Prova I

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Aula 1 – Balanço de massas
Prova I – Operações Unitárias /// Letícia Morais
► Balanço de massas é uma aplicação do princípio da conservação da massa para análise de sistemas físicos.
► Lei da conservação da massa: a massa de um sistema fechado permanece constante durante os processos que nele ocorrem. 
Conceitos 
a) Sistema: parte do processo global considerada para analise
b) Superfície do sistema: superfície que contém o sistema (parte do processo a ser analisada)
c) Sistema aberto: massa flui através de suas fronteiras
d) Sistema fechado: não existe fluxo de massa através da superfície.
e) Condição inicial: quantidade de massa no início do processo (tempo 0)
f) Condição final: quantidade de massa no final do processo (tempo final)
Classificação dos processos
Modo operacional:
a) Processo continuo: massa de alimentação e os produtos fluem continuamente enquanto dura o processo.
b) Processo descontinuo: massa não é adicionada nem removida durante processo.
c) Processo semi-contínuo: há entrada de massa, mas produto não é removido durante operação ou vice-versa.
Variação de tempo:
a) Regime permanente: condições mantidas constantes com o tempo
b) Regime transiente: uma ou mais das condições variam com o tempo.
Finalidade
a) Projetar processos
b) Calcular eficiência de separação, rendimento de processos, formulações e composição pós-mistura e quantidades de massa em diferentes linhas de processos.
Tipos de balanço de massa
a) Balanço material global (BMG): equação do balanço ou da conservação de massa. Computa quantidades totais das correntes que fluem em um processo.
b) Balanço por componente (BMC): considera-se as espécies, individualmente, contidas em cada uma das correntes que transitam sistema. 
c) Volume de controle: sistema delimitado para se aplicar o balanço de massa.
Tipos de balanças
a) Balanço diferencial
b) Balanço integral
Considerações para simplificar balanço
a) Ausência de reação química
b) Sistema em estado estacionário
Aula 2 – Agitação e mistura
Finalidade
Obtenção de produtos uniformes, homogeneização do produto (macroscopicamente homogêneo, microscopicamente heterogêneo) → promover contato íntimo entre as substancias.
Agitação x Mistura
	Agitação
	Mistura
	Movimentos mais ou menos regulares
	Movimentos mais ou menos regulares
	Material único homogêneo
	Duas ou mais substancias miscíveis ou imiscíveis entre si
	Dispositivos mecânicos
	Dispositivos mecânicos
	Evitar não uniformidade e manter condições desejáveis
	Reduzir ou eliminar não-uniformidade ou gradiente
Aplicações
Suspensão (L-S), dispersão (L-G), emulsão (líquidos imiscíveis), mistura (líquidos miscíveis), bombeamento (movimentação de fluido).
Equipamentos
Fatores que influenciam escolha do equipamento:
a) Exigências do processo
b) Propriedades do escoamento dos fluidos do processo
c) Custos e manutenção, tempo e energia necessária
d) Materiais de construção necessários
► Os equipamentos podem ser contínuos ou descontínuos (modo operacional)
Agitação e mistura de fluidos
Tanque de agitação
► Os regimes podem ser laminares (fluidos com elevada viscosidade) ou turbulentos (fluidos com baixa e média viscosidade)
► O padrão de escoamento do fluido depende do tipo de agitador.
► Vórtex: escoamento giratório onde linhas de corrente possuem padrão circular ou em espiral. Ocorre em líquidos de baixa viscosidade.
a) Desvantagens: baixo grau de mistura, captura de ar pelo liquido, nível do liquido sobre às paredes → derramamento.
b) Vantagens: submersão dos sólidos.
c) Como evitar? Usar defletores/chicanas ou descentralizar o agitador.
Sólidos
Distribuição de pelo menos um componente solido no meio de outro.
Mistura perfeita: aquela na qual a probabilidade de encontrar uma partícula de um constituinte em qualquer ponto é idêntica → cada partícula de um constituinte A está cercada por partículas do constituinte B.
Mistura ideal: exige partículas de igual tamanho e densidade.
Fatores que influenciam grau de mistura:
a) Tamanho das partículas e sua distribuição na mistura
b) Forma
c) Densidade
d) Coesão
Aula 3 – Filtração
► Filtração é a separação dos sólidos em líquidos/gases através da retenção de partículas por meio de um material poroso, fibroso ou granular. É baseada na diferença de tamanhos dos componentes.
Filtração x Tamisação
Filtração: separação de partículas solidas em uma suspensão.
Tamisação: separação de partículas solidas em uma mistura solida.
Por que filtrar?
a) Maior qualidade do produto
b) Menor custo
c) Recuperação de produtos
d) Proteção de equipamentos
Aplicações
a) Clarificação
b) Esterilização de fluidos termossensiveis
c) Filtração de agua
d) Separação de sólidos e de proteínas
e) Filtração de ar e de vapor
Mecanismos
a) Filtração superficial
b) Filtração profunda
Modos de conduzir filtração
a) Filtração convencional
b) Filtração tangencial
Componentes básicos de um filtro
a) Meio filtrante
b) Suporte para o meio de filtração
c) Espaço para acumulo de sólidos retidos 
d) Tubulações para introdução da alimentação
e) Tanques para a alimentação, filtrada e aguas de lavagem
Classificação dos filtros
a) Retenção de sólidos
b) Técnica de filtração 
c) Força motriz
d) Material do meio filtrante
e) Função
f) Detalhes construtivos
g) Regime de operação
Seleção dos filtros
a) Propriedades das suspensões
b) Natureza do solido
c) Concentração dos sólidos na suspensão 
d) Quantidade e valor do material a ser filtrado
e) Problemas ligados a contaminação
► Deve haver uma adequação ao uso
Meios filtrantes
a) Permite separar sólidos e produzir filtrado transparente
b) Devem apresentar resistência mínima ao escoamento do filtrado
c) Apresentar resistência ao ataque químico
d) Resistência a traumas físicos (rasgar)
e) Custo mínimo
f) Etc...
► As características da torta produzida variam de uma operação para outra e depende basicamente da natureza do solido, da granulometria, condução da filtração e grau de heterogeneidade do solido.
► O auxiliar de filtração (coadjuvante) são substancias inertes utilizadas para aumentar velocidade da filtração e grau de clarificação.
Prova I 
–
 
