Operações unitárias

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Operações unitárias 
 
Introdução 
→ Conceito: 
Um processo químico seria dividido em uma série 
de etapas que podem incluir: transferência de 
massa; transporte de sólidos e líquidos, 
destilação, filtração, cristalização, evaporação, 
secagem, etc. 
*operação: transformações físicas sofridas pela 
matéria-prima na sua forma, dimensão e 
temperatura. 
*processo: quando durante a transformação da 
matéria-prima ocorrem reações químicas. 
*processo de fabricação: conjunto de operações 
e processos, objetivando transformar uma 
matéria prima específica em um determinado 
produto final. 
Cada uma das etapas sequenciais de uma 
linha de produção industrial é, portanto, uma 
operação unitária. O conjunto de todas as etapas 
compõe um PROCESSO UNITÁRIO. 
 Operações Unitárias são sequencias de 
operações físicas necessárias à viabilização 
econômica de um processo químico. 
→ Tipos de operações unitárias: 
 Mecânicas; 
 Transferências de calor; 
 Transferências de massa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Operações contínuas 
 
 
Este é um método utilizado pelas empresas 
para obter a maior quantidade de produto com o 
menor intervalo de tempo possível. Sendo 
baseado, como o próprio nome 
diz, em uma produção feita continuamente ou 
fluxo em linha, sem interrupções e pausas, 
podendo ser de um produto único ou com 
diferenciações. Neste tipo de operação, o tempo 
não é uma variável na análise do processo, exceto 
durante o período de partida do processo, desde o 
momento de introdução da carga (matéria-prima) 
até a completa estabilização do processo, ou no 
período de parada, que é a situação inversa. 
 Nos processos de operação contínua se 
espera que o desempenho do processo seja o 
mesmo em qualquer momento. 
 Uma operação contínua, onde as 
condições operacionais não variam com o tempo, 
é dita estar em regime permanente ou em estado 
estacionário 
Operações descontínuas 
 
Em operações de pequena escala 
(produção de pequenas quantidades de 
produtos), ou onde o processo corrosivo é muito 
acentuado, ou por alguma outra razão particular, 
nem sempre é conveniente manter operações 
contínuas. Nestes casos, o equipamento é 
carregado com toda a carga (matéria-prima) 
necessária, é efetuado o processamento e são 
removidos os produtos. Esta é uma operação 
descontínua ou em “batelada”, como é mais 
conhecida. 
 A limpeza dos equipamentos acontece de 
tempos em tempos, conforme necessidade. O 
processo deve ser interrompido para que se efetue a 
limpeza. 
 A operação descontínua é dita estar em regime 
transiente (ou não-permanente) ou em estado não-
estacionário. A análise das operações transientes é 
usualmente mais complicada do que a das operações 
em regime permanente. 
Proporcionam uma cinética boa. 
 
Tipos de escoamento 
 Paralelo: 
Os dois fluidos entram do mesmo lado do 
equipamento e escoam paralelamente em direção 
à saída, transferindo calor ao longo do caminho. 
 
 Tfs < Tqs sempre: do ponto de vista da 
transferência de calor este arranjo é desvantajoso; 
pode ser empregado no caso de produtos 
termolábeis para evitar superaquecimento. 
 Contracorrente: 
Os dois fluidos entram em lados opostos do 
equipamento e escoam em contracorrente. 
 
 
 Tfs pode ser > Tqs : o que é mais eficiente do 
ponto de vista da transferência de calor. 
 (Tmédio)contracorrente > (Tmédio)paralelo: a 
mesma quantidade de calor pode ser transferida 
em uma menor área de transferência no arranjo 
contracorrente em comparação ao paralelo. 
 O escoamento em contracorrente é o mais 
usual na engenharia química, pois com ele se 
consegue uma transferência de massa ou energia 
muito maior do que com o escoamento em 
paralelo. 
 
