Operações Unitárias

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P1 - Operações Unitárias 
 
1. Qual objetivo de um fluxograma de processo? 
R.: Representação gráfica de todas as etapas do processo, para facilitar a visualização. 
 
2. Qual diferença entre um PFD e um PI&D? 
R.: PFD (Process Flow Diagram): 
• Representação geral do processo: O PFD é uma representação simplificada do processo 
industrial que mostra as principais etapas do processo, as correntes de entrada e saída, 
os equipamentos principais e os fluxos de materiais. 
• Foco no processo: Ele se concentra principalmente nas operações do processo, nas 
mudanças de estado dos materiais (como vaporização, condensação, mistura) e nas 
correntes de processo. 
• Não incluem detalhes de tubulação e instrumentação: O PFD não detalha a rede de 
tubulação ou os instrumentos de controle. É mais uma visão de alto nível do processo. 
P&ID (Piping & Instrumentation Diagram): 
• Detalhes de tubulação e instrumentação: O P&ID é muito mais detalhado do que o PFD. 
Ele mostra a rede de tubulação completa, incluindo o tamanho, o tipo e a interconexão 
das tubulações, bem como a localização precisa dos instrumentos de controle, válvulas, 
bombas, motores e outros dispositivos. 
• Foco em instrumentação e controle: O P&ID destaca os aspectos de instrumentação e 
controle do sistema, incluindo informações sobre como os instrumentos estão conectados 
e como eles controlam o processo. 
• Utilizado para design detalhado e operação: Os P&IDs são essenciais para o projeto 
detalhado de sistemas industriais e para a operação e manutenção contínuas desses 
sistemas. Eles fornecem informações precisas para engenheiros, operadores e técnicos. 
 
3. Quais itens devem ser incluídos no PFD? 
R.: Blocos de processo: Os principais blocos ou unidades de processo são representados por 
formas geométricas, como retângulos ou círculos. 
Correntes de entrada e saída: As correntes de entrada e saída do processo são indicadas por 
setas que conectam os blocos de processo. 
Fluxo de materiais: As setas que conectam os blocos de processo indicam a direção do fluxo 
de materiais, mostrando como os materiais se movem pelo sistema. 
Fluxo de energia: O PFD pode incluir informações sobre o fluxo de energia no processo, 
como vapor, aquecimento elétrico, resfriamento, etc. 
Válvulas e controles principais: As válvulas de controle principais, reguladores de pressão e 
outros dispositivos de controle são geralmente representados no PFD. 
Instrumentação básica: Alguma instrumentação básica, como medidores de nível, 
medidores de pressão e medidores de temperatura, pode ser indicada no PFD. 
Símbolos de equipamento: Símbolos padrão são usados para representar diferentes tipos de 
equipamentos e instrumentos no PFD. Esses símbolos podem variar dependendo das normas 
da indústria ou da empresa. 
Informações de processo: O PFD pode conter informações importantes sobre o processo, 
como vazões, temperaturas, pressões e concentrações de componentes chave. 
Nomes e identificação: Cada bloco de processo, corrente ou equipamento é geralmente 
rotulado com um nome ou uma identificação única para facilitar a referência. 
Notas e observações: Qualquer informação adicional, notas ou observações importantes 
relacionadas ao processo podem ser incluídas no PFD. 
 
 
4. Quais itens devem ser incluídos no PI&D? 
R.: Tubulação e tubos: Todas as linhas de tubulação devem ser representadas no P&ID, 
incluindo informações sobre o tamanho, tipo (por exemplo, aço inoxidável, PVC), 
especificações de material e identificação única. As direções do fluxo de fluidos são indicadas 
pelas setas nas linhas de tubulação. 
Equipamento: Todos os equipamentos principais, como tanques, reatores, bombas, 
compressores, trocadores de calor e outros dispositivos, são representados com símbolos 
padronizados no P&ID. Cada equipamento é rotulado com um número de identificação 
exclusivo que corresponde a uma lista de equipamentos ou uma planilha de dados. 
Válvulas: Todas as válvulas no sistema são representadas no P&ID, indicando seu tipo (por 
exemplo, válvula de esfera, válvula de controle), tamanho, posição e número de identificação. 
As válvulas de controle também podem incluir informações sobre instrumentação associada. 
Instrumentação: Os instrumentos de medição e controle, como sensores de pressão, 
transmissores de temperatura, controladores PID e outros dispositivos, são mostrados no 
P&ID. Cada instrumento é identificado por um número de identificação e acompanhado por 
símbolos específicos que indicam sua função e localização. 
Símbolos de processo: Símbolos específicos são usados para representar operações de 
processo, como mistura, separação, aquecimento, resfriamento, etc. Esses símbolos ajudam 
a mostrar como os componentes do sistema estão interconectados e funcionam juntos. 
Setas de fluxo de processos: Setas de fluxo de processos indicam a direção do fluxo de 
materiais ou fluidos nas linhas de tubulação e nas correntes de processo. 
Identificação de correntes e fluxos: Todas as correntes de processo, suas propriedades 
(composição, temperatura, pressão) e números de identificação são especificados no P&ID. 
Conexões e junções: As conexões onde várias linhas de tubulação se encontram são 
mostradas, indicando como as correntes se misturam ou se dividem. 
Notas e observações: Notas adicionais, observações ou informações importantes 
relacionadas ao projeto e à operação do sistema podem ser incluídas no P&ID. 
Legendas e listas de materiais: Uma legenda que explique os símbolos usados e uma lista de 
materiais que detalhe os componentes e especificações são geralmente fornecidas junto com 
o P&ID para referência. 
 
