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Operações Unitárias I
Aula 1 – Conceitos e convenções
Douglas Richter, M.Sc.
2019
INTRODUÇÃO
Operações Unitárias I
Engenharia de processo
• Área que estuda as transformações das 
propriedades físicas, químicas e biológicas dos 
materiais
• Trabalha em conjunto com as disciplinas 
naturais (Química, Física, Biologia, Geologia)
• Foco em projeto, otimização, controle e 
operação de plantas industriais
• Operações unitárias: subdivisões de um 
processo
Engenharia de processo
Engenharia de processo
Operações unitárias
• Alteração nas propriedades físicas:
o Tamanho: cominuição (britagem, moagem)
o Temperatura: resfriamento, aquecimento, refrigeração, estufa
o Umidade: secagem, umidificação
• Alteração nas características do fluxo material:
o Distribuição de tamanhos: peneiramento, classificação
o Separação (concentração): gravítica, magnética, eletrostática, 
superfície específica (flotação), despoeiramento, filtração, 
espessamento (clarificação), elutriação
• Alteração na composição química: calcinação, ustulação, 
redução, oxidação, hidratação, destilação
• Transformação: reatores
• Transporte: manuseio de materiais
CONCEITOS FUNDAMENTAIS
Operações Unitárias I
Tratamento de minérios
• Minérios abrangem 90% dos materiais sólidos 
manuseados na indústria
• Tratar ou beneficiar minérios tem o objetivo de:
o Adequar granulometricamente
o Concentrar: catação, separação magnética, etc.
o Outras adequações
• É a base para o estudo de materiais sólidos em geral
Conceitos fundamentais
• Mineral: espécie inorgânica, 
normalmente encontrada no 
estado sólido na natureza
• Minério: conjunto de minerais
o Mineral de minério: interesse 
econômico
o Mineral de ganga: não 
interessa ou atrapalha o 
processo
• Polpa: mistura de minério e 
água
• Massa específica x densidade
Conceitos fundamentais
• Teor (t): quantidade de elemento útil ou 
substância pura, dividido pela quantidade 
total de sólido (seco)
o Elemento
o Substância
o % de P2O5 em fosfato
o % de um mineral em um minério
Conceitos fundamentais
• Umidade: determinação do conteúdo de água 
de um determinado fluxo de material sólido
• Dois tipos:
o Base úmida
o Base seca
• Cada tipo com sua utilidade
Conceitos fundamentais
Umidade (base seca)
• Água total dividida por 
massa seca
• Expressa em %
• A partir de 50%, material 
chama-se polpa
• Abaixo de 50%: sólido 
úmido
Umidade (base úmida)
• Água total dividida por 
massa total (sólidos + água)
• Expressa em %
• A maneira mais útil para 
cálculos diretos
• Porcentagem de sólidos + 
Umidade (base úmida) = 
100%
Capacidade instalada
• Capacidade máxima que uma unidade pode produzir 
se trabalhar ininterruptamente, sem considerar perdas
• É a produção que poderia ser obtida em uma unidade 
fabril trabalhando 24 h/dia, 365 d/ano, sem paradas 
para manutenção e sem perdas por quaisquer motivos 
comuns a uma unidade produtiva
• Exemplo: uma empresa de alimentos tem capacidade 
de produzir em forno contínuo 2 t/h de bolachas. Qual 
é a capacidade mensal desta empresa?
Capacidade disponível/de projeto
• Produção máxima de unidade produtiva 
durante a jornada de trabalho disponível, sem 
considerar perdas: função da jornada de 
trabalho 
o Um turno de 8 h/dia, 5 d/sem
o Dois turnos de 8 h/dia, 5 d/sem
o Três turnos de 8 h/dia, 5 d/sem
o Quatro turnos de 6 h/dia, 7 d/sem
Capacidade efetiva ou carga
Perdas planejadas
• Necessidade de setups para 
alterações no mix de 
produtos
• Manutenção preventiva
• Trocas de turno
• Amostragens
Perdas não planejadas
• Falta de matéria-prima
• Falta de energia elétrica
• Falta de funcionários
• Paradas para manutenção 
corretiva
• Investigações de problemas 
da qualidade
Capacidade realizada
• Subtrai-se as perdas não planejadas da 
capacidade efetiva
• É a capacidade que realmente foi produzida 
em determinado período
Índices técnicos
• Disponibilidade
• Utilização
• Eficiência
𝐷𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛𝑖𝑏𝑖𝑙𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 =
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛í𝑣𝑒𝑙
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑎𝑑𝑎
𝑈𝑡𝑖𝑙𝑖𝑧𝑎çã𝑜 =
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑒𝑓𝑒𝑡𝑖𝑣𝑎
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑖𝑠𝑝𝑜𝑛í𝑣𝑒𝑙
𝐸𝑓𝑖𝑐𝑖ê𝑛𝑐𝑖𝑎 =
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑟𝑒𝑎𝑙𝑖𝑧𝑎𝑑𝑎
𝐶𝑎𝑝𝑎𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑒𝑓𝑒𝑡𝑖𝑣𝑎
BALANÇOS MATERIAIS E 
METALÚRGICOS
Operações Unitárias I
Balanços materiais e metalúrgicos
• Balanço material é fundamental para o cálculo dos 
equipamentos envolvidos nas diversas operações 
unitárias
• As massas se conservam: entrada = saída (VC)
• Peculiaridades:
o Determinação de recuperação e enriquecimento
o Regra dos dois produtos
o Alimentação, Concentrado, Rejeito: às vezes, produto 
intermediário
o Alimentação, Grossos (ou Retido), Finos (ou Passante)
Regime operacional
• Fundamental na determinação de capacidade 
horária
• Horas totais, horas disponíveis, horas 
utilizadas
Recuperação
Mássica
• Determina o quanto de 
massa se reportou ao 
produto desejado do 
processo
• Serve para comparar 
operações e como medida 
de eficiência
Metalúrgica
• Determina o quanto do 
mineral/metal de interesse 
foi recuperado
• Regra dos dois produtos
𝑅 =
𝑚𝐶
𝑚𝐴
=
ሶ𝑚𝐶
ሶ𝑚𝐴
=
𝑡𝐴 − 𝑡𝑅
𝑡𝐶 − 𝑡𝑅
𝑅𝑚𝑒𝑡 =
𝑚𝑚,𝐶
𝑚𝑚,𝐴
=
ሶ𝑚𝑚,𝐶
ሶ𝑚𝑚,𝐴
=
𝑡𝐴 − 𝑡𝑅
𝑡𝐶 − 𝑡𝑅
.
𝑡𝐶
𝑡𝐴
Enriquecimento
• Número adimensional
• Determina a capacidade de transformar um 
produto pobre num rico
• Mede a eficiência da operação de 
concentração
• Pode ser um número muito alto (caso de 
metais preciosos ou diamantes)
𝐸 =
𝑡𝐶
𝑡𝐴
Balanços materiais e metalúrgicos
EXERCÍCIOS
Operações Unitárias I
Balanços materiais e metalúrgicos
Balanços materiais e metalúrgicos
Balanços materiais e metalúrgicos