Operações unitárias mecânicas 
→ Decantação: 
 Separam-se líquidos imiscíveis, que 
apresentam por essa razão densidades diferentes; 
sistema no qual o líquido mais denso acumula-se 
na parte inferior do recipiente. Em laboratório, 
pode-se utilizar o funil de bromo, também 
conhecido como funil de decantação, ou ainda, 
funil de separação. A decantação pode ser feita de 
uma maneira mais rudimentar, utilizando-se um 
sifão (sifonação). 
 Não pode ser feita com partículas em 
suspensão. 
→ Centrifugação: 
 Separa sólidos de líquidos ou até mesmo 
uma mistura de líquidos de densidade diferentes, 
chamada Centrifugação por gradiente que é 
baseada na densidade dos líquidos. Clarificação de 
ovos líquidos, indústria de bebidas, separação da 
gordura do leite, nas impurezas dos óleos vegetais. 
 A separação por sedimentação de líquidos 
imiscíveis ou de um líquido e um sólido depende 
da ação da gravidade sobre os componentes. Esta 
separação pode às vezes ser muito lenta, porque 
os pesos específicos dos componentes não são 
muito diferentes ou porque há outras forças que 
mantém associados os componentes, como, 
ocorre por exemplo, nas emulsões. Por exemplo, 
se deseja-se repousar leite integral, a nata tenderá 
a subir e se produzirá uma separação entre a zona 
da nata e a do leite desnatado; no entanto, para 
isto é necessário, muito tempo, até um dia. Para 
obter forças maiores deve-se recorrer a uma 
máquina centrífuga, que proporciona a força 
centrífuga. 
 A centrífuga consiste de um cesto no qual 
rodam a alta velocidade uma mistura de sólido e 
líquido ou uma mistura de dois líquidos, de tal 
maneira que a mistura é separada nos seus 
constituintes pela ação da força centrífuga. O 
cesto pode ser perfurado, caso em que o líquido 
passa para fora através dos orifícios, ou pode não 
ser perfurado, e o líquido é então removido 
através de um tubo de transbordamento ou por 
sobre uma represa. Usa-se frequentemente a 
centrífuga para secar cristais e para separar as 
emulsões nos seus constituintes líquidos. 
- Centrifugador com vaso tubular: gira com 
elevada velocidade de rotação, desenvolvendo 
forças centrífugas da ordem de 13.000 vezes a 
força da gravidade, mas é construído para 
pequenas capacidades (3 a 30 L/min). Não possui 
dispositivo para a remoção automática de sólidos, 
só pode operar com pequenas concentrações de 
sólidos. 
- Centrifugador a disco: maior que o centrifugador 
com vaso tubular, mas com menor velocidade de 
rotação, desenvolvendo uma força centrífuga até 
7.000 vezes a da gravidade. Esta centrífuga pode 
ser projetada para operar até 310 L/min de uma 
carga com quantidade moderada de sólidos, que 
são descarregados continuamente numa corrente 
concentrada. 
 Tanto o centrifugador de vaso tubular 
quanto o a disco são projetados, primordialmente, 
para separar líquido-líquido, no entanto o de vaso 
tubular pode ser adaptado para separar líquido-
líquido-sólido ou líquido-sólido, o produto 
principal será o líquido clarificado. 
- Centrifugador-decantador contínuo: projetado 
originalmente para separar sistemas sólido-líquido 
e que opera como um espessador. Estes 
centrifugadores são construídos para operar 
sólidos a taxas de até 50 ton/h. 
Ciclone separador: são equipamentos que 
empregam uma resultante entre as forças de 
arraste, peso, centrífuga e inércia para a 
separação de partículas solidas e gotículas 
liquidas. Os ciclones possuem um desenho 
simples, baixo custo de manutenção, além de 
serem largamente utilizados como elementos de 
coleta de material particulado, não só como 
equipamento de controle de poluição, mas 
também como elemento próprio do processo 
industrial na separação, sendo usado até mesmo 
na classificação de partícula. 
 
