LISTA EXTRA OP3 PARTE2 UFAM 2017.1

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UNIVERSIDADE DO AMAZONAS 
FACULDADE DE TECNOLOGIA 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
Setor Norte do Campus Universitário - Bloco H, Av. Gal. Rodrigo Octávio Jordão Ramos, 3000 – Coroado 
69077-000 Manaus, AM. Fone/Fax: (092) 3647-4035/4028 
 
 
FTQ013 – OPERAÇÕES UNITÁRIAS III 
LISTA DE EXERCÍCIOS DA AV2 
 
Questão 1 – Pretende-se produzir 1.000 Kg de um sólido S sob a forma de cristais a partir de 12.000 Kg de 
uma solução aquosa saturada, que se encontra em um cristalizador a 80ºC. A solubilidade de S em água é 
aproximada por S = 0,02 + 0,001 T, em que S[=] gS/gH2O, T [=] ºC. Determine até que temperatura deve ser 
resfriada, no cristalizador, a solução saturada. 
 
Questão 2 – Uma das indústrias químicas de base é a de produção de carbonato de sódio, pois constitui 
matéria-prima fundamental de indústrias químicas, indústrias de vidro, entre outras. Para tais aplicações, este 
produto deve apresentar-se como sólido. Assim sendo, as plantas industriais de produção de Na2CO3, que o 
produzem a partir de CaCO3 do sal marinho, demandam etapas de produção de sólido a partir de uma solução 
saturada. Em uma destas plantas, um engenheiro de processo ficou encarregado de dimensionar um tanque 
refrigerador e cristalizador para produzir Na2CO3.10H2O a partir de uma corrente de alimentação de 15 000 
kg/h, com concentração de 40% de Na2CO3. Sabendo que a especificação do projeto exigia que a solução 
diluída de Na2CO3, na saída do tanque, deveria ter concentração de 26 % m/m, determine a quantidade de 
cristais de Na2CO3.10H2O produzida neste equipamento. 
. 
Questão 3 - Um evaporador de área 84,2 m² e U = 2250 W/m².K é utilizado para produzir água destilada que 
alimentará uma caldeira. Água de torneira contendo 400 ppm de sólidos dissolvidos, a 14,6ºC, é utilizada 
como alimentação do evaporador. O evaporador opera a uma pressão absoluta de 1 atm e uma corrente de 
vapor saturado a 115,8ºC está disponível para uso. Dado: Cpágua (15,8ºC) = 4,187 kJ/kg.K. 
a) Calcule a quantidade de água destilada produzida por hora, se a saída de líquido contem 800 ppm de 
sólidos. 
b) Recalcule a quantidade de água destilada produzida por hora, se somente a pressão no evaporador 
fosse reduzida para 47,39 kPa, mantendo as mesmas condições. 
c) Discorra sobre os resultados encontrados. 
 
Questão 4 – Nos processos industriais destinados à produção de sais, geralmente as etapas desenvolvidas para 
produção de um produto cristalino se dão a partir de etapas antecedentes de evaporação, de modo a concentrar 
uma solução salina mais diluída. Em uma planta de produção de sal de cozinha (NaCl), uma corrente de 
alimentação de concentração de 1% em massa, a temperatura de 311 K, deve ser concentrada até uma 
concentração final de 1,5% em massa. Para tanto, o gerente de processos efetuou a compra de um evaporador 
de único efeito, que deverá operar com vazão de alimentação de 11 000 kg/h. Para o fornecimento de calor, a 
planta dispõe de uma corrente de vapor saturado a 143,3 KPa, proveniente de uma caldeira. As especificações 
técnicas do equipamento comprado, indicam que o coeficiente global de troca térmica é de 1704 W/m²K. A 
partir destas condições, determine a quantidade de vapor demandada para operação do evaporador, a 
quantidade de produto formada, bem como a área de troca térmica, assumindo que a solução diluída tem 
aproximadamente mesmo ponto de ebulição que a água. (Dados: calor específico da corrente de alimentação 
é de 4,14 KJ/kgK). 
 
UNIVERSIDADE DO AMAZONAS 
FACULDADE DE TECNOLOGIA 
CURSO DE ENGENHARIA QUÍMICA 
Setor Norte do Campus Universitário - Bloco H, Av. Gal. Rodrigo Octávio Jordão Ramos, 3000 – Coroado 
69077-000 Manaus, AM. Fone/Fax: (092) 3647-4035/4028 
 
 
 
Questão 5 – Uma das diversas áreas de atuação dos engenheiros de processo é na agroindústria, e a produção 
de soja é um dos principais setores da economia nacional. Nesta cadeia produtiva, um dos principais desafios, 
é a preservação da matéria-prima, produto alimentício, que pode ser escoada em grandes quantidades, por 
quilômetros, até que atenda outros processos produtivos, dentro ou fora do país. Para tanto, o processo de 
secagem é uma etapa fundamental de processamento, por exemplo, de grãos, a fim de remover a umidade e 
assim, impedir a proliferação de microrganismos nos mesmos. Desta forma, em uma agroindústria de 
produção de soja, deve-se construir um secador de grãos para atender uma produção de 75 ton/h. Dispõe-se 
de um sistema de ventilação de ar com sopradores que fornecem uma vazão 3 000 m³/min, acoplado a um 
sistema de aquecimento que permite a esta corrente atingir temperatura de 90 ºC. A média, para o ar ambiente, 
é de temperatura de bulbo seco a 25 ºC e umidade relativa de 80%. A partir destes dados de projeto, sabendo 
que o sistema de aquecimento tem eficiência energética de 85%, pede-se a um engenheiro de processos que 
determine o custo médio de operação do secador, sabendo que o combustível utilizado é gás natural, que é 
fornecido pela companhia operadora a R$ 4,30/m³. (Considerações: poder calorífico do gás natural de, 
aproximadamente, 32 000 KJ/kg; o gás natural tem comportamento de gás ideal). 
 
Questão 6 – Um estagiário de engenharia ficou encarregado, por seu orientador, de checar se a corrente de 
alimentação de ar de um processo de secagem estava dentro das especificações de projeto para as quais foi 
dimensionado o secador, utilizando um termohigrômetro. O projeto exigia que a pressão parcial de vapor 
máxima nesta corrente, deveria ser de 1,60 KPa. Sabendo que a temperatura e pressão, em média, do ar 
ambiente na região em que está instalado o secador é de 28 ºC e 101,3 KPa, respectivamente, determine a 
medida máxima de umidade relativa percentual a ser indicada no aparelho, para que a corrente de alimentação 
esteja dentro da especificação de projeto.