 
5. Busque 2 exemplos para PFD e PI&D aplicados em EBB 
R.: Exemplo 1: Produção de Penicilina por Fermentação 
PFD: Representa a produção de penicilina por fermentação, destacando etapas como a 
preparação do meio de cultura, fermentação e purificação das correntes de entrada e saída. 
P&ID: Detalha a rede de tubulação que conecta os equipamentos, incluindo biorreatores e 
unidades de separação, e representa instrumentos de controle associados, como sensores de 
pH e válvulas. 
Exemplo 2: Produção de Biodiesel a partir de Óleos Vegetais 
PFD: Mostra o processo de produção de biodiesel a partir de óleos vegetais, incluindo a 
transesterificação e purificação das correntes de entrada e saída. 
P&ID: Detalha a rede de tubulação conectando reatores, unidades de separação e tanques de 
armazenamento, e inclui instrumentos de medição, como sensores de nível e pressão, e 
válvulas de controle. 
 
 
6. O que o PI&D não deve incluir? 
R.: Um P&ID (Piping & Instrumentation Diagram) não deve incluir informações relacionadas à 
construção civil, detalhes de processo de alto nível, diagramas elétricos complexos, projetos 
avançados de automação e controle, informações de segurança detalhadas, detalhes de 
manutenção específicos ou informações confidenciais ou proprietárias. Ele se concentra em 
representar a infraestrutura de tubulação, instrumentação e controle de um sistema de 
processo de forma técnica e detalhada. 
 
7. O que o PFD não deve incluir? 
R.: Um PFD (Process Flow Diagram) não deve incluir detalhes específicos de tubulação, 
instrumentação, elétricos, layout, segurança, manutenção ou informações confidenciais. Em 
vez disso, ele se concentra nas operações e no fluxo de materiais em um processo industrial, 
fornecendo uma visão de alto nível das etapas e correntes envolvidas. Detalhes mais 
específicos e técnicos são tratados em documentos separados. 
 
8. Qual norma é utilizada para padronizar o PI&D? 
R.: PI&D segue a norma ISA 5-1; A norma internacional amplamente utilizada para padronizar 
os P&IDs (Piping & Instrumentation Diagrams) é a norma ISO 10628. Esta norma estabelece 
diretrizes e convenções para a criação de símbolos e notações em P&IDs, o que ajuda a 
garantir uma representação consistente e compreensível das tubulações,instrumentação e 
sistemas de controle em diferentes projetos e indústrias. 
 
9. Como você consegue identificar os controladores e a variável controlada em um fluxograma? 
R.: PFD (Process Flow Diagram): 
Em um PFD, o foco principal é o processo físico, e não o controle. Portanto, a ênfase está nas 
operações do processo e no fluxo de materiais, não nos elementos de controle. 
Os controladores e as variáveis controladas geralmente não são representados em um PFD, a 
menos que haja alguma razão específica para incluí-los por motivos de clareza ou contexto. 
P&ID (Piping & Instrumentation Diagram): 
Em um P&ID, a ênfase está na representação detalhada dos elementos de controle, incluindo 
controladores e variáveis controladas. 
Controladores são frequentemente representados por símbolos específicos, como retângulos 
com sinais "+" ou outros símbolos relevantes. 
Variáveis controladas são representadas por linhas de sinal com setas indicando a direção do 
fluxo. Elas são frequentemente rotuladas com o nome da grandeza controlada, como 
"Temperatura", "Pressão", "Nível", etc. 
 
 
10. Qual importância da padronização dos símbolos. 
R.: A padronização dos símbolos em fluxogramas PFD e P&ID é crucial para garantir a 
compreensão universal, a segurança, a eficiência de projeto, o treinamento simplificado, a 
documentação clara, a conformidade regulatória, a compatibilidade de software, a facilidade 
de manutenção, a comunicação interdisciplinar e a economia de custos na indústria e 
engenharia. Isso ajuda a melhorar a eficiência e a segurança dos processos industriais e a 
facilitar a colaboração entre equipes multidisciplinares. 
 
11. Faça o fluxograma pra um processo biotecnológico. 
R.: 
 (óleo) 
 
12. Quem criou o termo operação unitária 
R.: Em 1915 Arthur Little: "Um processo químico pode ser dividido em uma série de etapas. 
Cada uma destas etapas é uma operação unitária". Ele cunhou o termo "operação unitária" 
para descrever as etapas individuais e fundamentais que compõem um processo químico. 
 
13. O que significam as operações unitárias 
R.: Os processos possuem várias etapas, as operações unitárias são blocos de cada etapa desse 
processo onde os materiais sofrem alterações no seu estado físico ou químico com o 
objetivo de transformar a matéria prima no seu produto final. 
• Tipos: 
– Operações Mecânicas; 
–Operações de Transferência de Calor 
–Operações de Transferência de massa 
Dentro dos tipos de operações existem outras divisões e diferentes equipamentos, que o 
Engenheiro projeta/escolhe de acordo com a demanda do processo. 
“Operações unitárias na engenharia química são processos individuais e específicos que 
desempenham funções fundamentais, como mistura, separação, transferência de calor, 
transferência de massa, reações químicas, redução de tamanho, armazenamento e manuseio 
de materiais, e destilação. Elas são essenciais para a transformação de matérias-primas em 
produtos finais e a otimização de processos industriais.” 
 
14. Descreva as operações unitárias para um processo biotecnológico, descreva o objetivo de 
cada operação unitária para o processo citado. 
R.: 
Operações unitárias em um processo biotecnológico para a produção de goma xantana, com 
descrição do objetivo de cada operação: 
 
1. Manutenção da Bactéria: 
Objetivo: Cultivar e manter a cepa bacteriana (Xanthomonas campestris) em condições ótimas para 
posterior uso. 
Descrição: A cepa bacteriana é mantida em meio de cultura adequado, permitindo sua reprodução 
e preservação. 
 
