FENÔMENOS DE TRANSPORTE – TEXTO I: INTRODUÇÃO A FENÔMENOS DE TRANSPORTE

A expressão fenômenos de transporte refere-se ao estudo sistemático e unificado da transferência de quantidade de movimentoenergia e matéria.

Fenômenos de Transporte trata-se de uma cadeira geralmente do 5º ao 8º semestre do curso de Engenharia Química. Estuda-se sobre as tubulações, bombas, pressões, dinâmica dos fluidos, transferência de calor, transferência de massa e entre outros assuntos.

Sendo uma cadeira geralmente dividida em 3, a primeira trata do transporte da quantidade de movimento; O processo de transporte é caracterizado pela tendência ao equilíbrio, que é uma condição onde não ocorre nenhuma variação.

Os fatores comuns a todos processos de transporte são:

A Força Motriz: O movimento no sentido do equilíbrio é causado por uma diferença de potencial;

O Transporte: Alguma quantidade física é transferida;

O Meio: A massa e a geometria do material onde as variações ocorrem afetam a velocidade e a direção do processo;

Como exemplos podemos citar: Em Fenômenos de transporte I, quando um fluido está entre duas placas paralelas e uma delas se movimenta, o processo de transferência de quantidade de movimento faz com que as camadas de fluido adjacentes à placa se movimentem com velocidade próxima à da placa, tendendo a um estado de equilíbrio onde a velocidade do fluido varia de U na superfície da placa em movimente até 0 na superfície da placa estacionária.

A segunda trata sobre o transporte de energia. Sendo a Transferência de Calor um deles, sempre que existir uma diferença de temperatura em um meio ou entre meios ocorrerá transferência de calor. Por exemplo, se dois corpos a diferentes temperaturas são colocados em contato direto, ocorrera uma transferência de calor do corpo de temperatura mais elevada para o corpo de menor temperatura até que haja equivalência de temperatura entre eles. Dizemos que o sistema tende a atingir o equilíbrio térmico.

Está implícito na definição acima que um corpo nunca contém calor, mas calor é identificado com tal quando cruza a fronteira de um sistema. O calor é, portanto, um fenômeno transitório, que cessa quando não existe mais uma diferença de temperatura.

Os diferentes processos de transferência de calor são referidos como mecanismos de transferência de calor. Existem três mecanismos, que podem ser reconhecidos assim:

  • Quando a transferência de energia ocorrer em um meio estacionário, que pode ser um sólido ou um fluido, em virtude de um gradiente de temperatura, usamos o termo transferência de calor por condução.
  • Quando a transferência de energia ocorrer entre uma superfície e um fluido em movimento em virtude da diferença de temperatura entre eles, usamos o termo transferência de calor por convecção.
  • Quando, na ausência de um meio interveniente, existe uma troca líquida de energia (emitida na forma de ondas eletromagnéticas) entre duas superfícies a diferentes temperaturas, usamos o termo radiação.

Na maioria das situações práticas ocorrem ao mesmo tempo dois ou mais mecanismos de transferência de calor atuando ao mesmo tempo.

Enquanto a terceira, trata sobre o transporte de massa entre as espécies químicas. A transferência de massa é o processo de transporte onde existe a migração de uma ou mais espécies químicas em um dado meio, podendo esse ser sólido, líquido ou gasoso. O transporte das espécies químicas pode ser feito por dois mecanismos: difusão e/ou convecção.

Alguns exemplos de aplicação deste fenômeno são o endurecimento de aços, o tempo total para ocorrer uma dada reação química em um leito reativo e a operação de filtragem utilizando membranas.

Analogia entre resistências térmicas em série e resistências mássicas em série.
Fonte: http://labvirtual.eq.uc.pt/siteJoomla/index.php?option=com_content&task=view&id=249&Itemid=423

Inúmeras leis e equações também são estudadas nesta cadeira, como a Equação de Bernoulli, a Lei de Fick, Equação de Reynolds e a Equação de Navier Stokes.

O transporte dessas grandezas e a construção de seus modelos guardam fortes analogias, tanto físicas como matemáticas, de tal forma os problemas podem ser resolvidos de forma análoga: a partir da solução do problema de uma dessas três disciplinas, modificando-se as grandezas nas equações, pode-se obter a solução para as outras duas áreas.

O estudo e a aplicação dos fenômenos de transporte é essencial para a engenharia contemporânea, além da Engenharia Química áreas  de engenharia Mecânica, Engenharia de Materiais, Engenharia de Energia, Engenharia de Alimentos, Engenharia química e Engenharia Eletrônica, utilizam muito em diversos ramos industriais.

Para cada uma destas cadeiras de Fenômenos de Transporte existem conceitos, princípios e equipamentos que precisam ser conhecidos para um melhor entendimento. Ao longo dessa série de textos vamos falar um pouco sobre eles! Vamos conferir?

Referências:

Fenômenos de transporte;

Fenômenos de transporte;

Fenômenos de Transporte, Transferência de massa;