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A disciplina Fenômenos de transporte é essencial para a formação de qualquer engenheiro, não importa sua área. No caso da minha área de estudo, que é a engenharia de produção ela é usada para vários segmentos, pois ela trabalha com assuntos como transferência de calor e transferência de massa. Com esta matéria o aluno de engenharia de produção se situa melhor nesse ramo produção metalúrgica/mecânica, como fundição e soldagem e começa entender melhor os seus funcionamentos, já que é estudado sobre  como se dá o comportamento de produtos, reagentes e equipamentos em processos de alta temperatura. Neste sentido, estes conceitos também podem ser associados a processos químicos, como na produção de ácidos, fertilizantes, produtos farmacêuticos ou até mesmo alimentícios.

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Mecânica dos fluidos é a parte da física que estuda o efeito de forças em fluidos. Os fluidos em equilíbrio estático são estudados pela hidrostática e os fluidos sujeitos a forças externas não nulas são estudados pela hidrodinâmica. Ela trabalha especialmente com estática e dinâmica de fluidos e escoamento laminar e turbulento. Esta matéria não é necessariamente essencial para todos os engenheiros, mas ajudam compreender o funcionamento técnico de determinados tipos de processos produtivos. Para indústrias químicas, por exemplo, isso é fundamental para quem quer atuar diretamente na parte de processos e produção, pois nessas áreas os produtos possuem características ligadas a essa disciplina. Podemos citar também as estações de tratamento de água e/ou de efluentes líquidos. Algumas indústrias inclusive possuem este tipo de estação internamente, tanto para tratar a água que chega para ser utilizada nos processos, como a água e os resíduos líquidos que saem do processo.

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A importância de Fenômenos de Transporte para Engenharia de Produção

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A importância de Mecânica dos Fluidos para Engenheiros de Produção

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 Na indústria o fenômeno de transportes está presente em inúmeros processos produtivos, seja para uma simples medição de pressão, nível ou para medições de vazões elevadas de gases ou vapores, normatizadas ou não

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 Na indústria o fenômeno de transportes está presente em inúmeros processos produtivos, seja para uma simples medição de pressão, nível ou para medições de vazões elevadas de gases ou vapores, normatizadas ou não

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A Mecânica dos Fluidos está envolvida em assuntos importantes, tais como: Produção de energia, Produção e conservação de alimentos, Obtenção de água potável, Processamento de minérios, Desenvolvimento industrial, Aplicações da Engenharia à Medicina sempre aparecem cálculos de Perda de carga, Forças de arraste, Trocas de calor, Troca de substâncias entre fases e muito mais.

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O que são os fenômenos de transporte?

Fenômeno de Transporte é o nome dado á uma das áreas de estudo da física aplicada. Essa área se subdivide em Mecânica dos Fluidos, Transferência de Calor e Transferência de Massa, sendo:

Mecânica dos Fluidos: estudo do transporte de quantidade de movimento;

Transferência de Calor: estudo do transporte de energia;

Transferência de Massa: estudo do transporte de massa.

Problemas que envolvem dois ou mais fenômenos de transporte, ocorrendo simultaneamente, correspondem às áreas compartilhada por dois ou mais círculos. Esses tipos de problemas são encontrados corriqueiramente em processos industriais, porém, didaticamente estes fenômenos são estudados separadamente.

Qual a aplicabilidade dos fenômenos de transporte na engenharia?

Durante o cotidiano de um engenheiro, vários processos envolvendo os fenômenos de transporte estão presentes. Para um fluxo perfeito e/ou um melhor entendimento do problema, bem como resolução de problemas envolvendo o mesmo, o engenheiro deve recorrer ao estudo dessa área da física aplicada.

Uma aplicação da Mecânica dos Fluidos se dá no dimensionamento de bombas e motores de tanque de agitação. Em processos contínuos, a potência de determinados equipamentos devem ser mencionados em função da vazão, de forma a estabelecer as condições de operação. Como por exemplo, ao dimensionar uma bomba obtemos uma diferençã de pressão e, por meio dela, a relação com a vazão do processo. Uma outra aplicação é para se determinar a potência e/ou rotação de um motor uma vez conhecido a energia mecânica necessária para a mistura em um tanque de agitação.

O processo de produção e modelagem do vidro é um problema típico de Transferência de Calor . Na produção do vidro, o mesmo é obtido de matérias-primas fundidas que passam por um processo de modelagem e, em seguida deve ser resfriado. Porém, a Transferência de Calor auxilia o engenheiro a responder algumas questões, a saber: Qual o gradiente de temperatura dentro da peça de vidro? Quanto tempo o material levará para atingir a temperatura final desejada? Qual material pode ser utilizado para otimizar o processo e acelerar o resfriamento? Entre tantas outras perguntas.

Já a Transferência de Massa pode ser exemplificada em um processo que envolve reações químicas ou de separação. Em um processo de destilação, deve-se definir o grau de separação com base nas propriedades dos fluidos para em seguida realizar os balanços e dimensionar a torre de destilação. Na indústria de alimentos a Transferência de Massa é utilizada para o estudo da segurança alimentar. Por exemplo, para se determinar a composição do material e a espessura da embalagem para que o alimento não seja afetado pela umidade e oxigênio do ar.

