EXERCÍCIOS OP UNIT

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1) Em uma coluna destilam-se 1000Kg/h de uma mistura composta por 50% em peso de 
benzeno e tolueno. O destilado que sai da coluna é composto por 90% com peso de 
benzeno, e o resíduo que sai da coluna é composto por 8% em peso de benzeno. 
Determine: 
a) A massa do destilado (D) e do resíduo (R) 
 
BMT (Balanço de massa total) 
𝐴 = 𝐷 + 𝑅 
1000
𝐾𝑔
ℎ
= 𝐷 + 𝑅 (Eq1) 
𝑅 = 1000
𝐾𝑔
ℎ
− 𝐷 (Eq2) 
 
BMP (Balanço de massa parcial) 
Benzeno 
50% × 𝐴 = 90% × 𝐷 + 8% × 𝑅 
50% × 1000
𝐾𝑔
ℎ
= 0,9𝐷 + 0,08𝑅 
500
𝐾𝑔
ℎ
= 0,9𝐷 + 0,08 × (𝟏𝟎𝟎𝟎
𝑲𝒈
𝒉
− 𝑫) (Substituindo com a Eq2) 
500
𝐾𝑔
ℎ
= 0,9𝐷 + 80
𝐾𝑔
ℎ
− 0,08𝐷 
500
𝐾𝑔
ℎ
− 80
𝐾𝑔
ℎ
0,82
= 𝐷 
𝑫 = 𝟓𝟏𝟐, 𝟐𝟎
𝑲𝒈
𝒉
 (Massa do destilado D) 
 
1000
𝐾𝑔
ℎ
= 512,20
𝐾𝑔
ℎ
+ 𝑅 (Substituindo com a Eq1) 
𝑅 = 1000
𝐾𝑔
ℎ
− 512,20
𝐾𝑔
ℎ
 
𝑹 = 𝟒𝟖𝟕, 𝟖
𝑲𝒈
𝒉
(Massa do Residuo R) 
b) A porcentagem de recuperação do benzeno no destilado 
 
𝑅𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎çã𝑜 (%) =
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐼𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙
× 100 
 
Benzeno 
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐼𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 = 0,5 × 1000
𝐾𝑔
ℎ
= 500
𝐾𝑔
ℎ
 
𝑀𝑎𝑠𝑠𝑎 𝐹𝑖𝑛𝑎𝑙 = 0,9 × 512,20
𝐾𝑔
ℎ
= 460,98
𝐾𝑔
ℎ
 
𝑅𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎çã𝑜 (%) =
460,98
𝐾𝑔
ℎ
500
𝐾𝑔
ℎ
× 100 
𝑹𝒆𝒄𝒖𝒑𝒆𝒓𝒂çã𝒐 (%) = 𝟗𝟐, 𝟐𝟎% (Benzeno) 
 
2) Para recuperar piridina de uma mistura gasosa de 100kg a 25 % em peso de piridinas, 
utilizou-se clorobenzeno puro, obtendo-se na saída da coluna de absorção uma 
solução de clorobenzeno com 30% em peso de piridina e uma mistura gasosa com 1% 
em peso de piridina. Calcule a porcentagem de piridina recuperada. 
 
 
3) Uma amostra de gás natural foi coletada de um reservatório. Devido a grandes 
concentrações de metano, etano e propano, foi adotada a composição mássica dada 
na tabela abaixo: 
 
De acordo com esses dados, qual a fração molar obtida para o metano, etano e o 
propano? 
 
 
4) Em uma indústria processadora de suco de laranja, 1000 kg de suco são extraídos por 
hora, contendo uma concentração de sólidos totais de 12% em massa. Após o 
processo de extração, o suco de laranja é filtrado para a separação da polpa. Como 
resultado dessa operação, obtém-se 250 kg/h de polpa e 750 kg/h de suco clarificado. 
Esse suco é enviado para um evaporador a vácuo, onde o mesmo é concentrado até 
55% em massa de sólidos totais. Toda polpa de fruta resultante do processo de 
filtração é desviada do evaporador através de uma corrente de bypass e adicionada ao 
suco concentrado em um misturador. Considerando que o produto final obtido 
contém 40% em massa de sólidos, calcule: 
a. A concentração de sólidos no suco clarificado; 
b. A vazão mássica de suco final concentrado; 
c. A concentração de sólidos na polpa de fruta desviada (corrente bypass) do 
evaporador. 
 
