SOLUÇÃO DA LISTA - OPERAÇÕES UNITÁRIAS I - PROVA FINAL - UFAM

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Lista de Exercícios – Fluidização 
 
1) Um leito fluidizado possui 80 kg de partículas de diâmetro 60 µm ( = 0,8) e densidade 2500 
kg/m3. O diâmetro do leito fluidizado é 40 cm e a altura mínima de fluidização é 50 cm. O fluido 
ascendente é ar ( = 0,62 kg/m3), que flui em regime turbulento no leito. Calcule: 
(a) A porosidade mínima de fluidização. 
(b) A perda de carga na altura mínima de fluidização. 
(c) A velocidade mínima de fluidização 
 
2) Partículas sólidas possuindo diâmetro de 0,12 mm, esfericidade de 0,88 e densidade de 1000 
kg/m3 serão fluidizadas com ar a 2 atm e 25ºC .(=1,84.10-5 Pa.s;  = 2,37kg/m3). A porosidade 
mínima de fluidização é 0,42. Com essas informações encontre: 
a) A altura mínima de fluidização considerando a seção transversal do leito vazio de 0,30 m2 e 
que o leito contém 300 kg de sólidos. 
b) A queda de pressão nas condições de fluidização mínima. 
c) A velocidade mínima de fluidização. 
 
3) Partículas sólidas possuindo diâmetro de 0,10mm, esfericidade de 0,86 e densidade de 
1200kg/m3 irão ser fluidizadas com ar a 2atm e 25ºC (=1,84.10-5 Pa.s; =2,37kg/m3). A 
porosidade mínima de fluidização é 0,43. O diâmetro do leito é de 0,60m e contém 350kg de 
sólidos. Com essas informações encontre: 
(a) A altura mínima de fluidização. 
(b) Encontre a queda de pressão nas condições de fluidização mínima. 
(c) Encontre a velocidade mínima de fluidização. 
(d) Utilizando 4 vezes a velocidade mínima, estime a porosidade do leito. 
 
4) Para limpar um filtro de areia, ele é fluidizado à condições mínimas utilizando água a 24 ⁰C. 
As partículas arredondadas de areia possuem densidade de 2550 kg/m3 e um tamanho médio 
de 0,40 mm. A areia possui as seguintes propriedades: esfericidade de 0,86 e porosidade mínima 
de fluidização de 0,42. 
(a) O diâmetro do leito é 0,40m e a altura desejada do leito para as condições mínimas de 
fluidização é 1,75m. Calcule a quantidade de sólidos necessários (massa de areia). 
(b) Encontre a queda de pressão nessas condições, e a velocidade mínima de fluidização. 
(c) Utilizando 4 vezes a velocidade mínima de fluidização, estime a porosidade e altura do 
leito expandido. 
 
 
 
Lista de Exercícios Sedimentação e Filtração 
1) Um ensaio de decantação foi realizado com uma suspensão de carbonato de cálcio. A 
concentração inicial é 0,236 kg/m3. A altura da interface em diferentes instantes 
durante a decantação foi medida e os resultados encontram-se na tabela abaixo. 
Calcular a área do decantador considerando QA.CA = 8,0 kg/h e CE = 0,55 kg/m3. 
a) Pelo método de Kynch. 
b) Pelo método de TALMADGE –FITCH. 
c) Calcule a altura do sedimentador. 
Tempo θ (h) Altura da interface Z (cm) 
0 36,0 
0,25 32,4 
0,50 28,6 
1,00 21,0 
1,75 14,7 
3,00 12,3 
4,75 11,6 
12,0 9,8 
20,0 8,0 
 
 
2) Se utilizando dos dados abaixo, obtidos em um ensaio de proveta, calcule a área 
do sedimentador contínuo industrial com QA = 30m
3/h; CE: 0,25g/cm
3 e CA = 
0,0729 𝑔 𝑐𝑚3⁄ . 
a) Pelo método de Kynch. 
b) Pelo método de TALMADGE –FITCH. 
c) Calcule a altura do sedimentador. 
 
TEMPO (min) ALTURA (cm) 
0 19,6 
2 17,7 
4 15,7 
6 14,1 
8 13 
10 12 
12 11,2 
14 10,5 
16 9,6 
18 9 
20 8,5 
24 7,6 
28 6,8 
32 6 
36 5,4 
40 4,8 
44 4,3 
48 3,9 
52 3,5 
56 3,2 
60 2,9 
64 2,6 
68 2,5 
72 2,4 
 
3) Contam-se com os dados da filtração em laboratório de uma suspensão de CaCO3 
em água a 298,2 K (25°C) e a uma pressão constante (-∆p) de 338 kN /m2 = 338 
kPa. Área do filtro prensa de placa: A = 0,0439 m2. A concentração de sólidos/m3 
do filtrado: cs = 23,47 kg/m3 
 
a) Calcule as constantes α e Rm a partir dos dados experimentais de volume de 
filtrado (m3) versus tempo de filtração (s). 
 
Tempo (s) Volume (m3) 
4,4 0,498 x 10-3 
9,5 1,000 x 10-3 
16,3 1,501 x 10-3 
24,6 2,000 x 10-3 
34,7 2,498 x 10-3 
46,1 3,002 x 10-3 
59,0 3,506 x 10-3 
73,6 4,004 x 10-3 
89,4 4,502 x 10-3 
107,3 5,009 x 10-3 
 
b) Estime o tempo necessário para filtrar 1m3 da mesma suspensão em um filtro 
industrial com 1m2 de área. 
c) Se o tempo limite para essa filtração fosse de 1h, qual deveria ser a área do 
filtro? 
 
4) Um filtro de tambor rotativo, estando 33% submerso, será usado para a filtração 
da suspensão de CaCO3 em H2O, a massa de sólidos por volume de filtrado foi 
de 23,5 g/L e a temperatura foi de 25 oC (H2O=0,886x10-3 kg/[m s]). Calcule a 
área do filtro necessária para se obter 0,12 m3 de filtrado por ciclo de filtração, 
sabendo que: 
- Será usada uma queda de pressão de 67 kPa; 
- A resistência do meio filtrante pode ser desprezada; 
O tempo de ciclo de filtração é de 250 s. 
0 = 1,4x1010 m/kg