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Figura 2 – Ilustração de um moinho de bolas e suas partes [2]
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Moagem 
Moagem
24 Moinho de bolas
Moagem em regime 
de cascata
Moagem
▪ As vantagens da redução de tamanho no
processamento são:
1. Aumento da relação superfície/volume, aumentando,
com isso, a eficiência de operações posteriores, como
extração, aquecimento, resfriamento, secagem, etc.
2. Uniformidade do tamanho das partículas do produto,
auxiliando na homogeneização de produtos em pó ou
na solubilização dos mesmos25
Transporte de 
materiais
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Transporte de fluidos –
Bombas 
▪ Bombas são dispositivos fluido-mecânicos que
fornecem energia mecânica a um fluido incompressível
(líquido) para transportá-lo de um lugar a outro. Elas
recebem energia de uma fonte qualquer e cedem parte
dessa energia ao fluido na forma de energia de
pressão, cinética ou ambas. São muitos empregadas
nas indústrias químicas, petroquímica, alcoolquímica,
farmacêutica, de alimentos, de petróleo, entre outras.
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Transporte de fluidos –
Bombas 
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Bombas 
Dinâmicas ou 
turbobombas
Deslocamento positivo 
ou volumétricas
Bombas centrífugas
Bombas de fluxo misto 
Bombas de fluxo axial
Bombas regenerativas ou periféricas
Bombas alternativas
Bombas rotativas
Pistão
Êmbolo
Diafragma
Engrenagem
Lóbulos
Parafusos
Palhetas deslizantes
Radiais ou puras 
Tipo Francis 
Transporte de fluidos –
Bombas 
29 Figura 3 – Bomba industrial de alta pressão [5]
Acessórios de tubulação
▪ Acessórios para tubulações são componentes
utilizados em sistemas de tubulações e encanamentos
para conectar-se diretamente tubos ou partes de
tubulação, para se adaptar os diferentes tamanhos ou
formas, e regular fluxos de fluido, por exemplo. Estas
peças especialmente as de tipos incomuns, podem ser
caras e requerem tempo, materiais e ferramentas para
serem instaladas.
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Acessórios de tubulação
▪ Os acessórios de tubulação podem ser classificados de
acordo com suas finalidades e tipos:
1. Fazer mudanças de direções em tubulações (exemplos:
curvas de raio longo, joelhos de redução);
2. Fazer derivações em tubulações (exemplos: tês,
cruzetas, colares, anéis de reforço);
3. Fazer mudanças de diâmetros em tubulações (exemplo:
reduções concêntricas)31
Acessórios de tubulação
4. Fazer ligações de tubos entre si (exemplos: flanges,
niples, virolas);
5. Fazer fechamento da extremidade de um tubo
(exemplo: tampões).
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Acessórios de tubulação
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Figura 4 – Válvula agulha [8] Figura 5 – Joelho de redução [9]
Compressores 
▪ Compressor é o equipamento que comprime (reduz
para um menor volume) um fluido, graças a um
aumento de pressão que ele aplica no sistema. Esse
equipamento não só move/desloca os fluidos, como
também modifica a densidade e a temperatura do
fluido compressível.
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Compressores 
▪ Os compressores podem ser classificados da seguinte 
forma:
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Compressores
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Figura 6 – Compressor dinâmico [10] 
Fundamentos 
de sistemas 
particulados
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Fluidização
▪ A fluidização ocorre quando um fluxo de fluido (gás ou
liquido) ascendente através de um leito de partículas
adquire velocidade suficiente para suportar as
partículas, porém sem arrastá-las junto com o fluido.
O leito assume então o aspecto de um líquido em
ebulição e devido a isso surgiuo termo “fluidizado”.
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Leito fluidizado
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Figura 8 - Ilustração de um 
leito fluidizado [12]
Leito fluizado
▪ A fluidização é muito usada em processos de secagem,
mistura, revestimento de partículas, aglomeração de
pós, aquecimento e resfriamento de sólidos e
congelamento. Algumas de suas vantagens são:
1. Altos coeficientes de transferência de calor e massa;
2. Boa mistura de sólidos;
3. A área superficial das partículas sólidas fica
completamente disponível para a transferência.40
Leito fluidizado 
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Figura 9 – Diferença entre coluna de leito fixo e 
coluna de leito fluidizado [12]
Separação 
sólido-líquido 
e sólido-gás
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Separação sólido-fluido
▪ Misturas entre sólidos e fluidos (líquidos e gases) são
extremamente comuns tanto na indústria como no
laboratório e na vida cotidiana. Assim, há a
necessidade crescente de desenvolver e aprimorar
técnicas eficientes de separação sólido-fluido.