2. Crescimento: 
Objetivo: Promover o crescimento da cultura bacteriana para atingir uma densidade celular 
suficiente. 
Descrição: A cultura é expandida em um biorreator menor antes de ser transferida para o 
biorreator principal, permitindo que as células alcancem uma densidade adequada. 
 
3. Inoculação: 
Objetivo: Transferir uma quantidade controlada de cultura bacteriana do cultivo anterior para o 
biorreator principal. 
Descrição: A cultura bacteriana é inoculada no biorreator principal para iniciar o processo de 
fermentação. 
 
• Biorreator: 
Objetivo: Fornecer as condições ideais (aeração, agitação, pH, temperatura) para o crescimento e 
produção de goma xantana pela bactéria. 
Descrição: A fermentação ocorre no biorreator, onde a bactéria produz a goma xantana em um 
meio de cultura controlado. 
4. Fermentação: 
Objetivo: Permitir que a bactéria produza goma xantana durante a fase de crescimento. 
Descrição: Durante a fermentação, a bactéria consome nutrientes e produz a goma xantana como 
um produto metabólico. 
 
5. Pasteurização: 
Objetivo: Eliminar a atividade bacteriana, interrompendo o crescimento e preservando a goma 
xantana produzida. 
Descrição: A solução contendo goma xantana é aquecida para pasteurizar e matar as bactérias, 
interrompendo a produção. 
 
6. Remoção de Células: 
Objetivo: Separar as células bacterianas do meio contendo a goma xantana. 
Descrição: As células bacterianas são removidas por meio de centrifugação ou filtração, deixando 
a solução com a goma xantana. 
 
7. Precipitação: 
Objetivo: Promover a separação da goma xantana do meio líquido. 
Descrição: Um agente precipitante, como álcool, é adicionado para fazer com que a goma xantana 
coagule e se separe da solução. 
 
8. Separação: 
Objetivo: Isolar a goma xantana precipitada do líquido. 
Descrição: A mistura é submetida a técnicas de separação, como centrifugação, para coletar a 
goma xantana. 
 
9. Lavagem: 
Objetivo: Remover impurezas e resíduos do agente precipitante da goma xantana. 
Descrição: A goma xantana é lavada com água ou outro solvente adequado para purificação. 
 
10. Secagem: 
Objetivo: Remover a umidade da goma xantana para obter um produto seco e estável. 
Descrição: A goma xantana é submetida a um processo de secagem, como secagem a ar quente ou 
secagem por atomização. 
 
11. Moagem: 
Objetivo: Reduzir o tamanho das partículas da goma xantana seca para a granulometria desejada. 
Descrição: A goma xantana seca é moída para obter partículas de tamanho uniforme. 
 
12. Empacotamento: 
Objetivo: Embalar a goma xantana moída em embalagens adequadas para distribuição e uso. 
Descrição: O produto é embalado em recipientes apropriados para ser comercializado. 
 
 
15. O que diferencia as operações de Down e upstream? 
R.: O primeiro passo é o preparo do meio de cultura (hidratação do meio e filtração), seguido 
da esterilização e a fermentação em si. “Harvest” (em rosa) é a etapa de coleta do bioproduto. 
O que se chama de “Downstream” (em laranja) engloba tudo o que ocorre para frente, 
incluindo processos de separação, purificação, finalização e envase. 
Nas indústrias de biotecnologia e produção de produtos biotecnológicos, as operações 
"upstream" ocorrem antes da fermentação, enquanto as operações "downstream" ocorrem 
após a fermentação. Operações "upstream" acontecem no início do processo, envolvendo o 
cultivo e crescimento de microrganismos, enquanto operações "downstream" ocorrem mais 
tarde, focando na purificação e separação dos produtos biotecnológicos. Ambas são essenciais 
para a produção bem-sucedida de produtos biotecnológicos. 
 
16. Descreva um processo biotecnológico com no mínimo 3 operações up e downstream. 
R.: Upstream: preparo do meio de cultura, filtração do meio e esterilização 
Downstream: Moagem, Peneiração, Filtração, Precipitação, Secagem, envase 
 
17. Escolha uma operação unitária (diferente do seu tema em grupo) e descreva: 
a. Objetivo da operação unitária 
O objetivo da operação unitária de sedimentação (decantação) é separar partículas 
sólidas ou gotas de líquido de um fluido, utilizando a força da gravidade ou força 
centrífuga. Isso é feito para clarificar líquidos, concentrar partículas ou separar fases 
imiscíveis de diferentes densidades. 
b. Quais parâmetros de projeto são importantes determinar; 
Para projetar uma operaçãode sedimentação, alguns parâmetros importantes a 
serem determinados são: 
• Velocidade terminal das partículas (vt) 
• Massa das partículas (m) 
• Aceleração da gravidade (g) 
• Densidade das partículas (ρP) 
• Densidade do fluido (ρ) 
• Coeficiente de arraste (CD) 
• Área projetada da partícula (AP) 
• Viscosidade do fluido (μ) 
• Número de Reynolds da partícula (NReP) 
• Índice K para determinar o CD 
 