→ Peneiramento: 
 Separação sólido-sólido de granulometria 
diferentes. Nesta operação, as substâncias são 
agitadas ou movidas sobre uma malha fina ou 
tecido, de forma que, as partículas de tamanho 
menor que a malha, possam passar através dela 
com ajuda da força de gravidade. A velocidade de 
passagem através das peneiras depende de 
muitos fatores, principalmente da natureza e 
forma das partículas,da frequência e amplitude da 
agitação, dos métodos utilizados para prevenir a 
adesão das partículas às aberturas da peneira e da 
tensão e natureza física da substância da qual é 
feita a peneira. Variam de 25mm a 0,06mm. 
 A quantidade de material sobre a peneira 
em qualquer instante deve ser pequena, de modo 
que as partículas maiores não obstruam a 
passagem das partículas finas. Por isso, devem 
mover-se as partículas tanto vertical como 
horizontalmente durante o peneiramento, e um 
movimento fortuito. 
 As peneiras moleculares constituem-se por 
adsorventes sintéticos especiais (também 
chamadas de zeólitas) que podem ser usados para 
separar as misturas por diferenças das dimensões 
moleculares, ou da polaridade ou da saturação de 
ligações carbônicas 
 
 
→ Filtração: 
 Separar sólido – líquido. é a separação dos 
sólidos contidos em líquido, que é conseguida 
fazendo-se com que a mistura flua através de 
poros suficientemente pequenos para reter as 
partículas sólidas e suficientemente grandes para 
deixar passar o líquido. A classificação das 
partículas sólidas segundo o seu tamanho é 
realizado por meio do peneiramento. 
Força motriz = o que o efluente precisa vencer ao 
passar pelos poros. Para que ocorra a filtração a 
Fm deve superar a resistência do filtro. Quanto 
menor os poros do filtro, é necessário uma FM 
maior. 
Torta = material que se reorganiza e não entope os 
poros do filtro. Pode ser do próprio efluente ou 
adicionada. 
Quando há torta filtrante = é benéfico quando o 
que vai filtrar precisa de um poro pequeno, pois 
quando (re)infiltrar o sólido para por cima do filtro 
facilitando a retenção do material particulado e 
também é positivo quando deseja recuperar o 
material retido (sólido). 
Filtros com camada = não possibilitam a formação 
de torta, nesse tipo também não é possível fazer a 
retro lavagem. 
Ex: máquina de lavar é uma centrífuga com filtro. 
 
→ Separação por membranas 
Alguns processos de separação envolvem a 
transferência de massa através de uma delgada 
membrana plástica. Embora estas operações 
tenham aplicações relativamente limitadas, têm 
vantagens em potencial para problemas especiais 
de separação. 
As moléculas pequenas passam com maior 
facilidade, através dos pequenos poros da 
membrana. Por isso, se houver uma força motriz 
“empurrando” as moléculas através da 
membrana, as menores são seletivamente 
separadas. Algumas moléculas maiores também 
passam, de modo que a separação não é perfeita. 
Geralmente o processo de separação por 
membranas, envolve a retirada de partículas 
sólidas menores do que 1 mícron presentes em um 
líquido. 
A diálise e a eletrodiálise envolvem a 
transferência de massa através de uma 
membrana, de uma fase para uma outra fase. As 
duas fases são completamente miscíveis, de modo 
que a membrana também serve para impedir a 
misturação das duas 
 Diálise 
Processo de separação no qual se transfere 
massa através de uma membrana graças à força 
motriz proveniente de um gradiente de 
concentração. Na aplicação industrial de maior 
vulto, separa-se o hidróxido de sódio de uma 
solução aquosa com hemicelulose, na fabricação 
do raiom viscose. A solução escoa por um lado da 
membrana enquanto a água pura escoa pelo 
outro. O hidróxido de sódio é impelido através da 
membrana em virtude da diferença de 
concentração entre a solução e a água pura, mas a 
hemicelulose, que está em suspensão coloidal na 
solução, é de dimensões muito grandes para 
passar através dos poros da membrana. A diálise 
também é usada para recuperar o ácido sulfúrico, 
nos líquidos de rejeito das refinarias de cobre e na 
purificação do sangue no rim artificial. 
Usado para: Recuperação de NaOH. Rim 
artificial. 
 