 
5) Converta 
 
 
 
6) Estime o valor da potência (Wu) consumida pelo sistema de agitação, assumindo que o 
tanque apresenta turbina de seis pás retas e: 
a. Quatro chicanas 
b. Sem chicanas 
Dados: 
𝑁: 30
𝑟
𝑚𝑖𝑛
×
𝑚𝑖𝑛
60 𝑠𝑒𝑔
= 0,5𝑟𝑝𝑠 
𝐷: 60𝑐𝑚 ×
𝑚
100𝑐𝑚
= 0,6𝑚 
𝑇: 180𝑐𝑚 ×
𝑚
100𝑐𝑚
= 1,8𝑚 
ℎ: 60𝑐𝑚 ×
𝑚
100𝑐𝑚
= 0,6𝑚 
𝐻: 180𝑐𝑚 ×
𝑚
100𝑐𝑚
= 1,8𝑚 
𝜗 = 3,5𝑐𝑆𝑡 ×
1 × 10−6 𝑚2 𝑠⁄
𝑐𝑆𝑡
= 3,5 × 10−6
𝑚2
𝑠
 
𝜌 = 0,88
𝑔
𝑐𝑚3
×
𝐾𝑔
1000𝑔
×
(100𝑐𝑚)3
𝑚3
= 880
𝐾𝑔
𝑚3
 
 
a. Quatro chicanas 
𝑊𝑢 = 𝑁𝑃0 × 𝜌 × 𝑁
3 × 𝐷5 
𝑅𝑒 =
𝑁 × 𝐷2
𝜗
 
𝑅𝑒 =
(0,5𝑟𝑝𝑠) × (0,6𝑚)2
3,5 × 10−6
𝑚2
𝑠
→ 𝑅𝑒 = 5,14 × 104 
𝑁𝑃0 = 5 (𝑛𝑎 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎) 
𝑊𝑢 = (5) × 880
𝐾𝑔
𝑚3
× (0,5𝑟𝑝𝑠)3 × (0,6𝑚)5 
𝑾𝒖 = 𝟒𝟐, 𝟕𝟕𝑾 
 
b. Sem chicanas 
𝑊𝑢 = 𝑁𝑃0 × 𝜌 × 𝑁
3 × 𝐷5 
𝑁𝑃0 = 0,9 (𝑛𝑎 𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎) 
𝑊𝑢 = (0,9) × 880
𝐾𝑔
𝑚3
× (0,5𝑟𝑝𝑠)3 × (0,6𝑚)5 
𝑾𝒖 = 𝟕, 𝟔𝟗𝟖𝑾 
7) Exercício: 5.2 do Cremasco 
a. Projete um sistema de agitação, utilizando um impelidor do tipo turbina de pás 
inclinadas de 45° para um tanque de 100 litros considerando-o em medidas 
padrão de modo que o seu volume venha ser 20% maior do que o volume do 
líquido a ser agitado: 
 
𝜌 = 1,1
𝑔
𝑐𝑚3
×
𝐾𝑔
1000𝑔
×
(100𝑐𝑚)3
𝑚3
= 1100
𝐾𝑔
𝑚3
 
𝑁 = 8,3𝑟𝑝𝑠 
𝜇𝑉𝑖𝑠𝑐 𝐷𝑖𝑛â𝑚𝑖𝑐𝑎 = 50𝑐𝑝 ×
1 × 10−3
𝐾𝑔
𝑚𝑠
𝑐𝑝
= 50 × 10−3
𝐾𝑔
𝑚𝑠
 
𝑄𝑞 = 0,02
𝑚3
𝑠2
 (𝐶𝑎𝑟𝑔𝑎 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎) 
𝑉𝑎𝑧ã𝑜 𝑎𝑟 (𝑔á𝑠) = 300
𝑐𝑚3
𝑠
 ×
𝑚3
(100𝑐𝑚)3
= 3 × 10−4
𝑚3
𝑠
 
𝑉𝑡 = 100𝐿 ×
𝑚3
1000𝐿
= 0,1𝑚3 
𝑉𝑡 = 1,2 × 𝑉𝐿 → 𝑉𝐿 =
𝑉𝑡
1,2
 → 𝑉𝐿 =
0,1𝑚3
1,2
→ 𝑉𝐿 = 0,083𝑚
3 
𝑇𝑎𝑛𝑞𝑢𝑒 𝐶𝑖𝑙𝑖𝑛𝑑𝑟𝑖𝑐𝑜: 𝑉𝐿 =
𝜋 × 𝑇2 × 𝐻
4
 
𝑃𝑟𝑒𝑠𝑒𝑛ç𝑎 𝑑𝑒 𝐴𝑟: 
𝐻
𝑇
= 1,2 → 𝐻 = 1,2 × 𝑇 
𝑉𝐿 =
𝜋 × 𝑇2 × 𝐻
4
→ 𝑉𝐿 =
𝜋 × 𝑇2 × 1,2 × 𝑇
4
→ 𝑇 = √
𝑉𝐿 × 4
𝜋 × 1,2
3
 