c. Cite 3 equipamentos e seu funcionamento; 
Decantadores convencionais 
• O decantador para remoção de sólidos suspensos é um dos processos físicos mais 
antigos e muito utilizado até hoje em estações de tratamento. 
• Os decantadores convencionais utilizam uma taxa de aplicação maior com a 
finalidade de reduzir a velocidade de escoamento e turbulência, promovendo a 
deposição das partículas mais pesadas que o líquido. 
• A vantagem do decantador convencional é sua forma construtiva mais simples, 
sendo uma alternativa de baixo custo para pequenas vazões. Construído no 
formato circular, pode ser fabricado em PRFV (Plástico Reforçado com Fibra de 
Vidro). 
Decantadores dortmund 
• O decantador tipo Dortmund se destaca dos demais modelos pelo seu fundo 
cônico acentuado, sua função é promover a decantação dos sólidos por passagem 
do líquido, operando em baixa velocidade. O fundo cônico acentuado permite 
maior adensamento do lodo. 
Decantadores lamelares 
• Os decantadores lamelares são uma evolução dos antigos decantadores, podendo 
ser até 9 vezes menor que sistemas convencionais, proporcionalmente ocupando 
uma menor área, com eficiência superior. 
• Isso é possível devido ao conjunto de elementos lamelares em todo seu interior, 
eles aumentam a superfície de contato com o líquido e auxiliam na formação de 
flocos maiores para que estes sejam decantados. 
• Sua principal vantagem é a alta taxa de escoamento, tendo redução de seu 
tamanho físico, proporciona: uma capacidade de atender vazões maiores; sua 
eficiência na sedimentação de sólidos; e baixa manutenção. 
 
d. Faça um fluxograma para processo biotecnológico que exista essa operação e defina 
em up e down stream 
 
A decantação, faz parte da fase inicial do processo, no upstream. A decantação na 
produção de cachaça é utilizada para separar as impurezas sólidas e outros resíduos 
da cana-de-açúcar triturada e esmagada, antes que o líquido resultante, chamado 
"mosto", seja fermentado e destilado para obter a cachaça. 
 
 
18. Para operação unitária do seu grupo descreva: MOAGEM 
a. Objetivo da operação unitária: Reduzir o tamanho das partículas de goma xantana a 
um nível adequado para obter um pó fino e uniforme. 
Além disso, facilita sua dispersão em líquidos. Isso melhora a solubilidade e a 
capacidade de formar soluções mais homogêneas, o que é importante em aplicações 
alimentícias, farmacêuticas e industriais que requerem a utilização da goma xantana 
como espessante, estabilizante ou agente de suspensão. Em resumo, a moagem da 
goma xantana visa melhorar suas propriedades de dispersão e solubilidade em 
líquidos. 
 
b. Quais parâmetros de projeto são importantes determinar: 
Em relação a OP de moagem, os principais parâmetros analisados ao se projetar são: 
Escolher o tipo de moinho apropriado para o que se quer produzir, e saber o quanto 
se quer produzir deste produto, e com base nisto calcular: a capacidade do moinho 
(kg/h); qual será o volume do material a ser processado; tempo de residência do 
material no moinho; Energia necessária para moer o material; Diâmetro produto 
desejado; Tamanho e Carga das bolas de moagem (no caso do moinho de bolas, que 
foi o que utilizamos para a goma xantana como exemplo); Tamanho/Dimensões do 
moinho; Velocidade de rotação do moinho 
 
c. Cite 3 equipamentos e seu funcionamento: 
Moinhos de Rolos: São constituídos por rolos que esmagam o material contra uma 
superfície sólida; Moinhos de Bolas: São moinhos que utilizam esferas de aço para 
moer o material através de colisões repetidas; Moinhos de Facas: São equipamentos 
que utilizam facas rotativas para cortar o material em pedaços menores; Moinhos de 
Martelo: Esses moinhos utilizam martelos giratórios para reduzir o tamanho das 
partículas. 
 
d. Faça um fluxograma para processo biotecnológico que exista essa operação e defina 
em up e downstream: 
Ou a própria goma xantana, que ele vem quase por último, apenas antes do 
peneiramento e envase. 
OU... 
 
 
19. Quais são as informações necessárias para escolha de um equipamento? 
R.: Capacidade necessária para a produção estipulada, Eficiência, Potência, Tipo mais 
apropriado de equipamento e dimensões do produto, material que será colocado no 
equipamento, custos, normas, espaço disponível. 
 
20. O que é um procedimento operacional e para que serve? 
R.: Um Procedimento Operacional Padrão (POP) é um documento que descreve passo a passo 
as atividades de uma empresa para garantir qualidade e padronização. Ele serve como um 
manual de instruções, detalhando a ordem das ações, materiais utilizados e parâmetros 
relevantes, como temperatura e tempo. O POP é fundamental para manter a consistência e 
previsibilidade dos processos, sendo especialmente útil em atividades que exigem precisão, 
como manutenção e segurança. 
 
21. Crie o POP para um equipamento 
R.: PROCEDIMENTO OPERACIONAL PADRÃO 
UTILIZAÇÃO DA AUTOCLAVE 
(Marca Phoenix Luferco, modelo analógico) 
Procedimento: 
1. Abastecer o reservatório com água destilada até a marca (não ultrapassar este limite). 
2. Colocar o material a ser esterilizado no cesto metálico, no interior da autoclave. 
Importante: 
i. Para frascos/garrafas contendo líquido/soluções, não fechar totalmente: deixar sempre 
semiaberto; 
ii. Não esquecer de colar a fita indicativa de autoclavagem; 
iii. Não sobrecarregar o cesto com excesso de material para não obstruir a saída de vapor. 
3. Fechar a tampa da autoclave, vedando-a adequadamente. 
4. Ligar o equipamento, girando a chave reguladora para a posição MAX. Importante: neste 
primeiro momento, deixar a válvula lateral contendo a mangueira para escape de vapor 
aberta. 
5. Quando um fluxo contínuo de vapor escapar pela mangueira, fechar a válvula lateral; 
6. Monitorar no manômetro o aumento de pressão: quando chegar a 4 bar (aproximadamente 
120 °C), marcar 20 minutos para o caso de materiais novos, e 30 minutos para materiais 
usados em experimentos a serem descartados. 
Importante: Se a pressão chegar a 5 bar, girar a chave reguladora de temperatura para a 
posição MED, tomando o cuidado de não deixar a pressão cair para menos de 4 bar, para não 
comprometer o processo de esterilização. 
7. Após este intervalo de tempo, desligar a autoclave e aguardar até que toda a pressão seja 
liberada e retorne a zero. 
8. Abrir cuidadosamente a tampa da autoclave, posicionando-se afastadamente para evitar 
contato com a coluna de vapor. 
9. Com luvas, retirar cuidadosamente os materiais estéreis. 
Importante: 
i. Para materiais novos ou a serem reaproveitados: 
- No caso de frascos/garrafas contendo líquido/soluções, deixar esfriar para posteriormente 
guardar; 
- No caso de materiais sólidos, colocar em estufa a 80 °C para secagem, e posteriormente 
guardar. 
ii. Para materiais a serem descartados: 
- Esperar esfriar e descartar em lixo infectante. 
10. Retirar o equipamento da tomada, e deixar a tampa aberta. Após o conjunto esfriar, 
verificar se houve derramamento de líquido ou se restaram manchas em seu interior. Limpar 
sempre que for necessário. 
Importante: Substituir a cada duas semanas todo o conteúdo do reservatório de água 
Destilada 
 