 Eletro diálise 
 Utiliza uma diferença de potencial elétrico 
como força motriz para os íons nas soluções. Os 
íons positivos passam através de uma membrana 
apropriada à medida que são atraídos para o 
terminal negativo, e os íons negativos passam na 
posição oposta através da membrana, para o 
terminal positivo. Desta forma, podem ser 
removidos não só íons positivos, mas também 
negativos. A eletro diálise tem uso moderno na 
recuperação de rejeitos ácidos e na remoção do 
sal da água salobra de poço. Pode ser útil na 
purificação da água do mar, na hipótese de os 
custos da membrana, e do dispêndio de potência, 
poderem ser reduzidos. 
 Usada para: concentrações de soluções 
salinassalinas. - Purificação de águas. 
 Ultrafiltração 
Utiliza uma diferença de pressão para forçar as 
moléculas do solvente através da membrana, 
enquanto as moléculas do soluto ficam retidas. 
Este processo não envolve a transferência de 
massa entre as fases. É mais semelhante à 
filtração, em que as partículas sólidas suspensas 
são separadas de um líquido por meio da 
passagem forçada da mistura através de um meio 
filtrante poroso, de modo que o líquido passa mas 
o sólido permanece retido. O uso de uma 
membrana possibilita uma “filtração” análoga de 
soluções homogêneas que não podem ser 
separadas por um filtro comum. A pressão 
aplicada deve ser maior que a pressão osmótica; o 
processo. 
Usado para: fracionamento concentração de 
proteínas. - Recuperação de pigmentos. - 
Recuperação de óleo. O que fica retido: 
Macromoléculas PM > 5.000. 
 Osmose inversa 
 
 A água permeia para o lado de baixa 
pressão e é removida. A salmoura concentrada é 
removida. Na osmose inversa a membrana deixa 
passar a água, mas impede a passagem de sais e 
pequenas moléculas. Dos três processos de 
filtração por membranas – osmose inversa, 
ultrafiltração, e microfiltração – a osmose inversa 
requer as maiores pressões. Usada para - 
Concentração de sucos de frutas. - 
Desmineralização de águas. O que fica retido: 
Todo material solúvel ou em suspensão, passa o 
solvente. 
 Microfiltração 
a montagem da membrana é similar a osmose 
inversa e pode ser representativa deste processo. 
As membranas usadas neste processo deixam 
passar as moléculas de solvente mas impedem a 
passagem de grandes colóides e pequenas 
partículas. Aplicações: - Esterilização bacteriana. - 
Clarificação de vinhos. - Clarificação de cervejas. - 
Concentração de células. - Oxigenação do sangue. 
Material retido: Material em suspensão, Bactérias 
PM > 500.000 (0,01µm). 
Operações unitárias com 
transferência de calor 
→ Torres de resfriamento de tiragem mecânica: 
 Existem dois tipos de torres de 
resfriamento de tiragem mecânica: tiragem 
forçada e tiragem induzida. Nos dois tipos, o ar 
passa através da torre e entra em contato íntimo 
com a água aquecida. 
 Na torre de resfriamento mecânica com 
tiragem forçada, o ventilador é montado na base 
da torre e o ar é forçado pela parte inferior e 
descartado em baixa velocidade no topo da torre. 
A torre de resfriamento mecânica de tiragem 
induzida pode ser posteriormente classificada em 
torres de fluxo em contracorrente, ou fluxo 
cruzado, dependendo da direção relativa do fluxo 
de água e ar. Nas torres de fluxo em 
contracorrente, o ar entra em contato primeiro 
com a água mais fria, e a maior parte do ar úmido 
entra em contato com a água mais aquecida pelo 
movimento dos dois fluidos em direções opostas. 
A água aquecida cai do topo da torre, e o ar frio 
entra pela base da torre e sai pelo topo. As torres 
de fluxo cruzado promovem o contato do ar frio 
que entra pela extremidade lateral da torre e 
move-se horizontalmente através da água que cai 
do topo. a Figura 7 mostra o esquema de 
funcionamento de uma torre de resfriamento 
mecânica de tiragem induzida com fluxo em 
contracorrente. Os diversos tipos de torres de 
resfriamento podem ser utilizados para resfriar 
efluentes industriais, como vinhaça, águas da 
caldeira, águas dos trocadores de calor, água de 
lavagem de equipamento, entre outras aplicações. 
→ Torres de resfriamentode tiragem 
natural: 
 As torres de resfriamento de tiragem 
natural têm a forma hiperbólica, e envolvem o 
movimento do ar nas torres pela tiragem natural 
devido à diferença na densidade entre as 
correntes de entrada e saída de ar. a eficiência do 
resfriamento é proporcional à temperatura 
ambiente e à altura das torres. Nas torres de 
tiragem natural em contracorrente, o ar flui 
verticalmente até a parte superior da torre, 
enquanto a água é jogada em forma de spray de 
cima para baixo da torre. Existem também as 
torres de tiragem natural com fluxo cruzado, cujo 
mecanismo de funcionamento é semelhante ao 
das torres mecânicas, com exceção do uso de 
ventiladores. Estas torres são muito usadas em 
usinas termelétricas e nucleares para resfriar a 
água de aquecimento proveniente das caldeiras. 
→ Trocadores de calor: 
A energia é transmitida de uma substância ou 
corrente de fluido para outra. Estes trocadores, 
dependendo de seu funcionamento recebem 
nomes distintos, como: ebulidores, 
pasteurizadores, reatores com camisa, 
refrigeradores, congeladores, aquecedores de ar, 
fornos, etc. Dispositivo no qual o calor é 
transferido de uma corrente de fluido para outra 
(líquidos ou gases). 
A troca de calor pode ser latente (ocorre 
mudança de estado físico) ou sensível (apenas 
alteração de temperatura). Aplicações: 
pasteurização e esterilização de alimentos, troca 
de calor entre duas correntes de alimentos 
líquidos para aproveitamento energético. 
* Vapor de água e água de resfriamento não são 
consideradas correntes recuperáveis de processo 
. 
Aquecedores: servem para aquecer correntes de 
processo, usando geralmente vapor como fluido 
de aquecimento. 
Resfriadores: servem para resfriar correntes de 
processo, usando geralmente, água como fluido 
de resfriamento. 
Condensadores: atuam como resfriadores, 
contudo retiram calor latente em vez de calor 
sensível. 
 
