Aula 1 Introdução as operações unitarias

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14/03/2018
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FACULDADE DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA AGRÍCOLA E SOLOS 
CURSO DE ENGENHARIA DE ALIMENTOS
Introdução às Operações Unitárias
Profª. Ms. Leiliane 
Sodré/Prof. Anderson 
Pereira
12/03/18
Objetivos
Geral:
- Identificar as diferentes operações unitárias que envolvem
transporte de quantidade de movimento e separações
mecânicas, suas particularidades e características próprias, e
aplicar os procedimentos de cálculo relacionados ao seu
dimensionamento e/ou com a análise de situações operacionais.
Específicos:
- Entender a divisão das operações unitárias classificadas nas
transferências de quantidade de movimento, calor e massa.
- Conhecer as características de uma partícula isolada e
determinar a granulometria.
- Entender a diferença entre agitação e mistura, realizar cálculos
de projetos e aumento de escala.
- Conhecer os tipos de bombas, válvulas e acessórios presentes
em uma unidade industrial de alimentos.
- Conhecer as operações de separações e concentrações de
alimentos: filtração, sedimentação, Fluidização, etc.
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Introdução
• É fundamental para o Engenheiro de Alimentos
compreender a natureza de um processos produtivo.
Aspectos macroscópicosAspectos microscópicos
Propriedades físico-química,
grandezas termodinâmicas,
fenômenos envolvidos, etc.
Balanço de massa e energia,
equipamentos, acessórios,
instrumentação, etc.
Introdução
• É necessário conhecer o processamento de uma
determinada matéria-prima para obtenção de um produto.
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Introdução
• Exemplo: A produção de iogurte.
Introdução
• Processo: conjunto de atividades realizadas em
sequência lógica com o objetivo de produzir um bem de
consumo.
• O processamento tem por base a conversão química (ou
reação) e a modificação física.
• Fundamental o conhecimento das características físico-
químicas das matérias-primas.
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Enfim...o que são operações unitárias?
Diversas atividades ou 
etapas de processamento.
Atividades: natureza física ou 
química.
• Ao identificar determinada atividade ou etapa do
processo como sendo de natureza física, tem-se uma
operação unitária.
Enfim...o que são operações unitárias?
Indústria química, biológica e de 
alimentos
Operações Unitárias
Exemplos:
DESTILAÇÃO
� Purificar ou separar álcool na indústria 
de bebidas
� Separar os hidrocarbonetos na indústria 
de petróleo
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Enfim...o que são operações unitárias?
Exemplos:
SECAGEM
� Grãos
� Precipitados filtrados
ABSORÇÃO
� Absorção de oxigênio do ar nos 
processos de fermentação
� Absorção de hidrogênio gasoso no 
processo de hidrogenação líquida de 
óleos
Enfim...o que são operações unitárias?
Exemplos:
SECAGEM
� Grãos
� Precipitados filtrados
ABSORÇÃO
� Absorção de oxigênio do ar nos 
processos de fermentação
� Absorção de hidrogênio gasoso no 
processo de hidrogenação líquida de 
óleos
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Enfim...o que são operações unitárias?
Exemplos:
EVAPORAÇÃO
� Soluções de açúcar na indústria de 
alimentos
� Soluções de solventes na indústria 
química
SEDIMENTAÇÃO
� Tratamento de águas
� Indústria de minérios
Classificação das operações unitárias
� Os Fenômenos de Transporte
Transferência de quantidade de movimentoTransferência de quantidade de movimentoTransferência de quantidade de movimentoTransferência de quantidade de movimento
Transferência de calorTransferência de calorTransferência de calorTransferência de calor
Transferência de massaTransferência de massaTransferência de massaTransferência de massa
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• As operações unitárias, geralmente, são vistas como
aplicações tecnológicas das ciências básicas (matemática,
física, química e biologia).
• Termodinâmica e fenômenos de transporte.
• É possível classificar as operações unitárias, tendo como base
os principais fenômenos de transporte que as fundamentam.
Classificação das operações unitárias
Operações Unitárias
Operações Unitárias Processos que envolvem a produção de:
Evaporação Sucos concentrados, fibras artificiais,
verniz, selantes...
Filtração Cerveja, Sucos, tinta, antibióticos...
Moagem Trigo, ração, cereais, óleos vegetais, 
adubos, perfumes....
Secagem Frutas desidratadas, óleos vegetais, papel, 
sabão....
• Operações unitárias presentes em alguns processos de
produção.
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Operações Unitárias
• Transferência de quantidade de movimento:
centrifugação, ciclones, filtração, sedimentação,
flotação, agitação e mistura, decantação,
fluidização.
• Transferência de calor: aquecimento, refrigeração,
evaporação.
• Transferência de massa: absorção, adsorção,
extração líquido-líquido, extração sólido-líquido,
separação por membranas.
• Transferência de calor e massa simultaneamente:
destilação, cristalização, secagem, umidificação de
gases.