22. Cite cinco operações unitárias para transferência: quantidade de movimento, especificando 
os objetivos e equipamentos 
R.: 1: Centrifugação, onde o objetivo é realizar a separação de líquidos utilizando a força 
centrípeta, o equipamento que utiliza essa OP é a centrifuga. 
2: Moagem, onde o objetivo é realizar a quebrade partículas sólidas por forças mecânicas 
(diminuir tamanho), o equipamento que pode ser utilizado por exemplo é um moinho de bolas 
3: Filtração, onde ocorre a separação de partículas (objetivo) por diferença no tamanho entre 
a partícula e os poros ou interstícios do meio filtrante, filtro à vácuo é um exemplo de 
equipamento 
4: Peneiragem, onde o objetivo é fazer a separação de sólidos por meio da diferença de 
tamanho de partículas, um exemplo de equipamento é a peneira 
5: Mistura, operação unitária que visa homogeneizar fluidos, um exemplo de equipamento 
são os agitadores. 
 
23. Cite cinco operações unitárias para transferência: massa, especificando os objetivos e 
equipamentos 
R.: 1: Absorção, separação de moléculas (G-L) por meio de sua retenção em outro material 
absorvente, torres de absorção 
2: Adsorção, separação de moléculas por meio de sua aderência superficial em um material 
adsorvente, coluna cromatográfica 
3: Destilação, separação de líquidos não azeotrópicos por meio de diferença de pontos de 
ebulição, coluna de destilação 
4: Secagem, remoção do solvente volátil contido no meio por ação do calor, fornos de secagem 
5: Separação por Membrana, separação de moléculas diferentes tamanhos por meio de uma 
barreira seletiva, membranas de ultrafiltração 
 
24. Cite cinco operações unitárias para transferência: energia, especificando os objetivos e 
equipamentos 
R.: 1: Aquecimento, fornecimento de energia a um fluido ou sólido (para aumentar sua 
temperatura), fornos 
2: Condensação, retirada de energia (vapor) para provocar sua mudança de fase, e caso 
necessário, reaproveitar o condensado, condensadores 
3: Caldeiras de Vapor, utilização de vapor para gerar energia, caldeiras a vapor 
4: Refrigeração, retirada de energia de um material para diminuir sua temperatura e, com isso, 
preservar as suas propriedades, como, por exemplo, as propriedades físico-químicas, 
refrigeradores 
5: Trocadores de calor, processo simultâneo de aquecimento/resfriamento envolvendo 
correntes de fluidos no equipamento, ou seja, facilita a transferência de calor entre duas 
correntes de fluidos em um processo. Isso pode envolver o aquecimento de um fluido 
enquanto se resfria outro simultaneamente, trocadores de calor de placas 
__________________________________________________________________________________ 
Lista 2: 
1. O que é esfericidade? (é o quanto a particula parece uma esfera) 
R.: A esfericidade (ψ) é útil para caracterizar a forma de partículas irregulares e não esféricas. 
É um parâmetro que leva em consideração a extensão do desvio de uma partícula real do 
formato esférico ou grau de esfericidade. 
A esfericidade é definida como a razão entre a área superficial de uma esfera (AS,esf) e de 
uma partícula (ASP), ambas com o mesmo volume (V) e pode ser expressa pela Equação 6.1: 
 
 
 
2. Por que é necessário conhecer a esfericidade da partícula? No que ela influencia na escolha 
do equipamento? 
R.: “No Anexo I encontram-se o coeficiente de arraste em função do número de Reynolds de 
partículas com diferentes esfericidades.” 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4661616/mod_resource/content/1/Apostila_dina
mica_particulas_rev03.pdf 
Ou seja, ela interfere, também na força de arraste de uma partícula, influenciando, por 
exemplo na sedimentação de um material. 
CHAT GPT: 
• Comportamento de fluidos e suspensões: Partículas mais esféricas têm menos resistência 
ao fluxo de fluidos e geralmente se dispersam mais facilmente em líquidos. Isso é 
importante em indústrias como a farmacêutica e a de tintas, onde a suspensão uniforme 
de partículas em líquidos é crucial. A esfericidade influencia diretamente a viscosidade, a 
estabilidade e a capacidade de bombeamento de suspensões. 
• Eficiência da filtração: A esfericidade das partículas também afeta a eficiência dos 
processos de filtração. Partículas menos esféricas tendem a se acumular e obstruir os 
poros de um filtro com mais facilidade do que partículas mais esféricas, o que pode reduzir 
a taxa de filtração e aumentar a pressão necessária para forçar o fluido através do filtro. 
• Manuseio e transporte de sólidos: Em indústrias que lidam com materiais sólidos, como 
mineração e construção, a esfericidade das partículas afeta o comportamento de 
escoamento, a resistência ao cisalhamento e a capacidade de empilhamento. 
Equipamentos como transportadores, silos e funis são projetados levando em 
consideração as características das partículas, incluindo a esfericidade. 
• Análise de tamanho de partículas: A esfericidade das partículas é um fator crítico ao 
realizar análises de tamanho de partículas. Técnicas como a difração a laser e a análise por 
peneiramento dependem da suposição de que as partículas são esféricas para calcular 
com precisão o tamanho das partículas. Partículas não esféricas podem levar a resultados 
imprecisos se não for considerada sua forma real. 
 
