Os Processos de Separação constituem, desde sempre, uma etapa fundamental dos
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Processos de Fabrico da Indústria Química. Para que o Processo Reaccional
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decorra de acordo com as especificações definidas previamente, é necessário que
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as matérias primas sejam introduzidas no Reactor com o grau de pureza adequado,
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o que implica, necessariamente, um processo prévio de tratamento/purificação
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das matérias primas. Ou seja, as correntes de entrada no reactor passam, quase
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sempre, por unidades prévias de separação. O mesmo se passa com os produtos da
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reacção. Na maior parte dos casos as correntes com os produtos da reacção
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transportam ainda alguma percentagem de reagentes podendo também ocorrer
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reacções paralelas que dão origem a produtos que não são os desejados. Também
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neste caso é necessário tratar essas correntes para separar o produto que foi
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inicialmente especificado, com o grau de pureza desejado. Outra área da
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instalação fabril onde são essenciais os Processos de Separação é no tratamento
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dos efluentes da unidade, sejam eles gasosos ou líquidos.
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Os Processos de Separação são variados e a selecção do processo mais adequado
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para um determinado tratamento depende das características da alimentação
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a tratar e dos objectivos a atingir (nomeadamente o grau de pureza pretendido
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para a corrente de saída) assim como de factores económicos.
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A noção de **Processo de Separação** está intimamente ligada à de **Operação
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Unitária**. Este conceito foi introduzido na Engenharia Química, pela primeira
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vez, por Arthur D. Little em 1915 ([História da Engª
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Química](index.php?option=com_content&task=view&id=124&Itemid=2)) e foi
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essencial para a sistematização do ensino dos Processos Químicos:
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>**Operação Unitária é toda a unidade do processo onde os materiais sofrem alterações no seu estado físico ou químico e que pode ser projectada com base em princípios físico/químicos comuns.**
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São diversas e cada vez em maior número as Operações Unitárias que se usam no
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processo de fabrico, mas podemos organizá-las em quatro grandes grupos, tendo
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em conta os princípios físico/químicos subjacentes:
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* Operações baseadas em Transferência da Quantidade de Movimento (por exemplo
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Sedimentação, Ciclonagem, Moagem, etc.);
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* Operações baseadas em Transferência de Massa (por exemplo Destilação,
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Extracção, Absorção, Adsorção, etc.);
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* Operações baseadas em Transferência de Calor (por exemplo os Permutadores
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de Calor);
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* Operações baseadas simultaneamente em Transferência de calor e Massa (por
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exemplo Evaporação, Cristalização, etc.).
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Para além disso podemos ainda agrupar as Operações Unitárias tendo em conta
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a forma como se modela a transferência:
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* Com base no conceito de **Andar em Equilíbrio** (Equilibrium Based
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Operations);
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* Com base no conceito de **Velocidade de Transferência** (Rate Based
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Operations).
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No primeiro caso o equipamento de separação considera-se dividido num conjunto
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de elementos que promovem a transferência produzindo correntes em equilíbrio,
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tal como esquematizado na Figura 1.
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*Figura 1: Andar em Equilíbrio.*
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No andar $N$ entram as correntes $A_{N+1}$ e $B_{N-1}$ que, após o processo de
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transferência, dão origem às correntes $A_N$ e $B_N$ que estão em equilíbrio.
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O equipamento de separação considera-se constituído por um somatório de andares
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em equilíbrio. No esquema da Figura 1 está representado um Andar em Equilíbrio
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de um Processo em _Contra-Corrente_, mas também podemos ter andares em
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equilíbrio em Processos em _Co-Corrente_. As operações de Destilação, Extracção
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e Absorção, podem ser modeladas com base neste conceito. A forma como se
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concretiza fisicamente o Andar em Equilíbrio depende do processo em causa.
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Em alternativa, podemos modelar as Operações Unitárias recorrendo ao conceito
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de **Velocidade de Transferência**. A **Velocidade de Transferência**
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é proporcional à **Força Motriz** (_Driving Force_) que descreve
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o afastamento do equilíbrio nas correntes entre as quais ocorre
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a transferência.
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Um exemplo de uma Operação que costuma ser modelada com base neste conceito
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é a Absorção. Neste caso o modelo é constituído por equações diferenciais,
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enquanto a aplicação do conceito de andar em equilíbrio é traduzida
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matematicamente por sistemas de equações algébricas.
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No portal existem simuladores para as operações de