𝑅𝑒𝑙𝑎çõ𝑒𝑠: 
𝐷
𝑇
=
1
3
 
ℎ
𝐷
= 1 
𝐵
𝑇
=
1
10
 
𝑊
𝐷
= 0,25 
𝐿
𝐷
= 0,25 
𝑇 = √
𝑉𝐿 × 4
𝜋 × 1,2
3
→ 𝑇 = √
0,083𝑚3 × 4
𝜋 × 1,2
3
→ 𝑻 = 𝟎, 𝟒𝟒𝟓𝒎 
𝐷
𝑇
=
1
3
→ 𝐷 =
1
3
× 𝑇 → 𝐷 =
1
3
× 0,445𝑚 → 𝑫 = 𝟎, 𝟏𝟒𝟖𝒎 
𝐻
𝑇
= 1,2 → 𝐻 = 1,2 × 𝑇 → 𝐻 = 1,2 × 0,445𝑚 → 𝑯 = 𝟎, 𝟓𝟑𝟒𝒎 
ℎ
𝐷
= 1 → ℎ = 1 × 𝐷 → ℎ = 1 × 0,148𝑚 → 𝒉 = 𝟎, 𝟏𝟒𝟖𝒎 
𝐵
𝑇
=
1
10
→ 𝐵 =
1
10
× 𝑇 → 𝐵 =
1
10
× 0,445𝑚 → 𝑩 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟒𝟓𝒎 
𝑊
𝐷
= 0,25 → 𝑊 = 0,25 × 𝐷 → 𝑊 = 0,25 × 0,148𝑚 → 𝑾 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟕𝒎 
𝐿
𝐷
= 0,25 → 𝐿 = 0,25 × 𝐷 → 𝐿 = 0,25 × 0,148𝑚 → 𝑳 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟕𝒎 
𝑁ú𝑚𝑒𝑟𝑜 𝑑𝑒 𝑐ℎ𝑖𝑐𝑎𝑛𝑎𝑠: 4 
𝑃á𝑠 𝑖𝑛𝑐𝑙𝑖𝑛𝑎𝑑𝑎𝑠 45° 
 
 
b. Obtenha o valor da potência útil (Wu) de agitação referente ao sistema 
projetado no item anterior, assim como verifique o nível de agitação. 
 
𝑊𝑢 = 𝑁𝑃0 × 𝜌 × 𝑁
3 × 𝐷5 
𝑁𝑃0(𝑔á𝑠) = 0,89 × 𝑁𝑃0(𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎) 
𝑁𝑞 =
𝑄𝑞
𝑁 × 𝐷3
(𝑁í𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝑑𝑒𝑠𝑐𝑎𝑟𝑔𝑎) 
𝑁𝐴 =
𝑊𝑢
𝑉𝐿
(𝑁í𝑣𝑒𝑙 𝑑𝑒 𝑎𝑔𝑖𝑡𝑎çã𝑜) 
𝑅𝑒 =
𝜌 × 𝑁 × 𝐷2
𝜇
→ 𝑅𝑒 =
1100
𝐾𝑔
𝑚3
× 8,3𝑟𝑝𝑠 × (0,148𝑚)2
50 × 10−3
𝐾𝑔
𝑚𝑠
→ 𝑅𝑒 = 3999,67 
𝑁𝑃0(𝑔á𝑠) = 0,89 × 𝑁𝑃0(𝑡𝑎𝑏𝑒𝑙𝑎) → 𝑁𝑃0(𝑔á𝑠) = 0,89 × 1,5 → 𝑁𝑃0(𝑔á𝑠) = 1,335 
 
𝑊𝑢 = 1,335 × 1100
𝐾𝑔
𝑚3
× (8,3𝑟𝑝𝑠)3 × (0,148𝑚)5 
𝑾𝒖 = 𝟓𝟗, 𝟔𝟐𝑾 𝒐𝒖 𝟓𝟗, 𝟔𝟐
𝑲𝒈𝒎𝟐
𝒔𝟑
 
 
𝑁𝐴 =
𝑊𝑢
𝑉𝐿
→ 𝑁𝐴 =
59,62
𝐾𝑔𝑚2
𝑠3
0,083𝑚3
→ 𝑵𝑨 = 𝟕𝟏𝟖, 𝟑𝟏
𝑲𝒈
𝒎𝒔𝟑
 (𝒏í𝒗𝒆𝒍 𝒅𝒆 𝒂𝒈𝒊𝒕𝒂çã𝒐) 
 
𝑁𝑞 =
𝑄𝑞
𝑁 × 𝐷3
→ 𝑁𝑞 =
0,02
𝑚3
𝑠2
8,3𝑟𝑝𝑠 × (0,148𝑚)3
→ 𝑵𝒒 = 𝟎, 𝟕𝟒𝟑 (𝒏í𝒗𝒆𝒍 𝒅𝒆 𝒅𝒆𝒔𝒄𝒂𝒓𝒈𝒂)