 
3. Como pode se determinar o diâmetro médio de uma partícula? Cite 2 equações. 
R.: 
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4661616/mod_resource/content/1/Apostila_dinamica_particulas_rev03.pdf
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/4661616/mod_resource/content/1/Apostila_dinamica_particulas_rev03.pdf
 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/978-85-216-2174-4/pageid/335 
 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/978-85-216-3034-
0/epubcfi/6/44[%3Bvnd.vst.idref%3Dchapter06]!/4/130/2/3:74[ret%2Cos%5E%2C] 
 
 
4. O que é velocidade terminal? 
R.: Durante a queda de uma partícula através de um fluido como ilustrado na Figura 6.3, por 
causa da aceleração da gravidade, existem dois períodos de velocidade: o correspondente a 
queda acelerada e o de velocidade constante. No entanto, a passagem do primeiro período é 
extremamente curta e a partícula rapidamente atinge a velocidade constante, por isso o tem-
po gasto pela partícula no primeiro período usualmente não é considerado nos cálculos de 
sedimentação. Assim, o tempo necessário para a queda da partícula é calculado baseado 
apenas no período de velocidade constante, ou seja, a aceleração é zero (dv/dt = 0), que 
corresponde à velocidade máxima alcançada nas condições em que a partícula está 
submetida, denominada velocidade terminal (vt). 
 
 
5. Velocidade terminal é importante na escolha de operações unitárias, cite 3 exemplos. 
R.: Sim, por exemplo, na operação de decantação para separar as partículas indesejáveis, 
onde por exemplo a velocidade terminal indica a velocidade terminal das partículas que irão 
decantar. 
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/978-85-216-2174-4/pageid/335
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/978-85-216-3034-0/epubcfi/6/44%5b%3Bvnd.vst.idref%3Dchapter06%5d!/4/130/2/3:74%5bret%2Cos%5E%2C
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/978-85-216-3034-0/epubcfi/6/44%5b%3Bvnd.vst.idref%3Dchapter06%5d!/4/130/2/3:74%5bret%2Cos%5E%2C
Outro exemplo é a separação de minérios A pela operação de elutriação ou flotação 
Mais um exemplo é a CÂMARA DE POEIRA, que se baseia na diferença entre o tempo de 
permanência de uma determinada partícula presente em uma corrente gasosa, e seu tempo 
de queda em uma coluna de separação, e pode ser dividida em vários compartimentos, 
baseando-se na na sedimentação livre, considerando a velocidade terminal. 
Ref.: https://sites.unipampa.edu.br/eqpoplaboratorio/files/2023/03/apostila-op-i.pdf 
 
6. Como pode se determinar o coeficiente de arraste? 
R.: A força de arraste se origina do atrito existente entre a superfície de determinada partícula, 
quando está em movimento através de determinado fluido, e para a sua determinação não 
há um procedimento direto. Para tanto, a definição do coeficiente de arraste (CD) será 
empregada analogamente à utilizada para o fator de atrito (f), para escoamento de fluidos em 
tubulações (Capítulo 4). 
O coeficiente de arraste(CD) predito pela Lei de Stokes, ou seja, para regime laminar (Nre,p < 
0,4), é: 
 
Para o regime de transição (0,4 < Nre,p < 500), o coeficiente de arraste é dado por: 
 
O coeficiente de arraste é adimensional, mas depende de diversos fatores, como as 
propriedades físicas do fluido, velocidade relativa, tamanho da partícula, entre outras. Pode 
ser mostrado, a partir da análise dimensional, que o coeficiente de arraste depende 
diretamente da forma, ou esfericidade da partícula, e também do número de Reynolds 
definido para a partícula (Nre,p): 
 
 
7. Cite duas equações que podem ser utilizadas para calcular a potência necessária para reduzir 
o tamanho de uma partícula e explique as considerações para utilizá-las. 
R.: 
Lei de Rittinger: 
“A energia específica consumida na redução de tamanho de um sólido é diretamente 
proporcional à variação da área superficial das partículas” 
 
em que E é a energia específica do processo [J · kg−1]; KR é a constante de Rittinger [J · m · 
kg−1]; d0 é a dimensão característica média inicial das partículas e d [m] corresponde à 
dimensão característica média final das partículas. O valor de KR depende do material, ou seja, 
de sua resistência à quebra, assim como da eficiência do processo. Isso implica que a energia 
para reduzir a dimensão característica (d) de dada quantidade de um material, de 10 cm para 
https://sites.unipampa.edu.br/eqpoplaboratorio/files/2023/03/apostila-op-i.pdf
5 cm, seria a mesma requerida para reduzir, por exemplo, a mesma quantidade de 0,5 cm para 
0,476 cm. 
A partir do valor de energia consumida pelo moinho, é possível calcular a potência necessária 
do equipamento, de modo que ele seja dimensionado corretamente e minimize as perdas de 
energia (Equação 8.15). 
 
em que Po é a potência do equipamento [W]; E é a energia específica envolvida [J · kg−1] e é 
a vazão mássica de alimentação [kg · s−1]. 
 