Operações Unitárias 
 
/// 
Letícia Morais
 
 
Aula 1 
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Balanço de massas
 
?
 
Balanço de massas é uma aplicação 
do princípio da conservação da massa 
para 
análise de sistemas físicos.
 
?
 
Lei da conservação da massa
: a 
massa de um sistema 
fechado
 
permanece constante durante os 
processos que nele ocorrem. 
 
Conceitos 
 
a)
 
Sistema: parte do processo 
global considerada para analise
 
b)
 
Superfície do sistema: superfície 
qu
e contém o sistema (parte do 
processo a ser analisada)
 
c)
 
Sistema aberto: massa flui 
através de suas fronteiras
 
d)
 
Sistema fechado: não existe 
fluxo de massa através da 
superfície.
 
 
e)
 
Condição inicial: quantidade de 
massa no início do processo 
(tempo 0)
 
f)
 
Condição 
final: quantidade de 
massa no final do processo 
(tempo final)
 
Classificação dos processos
 
Modo operacional:
 
a)
 
Processo continuo: massa de 
alimentação e os produtos fluem 
continuamente enquanto dura o 
processo.
 
b)
 
Processo descontinuo: massa 
não é adicionada nem
 
removida 
durante processo.
 
c)
 
Processo semi
-
contínuo: há 
entrada de massa, mas produto 
não é removido durante 
operação ou vice
-
versa.
 
Variação de tempo:
 
a)
 
Regime permanente: condições 
mantidas constantes com o 
tempo
 
b)
 
Regime transiente: uma ou mais 
das condiçõe
s variam com o 
tempo.
 
Finalidade
 
a)
 
Projetar processos
 
b)
 
Calcular eficiência de 
separação, rendimento de 
processos, formulações e 
composição pós
-
mistura e 
quantidades de massa em 
diferentes linhas de processos.
 
Tipos de balanço de massa
 
a)
 
Balanço material global 
(BMG): 
equação do balanço ou da 
conservação de massa. 
Computa quantidades totais das 
correntes que fluem em um 
processo.
 
b)
 
Balanço por componente (BMC): 
considera
-
se as espécies, 
individualmente, contidasem 
cada uma das correntes que 
transitam sistema. 
 
c)
 
Vol
ume de controle: sistema 
delimitado para se aplicar o 
balanço de massa.
 
Tipos de balanças
 
Prova I – Operações Unitárias /// Letícia Morais 
 
Aula 1 – Balanço de massas 
? Balanço de massas é uma aplicação 
do princípio da conservação da massa 
para análise de sistemas físicos. 
? Lei da conservação da massa: a 
massa de um sistema fechado 
permanece constante durante os 
processos que nele ocorrem. 
Conceitos 
a) Sistema: parte do processo 
global considerada para analise 
b) Superfície do sistema: superfície 
que contém o sistema (parte do 
processo a ser analisada) 
c) Sistema aberto: massa flui 
através de suas fronteiras 
d) Sistema fechado: não existe 
fluxo de massa através da 
superfície. 
 
e) Condição inicial: quantidade de 
massa no início do processo 
(tempo 0) 
f) Condição final: quantidade de 
massa no final do processo 
(tempo final) 
Classificação dos processos 
Modo operacional: 
a) Processo continuo: massa de 
alimentação e os produtos fluem 
continuamente enquanto dura o 
processo. 
b) Processo descontinuo: massa 
não é adicionada nem removida 
durante processo. 
c) Processo semi-contínuo: há 
entrada de massa, mas produto 
não é removido durante 
operação ou vice-versa. 
Variação de tempo: 
a) Regime permanente: condições 
mantidas constantes com o 
tempo 
b) Regime transiente: uma ou mais 
das condições variam com o 
tempo. 
Finalidade 
a) Projetar processos 
b) Calcular eficiência de 
separação, rendimento de 
processos, formulações e 
composição pós-mistura e 
quantidades de massa em 
diferentes linhas de processos. 
Tipos de balanço de massa 
a) Balanço material global (BMG): 
equação do balanço ou da 
conservação de massa. 
Computa quantidades totais das 
correntes que fluem em um 
processo. 
b) Balanço por componente (BMC): 
considera-se as espécies, 
individualmente, contidas em 
cada uma das correntes que 
transitam sistema. 
c) Volume de controle: sistema 
delimitado para se aplicar o 
balanço de massa. 
Tipos de balanças