Para selecionar um trocador de calor, levar 
em consideração: custo, requisitos do processo, 
características do fluido quente e frio, 
desempenho térmico, perda de carga, facilidade 
de manutenção e limpeza. 
Trocador de calor tubular/ tubo duplo: 
 Constituído por dois tubos concêntricos 
(um dentro do outro), com um dos fluidos 
escoando pelo tubo central enquanto o outro flui, 
em corrente paralela, ou em contracorrente, no 
espaço anular. O trocador de calor tubular não 
tem o seu uso restrito à troca térmica entre dois 
líquidos, mas pode também ser usado na troca 
gás-líquido e na troca de calor entre dois gases. 
Pequena área de transferência, necessidade de 
tubos longos. 
 
Amônia: alto poder de refrigeração. 
 
 Contra fluxo: os fluidos vão em direção 
oposta e não se tocam, mais efetivo. Paralelo: vão 
na mesma direção e não se tocam. 
Ex: condensador de vapor de vidro do laboratório. 
Trocador de calor de casco e tubo: 
 Quando a área da troca térmica é grande, 
o tipo de trocador recomendado é o de casco e 
tubo. Neste tipo de calefator ou de resfriador é 
possível conseguir elevadas áreas de troca 
térmica, de maneira econômica e prática, 
montando-se os tubos em feixes; as extremidades 
dos tubos são fixadas num espelho. Área é maior 
que trocadores tubulares. 
O escoamento paralelo em todos os tubos e a 
baixa velocidade contribuem para coeficientes de 
transmissão de calor baixos e para pequena queda 
de pressão. Para que se tenham maiores taxas de 
troca térmica é necessário adotar a operação em 
passes múltiplos do tipo casco-tubo de múltiplos 
passes, que é maior a velocidade nos tubos, maior 
perda de carga. 
Presença de chicanas ou aletas para aumentar 
a transferência de calor. Faz o escoamento deixar 
de ser laminar para ser turbulento, isso melhora a 
transferência de calor e de massa. 
Trocador de calor de placas: 
 Aumenta relação área/volume, para 
aumentar área basta adicionar placas. Gera alta 
turbulência. São os mais utilizados nas indústrias. 
Pode usar para fluido de escoamento fácil: leite, 
cerveja. suco de manga não pode. Ex: usado para 
pasteurizar leite. 
Trocador de superfície raspada: 
 Muito usado para chocolate, para resfriar. 
Similar ao duplo tubo, evita o acúmulo de 
incrustações – melhora a transferência de calor, 
lâminas raspam continuamente a película do 
produto aderida a superfície do tubo. Ideal para 
partículas em suspensão e chocolate. 
 
