LISTA 1 _ DE EXERCÍCIOS COM GABARITO_ OP UN I com resposta

Prévia do material em texto

OPERAÇÕES UN 1– Prof. Me Eng° MAURÍCIO SCHMITT 
EXERCÍCIOS 
1) ENADE 2017 
 
 
R. C 
I. errado. A reação será em leito catalítico, provavelmente vertical. 
II. certo. Pois sua permanência provoca sua decomposição a CO2. 
III. certo. Baixa temperatura favorece a formação de acetaldeído. 
IV. errado. Dependem sim. 
 
2) ENADE 2017 
 
 
 
 
R. C 
I. certo. velocidade obtida no gráfico, escolha aleatória que leva a confirmação da próxima 
afirmação. 
II. certo. delta P/L x V -> V=0,5m/s -> deltaP/L = 1.200.000Pa/m -> L=20cm=0,2m -> 
deltaP=2,4x10^5Pa. 
III. errado. perda de carga avaliada pelo deltaP neste ponto do gráfico será 2m. 
 
3) O conhecimento das características de uma partícula ou de uma população de partículas 
é o coração da ciência de sistemas particulados, uma vez que tais sistemas são regidos 
pela interação partícula/partícula, partícula/fluído e a interação entre tais fases. Cite no 
mínimo 3 tecnologias em que encontramos particulados sólidos: 
R. adsorção, ciclones, elutriação, filtração, floculação, secagem e sedimentação. 
4) Exemplifique em como pode afetar as características físicas e morfológicas das 
partículas? 
R. Elas podem afetar desde fenômenos moleculares (tais como difusão mássica) que ocorrem 
no interior e/ou entre partículas, até o dimensionamento de uma coluna (seja no aspecto 
construtivo, como diâmetro e altura útil, seja no aspecto operacional, como a definição de vazão 
de operação e perda de carga). No que ser refere a tipos de particulados, pode-se citar o 
emprego da areia e do calcário em operações de combustão em leito fluidizado, sendo a areia 
utilizada como material inerte e o calcário como adsorvente de SO2. Outra aplicação é na 
engenharia ambiental, onde utilizam-se materiais particulados como adsorventes nos processos 
que visam a preservação e controle ambiental, tanto na purificação de gases poluentes, quanto 
no tratamento de efluentes industriais e domésticos... 
5) Complete: 
a) A _________________________ é a medida da fração de espaços vazios de uma partícula ou 
de um aglomerado de partículas. 
R. POROSIDADE 
b) Os poros podem ser fechados, ___________________________________ (dead end pore) e 
abertos ou vazios. 
R. FECHADOS EM APENS AUMA EXTREMIDADE 
c) Existem poros com passagens que começam em um lado da partícula e nunca emergem, 
chamados __________________________ (blind pores). 
R. POROS OBSCUROS 
d) Poros podem ter suas dimensões gradativamente diminuídas com a profundidade, ou, em 
alguns casos, aumentam suas dimensões com a profundidade, dando origem aos chamados 
poros “________________________________________”. 
R. GARGALO DE GARRAFA 
e) Os poros também caracterizados como espaços vazios no interior das partículas ou 
aglomerado de partículas também podem ser chamados de __________________________. 
R. INTERSTÍCIOS 
f) A ________________________________ de um material é definida como a massa desse 
material dividida pelo volume ocupado por ele. 
R. MASSA ESPECÍFICA 
g) O conhecimento da _____________________________ é fundamental nos estudos de 
fenômenos e operações de transferência de calor, de massa e combinados, pois ela está 
associada à ____________________ disponível para a troca de energia e/ou matéria, como são 
os casos de adsorção, secagem, bem como em situações em que ocorrem reações químicas, 
como na situação de catálise heterogênea e na combustão. 
R. ÁREA ESPECÍFICA SUPERFICIAL; ÁREA 
h) A forma da partícula, do grão ou do aglomerado pode ser avaliada por análise de 
_______________________(fotografias, microfotografias ou, ainda, visualmente, na 
dependência da dimensão da partícula) e comparada com uma figura contendo formas 
______________________. 
R. IMAGENS; PADRÕES 
i) As partículas têm avaliada a morfologia a partir da comparação do formado delas com 
padrões, sendo estes padrões baseados na geometria de objetos, destacando-se alguns fatores 
de forma como: _____________________________(Ar), __________________________(Al) e 
esfericidade (ɸ). 
R. ARREDONDAMENTO; ALONDAMENTO 
 
6) Como estão classificados os poros com relação ao seu tamanho? 
Macroporos > 50nm 
Mesoporos entre 2 e 50nm 
Microporos entre 0,6 e 2 nm 
Ultramicroporos < 0,6nm 
 
