1ª Lista de OP1 Questões

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE UBERLÂNDIA 
FACULDADE DE ENGENHARIA QUÍMICA 
GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA DE ALIMENTOS 
OPERAÇÕES UNITÁRIAS I - LISTA 1 
 
 
 
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1) Um pequeno tanque pressurizado operando a 98 kgf/cm2 deverá receber 
um determinado fluido de processo por meio de uma bomba alternativa. A 
vazão de bombeamento será de 800 cm3/h. Dentre as opções do fabricante, 
qual modelo da bomba deve ser selecionado? 
 
OBS.: Por motivos de vedação das válvulas e tolerâncias de fabricação, de 
acordo com o fabricante, à medida que a pressão é elevada da ordem de 6,8 
kgf/cm2 ocorre um diminuição de 1% à 1,5% na capacidade. 
 
 
Modelo Vazão Máxima (cm3/h) 
Pressão Máxima 
(kgf/cm2) 
B-6 770 206 
B-5 1000 129 
B-4 1250 103 
B-3 2080 72 
B-2 4250 31 
B-1 6490 18 
 
 
 
 
2) Especificar a velocidade (rpm) de rotação e potência da bomba para: 
 
a) Capacidade de 40 gal/min e pressão de descarga de 180 psi; 
b) Capacidade de 70 gal/min e pressão de descarga de 270 psi; 
c) Capacidade de 50 gal/min e pressão de descarga de 60 psi. 
 
 
 
 
 
 
 
3) De acordo com o que foi apresentado em aula, demonstre que para a 
figura a seguir Ф = 0,87. 
 
 
 
 
 
4) Uma amostra contendo 20 g de café solúvel apresenta a seguinte análise 
granulométrica: 
 
Fração 
(Tyler mesh ) 
Fração Retida 
(∆x) 
35/48 0,00 
48/65 0,56 
65/100 0,30 
100/200 0,10 
200/fundo 0,04 
 
Dados: Φ = 1; ρs = 1,5 g/cm3. 
 
Determine: 
a) o número de partículas da amostra; 
b) o diâmetro médio de Sauter; 
c) a superfície específica. 
 
 
5) Um determinado pó alimentício (81,79 g) teve sua distribuição de tamanho 
de partícula obtida por peneiramento, utilizando um vibrador de peneiras 
(marca RETSCH e modelo AS 200) e um conjunto de peneiras 
padronizadas da série Tyler ( 16 #; 20 #; 24 #; 28 #; 35 #; 42 #; 48 
#; 60 #; 65 #; 80 #; 100 #). O teste durou 15 min e o equipamento teve 
a amplitude de vibração ajustada em 3 mm/“g”. 
 
 
a) Obter o histograma e a distribuição cumulativa. 
 
b) Mostre que cálculo do diâmetro médio de Sauter pelo modelo RRB (o 
melhor se ajusta com d63,2 = 616,28 m e n = 2,2) e pelo histograma 
fornece o mesmo valor. 
 
 
 
 
 
 
 
6) Necessita-se peneirar um determinado material particulado, 4 ton/h, no 
sistema de peneiras vibratórias ilustrado. Calcular a produção de A, B e C em 
ton/h. A distribuição granulométrica do material é dada a seguir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
7) Uma massa de 25 g de determinado pó (1,8 g/cm3 de densidade) da 
indústria alimentícia foi submetido a uma elutriação realizada com água a 
30 0C, escoando com 37 cm3/min de vazão. Obter a distribuição de 
tamanho de partículas (dST x 100X), a partir dos os seguintes resultados 
obtidos na operação: 
 
 
 
 
 
 
8) A tabela apresentada a seguir mostra dados de velocidades de 
sedimentação (v) de uma suspensão aquosa, de determinado material 
particulado (2,6 g/cm3), a diferentes concentrações de sólidos (c), a 25 
0C. 
 
 
 
a) Extrapolar os dados para a determinação, à diluição infinita, da 
velocidade de sedimentação (v∞) das partículas. 
 
b) Utilizando a equação de Stokes, calcular o diâmetro médio de Stokes 
(dST) das partículas. 
 
9) O catálogo Haake fornece para o viscosímetro de Stokes de sua produção 
o seguinte resultado: 
 
 St k      
 
 
em que: 
µ = viscosidade do fluido; 
t = tempo para a esfera percorrer a distância H; 
ρS = densidade da esfera; 
ρ = densidade do fluido; 
k = fator que depende da geometria do sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
Sabe-se que: 
 o diâmetro interno do tubo é 15,937mm, a distância H, 100 mm e o 
diâmetro de esfera 11,10 mm; 
 A esfera se desloca no regime de Stokes; 
 o efeito de parede deve ser considerado. 
 são fornecidos, µ (em cp), t (em s) e as densidades (em g/cm3). 
 
Determinar o valor de k. 
 
 
10) Partículas de determinado material têm massa específica de 3,5 g/cm3 e, 
esfericidade de 0,7. Determinar as velocidades de elutriação para 
classificar um amostra de pó deste material nas faixas: 0-1 µm : 1-2 µm 
e 2-3 µm . O fluido de arraste é a água a 20 0C. 
 
 
11) É necessário separar os sólidos de uma suspensão de determinado 
sólido em água, utilizando a unidade mostrada no esquema a seguir. 
Determinar a percentagem de sólido que é coletada. Resolva considerando, 
o efeito da concentração de sólidos no diâmetro crítico de separação 
através do fator multiplicativo (e4c ), onde c é a fração volumétrica de 
sólidos na suspensão: 
i. sem admitir regime de Stokes; 
ii. admitir como válido o regime de Stokes. 
 
São dados: 
o vazão de alimentação: 10 m3/h; 
o concentração de sólidos na alimentação: 5 % p; 
o esfericidade das partículas: 0,8; 
o densidade do material: 2,85 g/cm3; 
o análise granulométrica: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12) Considere o esquema mostrado de uma linha de recalque. Dimensione o 
diâmetro da tubulação que vai desde o bocal de recalque da bomba até 
o reservatório elevado. 
 
 
 
São dados: 
- comprimento dos trechos retos de tubo: 
L1=4 m; L2=88 m; L3=75 m; L4=7 m. 
 
- vazão máxima: Q=200 m3/h. 
 
- cotas de elevação: 
bocal da bomba (ponto 1): H1=0,85 m; 
bocal do tanque (ponto 2) H2=13,70 m. 
 
- pressão de saída da bomba para a vazão 
considerada: P1=45 psig ≅ 316 kPa. 
 
- altura máxima do líquido no reservatório 
acima do ponto 2: hr= 9 m 
 
- pressão máxima reinante no reservatório: 
Pr=10 psig ≅ 70,3 kPa 
 
- peso específico do líquido: 9,5 N/dm3. 
 
- viscosidade cinemática: 5,50 cm2/s 
 
- comprimentos equivalentes dos acidentes: 
 válvula Gaveta: Leq=1,75 m 
 válvula de retenção: Leq=21,0 m 
 curva 90º: Leq=1,75 
 entrada no reservatório: Leq=10,0 m