A área de troca térmica nos lados quentes e frio 
são diferentes no caso de trocadores tubulares 
(duplo tubo, superfície raspada ou casco e tubos) 
e iguais no caso de trocadores a placa. 
→ Destilação/fracionamento: 
Neste tipo de operação, ocorrem a transferência 
simultânea de calor e massa. A separação dos 
constituintes está baseada nas diferenças de 
volatilidade. Na destilação, uma fase vapor entra 
em contato com uma fase líquida, e há 
transferência de massa do líquido para o vapor e 
deste para aquele. O líquido e o vapor contêm, em 
geral, os mesmos componentes, mas em 
quantidades relativas diferentes. Há transferência 
simultânea de massa do líquido pela vaporização, 
e do vapor pela condensação. 
 O efeito final é o aumento da concentração 
do componente mais volátil no vapor e do 
componente menos volátil no líquido. 
 A destilação é usada quando se deseja 
separar uma mistura (líquida, parcialmente líquida 
ou vapor) em duas outras misturas, utilizando 
calor como um agente de separação. A mistura 
rica no(s) componente(s) mais leve(s) (de menor 
ponto de ebulição) é chamada de destilado, ou 
produto de topo, e a rica no(s) componente(s) 
mais pesado(s) é chamada de resíduo, ou produto 
de fundo. 
 O destilado é normalmente uma mistura 
líquida e o resíduo é sempre uma mistura líquida. 
O equipamento onde ocorre a destilação é uma 
torre (ou coluna), cujo interior é dotado de pratos 
(ou bandejas) ou recheios (como nas torres 
absorvedoras. 
Para obtenção de cachaça: 
- Cabeça 10 a 15% (álcool inferior – te cadeia curta, 
metanol, são mais volátil) 
- Coração (etanol) 
- Cauda 10 a 15 % (álcool superior – butanol) 
- Resíduo: vinhaça (produto secundário) 
→ Destilação simples: 
É procedida de forma descontínua. Uma carga 
de líquido é introduzida em um vaso ou retorta 
provida de aquecimento. A carga entra em 
ebulição e os vapores são retirados tão 
rapidamente quanto se formam para um 
condensador onde são liquefeitos e coletados em 
um recipiente. 
→ Destilação fracionada: 
Na destilação fracionada é possível separar as 
substâncias atingindo-se o grau de separação 
(grau de fracionamento) que se deseja. A 
destilação fracionada pode ser contínua 
(temperatura, vazões, composições constantes 
em dado ponto do equipamento), ou descontínua. 
 
→ Destilação em um estágio – Destilação por 
expansão brusca: 
Operação de um estágio na qual uma mistura 
líquida é parcialmente vaporizada, com o vapor 
entrando em equilíbrio com o líquido residual. As 
fases: líquido e vapor resultantes, são separadas e 
removidas do equipamento. É evidente que o 
vapor será muito mais rico na substância mais 
volátil que a carga ou líquido residual. 
→ Extração líquido-líquido: 
 Usa um solvente para separar o que tem 
interesse quando entre os dois líquidos não há 
muita diferença de volatilidade (Tº de ebulição). 
Depois pode ser feita a destilação ou outro 
processo de separação (como a decantação). A 
extração também pode ocorrer em sólido-líquido. 
 Fatores que influenciam na velocidade de 
extração: 
- Dimensão da partícula; 
- O solvente; 
- A temperatura; 
- A agitação do fluido. 
 