Lei de Kick: 
“A energia necessária para a moagem de determinada massa de material é constante para 
uma mesma variação de tamanho, ou seja, para uma mesma razão entre o tamanho inicial e 
final das partículas, independente da granulometria original das mesmas” 
 
em que E é a energia específica envolvida [J · kg−1]; KK é a constante de Kick [J · kg−1]; d0 [m] 
é a dimensão característica média inicial das partículas e d [m] corresponde à dimensão 
característica média final das partículas. 
Isso implica que a energia requerida para reduzir o tamanho, por exemplo, de 10 cm para 5 
cm, é a mesma requerida para reduzir o mesmo material de 0,5 cm para 0,25 cm. Isso significa 
uma redução muito maior, em termos de energia por unidade de massa para as partículas 
menores, em comparação à predita pela Lei de Rittinger. 
 
Lei de Bond: 
“A energia consumida para a redução é inversamente proporcional à raiz quadrada do 
tamanho reduzido” 
 
em que E é a energia específica envolvida [J · kg−1]; KB é a constante de Bond [J · m1/2 · kg−1]; 
d0 [m] é a dimensão característica média inicial das partículas e d [m] corresponde à dimensão 
característica média final das partículas. 
 
em que E′ é a energia específica de cominuição [kW · h · ton−1]. O Índice de Trabalho de Bond 
(Wi) é uma constante inerente ao material e expressa a sua resistência à moagem, e Do80 é o 
diâmetro da abertura da peneira no qual passam 80 % das partículas na alimentação e D80 é 
o diâmetro da abertura da peneira no qual passam 80 % das partículas de tamanho reduzido. 
 
8. Defina o que é Mesh 
R.: Existem várias padronizações de peneiras; as séries Tyler e a ASTM são as mais conhecidas. 
Por exemplo, a série de peneiras Tyler consta de 14 peneiras e tem como base uma peneira 
de 200 malhas por polegada linear (200 mesh), feita com fio de arame de 0,053 mm de 
espessura, o que dá́ uma abertura livre de 0,074 mm. As demais peneiras são: 150, 100, 65, 
48, 35, 28, 20, 14, 10, 8, 6, 4 e 3 mesh (mesh é o número de malhas por polegada linear), 
podendo ser estendida para outros valores de mesh. 
número de malhas (mesh) que representa o número de aberturas de uma mesma dimensão 
contido em um comprimento de 25,4 mm. 
 
 
9. Quando é importante determinar o valor do Mesh 
R.: É importante determinar o valor do Mesh quando se necessita de uma maior uniformidade 
no tamanho das partículas desejadas e quando se precisa atingir um tamanho de partícula 
específico. 
“A tamisação (peneiramento) trata da separação de uma mistura de materiais sólidos 
granulados de diversos tamanhos em duas ou mais porções, cada uma delas mais uniformes 
em tamanho que a mistura original.” 
Ref.: https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/8151869/LOQ4016/Aula_3_peneiramento.pdf 
 
 
10. Cite o que faz uma análise granulométrica e porque é importante estudá-la? 
R.: As propriedades dos alimentos particulados dependem de sua granulometria. O 
conhecimento do tamanho das partículas é fundamental para determinar sua forma de 
manipulação, seu tratamento e suas propriedades funcionais. Em operações unitárias, a 
medida do tamanho das partículas é importante em processos como misturas, extrusão, 
secagem, transporte pneumático de materiais em pó e também para o controle da qualidade 
do produto final. 
 
 
11. Para que é utilizada as peneiras da Série de Tyler? Cite exemplos práticos 
R.: A Série Tyler é a mais comumente utilizada no Brasil. É constituída de quatorze peneiras e 
tem como base uma peneira de 200 malhas por polegada (200 mesh), feita com fios de 0,053 
mm de espessura, com uma abertura livre de 0,074 mm. Quando se passa de uma peneira 
para a imediatamente superior (e.x 200 mesh para a de 150 mesh), a área da abertura é 
multiplicada por dois e, portanto, o lado da malha é multiplicado por raiz quadrada de dois. 
 
As quantidades retidas nas peneiras e na panela são determinadas por pesagem e as diversas 
frações retidas podem ser calculadas dividindo-se as diversas massas retidas pela massa total 
da amostra. 
https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/8151869/LOQ4016/Aula_3_peneiramento.pdf
 
https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/8151869/LOQ4016/Aula_3_peneiramento.p
df 
CHAT GPT: 
• Análise granulométrica: As peneiras Tyler são comumente usadas em análises 
granulométricas para determinar a distribuição do tamanho das partículas em uma 
amostra. Isso é importante em várias indústrias, como a farmacêutica, a de alimentos, a 
de mineração e a de construção, onde a uniformidade do tamanho das partículas é 
essencial para a qualidade do produto final. Por exemplo, em uma fábrica de cimento, as 
peneiras da Série Tyler podem ser usadas para avaliar a granulometria do calcário utilizado 
na produção. 
• Controle de qualidade: Em muitos processos industriais, é necessário controlar o 
tamanho das partículas para atender a especificações rigorosas de qualidade. Por 
exemplo, na indústria de alimentos, peneiras Tyler podem ser usadas para garantir que os 
ingredientes, como farinha ou açúcar, atendam aos padrões de tamanho estabelecidos 
para a produção de produtos alimentícios consistentes. 
• Separação de materiais: As peneiras Tyler também são usadas para separar materiais com 
base em seu tamanho. Por exemplo, em uma indústria de reciclagem de resíduos sólidos, 
peneiras são usadas para separar materiais triturados, como vidro, plástico e papel, em 
frações de tamanho específicas, tornando mais fácil o processo de reciclagem. 
• Preparação de amostras: Em laboratórios de pesquisa e análise, as peneiras Tyler são 
frequentemente usadas para preparar amostras antes de testes ou análises adicionais. 
Isso ajuda a garantir que as amostras estejam dentro de uma faixa de tamanho específica 
antes de realizar experimentos. 
 
