OP UN A EXERCÍCIOS G2_19 RESPONDIDO

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UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
 
 
 
 Msc. Eng. e Quím. Maurício Schmitt 
 51 9 9204 6757 whats / 51 3477 2164 
 maschmitt@globo.com e masschmitt@gmail.com 
 
OPERAÇÕES UNITÁRIAS A – PROF. Me ENG MAURÍCIO SCHMITT 
EXERCÍCIOS G2 – TORRE e introdução a PSICROMETRIA – Ti 
1. O que são sistemas de resfriamento? Dê dois exemplos: 
R. São equipamentos que retiram calor de processos. São aplicados em processo 
industriais que necessitem remoção de calor, indesejáveis a operação. 
O principal fluído refrigerante é a água, pois apresenta calor específico* relativamente 
elevado, o que a torna própria para as operações de resfriamento. 
Torre de resfriamento e Chiller. 
 
2. Quais os principais problemas quando utilizado águas como fluído refrigerante em 
sistemas de resfriamento? 
R. Água de sistemas de refrigeração apresentam tendência ao crescimento 
microbiológico e formação de incrustação, as principais conseqüências são a redução na 
taxa de troca de calor, principalmente devido a redução na área de contato. 
Nestas condição, há obstrução e até a destruição do enchimento (colméias/tubos); 
entupimento de bicos e dispositivos distribuidores de água, promovendo a ocorrência 
de canais preferenciais de escoamento diminuindo a eficiência do equipamento; 
aumento dos processos corrosivos que ocorrem sob depósitos. 
 
 
3. Qual o mecanismo para retirar calor em uma torre de resfriamento? 
R. 
 
 
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4. O que é TBU (Temperatura de Bulbo Úmido)? E qual sua importância para retirada de 
calor em uma torre de resfriamento? 
R. Tradicionalmente essa é a temperatura indicada pelo termômetro cujo bulbo está 
mergulhado numa mecha úmida. As temperaturas de bulbo úmido e seco (do ar) são 
usadas para o cálculo da UR ou do ponto de orvalho. 
Uma indicação do teor de umidade do ar é a sua temperatura de bulbo úmido. 
Teoricamente, a temperatura de buldo úmido é a temperatura mais baixa à qual se pode 
resfriar a água. 
Na prática a temperatura de água fria se aproxima, mas não atinge a temperatura de 
bulbo úmido numa torre de resfriamento, e isto se deve ao fato de ser impossível o 
contato de toda a água com o ar fresco do ambiente, quando esta cai pela superfície do 
enchimento molhado até a bacia de água fria. 
 
5. Determine a eficiência da torre de resfriamento sendo a temperatura da água quente 
(TAQ) 25,8°C e temperatura da água fria (TAF) 24,1°C. A temperatura do ar é 19°C: 
 
Épsilon = (25,8-24,1)/(25,8-19) = 0,25 x 100 = 25% 
 
6. O que é um condensador evaporativo? Dê aplicações de uso: 
R. Esse equipamento se parece com uma torre de resfriamento, porém, contém feixes 
tubulares em seu interior. 
O condensador evaporativo é utilizado para a condensação de gases refrigerantes em 
sistemas de refrigeração. 
As grandes instalações frigoríficas são as principais usuárias desse tipo de equipamento 
e entre os diversos ramos industriais destacam-se os frigoríficos, as cervejarias e os 
laticínios. 
 
7. Cite alguns fatores que devem ser levado em consideração para a escolha de um sistema 
de resfriamento? Quais os tipos? 
R. A escolha pelo sistema depende de vários fatores como: 
Quantidade de água disponível; 
Qualidade da água; 
Temperatura da água; 
Tipo de operação; 
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Tamanho do equipamento; 
Limitação na qualidade do efluente industrial... 
Os sistemas de resfriamento podem ser: 
ABERTO; 
SEMI-ABERTO DE RECIRCULAÇÃO; 
FECHADO. 
 
8. Descreva os tratamentos por tipo de sistema de resfriamento: 
R. ABERTO: não é feito tratamento 
 
SEMI-ABERTO: INIBIDOR DE CORROSÃO - Molibdato, nitrito, sais de zinco, fosfatos, 
silicatos e azóis aromáticos. 
DISPERSANTES - Polióis tenso-ativos, detergentes e surfactantes, poliacrilatos e 
polimetacrilatos, polimaleatos, fosfonatos e quelantes. 
BIOCIDAS - Oxidantes (cloro, peróxidos, ozônio, bromo...) e não-oxidantes (quaternário 
de amônio, carbamatos, tiazóis, cobre...). 
PURGAS – devem ser monitoradas pelo ciclo de concentração; 
LIMPEZAS – devem ocorrer periodicamente, associando-as a paradas no processo 
produtivo. 
 
FECHADO: INIBIDOR DE CORROSÃO – sequestrante de corrosão. 
 
9. Postule a primeira e segunda lei da termodinâmica: 
R. 1° Lei da Conservação da Energia, podendo ser enunciado: A variação da Energia 
interna ΔU de um sistema é expressa por meio da diferença entre a quantidade de calor 
Q trocada com o meio ambiente e o trabalho W realizado durante a transformação. 
2° Lei A quantidade de entropia de qualquer sistema isolado termodinamicamente 
tende a incrementar-se com o tempo, até alcançar um valor máximo. 
 