Operações unitárias com 
transferência de massa 
→ Destilação; 
→ Adsorção: 
Processo no qual uma mistura líquida ou 
gasosa entra em contato com um sólido (o 
adsorvente) e um componente da mistura (o 
adsorbato) adere à superfície do sólido. 
A adsorção envolve a transferência de um 
constituinte de um fluido para a superfície de uma 
fasesólida. Para completar a separação, o 
constituinte adsorvido deve então ser removido 
do sólido. A fase fluida pode ser ou um gás ou um 
líquido. 
Como exemplo, temos a adsorção de vapores 
orgânicos pelo carvão. Separa-se industrialmente 
a fração mais leve do gás natural mediante um 
leito móvel de adsorvente. A maioria dos outros 
processos industriais usa leitos fixos e processos 
descontínuos ou cíclicos em lugar de equipamento 
com vários estágios, pois é difícil movimentar o 
sólido. 
→ Absorção 
 Um processo no qual uma mistura gasosa é 
posta em contato com um solvente líquido e um 
componente (ou vários) do gás se dissolve no 
líquido. Em uma coluna de absorção ou torre de 
absorção (ou simplesmente absorvedor), o 
solvente entra pelo topo da coluna, escoa para 
baixo e sai pelo fundo, enquanto o gás entra pelo 
fundo, escoa para cima (em contato com o líquido) 
e sai pelo topo. 
 A absorção gasosa é usada quando se 
deseja remover de uma mistura gasosa um ou 
mais componentes, através do contato direto com 
um líquido ou uma solução líquida que tem 
afinidade por estes componentes e não tem com 
os demais. 
 Nesta operação, uma corrente gasosa (por 
exemplo, ar contendo um vapor condensável 
como a acetona) é alimentada continuamente 
pela parte inferior de um equipamento 
absorvedor (uma torre, também conhecido como 
Scrubber, contendo no seu interior um leito de 
recheios, que podem ser pequenos cilindros ocos 
conhecidos como anéis de Raschig ou os anéis de 
Pall, Figura 1.13) e escoa em contracorrente com 
um líquido solvente (água, por exemplo) que é 
admitido pelo topo da torre. O ar efluirá da torre 
com um teor menor de acetona e no fundo da 
torre sairá uma solução aquosa de acetona. 
 
→ Extração líquido-líquido 
 usada quando se deseja remover de uma 
mistura de líquidos um ou mais componentes, 
denominado(s) soluto(s), através do contato 
direto com um líquido conhecido como solvente, 
que é imiscível (não mistura com as outras) com a 
mistura original (a carga) e remove parcialmente 
os componentes desejados da carga. Duas 
misturas líquidas miscíveis são efluentes do 
processo: uma, rica no solvente e contendo parte 
do(s) soluto(s), denominada de extrato, e outra, 
contendo o restante da carga e parte do solvente, 
denominada de refinado. 
 
→ Cristalização 
 Usada quando se deseja remover de uma 
solução líquida o componente dissolvido (soluto) 
em forma de cristais. Por muitos anos, a prática 
comum na produção de cristais era aquecer uma 
solução até uma condição próxima da saturação e 
colocá-la em tanques retangulares abertos, onde a 
solução era resfriada e os cristais depositados. 
Entre as várias opções mais atuais, a cristalização 
a vácuo em operação contínua é uma delas, neste 
caso, a solução salina aquecida é enviada a um 
vaso que opera sob vácuo, onde ocorre a 
evaporação da água (pela redução da pressão) e a 
consequente queda da temperatura – dessa 
forma, cristais de sais são produzidos tanto pelo 
aumento da concentração de sais como pela 
redução da temperatura. 
Nesse processo a agitação é fundamental. 
Cristalização à vácuo: atingido o ponto de 
supersaturação, para cristalizar: ou adiciona mais 
ou espera a temperatura abaixar, processo de 
obtenção do melaço. 
 