7) O que é um picnômetro? Qual sua principal aplicação? 
R. Picnômetro é um pequeno frasco de vidro, um recipiente de aferição, com volume constante 
e utilizado na medição da massa volumétrica de sólidos ou líquidos. Sua principal aplicação é na 
determinação da massa específica de partículas, como também sólidos e líquidos. 
8) Descreve o passo a passo para determinação da massa específica por picnometria: 
R. utilizar o material referência “Aula 3 - Massa específica PUC GO” , CREMASCO Operações 
Unitárias em sistemas particulados e Fluídomecânicos pág. 131 e 132 e AULA 5 prática 1. 
9) O que é área específica superficial de uma partícula? Faça um desenho simbolizando-a: 
R. é definida com a área total da partícula na unidade de massa ou de volume sendo a área 
superficial da partícula incluído a linha contínua (ver figura abaixo), no total da área externa e 
dos poros abertos, excluído os poros fechados (área pontilhada figura abaixo). 
 
10) Quais as técnicas mais comuns utilizadas para medidas de diâmetro, suas características 
e faixa de medida: 
R. 
 
 
11) Qual é o diâmetro da partícula cuja relação volume/superfície é a mesma para todas as 
partículas presentes em uma certa amostra? Equacione. Onde este modelo é 
amplamente aplicado? 
R. Diâmetro médio de Sauter 
 
 
12) O que são modelos para a distribuição granulométrica? Cite os 3 tipos mas utilizados. 
R. são modelos matemáticos que descrevem a distribuição granulométrica. A partir 
desses modelos de seus parâmetros associados é possível estabelecer equações para o 
cálculo do diâmetro médio de Sauter. 
 
 
 
13) Obtenha o valor da velocidade de uma microesfera de cobre eletrolítico que apresenta 
massa específica 8,925g/cm3 e diâmetro igual a 250um, cai em água a 30°C (ro = 
995,7kg/m3 e viscosidade cinemática=0,83x10-6m2/s) 
 
R. 
 
 
14) Obtenha o valor da velocidade de uma partícula com esfericidade 0,70 de cobre 
eletrolítico que apresenta massa específica 8,925g/cm3 e diâmetro igual a 250um, cai 
em água a 30°C (ro = 995,7kg/m3 e viscosidade cinemática=0,83x10-6m2/s) 
 
R. 
 
 
15) Obtenha o valor da velocidade de uma partícula com esfericidade 0,95 (ou seja, próximo 
de 1,0) de cobre eletrolítico que apresenta massa específica 8,925g/cm3 e diâmetro 
igual a 250um, cai em água a 30°C (ro = 995,7kg/m3 e viscosidade cinemática = 
0,83x10-6m2/s) 
R. 
 
 
 
16) Comparando o resultado obtido no exercício 1 e 3 o que pode concluir? 
R. que valores são semelhante, justificando a aproximação matemática obtida 
a partir das equações de correlação. 
 
17) Além do uso de equações de correlação para determinação do n° de Reynolds existe 
outra forma para obtermos os dados e executarmos o cálculo da velocidade terminal? 
 
R. Sim. Através da utilização de valores tabelados de coordenadas entre o 
número de Reynolds e o coeficiente de arraste. Primeiro obtém-se o valor do 
coeficiente de arraste e após utiliza-se a tabela para determinação do n° 
Reynolds e, por fim, chega-se ao cálculo da velocidade terminal. 
 
18) Obtenha o valor da velocidade de uma partícula esférica de água que apresenta massa 
específica 1g/cm3 e diâmetro igual a 10mm, cai do céu a 20°C (ro = 1,206kg/m3 e 
viscosidade dinâmica =0,00002 N.s/m2) 
 
R. 
 
19) Preparativo para projeto de reator do tipo leito fluidizado destinado ao 
craqueamento catalítico de petróleo. Primeira ação é a caracterização do 
particulado. A classificação do particulado de FCC será conduzida por meio de 
peneiramento de uma amostra de 100g de partículas, cujo o resultado está 
parcial na Tabela abaixo. Finalize a tabela e apresente a distribuição de 
frequência (x% x D) e a distribuição granulométrica (X% x D) da amostra, utilize 
os gráficos abaixo e indique os eixos:Peneira (mesh/µm) xi(%) Xi(%) D 
-70/250 +80/177 0,1 
-80/177 +100/149 2,9 
-100/149 +120/125 6,2 
-120/125 +140/105 19,2 
-140/105 +170/88 42,1 
-170/88 +200/74 22,1 
-200/74 +230/63 6,8 
-270/53 0,6 
 
 
 
R. 
 
