Operações unitárias: tipos e exemplos

Operações unitárias são procedimentos individuais ou etapas básicas envolvidas em processos industriais que envolvem a transformação de matérias-primas em produtos finais. Existem diversos tipos de operações unitárias, cada uma desempenhando uma função específica no processo de produção. Neste contexto, é essencial compreender os diferentes tipos de operações unitárias e seus exemplos para garantir a eficiência e qualidade dos processos industriais. Ao longo deste texto, exploraremos alguns dos principais tipos de operações unitárias e forneceremos exemplos práticos de sua aplicação em diversos setores industriais.

Operações fundamentais na indústria química: saiba mais sobre as operações unitárias neste setor.

As operações unitárias são fundamentais na indústria química, pois são responsáveis por diversas etapas do processo de produção. Essas operações consistem em atividades específicas que envolvem transformações físicas ou químicas em matérias-primas para a obtenção de produtos finais.

Existem diversos tipos de operações unitárias na indústria química, cada uma com sua função e aplicação específica. Alguns exemplos comuns incluem a destilação, a cristalização, a filtração, a secagem e a extração. Cada uma dessas operações tem o objetivo de separar, purificar ou transformar substâncias químicas, contribuindo para a eficiência e qualidade dos processos industriais.

É importante ressaltar que as operações unitárias são essenciais para a produção de uma ampla variedade de produtos químicos, desde alimentos e medicamentos até produtos de limpeza e combustíveis. Sem essas operações, seria praticamente impossível obter os produtos químicos que utilizamos no dia a dia.

Portanto, conhecer e compreender as operações unitárias na indústria química é fundamental para garantir a eficiência e a segurança dos processos industriais. Por meio da aplicação correta dessas operações, é possível obter produtos de alta qualidade e atender às demandas do mercado de forma eficaz.

Estudo das operações unitárias: conceitos e aplicações na engenharia química e de alimentos.

O estudo das operações unitárias é fundamental para a engenharia química e de alimentos, pois consiste na análise e aplicação de processos individuais que ocorrem em uma planta industrial. As operações unitárias são etapas essenciais para a transformação de matérias-primas em produtos finais, garantindo eficiência e qualidade nos processos.

As operações unitárias podem ser divididas em diversas categorias, como transferência de calor, transferência de massa, separação de misturas, entre outras. Cada uma dessas categorias engloba uma série de processos específicos que são essenciais para a indústria química e de alimentos.

Um exemplo de operação unitária é a destilação, que consiste na separação de componentes de uma mistura líquida por meio da diferença de volatilidade entre eles. Outro exemplo é a filtração, que envolve a separação de sólidos de um líquido através de um meio poroso.

Portanto, o estudo das operações unitárias é crucial para o desenvolvimento de processos industriais eficientes e seguros, garantindo a produção de produtos de alta qualidade na engenharia química e de alimentos.

Principais operações unitárias da engenharia química e suas funções fundamentais.

As operações unitárias são os principais processos que compõem a engenharia química, sendo responsáveis por transformar matérias-primas em produtos finais. Cada operação unitária tem uma função fundamental específica, que contribui para o sucesso do processo industrial.

Alguns exemplos de operações unitárias são a destilação, a filtração, a cristalização, a absorção, a secagem, a evaporação, a extração, a fermentação, entre outras. Cada uma dessas operações tem um papel importante no desenvolvimento de produtos químicos, farmacêuticos, alimentícios, entre outros.

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A destilação, por exemplo, é utilizada para separar componentes de uma mistura líquida, aproveitando as diferentes temperaturas de ebulição de cada substância. Já a filtração é empregada para separar sólidos de líquidos, utilizando um filtro que retém as partículas sólidas e permite a passagem do líquido.

Outra operação unitária comum é a cristalização, que é empregada para purificar substâncias sólidas, formando cristais que podem ser facilmente separados do líquido. A absorção, por sua vez, é utilizada para transferir um componente de uma fase gasosa para uma fase líquida, sendo essencial em processos como a remoção de poluentes do ar.

Cada uma dessas operações unitárias desempenha um papel crucial na indústria química, garantindo a eficiência dos processos e a qualidade dos produtos finais. Portanto, é fundamental compreender as funções de cada operação unitária e aplicá-las de forma adequada para obter os melhores resultados.