→ Troca iônica 
 Conforme está implícito no nome, os íons 
em solução podem ser removidos por este 
processo, que é amplamente adotado para 
produzir água ultrapura. Outras aplicações 
incluem a recuperação de antibióticos de mostos 
fermentados e a separação de terras raras. 
 A troca iônica é uma tecnologia na qual 
íons, aprisionados por forças eletrostáticas 
carregados com grupos funcionais na superfície da 
resina de troca iônica, são trocados por íons de 
cargas similares em uma solução na qual a resina 
está imersa. A troca iônica é classificada como um 
processo de adsorção porque a troca ocorre na 
superfície do sólido, e o íon que é trocado deve 
passar da fase de transferência da solução, para a 
superfície da resina. Esta tecnologia tem sido 
usada extensivamente para tratamento de 
efluentes de uma grande variedade de rejeitos 
industriais para remoção e/ou recuperação de 
materiais específicos ou subprodutos, 
particularmente, certos íons metálicos. 
 A maioria dos trocadores catiônicos usados 
nas operações de tratamento de efluentes são 
fortemente ácidas, e elas são capazes de trocar 
todos os cátions da solução. 
Clatratação – formação de um catalatro, 
misturas", onde uma molécula pequena ou átomo 
grande, como metano, xenônio, óxido nitroso 
ficam presos em cavidades de cristais quando a 
solução é resfriada e um dos componentes se 
cristaliza. A clatratação é um fenômeno físico que 
tem encontrado aplicações na separação de 
misturas, com base na forma das moléculas 
 
→ Secagem de sólidos (transf de massa e 
calor) 
 é usada para reduzir o teor de líquido 
(normalmente água) de um sólido úmido, 
usualmente pela recirculação de ar sobre o sólido, 
de modo a carrear a água em forma de vapor. O 
tipo mais simples de secador é o secador de 
bandejas (ou tabuleiros), que opera em batelada e 
é, normalmente, usado para operações em 
pequena escala. 
SPRAY DRYER SECAGEM - O funcionamento do 
spray dryer secagem conta com atomização. 
Dentro de uma câmara ocorre a pulverização 
produto dentro de uma camara submetida a uma 
corrente controlada de ar quente. Junto a esses 
processos, acontece a vaporização da água 
contida no mesmo, e consequentemente a 
separação ultrarrápida dos sólidos e solúveis. 
Nesse processo ocorre degradação mínima do 
produto, pois é feito em temperaturas amenas. 
Ex: produção do leite em pó pois não degrada 
compostos presentes no leite, a água evapora a 
menos de 100. 
FREEZER DRIER – congela a amostra por 
sublimação. 
→ Umidificação (transf de massa e calor) 
Operação inversa à secagem. Ela pode ser 
usada para controlar a umidade de um ambiente, 
ao se promover a evaporação da água para o ar. 
Um uso importante desta operação é feito no 
equipamento conhecido como torre de 
resfriamento de água (ver Figura 1.13), de onde a 
água sai fria, se aquece resfriando produtos da 
planta industrial e retorna à torre de resfriamento, 
fechando o ciclo. Na torre, a água quente é 
pulverizada e entra em contato com ar succionado 
por ventiladores; uma pequena parcela da água se 
evapora e sai junto com o ar, permitindo o 
resfriamento do restante da água. Para manter 
constante a vazão da água de resfriamento, uma 
vazão de água de reposição é injetada na torre 
para compensar as perdas da água evaporada.] 
→ Evaporação 
Usada para a remoção de solvente de uma 
solução líquida, através de aquecimento da 
solução e/ou redução da pressão de operação. Por 
exemplo, a água do mar pode ser usada como 
carga em um evaporador de três estágios 
(evaporador de triplo efeito), onde por 
aquecimento com vapor d’água no primeiro 
estágio e redução de pressão nos estágios 
seguintes se consegue produzir água potável e 
uma salmoura concentrada em sais. 
 
Chicanas – guiam o fluxo, serve para líquidos 
newtonianos, impede a formação de vórtice. 
Anéis – melhoram a transferência de calor e massa 
em destilação. 
Alimentação contínua: processos que reutilizam o 
vapor que sai quente de uma caldeira. 
 
Processos químicos 
 Produção de amônia. Glicose, frutose para 
etanol. 
 Sistema normal não tem geração nem 
consumo. 
 Consome calor para gerar etanol, glicose e 
frutose no processos são consumidos (-) e o etanol 
é produzido (+). 
 Para combustão tem que ter oxigênio.