O termo fenómenos de transporte refere-se principalmente a três tipos de processos: transporte de momento (movimento), transporte de energia e transporte de massa. Esses três principais campos de estudo envolvem, respectivamente, dinâmica de fluidos, transferência de calor e transferência de massa de diferentes espécies químicas. O estudo dos fenómenos de transporte é fundamental para o desenvolvimento de diferentes áreas científicas, incluindo física, química, engenharia mecânica e engenharia química, entre muitas outras. Vale ressaltar que, fundamentalmente, todos os fenômenos de transporte baseiam seu comportamento nas leis de conservação (matéria e energia).
O transporte de momento refere-se a materiais em movimento, especificamente fluidos. A dinâmica dos fluidos é responsável pelo estudo desses processos, que trata dos princípios sob os quais a movimentação dos fluidos ocorre sob diferentes condições como fluxo em tubulações, turbulência, canais abertos, entre outras. O estudo da transferência de momento é útil em aplicações como aerodinâmica e design de veículos terrestres, até mesmo em sistemas biológicos, como o fluxo sanguíneo no corpo humano.
Por outro lado, a transferência de calor é um processo fundamental que descreve como a energia na forma de calor passa de um lugar para outro. Isso ocorre sob três mecanismos principais, que são condução, convecção e radiação. A condução é a transferência de calor de um sólido em contato com outro, a convecção é a transferência de calor através do movimento de fluidos e a radiação é a transferência de calor através de ondas eletromagnéticas, como microondas e infravermelho.
Compreender como ocorre o fenômeno de transferência de calor é essencial em aplicações como projeto de trocadores de calor, dispositivos de aquecimento ou resfriamento de ambientes, eletrodomésticos de cozinha, entre muitos outros.
A transferência de massa refere-se ao mecanismo pelo qual a matéria passa de um local para outro em um determinado sistema, seja por uma mudança de fase ou por processos químicos envolvidos. Aí entra a difusão de compostos ou outras espécies químicas, como moléculas ou íons, a descrição de reações que ocorrem em determinados processos, como os fisiológicos, entre outros. A transferência de massa desempenha um papel importante nas operações unitárias, que são aplicadas em processos industriais, como absorção, extração, secagem e destilação.
Os fenômenos de transporte podem ser estudados sob lupas de três níveis diferentes, referentes a diferentes escalas: macroscópica, microscópica e molecular. Começando pelo nível macroscópico, no qual são propostas equações conhecidas como equilíbrio, que descrevem como o momento, a energia e a massa de um sistema são afetados sob uma determinada mudança. A referida mudança pode ser a introdução ou remoção de alguns dos elementos, devido a entradas de matéria, energia ou correntes externas. Esses balanços focam nas diferenças de um estado inicial até um momento em que a condição ocorreu no processo, deixando de lado a compreensão de todos os detalhes do sistema. O estudo dos fenómenos de transporte a um nível macroscópico ajuda-nos a compreender um problema numa perspectiva global e, em certas aplicações, como a engenharia, é tudo o que é necessário.
O próximo é o nível microscópico, sob o qual são examinadas pequenas regiões dentro do sistema. Aqui também são aplicadas equações que descrevem uma mudança, mas apenas dentro da pequena região de estudo. O objetivo de um estudo de nível microscópico é obter informações, mais detalhadas do que de nível macroscópico, como perfis de temperatura, pressão e concentração, que podem ser extrapoladas para outras regiões para obter uma radiografia mais detalhada do sistema de estudo. . Finalmente, o nível molecular procura compreender fundamentalmente os fenómenos de transporte, ou seja, compreender os mecanismos de massa, momento e energia em termos de forças e estrutura molecular. Esses tipos de estudos são adotados por ramos científicos como física teórica, físico-química e, muito ocasionalmente, engenharia.
Algumas aplicações do estudo dos fenômenos de transporte incluem a resolução de problemas industriais, biológicos, agrícolas e meteorológicos, pois lembremos que todos esses processos são regidos pelas leis de conservação da matéria e da energia. Engenheiros e cientistas dedicados a esse campo de estudo utilizam equações para modelar esses fenômenos e prever seu comportamento sob diferentes condições, além de buscar formas de otimizar os processos por eles regidos. Mais especificamente, processos industriais como destilação, secagem de grãos e madeira, processos de fermentação para produção de alimentos e bebidas, tratamento de água, mineração, refino de petróleo, todos foram desenvolvidos e continuam a ser aperfeiçoados graças à aplicação de fenômenos de transporte.
Artigo de: Daniela Nataly Díaz Zepeda. Engenheira Química, M. C. em Engenharia Física Biomédicas. Trabalha no estudo e divulgação científica. Experiência no desenvolvimento de veículos farmacológicos, e atualmente pertence ao grupo de pesquisa em biofotônica. A sua pós-graduação deu-lhe uma formação multidisciplinar em Física, Biologia e Engenharia.
Referencia autoral (APA): Díaz Zepeda, D. N.. (Novembro 2023). Conceito de Fenômenos de Transporte. Editora Conceitos. Em https://conceitos.com/fenomenos-de-transporte/. São Paulo, Brasil.