Conhecendo as operações mecânicas utilizadas na indústria e na engenharia.

As operações unitárias são procedimentos fundamentais na indústria e na engenharia, sendo responsáveis por transformar matérias-primas em produtos acabados. Dentre essas operações, destacam-se as operações mecânicas, que envolvem o uso de força física para realizar determinadas tarefas.

Um exemplo de operação mecânica comum é a trituração de materiais sólidos, que consiste em reduzir o tamanho das partículas por meio de forças de compressão, impacto ou cisalhamento. Outro exemplo é a agitação de líquidos, que visa promover a mistura homogênea de diferentes componentes.

Além disso, existem operações mecânicas mais complexas, como a filtração, que separa sólidos de líquidos por meio de um meio poroso, e a centrifugação, que utiliza a força centrífuga para separar materiais de diferentes densidades.

É importante ressaltar que as operações mecânicas podem ser aplicadas em diversos setores da indústria, tais como alimentícia, química, farmacêutica e automobilística. Portanto, é essencial conhecer e dominar essas operações para garantir a eficiência e a qualidade dos processos produtivos.

Por isso, é fundamental conhecer e compreender os diferentes tipos de operações mecânicas utilizadas, a fim de garantir o sucesso e a eficiência dos processos produtivos.

Operações unitárias: tipos e exemplos

Operações unitárias: tipos e exemplos

As operações unitárias são aquelas que envolvem tratamentos físicos para o sujeito prémio, a fim de se obter o produto desejado a partir desta. Todas essas operações obedecem às leis de conservação de massa e energia, bem como o momento.

Essas operações facilitam o transporte da matéria-prima (no estado líquido, sólido ou gasoso) em direção aos reatores, bem como seu aquecimento ou resfriamento. Eles também promovem a separação efetiva de um componente específico de um mix de produtos.

Ao contrário dos processos unitários que transformam a natureza química da matéria, as operações procuram modificar sua condição através do gradiente de uma de suas propriedades físico-químicas. Isso é feito gerando um gradiente de massa, energia ou momento.

Existem inúmeros exemplos dessas operações, não apenas na indústria química, mas também na cozinha. Por exemplo, bater uma porção de leite líquido dá creme e desnatado.

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Por outro lado, se uma solução ácida (ácido cítrico, vinagre, etc.) é adicionada a esse mesmo leite, causa a desnaturação de suas proteínas, sendo este um processo (acidificação) e não uma operação unitária.

Tipos de operações da unidade

Operações de transferência de matéria

Tais operações unitárias transferem massa através de um mecanismo de difusão. Em outras palavras: a matéria-prima é submetida a um sistema que gera uma variação na concentração do componente a ser extraído ou separado.

Um exemplo prático é considerar a extração de um óleo natural de algumas sementes.

Como os óleos são essencialmente de natureza apolar, eles podem ser extraídos com um solvente apolar (como o n-hexano), que banha as sementes, mas não reage (teoricamente) com nenhum dos componentes de sua matriz (conchas e nozes). )

Operações de transferência de calor

Aqui, o calor é transferido do corpo mais quente para o corpo mais frio. Se a matéria-prima é o corpo frio e é essencial elevar sua temperatura, por exemplo, para diminuir sua viscosidade e facilitar um processo, ela é sujeita a contato com um fluxo ou superfície quente.

No entanto, essas operações vão além de uma transferência de calor “simples”, pois a energia também pode ser transformada em qualquer uma de suas manifestações (luz, vento, mecânica, elétrica, etc.).

Um exemplo do exposto acima pode ser visto em usinas hidrelétricas, onde são usadas correntes de água para gerar eletricidade.

Operações de transferência de massa e energia simultaneamente

Nesse tipo de operação, os dois fenômenos anteriores ocorrem ao mesmo tempo, transferindo massa (gradiente de concentração) antes de um gradiente de temperatura.

Por exemplo, se o açúcar é dissolvido em uma panela com água e a água é aquecida, quando é permitido esfriar lentamente, ocorre a cristalização do açúcar.

Aqui ocorre uma transferência do açúcar dissolvido para seus cristais. Esta operação, conhecida como cristalização, permite obter produtos sólidos com um alto grau de pureza.

Outro exemplo é secar um corpo. Se um sal hidratado for submetido ao calor, ele liberará a água de hidratação como vapor. Isso novamente produz uma alteração na concentração de massa de água no sal à medida que aumenta sua temperatura.

