Arthur Little (1863-1935), engenheiro químico e um dos fundadores do American Institute of Chemical Engineers (AIChE), foi pioneiro na ciência levada para as indústrias e também foi responsável por criar o termo operações unitárias. De acordo com ele, os processos químicos conduzidos em quaisquer escalas poderiam ter sua resolução com uma série de operações unitárias.
As operações unitárias são amplamente empregadas em indústrias e fábricas para transformar matéria prima de baixo valor agregado em produtos de alto valor agregado. Dentre elas, é possível citar a Absorção, Bombeamento de Fluidos, Destilação, Extração, Peneiramento, Secagem, Trocadores de Calor, Filtração, Cristalização, entre tantas outras.
Fenômenos de transporte
Mesmo que todas essas sejam classificadas como um tipo de operação unitária, existe um refinamento ao se procurar pelos fundamentos que as regem. Ou seja, é possível classificar as operações unitárias com base nos fenômenos de transporte, sendo esses o transporte de quantidade de movimento, energia e massa, consequentemente os profissionais que trabalham diretamente com operações unitárias devem ter conhecimentos avançados em balanço de massa e energia.
O transporte de quantidade de movimento é caracterizado pela mudança de momento entre corpos. Em equacionamento de fluidos, é possível encontrar a força propulsora deste fenômeno como a pressão exercida em uma tubulação. Um exemplo deste tipo de transporte é a filtração.
O transporte de energia é descrito pela capacidade de sistemas receberem ou doarem energia para a vizinhança, assim como a de transformar um tipo de energia mais nobre em menos nobre. Como exemplo, podemos citar a energia mecânica de um sistema se tornar energia térmica. Normalmente, utiliza-se este fenômeno para controlar a temperatura de diversos equipamentos em circunstâncias diversas, como em processos de refrigeração e liquefação.
O transporte de massa é definido pela movimentação de massa de uma espécie de um local para outro, devido à diferença de concentração em uma mistura. Este fenômeno ocorre majoritariamente em mistura de fluidos e entre camadas de fase nas indústrias químicas. É um princípio físico amplo, aplicado a várias operações unitárias, como extração e cromatografia.
Classificação das operações unitárias
As operações unitárias são divididas em duas grandes áreas:
- Operações Unitárias 1: Envolvem sólidos. Estão presentes principalmente no beneficiamento de minerais e no setor de alimentos, em processos como os de peneiramento, flotação, filtração, dentre outros;
- Operações Unitárias 2: Envolvem Equilíbrio Químico. Estão presentes principalmente nas indústrias farmacêuticas e petroquímicas, como extrações líquido-líquido. Além de conhecer os princípios de cada operação, é necessário que os profissionais das indústrias entendam o emprego e funcionamento dos equipamentos utilizados em cada processo.
Importância das Operações Unitárias
É fundamental que os engenheiros químicos saibam empregar de maneira correta e otimizada as operações unitárias nos processos químicos. Saber a finalidade de cada operação é primordial, e estas podem ser classificadas quanto ao objetivo de sua realização. As operações preliminares são utilizadas no preparo das matérias-primas, antes do processamento, como a limpeza e a seleção de insumos. As operações de conservação, como a pasteurização e a esterilização, são amplamente empregadas na indústria de alimentos, além das operações de transformação e separação, como a moagem e a destilação.
Portanto, fica evidente a importância do conhecimento das Operações Unitárias para o funcionamento de um processo industrial. Pensando nisso, a AIChE Brasília, em parceria com a CSTQ Jr., elaborará uma série de textos abordando diversas operações unitárias, explicando suas aplicações e peculiaridades. Não perca os próximos conteúdos dessa série!