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O que são os fenômenos de transporte? Fenômeno de Transporte é o nome dado á uma das áreas de estudo da física aplicada. Essa área se subdivide em Mecânica dos Fluidos, Transferência de Calor e Transferência de Massa, sendo: Mecânica dos Fluidos: estudo do transporte de quantidade de movimento; Transferência de Calor: estudo do transporte de energia; Transferência de Massa: estudo do transporte de massa.

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Mecânica: É a ciência que estuda o equilíbrio e o movimento de corpos sólidos, líquidos e gasosos, bem como as causas que provocam este movimento. Em se tratando somente de líquidos e gases, que são denominados fluidos, recai-se no ramo da mecânica conhecido como Mecânica dos Fluidos.Mecânica dos…

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Transferência de Calor, ou Propagação de Calor, é a ciência que estuda a transição de energia térmica de uma massa (corpo) mais quente para uma massa mais fria. Em outras palavras, é a troca de energia calorífica entre dois sistemas de temperaturas diferentes. Consideramos 3 tipos de formas de transferência de calor: condução, convecção e radiação.

- Condução: é a transferência de calor por contato direto das partículas de matéria.
- Convecção: é a transferência de energia térmica pelo movimento de moléculas de uma parte do material para outra.
- Radiação: é a transferência de energia térmica através do espaço vazio.

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A transferência de massa é o nome dado ao processo no qual ocorre o transporte de espécies químicas de uma região para outra.
Os dois principais mecanismo de transferência de massa são: difusão e convecção.

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Importância da Transferência de Calor na Engenharia de Produção

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Importância da Transferência de Calor na Engenharia de Produção

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CURSO: ENGENHARIA DE BIOPROCESSOS E BIOTECNOLOGIA

CAMPUS UNIVERSITÁRIO DE GURUPI

A IMPORTÂNCIA DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM ALGUNS PROCESSOS INDUSTRIAIS

Isabella de Moraes Guimarães Silva¹,

Raiana Batista da Luz¹,

Ryhára Dias Batista¹,

Tallyta Santos Teixeira¹,

A transferência de calor é um mecanismo que envolve o uso da temperatura e por isso é considerada uma importante variável de processos industriais. A mesma está presente no cotidiano das pessoas, passando, muitas vezes, despercebidamente aos nossos olhos, sendo que ela quem rege o funcionamento de aparelhos como ar condicionado, freezers, câmaras frigoríficas e micro-ondas, além de uma infinidade de processos industriais. Assim sendo, existem três mecanismos de transferência de calor, são eles: condução, convecção e radiação. Esses mecanismos podem ser visualizados, seja em conjunto ou individualmente, em alguns processos industriais, tais como na pasteurização, esterilização e produção de biocombustíveis. A pasteurização trata-se de um tratamento térmico suave, capaz de promover uma duração mais prolongada dos alimentos, bem como a morte de alguns microrganismos, por meio da condução. A esterilização, utilizando processos físicos, como o calor, é uma técnica usada a fim de promover a completa eliminação de microrganismos indesejáveis, podendo envolver os três mecanismos, o que irá depender do tipo de esterilização empregada. Já a produção de biocombustíveis, como o etanol e o biodiesel, faz uso de diversos equipamentos, cujo princípio de seus funcionamentos envolve a variável temperatura e consequentemente faz o uso dos três mecanismos de transferência de calor. Como exemplo de um desses equipamentos, tem-se os trocadores de calor, que são dispositivos práticos e bastante usuais em algumas etapas de processos indústrias que necessitam de uma abrupta mudança de temperatura, evidenciando, assim, o uso da transferência de calor.

Palavras-chaves: Transferência de Calor; Pasteurização; Esterilização; Etanol; Biodiesel.

The heat transfer is a mechanism that involves the use of temperature and so it is considered an important variable of industrial processes. This variable is present into everyday life passing unnoticed in our eyes and that rules the operation such as air condition, freezers, cold storage and micro-waves, besides an infinity of industrial processes. Therefore there are three mechanisms of the heat transfer: conduction, convection and radiation. These mechanisms can be visualized together or individually, in some industrial processes such as pasteurization, sterilization and production of biofuels. The pasteurization has a smooth heat treatment, that is able to promote an extend of the food duration as well as the death of some microorganisms by conducting. Using physical processes like heat, the sterilization is a technique that is used to promote the complete elimination of undesirable microorganisms, and may involve the three mechanisms, which will depend on the type of the sterilization. The production of biofuels, such as the ethanol and the biodiesel, use various equipments, whose the principle of operation involves the variable temperature and therefore it uses the three mechanisms of heat transfer. As an example of one of these equipments, there are heat exchangers, which are practical devices and are very usual in some stages of industrial processes that require an abrupt change of temperature, evidencing the use of heat transfer.