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Separação sólido-fluido
▪ Algumas técnicas bastante comuns para separação
sólido-líquido (muitas também para sólido-gás) e o
respectivos equipamentos e/ou utensílios utilizados são:
1. Sedimentação
2. Ciclonagem
3. Centrifugação
4. Filtração
5. Flotação
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Separação sólido-fluido
45 Ciclone
Ilustração do processo de filtração 
Tanque de sedimentação
Tanque de flotação
Agitação e 
mistura
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Agitação e mistura
▪ O sucesso de muitas operações unitárias depende da
efetiva agitação e mistura dos fluidos. É importante
salientar que agitação e mistura são processos
diferentes. Geralmente a agitação acontece com um
sistema em uma única fase e a mistura com um sistema
de duas ou mais fases ou componentes (sistema
homogêneo ou heterogêneo).
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Agitação e mistura
▪ Por exemplo: um tanque contendo água fria pode ser
agitado para trocar calor com uma serpentina, mas
não pode ser misturado até que algum outro material
seja adicionado a ele como, por exemplo, partículas de
algum sólido.
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Agitação e mistura
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Figura 12 – Equipamento de 
agitação [14]
A agitação geralmente é 
efetuada num tanque 
cilíndrico pela ação de 
lâminas que giram acopladas 
a um eixo que coincide com o 
eixo vertical do tanque 
Agitação e mistura
50 Figura 13 – Misturador comum na indústria de alimentos
Referências bibliográficas 
[1] TECNOLOGIA DA FLUIDIZAÇÃO. Técnicas de medida de tamanho de 
partícula. Disponível em: <http://fluidizacao.com.br/tecnicas-de-medida-
de-tamanho-de-particula/>. Acesso em: 08 jun. 2018.
[2] FURLAN. Moinho de barras / bolas. Disponível em: 
<http://furlan.com.br/moinho-de-barras-bolas/>. Acesso em: 10 jun. 2018.
[3] RIOS, D.; SANTOS, T. Peneiramento e moagem. Trabalho acadêmico –
Engenharia de Alimentos, Escola de Química e Alimentos, Universidade 
Federal do Rio Grande. Rio Grande, p. 35. 2015. 
[4] CREMASCO, Marco Aurélio. Operações unitárias em sistemas 
particulados e fluidomecânicos. São Paulo: Blucher, 2012. 423 p.
51
Referências bibliográficas 
[5] PUMPS BRASIL. Bomba industrial de alta pressão. Disponível em: 
<http://pumpsbrasil.com.br/informacoes/bomba-industrial-alta-
pressao.php>. Acesso em: 10 jun. 2018.
[6] WIKIPÉDIA. Acessórios para tubulações. Disponível em: 
<https://pt.wikipedia.org/wiki/acess%c3%b3rios_para_tubula%c3%a7%c3%b5es
>. Acesso em: 20 jun. 2018.
[7] SENAI. Acessórios de tubulação industrial. Disponível em: 
<http://www.embratecno.com.br/acessorios%20de%20tubulacao%20industrial.
pdf>. Acesso em: 22 jun. 2018.
52
Referências bibliográficas 
[8] GENEBRE. Produtos. Disponível em: 
<https://www.genebre.com.br/valvula-agulha-f-f-gas>. Acesso em: 22 jun. 
2018.
[9] DISTRIBUIDORA CLAVERY. Joelho de redução 90º soldável krona. 
Disponível em: 
<http://www.distribuidoraclavery.com.br/produto/krona/joelho-de-
reducao-90-soldavel>. Acesso em: 22 jun. 2018.
[10] MANUTENÇÃO MECÂNICA INDUSTRIAL. Compressores. Disponível 
em: <http://aulasmanutencaomecanicaindustrial.blogspot.com/>. Acesso em: 
24 jun. 2018.
53
Referências bibliográficas 
[11] COBENGE 2003. Programa didático para o cálculo de colunas de 
recheio. Disponível em: 
<http://www.abenge.org.br/cobenge/arquivos/16/artigos/out162.pdf>. 
Acesso em: 24 jun. 2018.
[12] UFRJ. Anotações de fluidização. Disponível em: 
<http://www.eq.ufrj.br/docentes/ninoska/docs_pdf/fluidizacao_09.pdf>. 
Acesso em: 25 jun. 2018.
[13] PORTAL DE QUÍMICA. Separação de sólidos e líquidos. Disponível 
em: <http://www.soq.com.br/conteudos/ef/misturas/p2.php>. Acesso em: 
26 jun. 2018.
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Referências bibliográficas 
[14] UTFPR. Agitação e mistura. Disponível em: 
<file:///c:/users/anale_000/downloads/4%20-
%20agitacao%20e%20mistura%20(1).pdf>. Acesso em: 26 jun. 2018.
[15] SOLUÇÕES INDUSTRIAIS. Misturador industrial de alimentos. 
Disponível em: <http://www.solucoesindustriais.com.br/empresa/metais-e-
artefatos/processo-inox/produtos/tanques/misturador-industrial-de-
alimentos>. Acesso em: 26 jun. 2018.
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