AS OPERAÇÕES UNITÁRIAS

Universidade Federal da Paraíba

Centro de Tecnologia

Departamento de Engenharia Química

Professora Dra. Karla Silvana Menezes Gadelha De Sousa

PESQUISA: OPERAÇÕES UNITÁRIAS

FILTRAÇÃO

Discente:

Úrsula Maria Alves Felizardo

João Pessoa

2019

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO 3

FILTRAÇÃO 4

Filtração em pequena escala 5

Filtração em grande escala 6

Meios filtrantes 8

CONSIDERAÇÕES FINAIS 9

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 10

INTRODUÇÃO

Para um profissional da área da engenharia é primordial a compreensão da natureza de um processo produtivo, considerando aspectos microscópicos e macroscópicos. Desse modo, um dos sentidos de sua formação está no conhecimento do processo de uma determinada matéria-prima para a obtenção de um produto. Processos esses que vão desde algo cotidiano, como a água tratada que é utilizada nas residências, até um processo de alta tecnologia.

Em cada processo existente, há diversas etapas entre a matéria-prima e o produto final. Essas etapas representam várias atividades que podem ser de natureza física e/ou química. Quando são de natureza física, estas são denominadas como operações unitárias. Numa linha de produção industrial, cada uma das etapas sequenciais é uma operação unitária, e o conjunto de todas as etapas compõe um processo unitário.

Com isso, é possível definir operações unitárias como sendo etapas individuais, visando ao tratamento e/ou separação e/ou transporte físico de matéria e/ou energia, presentes em um processo (bio)químico. Este, por sua vez, diz respeito à transformação (bio)química e/ou física, qualquer que seja a escala, de uma determinada matéria-prima em um produto de valor agregado.

As operações unitárias, geralmente, são vistas como aplicações tecnológicas das ciências básicas e ciências de engenharia. Elas são divididas em três grupos: Transporte de cargas (mecânica dos fluidos): em que ocorre o transporte e a separação de fluídos; Transferência de calor: onde há trocas térmicas entre fluídos; e Transferência de massa que ocorre com a separação de fluídos miscíveis.

Dentre as várias operações unitárias, destaca-se a filtração, a qual trata-se de um método de separação de substâncias presentes em uma mistura heterogênea, que consiste basicamente em passar a mistura de interesse através de um meio filtrante. Essa técnica de separação de misturas é amplamente utilizada em análises laboratoriais nas indústrias e nas áreas acadêmicas e em escala industrial, as chamadas operações industriais. A filtração também é utilizada nas atividades do cotidiano das pessoas, como por exemplo: a filtração da água em filtros domésticos; o preparo do café; o uso do filtro de óleo lubrificante nos veículos; o uso de aspirador de pó, que possui filtro de ar, dentre outros usos.

FILTRAÇÃO

Num processo industrial, é possível encontrar uma operação intitulada de filtração. Esta operação refere-se à separação mecânica de duas fases, a particulada e a fluida, existente em uma certa suspensão, utilizando um material poroso, o qual retém a fase particulada enquanto a fase fluida ultrapassa esse meio poroso. Na filtração, o material poroso recebe o nome de filtro ou meio filtrante, o fluido é chamado de filtrado e a fase particulada, quando se acumula sobre o filtro, é denominada torta de filtração, pois esta, nessas condições, também atua como meio filtrante.

Representação da Filtração

A passagem do fluido pela membrana ocorre devido a diferença de pressão entre os meios em contato com ela. Em vista disso, a filtração pode ocorrer pela ação da gravidade devido à existência de uma coluna hidrostática ou por uma diferença de pressão considerável, acelerando a filtração. Pode-se obter esse aceleramento com uma sobrepressão à suspensão da mistura, com vácuo no reservatório do filtrado ou com força centrífuga. Contudo, o princípio da filtração sempre será o mesmo, independente do processo, com uma mistura a qual passará por um filtro.

Existem diversos modelos de filtros, os quais variam seu tipo e a sua porosidade. A escolha deste deve ser de acordo com as características do material a ser filtrado, como tamanho das partículas sólidas, reatividade do material e a massa, além das características do próprio filtro: capacidade de carga; porosidade; custo e tempo de operação, pois para uma filtração mais acelerada, é necessário utilizar a filtração a pressão reduzida.

Filtração em pequena escala

A filtração pode ser feita por duas formas: simples ou à vácuo. A filtração simples ocorre pela ação da gravidade, e necessita que o filtro esteja posto num funil. Geralmente utiliza-se o papel de filtro para esse tipo de filtração, podendo ser o filtro liso ou o filtro pregueado. O liso é indicado para operações que visam recolher o sólido, ao passo que o filtro de pregas é indicado para operações que visam recolher o líquido, além disso, o papel pregueado proporciona maior superfície de contato da mistura com os poros do filtro, resultando em um menor tempo de filtração.

Por outro lado, a filtração à vácuo, também conhecida como filtração a pressão reduzida ou filtração por sucção, é utilizada em laboratórios industriais por ter uma maior velocidade, ou por possibilitar o trabalho com uma maior quantidade de massa de materiais. Para este tipo de filtração, faz-se necessário um