 
 
12. Defina como se classificam os sólidos relacionando dimensões e Mesh. 
R.: A análise granulométrica por peneiramento é simples quando as partículas são esferas 
perfeitas. As aberturas das peneiras correspondem ao diâmetro mínimo retidoe ao diâmetro 
máximo que passa por elas. Essa técnica é recomendada para partículas com diâmetro médio 
superior a 75 micra. Na análise, são considerados o diâmetro máximo, mínimo, médio e a 
dimensão máxima característica (abertura de malha com 5% ou menos retido). As aberturas 
https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/8151869/LOQ4016/Aula_3_peneiramento.pdf
https://sistemas.eel.usp.br/docentes/arquivos/8151869/LOQ4016/Aula_3_peneiramento.pdf
são expressas em milímetros ou em mesh, que representa o número de aberturas por 
polegada linear. 
 
 
 
 
13. Como se determina o diâmetro médio de Sauter? 
R.: 
 
 
14. Para que é utilizado um Modelo de distribuição? 
R.: Em escala industrial, grande quantidade de partículas, que não são uniformes, 
principalmente quanto ao tamanho, é manuseada nos mais diversos processos. Nesses 
processos é de grande importância o conhecimento do comportamento desse material 
particulado, sendo frequentemente necessário definir o sistema particulado como um todo. 
Assim, em lugar de um único tamanho de partícula, tem-se a necessidade de se conhecer a 
distribuição de tamanho de partículas, pela qual é possível definir diâmetros “médios” que 
possam representar o comportamento de todos os tamanhos do material particulado em 
questão. 
 
 
 
15. Qual a diferença para uma filtração a volume constante para uma filtração com pressão 
constante? 
R.: A pressão constante, a perda de carga é mantida constante e o fluxo de filtrado diminui 
com o tempo de operação. A pressão variável, a perda de carga aumenta progressivamente, 
o fluxo de filtrado é constante e portanto, a operação é conhecida como filtração a vazão 
constante. 
 
 
16. A filtração está baseada em qual fenômeno de transporte? 
R.: Essa operação é utilizada quando se deseja separar partículas sólidas de um fluido através 
de um meio filtrante, em razão de um diferencial de pressão (por ação da gravidade, ou 
aplicação de pressão superior à atmosférica, ou ainda sob vácuo), propiciando que o fluido 
flua através do meio com a consequente formação ou acúmulo do material sólido sobre o 
mesmo, denominado torta. 
Ela está baseada no fenômeno de transporte de transferência de quantidade de movimento. 
(citado na lista 1) 
 
 
17. A volatilidade relativa é utilizada em qual operação unitária? 
R.: A VOLATILIDADE RELATIVA (α) É a relação do mais volátil pelo menos volátil, logo é usada 
para determinar qual método de destilação é mais apropriado para a separação de misturas, 
como destilação simples ou azeotrópica, com base na relação entre os componentes mais 
voláteis e os menos voláteis da mistura. 
http://www.dequi.eel.usp.br/~tagliaferro/notas%20de%20aula%20Op%20uni%20exp%20II.
pdf 
 
18. O que é azeótropo? 
R.: Um azeótropo é uma mistura de líquidos que possui uma composição e uma temperatura 
de ebulição constantes, fazendo com que a mistura se comporte como uma substância pura 
durante a destilação. Em outras palavras, é uma mistura que não pode ser separada por 
destilação simples. 
 
 
19. Por que é importante saber se a mistura possui azeótropo? O que influencia na escolha do 
equipamento? 
R.: É importante saber se uma mistura possui azeótropo porque isso afeta diretamente os 
processos de separação e purificação. Quando uma mistura forma um azeótropo, não é 
possível separar completamente os componentes por destilação convencional. Isso influencia 
na escolha do equipamento e do método de separação a ser utilizado, pois pode ser 
necessário recorrer a técnicas especiais, como destilação azeotrópica, adição de agentes de 
arraste ou outras estratégias de separação para lidar com misturas azeotrópicas. 
 
 
20. Descreva os tipos de destilação utilizados quando a mistura possui azeotropia. 
R.: Existem vários tipos de destilação que podem ser utilizados quando a mistura possui 
azeotropia: 
a. Destilação azeotrópica: Nesse método, um terceiro componente é adicionado à mistura 
para modificar a composição do azeótropo e permitir a separação dos componentes 
desejados. O agente de arraste forma um novo azeótropo com um dos componentes da 
mistura original, facilitando a separação dos outros componentes. 
b. Destilação por arraste de vapor: Esse método envolve o uso de vapor para arrastar os 
componentes da mistura azeotrópica. O vapor é condensado, produzindo um líquido 
enriquecido com um dos componentes, enquanto o componente arrastado é coletado 
separadamente. 
c. Destilação a vácuo: A destilação a vácuo é uma técnica que reduz a pressão no sistema, 
diminuindo assim a temperatura de ebulição dos componentes da mistura. Isso pode ajudar 
a separar a mistura azeotrópica, pois a redução da temperatura pode romper o azeótropo 
temporariamente. 
d. Destilação fracionada: Em alguns casos, a destilação fracionada pode ser utilizada, 
embora não seja tão eficaz quanto em misturas não azeotrópicas. Nesse método, uma 
coluna de fracionamento é usada para permitir a separação parcial dos componentes, com 
múltiplos estágios de evaporação e condensação. 
http://www.dequi.eel.usp.br/~tagliaferro/notas%20de%20aula%20Op%20uni%20exp%20II.pdf
http://www.dequi.eel.usp.br/~tagliaferro/notas%20de%20aula%20Op%20uni%20exp%20II.pdf