Processos de Separação

Código:

EBE0130

Sigla:

PSEP

Áreas Científicas
Classificação	Área Científica
OFICIAL	Engenharia de Bioprocessos
OFICIAL	Engenharia Biológica

Ocorrência: 2019/2020 - 2S

Ativa?	Sim
Unidade Responsável:	Departamento de Engenharia Química
Curso/CE Responsável:	Mestrado Integrado em Bioengenharia

Ciclos de Estudo/Cursos

Sigla	Nº de Estudantes	Plano de Estudos	Anos Curriculares	Créditos UCN	Créditos ECTS	Horas de Contacto	Horas Totais
MIB	24	Plano de estudos oficial	3	-	6	56	162

Língua de trabalho

Português

Objetivos

O principal objetivo desta unidade curricular é ilustrar a importância das operações de separação / purificação na viabilidade técnica e económica dos processos das indústrias química, alimentar, biológica e afins, fornecendo aos estudantes os conhecimentos necessários para a seleção, análise e projeto de alguns dos processos de separação mais comuns nestas indústrias.

Resultados de aprendizagem e competências

Nesta unidade curricular os estudantes obtêm as seguintes competências:

- Identificação dos princípios básicos que regem as diferentes classes de processos de separação;

- Seleção do(s) processo(s) mais adequado(s) para realizar uma separação /purificação especificada;

- Fazer o projeto aproximado dos equipamentos de separação estudados, e avaliar a influência das condições operatórias na separação final.

Modo de trabalho

Presencial

Pré-requisitos (conhecimentos prévios) e co-requisitos (conhecimentos simultâneos)

Conhecimentos de termodinâmica de soluções e de balanços de massa e energia.

Programa

INTRODUÇÃO: Caraterização e classificação dos processos de separação. Identificação dos principais agentes de separação. Noção de recuperação e pureza. Critérios gerais para a seleção de processos de separação.

DESTILAÇÃO: A importância da destilação na indústria química, alimentar, biológica e afins. Projeto de câmaras de vaporização. Descrição do equilíbrio líquido-vapor. Destilação binária: método de McCabe-Thiele aplicado a colunas de destilação convencionais e a colunas com alimentações múltiplas e vários produtos laterais. Destilação multicomponente: método aproximado de Gilliland - Fenske - Underwood, e determinação do andar de entrada da alimentação pelo método de Kirkbride. Noção de eficiência global. Condições em que se deve considerar o processo de destilação para realizar uma determinada separação/purificação.

ABSORÇÃO DE GASES: Solubilidade de gases em líquidos. Projeto de colunas de absorção para soluções diluídas: equação de Kremser e projeto de colunas de pratos e de enchimento (noção de altura e de número de unidades de transferência de massa). Condições em que se deve considerar o processo de absorção para realizar uma determinada separação/purificação.

EVAPORAÇÃO: Tipos de evaporadores e suas aplicações. Economia a capacidade de um sistema de evaporadores. Cálculo da temperatura de ebulição de soluções líquidas. Noção de elevação do ponto de ebulição (EPE). Análise de um evaporador de efeito simples. Projeto de evaporadores de múltiplos efeitos a operar em contracorrente e em cocorrente. Condições em que se deve considerar o processo de evaporação para realizar uma determinada separação/purificação.

SECAGEM E HUMIDIFICAÇÃO: Tipos de secadores e suas aplicações. Noção de humidade absoluta, humidade relativa, temperatura de saturação adiabática e temperatura de bolbo húmido. Uso do diagrama psicrométrico. Leis de velocidade de secagem. Projeto de secadores. Breve referência ao processo de liofilização. Condições em que se deve considerar o processo de secagem para realizar uma determinada separação/purificação.

CRISTALIZAÇÃO: Introdução, vantagens e desvantagens de cristalização, exemplos de aplicação industrial e principais tipos de cristalizadores. Balanço de material a um cristalizador e cálculos de solubilidade. Etapas do processo de cristalização e determinação da distribuição de tamanho de cristais (DTC). Análise e projeto do cristalizador perfeitamente agitado (MSMPR). Condições em que se deve considerar o processo de cristalização para realizar uma determinada separação/purificação.