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A IMPORTÂNCIA DA TRANSFERÊNCIA DE CALOR EM ALGUNS PROCESSOS INDUSTRIAIS

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A termodinâmica, podemos assim dizer, é uma das bases nos processos de fabricação de novos materiais pois envolvem bastante a transferência de calor e trabalho para as matérias primas. A energia pode ser transferida através de interações entre o sistema e suas vizinhanças. Calor é denominado (Q) e trabalho (W).
Nos processos industriais transformam matéria-prima em produtos acabados usando máquinas e energia. Na indústria de laticínios, a transferência de calor é usada na pasteurização e na fabricação de queijos e manteiga. Nas siderúrgicas, as altas temperaturas dos fornos causam a fusão de várias substâncias, permitindo a sua combinação e produzindo diferentes tipos de aço.

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Vamos aprender Transferência de Massa sem enrolação e sem complicação? Vem comigo!

O que é Transferência de Massa

A transferência de massa é o nome dado ao processo no qual ocorre o transporte de espécies químicas de uma região para outra.

Lembra de quando vimos lá na escola que se a gente comesse muito sal as nossas células desidratavam (colocavam água pra fora)? Então, o que acontece nesse caso é uma transferência de massa, pois a água (espécie química) sai de uma região (dentro da célula) e vai para outra (fora da célula).

Mas porque isso acontece? o que move essa transferência de massa?
Bom, quando a gente come muito sal, o meio fora da célula fica com sal em excesso e pouca água, enquanto dentro da célula está cheio de água. Então, note que a água saiu de uma região que tinha muita água e foi pra outra região que tinha pouca água.

Sendo assim, o que move a transferência de massa é um gradiente de concentração. Sempre que tiver um gradiente de concentração a tendência é ocorrer a transferência de massa da região que tem maior concentração para a região que tem menor concentração, beleza?

Ilustração representativa da transferência de massa

Mecanismos de Transferência de Massa

Existem alguns mecanismos de transferência de massa, os dois principais são: difusão e convecção.

Vamos falar resumidamente sobre cada um deles a seguir.

Difusão

A difusão é o mecanismo de transferência de massa que ocorre a nível molecular e está associado ao movimento aleatório das moléculas.

É estranho falar que a transferência de massa é um processo que tem direção definida, sempre da maior concentração para a menor concentração, e ao mesmo tempo dizer que o mecanismo de difusão é devido ao movimento aleatório das moléculas. Parece meio contraditório, não é?

Mas pensa comigo, imagina que você está em um lugar muito lotado de gente e de longe você avista uma região que está mais vazia. O que você faz automaticamente, sem nem pensar, sem ninguém externo falar nada pra você? Na hora você vai sair da região lotada e ir para a região mais vazia, correto?

É a mesma coisa com as moléculas, elas não querem ficar grudadas se elas podem ficar mais "livre". Dizemos que o mecanismo de difusão se deve ao movimento aleatório intrínseco das moléculas porque não tem nenhuma ação externa que faça com que as moléculas se direcionem para a região de menor concentração, elas apenas se movimentam aleatoriamente e acabam se direcionando para essa região, beleza?

Convecção

Agora, ao contrário da difusão, a convecção é o mecanismo de transferência de massa devido à um movimento de todo o sistema causado por uma ação externa.

Imagina que você tem um copo com a água até a metade, mais ou menos, e você pinga uma gotinha de corante ali dentro.

O que acontece inicialmente é que o topo da coluna de água vai ter uma concentração maior de corante do que o fundo. Aos poucos o corante começa a se direcionar para o fundo, devido ao movimento aleatório das moléculas de corante, mostrando a transferência de massa por difusão.

Agora, se você pegar uma colher e mexer o que vai acontecer é que tudo vai se homogeneizar mais rapidamente, ou seja, as moléculas de corante vão migrar para as regiões de menor concentração até que não haja mais diferença de concentração e isso por causa de uma ação externa ao sistema que você fez, mostrando a transferência de massa por convecção.

Deu pra sacar a diferença entre esses mecanismo?

UFAA... Para uma introdução do assunto acho que já apendemos bastante, não concorda?

Mas você ainda pode aprender muito mais rápido e sem complicação aqui no Responde Aí. Confere o nosso Raio-X aqui em seguida, veja todo o conteúdo que temos sobre esse assunto e eu garanto que você não vai se arrepender se escolher ficar com a gente! 👇🏽

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Vamos aprender Transferência de Massa sem enrolação e sem complicação? Vem comigo! A transferência de massa é o nome dado ao processo no qual ocorre o transporte de espécies químicas de uma região para outra. Lembra de quando vimos lá na escola que se a gente comesse muito sal as nossas células desidratavam (colocavam água pra fora)?

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Radiação

Diferentemente da condução e da convecção, a radiação não precisa de meio para ocorrer, pois a energia térmica neste processo é transferida por ondas eletromagnéticas, que são capazes de propagar-se no vácuo.

Todos os corpos emitem energia por radiação a todo momento. Em temperaturas próximas à ambiente, esse fenômeno normalmente não pode ser percebido por olhos humanos, mas pode ser visualizado quando o corpo encontra-se a temperaturas muito altas, como uma brasa incandescente. Em períodos muito frios, alguns animais, como as cascavéis, hibernam em bandos, para que cada indivíduo possa usufruir da energia irradiada pelos outros membros do grupo