Exemplos

Destilação

A destilação consiste em separar os componentes de uma mistura líquida com base em suas volatilidades ou pontos de ebulição . Se A e B são miscíveis e formam uma solução homogênea, mas A ferve a 50 ° C e B a 130 ° C, então A pode ser destilado da mistura por destilação simples.

A imagem acima representa uma configuração típica para uma destilação simples. Em escalas industriais, as colunas de destilação são muito maiores e possuem outras características, o que permite a separação de compostos com pontos de ebulição muito próximos um do outro (destilação fracionada).

A e B estão no balão destilador (2), que é aquecido em banho de óleo (14) pela placa de aquecimento (13). O banho de óleo garante um aquecimento mais homogêneo em todo o corpo da bola.

À medida que a mistura aumenta sua temperatura em torno de 50 ºC, os vapores A escapam e geram uma leitura no termômetro (3).

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Em seguida, os vapores A quentes entram no condensador (5), onde são resfriados e condensados ​​pela ação da água que circula ao redor do vidro (entra por 6 e sai por 7).

Finalmente, a bola coletora (8) recebe A. condensado. É cercado por um banho frio para evitar possível vazamento de A no meio ambiente (a menos que A não seja muito volátil).

Absorção

A absorção permite a separação dos componentes nocivos de uma corrente de gás que é posteriormente liberada no ambiente.

Isso é feito passando os gases para uma coluna cheia de solvente líquido. Assim, o líquido solubiliza selectivamente os componentes nocivos (tais como SO 2 , CO, NO x e H 2 S), deixando o gás que emerge a partir dele “limpo”.

Centrifugação

Nesta operação unitária, a centrífuga (instrumento na imagem acima) exerce uma força centrípeta que excede a aceleração da gravidade milhares de vezes.

Como resultado, as partículas em suspensão depositam-se no fundo do tubo, facilitando a decantação ou amostragem subsequente do sobrenadante.

Se a força centrípeta não funcionasse, a gravidade separaria o sólido a uma velocidade muito lenta. Além disso, nem todas as partículas têm o mesmo peso, tamanho ou área de superfície; portanto, elas não se depositam em uma única massa sólida na parte inferior do tubo.

Triagem

A peneiração consiste em separar uma mistura sólida e heterogênea, dependendo do tamanho de suas partículas. Assim, partículas pequenas passarão pelas aberturas da peneira (ou peneira), enquanto partículas grandes não passarão.

Adsorção

Como a absorção, a adsorção é útil na purificação de fluxos líquidos e sólidos. No entanto, a diferença é que as impurezas não penetram no material adsorvente, que é um sólido (como o gel de sílica azulado na imagem acima); em vez disso, adere à sua superfície.

Da mesma forma, a natureza química do sólido é diferente daquela das partículas que ele absorve (mesmo se houver uma grande afinidade entre elas). Por esse motivo, a adsorção e a cristalização – o cristal adsorve partículas para crescer – são duas operações unitárias diferentes.

Referências

  1. Fernández G. (24 de novembro de 2014). Operações da unidade. Recuperado em 24 de maio de 2018, de: industriaquimica.net
  2. Carlos A. Bizama Fica. Operações da unidade: Unidade 4: Tipos de operações da unidade. [PDF]. Recuperado em 24 de maio de 2018, de: academia.edu
  3. Curso: Tecnologia Química (Orgânica). Aula 3: Princípios básicos dos processos unitários e operações unitárias nas indústrias químicas orgânicas . [PDF]. Recuperado em 24 de maio de 2018, de: nptel.ac.in
  4. Shymaa Ali Hameed. (2014). Operação da unidade . [PDF]. Recuperado em 24 de maio de 2018, de: ceng.tu.edu.iq
  5. RL Earle. (1983). Operações da Unidade em Processamento de Alimentos . Recuperado em 24 de maio de 2018, de: nzifst.org.nz
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  7. Rockpocket. (13 de março de 2012). Termo centrífuga. [Figura]. Recuperado em 24 de maio de 2018, de: commons.wikimedia.org
  8. Mauro Cateb. (22 de outubro de 2016). Gel de sílica azul. [Figura]. Recuperado em 24 de maio de 2018, de: flickr.com

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