 
 
 
 
20) Uma amostra necessitou ter sua massa específica determinada por picnometria. 
Qual será a massa da amostra utilizada (representado com 5 algarismos 
significativos), sabendo que o picnômetro era de 50mL, a densidade da água 
0,998g/cm3, a massa de água deslocado pela amostra 10,9g e a densidade da 
mesma 1,19g/cm3? 
 
R. volume de amostra = 10,9g/0,998g/cm3 = 10,92cm3 
m= dxVamostra = 12,995 ou 12,997 
 
21) Além do picnômetro qual outro instrumento pode ser utilizado para determinar 
a massa específica de uma amostra sólida? 
 
R. BALÃO VOLUMÉTRICO. 
22) Defina o que é uma bomba hidráulica? 
 R. 
 
 
23) Como podemos classificar as bombas? R. 
 
24) Cite no mínimo 3 vantagens e 3 desvantagens de bombas centrífugas: R. 
 
25) Observe a figura abaixo e depois responda: 
 
Qual seria a bomba mais indicada para: 
a) Elevar um fluído a uma altura de 1km a uma vazão de 10m3/h? 
R. bombas alternantivas ou rotativa ou centrífuga 
b) Elevar um fluído a uma altura de 10m a uma vazão de 100km3/h? 
R. bombas axiais 
c) Elevar um fluído a uma altura de 100m a uma vazão de 100m3/h? 
R. bomba rotativa ou centrífugas ou alternativa 
d) Elevar um fluído a uma altura de 100m a uma vazão de 1000m3/h? 
R. bombas centrífugas 
e) Elevar um fluído a uma altura de 50m a uma vazão de 5000m3/h? 
R. bombas de fluxo misto e centrífugas 
f) Qual a bomba que tem maior capacidade de vazão e a que tem maior capacidate de 
elevação? 
R. axial e alternativa, respectivamente 
 
 
26) O que significa NPSH? E como se calcula? 
R. NPSHD = HS + (PA-pvap) / rho.g -> disponível no sistema (valor calculado conforme 
dados de projeto) 
NPSHR -> requerido pela bomba (dado obtido do projeto construtivo da bomba) 
CAVITAÇÃO -> NPSHD menor ou igual a NPSHR 
Operação da bomba em condições normais NPSHD maior a NPSHR 
1 2 
3 4 
 
27) Determine o NPSH disponível para o seguinte sistema: 
 
A pressão atmosférica é de 0,93 atm, o fluído a ser bombeado é o benzeno, com pressão 
de vapor de 26,2kPa, massa específica de 865kg/m3 , sendo a aceleração da gravidade 
igual a 9,81m/s2, vazão de 40m3/h e altura na sucção de 24,50m. 
 
R. 32,52m 
 
 
 
28) É necessário bombear a uma vazão constante um líquido de densidade e viscosidade 
semelhantes à da água para um reator, a uma taxa de 90 gal/min. A bomba deve operar 
contra uma pressão de 200psi, conforme o balanço de energia do sistema. Dispõe-se de 
uma bomba com as características dadas pela Fig.21.5. com um motor de velocidade 
variável. A que velocidade se deve operar a bomba? Qual a potência necessária para 
manter o escoamento? 
 
 
R. 
29) No sistema de recalque da figura abaixo, a perda de carga na sucção é de 1,2 m.c.a. e a 
perda de carga no recalque é de 12,3 m.c.a.. Pede-se: 
a) A altura manométrica de recalque 
b) A altura manométrica de sucção 
c) A altura manométrica total 
 
R. a) 35mca – 12,3mca = 22,7mca 
b) 4mca-1,2mca= 2,8mca 
c) 22,7mca+2,8mca = 25,5mca 
 
 
 
30) Uma tubulação com vazão de 360 m³ / h, sendo a pressão no ponto considerado de 5 
kgf / cm² e a seção de 0,20 m². Qual a altura manométrica total nesse ponto? Apresente 
o desenvolvimento do cálculo. 
 
 
 
 R. 50,013 mca. 
 
 
 
31) Considerando uma tubulação horizontal, qual será a pressão a 300 m de distância, sendo 
a perda de carga de 2 mca? Apresente o desenvolvimento do cálculo. 
 
 
R. 4,8 kgf / cm². 
 
 
32) Considerando um sistema onde a tubulação fique inclinada, sofrendo uma elevação a 
uma altura de 15 m, qual será a pressão no ponto 2? 
 
R. 3,3kgf/cm2