As operações unitárias na indústria de 
alimentos
� Operações de redução de tamanho
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As operações unitárias na indústria de 
alimentos
� Operações de redução de tamanho
As operações unitárias na indústria de 
alimentos
� Operações de mistura
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As operações unitárias na indústria de 
alimentos
� Operações de separação
As operações unitárias na indústria de 
alimentos
� Operações de separação 
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As operações unitárias na indústria de 
alimentos
� Operações de separação
As operações unitárias na indústria de 
alimentos
� Operações de transporte
• Transporte de fluidos: gás, vapor e líquido;
mistura de gases e líquidos e solução entre
líquidos distintos.
• Transporte de sólidos.
• Transporte da mistura sólido-fluido.
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As operações unitárias na indústria de 
alimentos
� Operações de transporte
• Sistemas Fluidomecânicos: são encontrados em processos em
que está presente a movimentação (transporte, agitação, etc.)
de fluidos ou mistura sólido–fluido por meio de máquinas.
Exemplos: bombas, compressores e sopradores.
• Sistemas Particulados: associados as operações de transporte,
mistura, separação e modificação de tamanho de sólidos,
escoamento de fluidos através de leitos fixos e móveis de
partículas, centrifugação sólido-líquido, agitação de mistura
sólido-líquido, separação de partículas por ciclones,
sedimentação, filtração, transporte pneumático e hidráulico de
sólidos.
Ementa
Equipamentos para o transporte de fluidos: bombas, válvulas,
compressores. Dinâmica de partículas. Colunas de recheio.
Fluidização. Transporte hidráulico e pneumático. Filtração.
Sedimentação. Centrifugação. Tratamento e separação de sólidos.
Precipitação eletrostática. Flotação. Agitação e mistura.
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Conteúdo programático
- Introdução às operações unitárias
- Apresentação da disciplina
- Introdução, importância e aplicação 
na engenharia de alimentos. 
- Sistemas fluidodinâmicos e 
particulados.
- Caracterização de partículas
- Características físicas de uma 
partícula isolada.
- Tamanho de uma partícula.
- Análise granulométrica.
- Fluidodinâmica de uma partícula 
isolada
- Dinâmica de um ponto material.
- Velocidade terminal.
- Força resistiva.
Conteúdo programático
- Agitação e Mistura 
- Tanques agitados.
- Análise de processos através de 
números adimensionais.
- Aumento de escala (Scale-up).
- Filtração 
- Tipos de equipamentos de 
filtração.
- Teoria básica da filtração.
- Filtração à pressão constante.
- Centrifugação 
- Equação de força centrífuga.
- Tipos de centrífugas
- Equação para velocidades de 
precipitação em centrífugas.
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Conteúdo programático
- Sedimentação
- Fatores que afetam a 
sedimentação.
- Tipos de sedimentadores.
- Projeto de um sedimentador.
- Fluidização- Fluidização homogênea e 
heterogênea.
- Arraste de partículas.
- Leito de jorro.
- Flotação
- Princípios básicos da flotação.
- Tipos de flotação.
- Fatores do projeto
- Leito de jorro.
- Bombas, válvulas e Acessórios
- Tipos de bombas.
- Potência e rendimento de bombas.
- Tipos de válvulas.
Bibliografia
GEANKOPLIS, C. J. Transport Processes and Unit
Operations. 3rd ed. Prentice-Hall International, Inc.,
1993.
MASSARANI, G. Fluidodinâmica em sistemas
particulados. 2° edição, Rio de Janeiro, 2002.
FOUST, A. S. et al. Princípios das operações unitárias.
2º Ed. Rio de Janeiro: LTC, 1982. 670 p.
MCCABE, W. L.; SMITH, J. C.; HARRIOTT, P. Unit operations of 
chemical engineering. 4th ed. New York: McGraw-Hill, 1985. x, 
960 p. (McGraw-Hill chemical engineering series).
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Forma de avaliação
• Serão realizadas duas provas parciais e uma prova final
(com todo o conteúdo do semestre).
• Será reprovado o aluno que deixar de comparecer a um
mínimo de 75% (setenta e cinco por cento) das atividades
programadas para a disciplina (15 aulas de 50 minutos)
perdidas – Reprovação) – (Regimento Geral da UFAM –
Capítulo VI, Art, 77)
Calendário - Avaliações
• 1ª avaliação: 18/04/18
• 2ª avaliação: 21/05/18
• Prova final: 04/07/18
• Serão realizadas duas avaliações parciais, onde: 80% da nota
total correspondem à avaliação individual sem consulta (prova) e
20% a avaliações em geral*.
• A prova final abrangerá será realizada individualmente e sem
consulta.
*As avaliações em geral poderão incluir: estudo dirigido, trabalhos
individuais, trabalhos em grupo, desenvolvimento de projetos,
atividades em laboratório, pesquisas, relatórios, estudos de casos,
seminários, desenvolvimento de trabalhos acadêmicos, listas de
exercícios dentre outras.
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Forma de avaliação
• Prova de segunda chamada (Resolução nº 048/2009):
prazo máximo de 72 horas após a prova para
requerimento (doença, luto, atividades militares,
convocação judicial e policial).
Observações
• Comunicação: através de email
(leilianesodre@gmail.com), ou na Sala 11 (FCA 01, 3º
andar), nos horários de 8:00h – 12:00h e 14:00h – 18:00h
(segunda a sexta), ou no Laboratório de Fenômenos de
Transporte, FCA 02, 3º andar.