10. O que representa o ciclo de Carnot? Como ficaria o ciclo frigorífico de Carnot? 
R. Máquina perfeita, toda calor é transformado em trabalho. Funcionando entre duas 
transformações isotérmicas (T cte) e duas adiabáticas (Q cte) alternadamente, permite 
menor perda de energia para o meio externo. 
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11. O que estuda a Psicrometria? 
R. Estuda as propriedades termodinâmicas do ar úmido e seu uso na análise das 
condições e processos que envolvem o ar úmido [ASHRAE, 1997]. 
Está concentrada na determinação das propriedades de misturas vapor gás [PERRY, 12-
3] 
 
 
12. COMPLETE: 
a) O ar e constituído por uma __________________ de gases, principalmente 
nitrogênio, _________________________ e dióxido de carbono, entre outros, 
também vapor de água e uma série de contaminantes, como partículas sólidas em 
suspensão e outros gases. 
 
R. MISTURA, OXIGÊNIO 
 
b) O ar seco existe quando do ar natural, remove-se todo o ____________________ e 
os contaminantes, sendo a composição do ar seco relativamente 
_____________________, apesar das pequenas variações em função da localização 
geográfica e altitude. 
 
R. VAPOR DE ÁGUA, CONSTANTE. 
 
c) O conhecimento das condições de _______________________ do ar é de grande 
importância para muitos setores da atividade humana, tais como conservação de 
produtos, sistemas de refrigeração, conforto térmico e a secagem, armazenamento 
e processamento de grãos. 
R. UMIDADE 
 
13. Associe as colunas referente as propriedades do ar úmido: 
I. PROPRIEDADES RELACIONADAS À TEMPERATURA. 
II. PROPRIEDADES RELACIONADAS A UMIDADE (MASSA DE VAPOR D´ÁGUA). 
III. PROPRIEDADES RELACIONADAS AO VOLUME OCUPADO E À ENERGIA. 
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( I ) temperatura de bulbo seco; 
( II) pressão de vapor; 
( I ) temperatura de bulbo molhado; 
( III) volume específico; 
( III) entalpia; 
( II) razão de mistura; 
( II ) umidade específica; 
( II) umidade absoluta; 
( I )temperatura do ponto de orvalho; 
( II ) umidade relativa; 
( II ) grau de saturação 
14. Descreva cada uma das propriedade do ar úmido, as definido: 
 
psicrometria_lopes_UFV da página 2 até página 4 ( ou 40 até 42): 
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15. Descreva uma psicrômetros, apresente uma figura que o represente e como se dá a 
umidade do ar? 
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16. Quanto maior for a diferença entre a temperatura de bulbo seco e a temperatura de 
bulbo úmido, maior ou menor será a umidade do ar? 
 
psicrometria_lopes_UFV 
R. MAIOR A UMIDADE DO AR, QUANTO MAIOR FOR A DIFERENÇA DE TEMPERATURA 
ENTRE OS TERMÔMETROS, POIS MAIOR FOI A EVAPORAÇÃO DE ÁGUA NO BULBO 
ÚMIDO, O QUE RETIROU CALOR LATENTE DO BULBO DO TERMÔMETRO E PROMOVEU 
A DIFERENÇA DE TEMPERATURA. 
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17. Com base na resolução do exercícios 17, qual será a umidade do ar para as seguintes 
condições: 
a) Temperatura bulbo seco 25°C e Temperatura de bulbo úmido 25°C: 
R. DIFERENÇA 0 (não dá para identificar na tabela) valor 100% de umidade relativa do 
ar está chovendo 
b) Temperatura bulbo seco 34°C e Temperatura de bulbo úmido 25°C: 
R. DIFERENÇA 9 - 46% de umidade relativa do ar 
c) Temperatura bulbo seco 28°C e Temperatura de bulbo úmido 25°C: 
R. DIFERENÇA 3 (não dá para identificar na tabela) maior que 64% de umidade relativa 
do ar 
d) Temperatura bulbo seco 30°C e Temperatura de bulbo úmido 25°C: 
R. DIFERENÇA 5 (tabela começa com 5,2) aproximadamente 64% de umidade do ar 
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e) Temperatura bulbo seco 33°C e Temperatura de bulbo úmido 25°C: 
R. DIFERENÇA 8 50% de umidade do ar 
 
18. O que é uma carta Psicométrica? 
 
psicrometria_lopes_UFV 
R. É um método gráfico de se demonstrar as propriedades de várias misturas de ar com 
vapor de água. 
 
 
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19. Utilizando a carta psicrométrica abaixo, determine as propriedades termodinâmicas do 
ar úmido a uma temperatura de bulbo seco, T=25°C, e a temperatura de bulbo molhado, 
Tm= 18°C: 
 
 
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R. T=25°C e Tm= 18°C > DIFERENÇA 7 48% UMIDADE, aproximadamente 50%, utilizar 
este na curva umidade: 
 
 
Volume específico, aproximadamente 0, 86 m^3/kg de ar seco; 
Razão da mistura, aproximadamente 10g de vapor/kg de ar seco; 
Pressão de vapor, aproximadamente 15,0mbar 
Entalpia, aproximadamente 16 kcal/kg de ar seco 
 
 
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20. Utilizando a carta psicrométrica e determine as propriedades termodinâmicas do ar 
úmido a uma temperatura de bulbo seco, T=31°C, e a temperatura de bulbo molhado, 
Tm= 25°C: 
 
R. T=30°C e Tm= 25°C > DIFERENÇA 5 60% UMIDADE, utilizar este na curva umidade 
 
 
Volume específico, aproximadamente 0, 885 m^3/kg de ar seco; 
Razão da mistura, aproximadamente 16g de vapor/kg de ar seco; 
Pressão de vapor, aproximadamente 25,0mbar 
Entalpia, aproximadamente 21,2 kcal/kg de ar seco 
 
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21. O que acontece quando aquecemos o ar? 
 
 
 
 
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22. O que acontece quando resfriamos o ar?