EXTRAÇÃO COM SOLVENTES: A importância industrial dos processos de extração com solventes. Processos de extração líquido-líquido e sólido-líquido. Descrição do equilíbrio líquido-líquido e sólido-líquido. Extração em um andar de equilíbrio e em unidades com vários andares de equilíbrio a operar em fluxo cruzado e em contracorrente. Estudo da influência das diferentes variáveis operatórias na separação obtida recorrendo a métodos gráficos e algébricos. Breve referência aos processos de extração supercrítica, extração em duas fases aquosas, e utilização de líquidos iónicos como solventes. Condições em que se deve considerar o processo de extração com solventes para realizar uma determinada separação/purificação.

Bibliografia Obrigatória

Domingos Barbosa; "Apontamentos de Processos de Separação"
Edmundo Gomes de Azevedo e Ana Maria Alves; Engenharia de processos de separação. ISBN: 978-972-8469-80-1

Bibliografia Complementar

Geankoplis, Christie J.; Transport processes and unit operations. ISBN: 0-13-045253-X
Warren L. McCabe, Julian C. Smith, Peter Harriott; Unit operations of Chemical Engineering. ISBN: 0-07-112738-0
J.D. Seader, Ernest J. Henley; Separation process principles. ISBN: 0-471-58626-9

Métodos de ensino e atividades de aprendizagem

Aulas de exposição da matéria com recurso a diferentes meios audiovisuais e resolução de problemas exemplificativos da aplicação dos conceitos lecionados.

Palavras Chave

Ciências Tecnológicas > Engenharia > Engenharia de processos
Ciências Tecnológicas > Tecnologia > Tecnologia industrial

Tipo de avaliação

Avaliação distribuída com exame final

Componentes de Avaliação

Designação	Peso (%)
Exame	33,30
Teste	66,70
Total:	100,00

Componentes de Ocupação

Designação	Tempo (Horas)
Estudo autónomo	106,00
Frequência das aulas	56,00
Total:	162,00

Obtenção de frequência

Não exceder o número limite de faltas previsto nas Normas Gerais de Avaliação da FEUP.

Fórmula de cálculo da classificação final

1) Os estudantes poderão optar por realizar a componente de avaliação distribuída ou submeterem-se apenas a exame final.
2) Se o estudante optar por realizar a componente de avaliação distribuída a classificação final corresponderá à média aritmética das classificações obtidas nos 3 testes intermédios que serão realizados (o último dos quais na época normal de exame).
3) Se o estudante faltar a um dos testes intermédios, ou quiser melhorar a classificação obtida num destes testes, poderá, na data do 3º teste, optar por fazer o 3º+1º testes ou 3º+2º testes, que terão um peso de 2/3 na classificação final.
4) A classificação final de 20 (vinte) valores será apenas atribuída a estudantes que tirem 20,0 valores em todas as provas realizadas nesta unidade curricular.

Provas e trabalhos especiais

A avaliação distribuída consiste na realização de três testes intermédios de 90 minutos, um dos quais na época normal de exame.

Trabalho de estágio/projeto

Não aplicável.

Avaliação especial (TE, DA, ...)

Por exame.

Melhoria de classificação

Por exame final.

Observações

Devido ao plano de contingência da UP para o Covid-19 o método de avaliação para esta unidade curricular foi alterado, continuando a ser por avaliação distribuída com exame final. Assim passa a ser:

Avaliação distribuída: 6 trabalhos de casa, cada um com um peso de 5% na classificação final.

Exame: Prova presencial com a duração de 90 minutos, que terá um peso de 70% na classificação final. Para o estudante obter aprovação nesta unidade curricular deverá ter uma classificação mínima de 8,0 valores neste exame.

Fórmula para cálculo da classificação final:

Classificação final = 0,3*(classificação média obtida nos trabalhos de casa) + 0,7*(classificação no exame presencial, que terá que ser superior ou igual a 8,0 valores).