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TA 631 \u2013 OPERAÇÕES UNITÁRIAS I
(Transferência de quantidade de movimento)
Aula 01: 01/03/2012
Introdução às operações unitárias. Conceito de transferência de impulso. Classificação das operações de transferência de impulso.
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Objetivos da disciplina
Capacitar o aluno a resolver problemas de dimensionamento de equipamentos na indústria de alimentos (exceto aqueles envolvendo transporte de calor e massa).
Estudar as operações unitárias de transporte, mistura, separação e redução de tamanho de partículas de fluidos e sólidos. 
Possibilitar que o aluno discuta criticamente as operações unitárias estudadas.
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Introdução
Dimensionamento da instalação industrial: desenho, dimensionamento e construção.
Operação: supervisão, manutenção e otimização.
Administração, logística, vendas e planejamento.
Pesquisa: básica ou aplicada para o desenvolvimento de produtos e processos.
Geralmente, o engenheiro atua em quatro campos:
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O que o engenheiro faz?
Seleciona o tipo de equipamento adequado
Dimensiona os equipamentos
Calcula o tempo de processamento
Elabora os balanços de massa e energia da operação
Calcula os custos do investimento necessário 
Calcula os custos operacionais
Avalia o desempenho do processo
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Aplicação da Física e da Química
Estrutura física da matéria
Composição química dos materiais
Leis da mecânica
Transferência de massa e energia
Modelagem matemática e simulação dos fenômenos físicos
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Projetos x Experimentação
Testar modelos (escala laboratorial) e protótipos (escala maior) até chegar na escala industrial.
Regular o funcionamento de sistemas
Medir variáveis físicas em processos
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ºC
atm
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Projetos 
Por semelhança:
	respeitam-se as restrições geométrica, cinemática e dinâmica na mudança de escala (modelos, protótipos e escala industrial)
Por coeficiente de transferência:
	
	respeitam-se as leis da conservação de massa, momentum e energia no volume de controle (balanços macroscópicos).
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Setores de atuação do engenheiro
Indústrias
Instituições públicas e privadas
Empresas de consultoria e assessoria
Instituições de ensino e pesquisa
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Qualidades do profissional de engenharia
Formação básica multidisciplinar
Raciocínio analítico
Estudo continuado
Conhecimento sistêmico
Conhecimentos gerais
Participação social
Capacidade de síntese
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Relações humanas
O Engenheiro emprega boa parte do tempo se relacionando com pessoas.
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Trabalho em equipe 
(o engenheiro não trabalha sozinho)
Respeito aos colegas
Capacidade de expor e discutir idéias
Renúncia de idéias ultrapassadas
A pessoa progride:
pelo que sabe;
pelo que produz;
pelo que pratica.
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Aperfeiçoamento contínuo
Atualização: livros, revistas técnicas e científicas, seminários, congressos, feiras industriais
Diploma = ponto de partida
 Especializações e pós-graduação lato sensu
Pós-graduação stricto sensu: Mestrado e Doutorado
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Ética profissional
Responsabilidade na e com a organização local, com a humanidade e com 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 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.
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A industrialização dos produtos agrícolas, pecuários e pesqueiros tem por objetivo:
Facilitar o manuseio e o transporte
Aumentar a vida de prateleira
Melhorar algumas qualidades: toxicidade, sabor, textura, aparência e valor nutritivo
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Campo de atuação 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
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Três enfoques para o estudo dos processamentos industriais
Estudar a tecnologia de um certo tipo de indústria, por exemplo: indústria cervejeira, laticínios, indústria açucareira, pastifícios, entre outros.
Estudar as operações usuais a muitos tipos de indústria, por exemplo: evaporação, refrigeração, extrusão, extração, centrifugação, etc.
Estudar os fenômenos de transferência de quantidade de momentum, calor e massa.
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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
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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 sua equivalência funcional, a única maneira possível de entender o funcionamento dos mesmos é pelo critério de operações unitárias.
Engenharia
Ciência
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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.
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Operações unitárias de quantidade de movimento
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Operações unitárias de transferência de impulso
Bombeamento de líquidos
Escoamento gravitatório de líquidos
Ventilação (gases)
Compressão (gases)
Decantação 
Centrifugação
Agitação de líquido
Mistura de líquidos e líquido-gás
Atomização líquido-gás (aspersão)
Atomização líquido-líquido (homogeneização)
Movimentação de fluidos através de sólidos porosos
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Operações unitárias de transferência de quantidade de movimento
Fluidização
Transporte pneumático
Transporte hidráulico
Decantação de sólidos
Filtração
Ultra-filtração
Centrifugação sólido-líquido
Separação com ciclones
Mistura líquido-sólido
Prensagem
Fluxo a granel (sólidos particulados)
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Operações unitárias de transferência de quantidade de movimento
Peneiração
Decantação sólido-sólido
Mistura sólido-sólido
Moagem, trituração, desfibração de sólidos
Compactação de sólidos
Aglomeração de partículas sólidas
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Bombas
Decantador
Ciclone de separação
Centrífuga
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Operações unitárias de transferência de calor
Branqueamento
Cozimento e fritura
Pasteurização e esterilização
Evaporação e condensação
Congelamento
Crio-concentração
Refrigeração
Geração de vapor
Forneamento
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Operações unitárias de transferência de massa
Destilação
Absorção de gases
Umidificação e de desumidificação de ar
Secagem
Extração líquido-líquido
Extração sólido-líquido
Cristalização
Adsorção e troca iônica
Separação por membranas
Desaeração
Higienização química
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Destilação
Desidratação de alimentos
Separação por membranas
Cristalização
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As operações unitárias em uma indústria de alimentos
Exemplo: 
Diagrama de blocos simplificado 
da produção de etanol
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Preparação
Cana-de-açúcar
Prensagem- difusão
Cana picada
Água quente
Fermentação
Destilação
 Álcool etílico 96º GL
Vinhoto
Vinho
Água fria
Vapor
Caldo de 14 º Brix
Bagaço
Prensagem
Bagaço úmido
Caldo
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O estudo das operações unitárias permite predizer o comportamento de sistemas. 
Usam-se as seguintes ferramentas:
Princípios ou leis da conservação de massa, quantidade de movimento e entalpia
Equações constitutivas ou descritivas do fenômeno de transferência
Equações de estado (gases ideais, Van der Walls, etc.)
Condições de contorno
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Problemas de condições de contorno são comuns em Engenharia
Equações diferenciais ordinárias em problemas de condição de contorno: valores conhecidos para a variável dependente em mais de um ponto e uma equação diferencial descritiva