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Resolução de exercícios 
União das Faculdades dos Grandes Lagos - UNILAGO 
Aula de Graduação em Engenharia Química 
Disciplina: Operações Unitárias I 
Profa. Dra. Carolina Médici Veronezi 
Exercício (16/04) 
1. No processamento de açúcar a partir de caldo de cana é usada 
a operação de decantação para separar as partículas 
indesejáveis. O processo ocorre a 30°C e o diâmetro das 
partículas foi obtido experimentalmente, sendo encontrado 2,9 
x 10-6 m2 e a densidade das partículas é de 1180 kg/m3. 
Determine a velocidade terminal dessas partículas 
considerando escoamento em regime laminar e adote as 
propriedades da água para o caldo clarificado. 
 Dados: viscosidade = 8 x 10-4 Pa 
 densidade = 995,67 kg/m3 
Exercício 
Para escoamento em regime laminar, 
 CD = 24/ NRe,p. e NRe,p = ρ v Dp 
 µ 
Consequentemente, 
vt = (ρp-ρ) g Dp
2 
 18 µ 
 
vt = (1180 – 995,6) 9,81 (2,9 x 10
-6)2 
 18 (8 x 10-4) 
 
vt = 1,056 x 10
-6 m/s 
 
Exercício (23/04) 
1. Sementes de maracujá dispostas em um secador semi-industrial 
de leito fixo são submetidas às seguintes condições: velocidade 
do ar de 0,7 m/s e temperatura de 50°C (ρar = 1,095 kg/m3; 
µar = 2,025 x 10-5 Pa/s). A altura do leito fixo é de 20 cm e as 
dimensões da bandeja do secador são 70 cm x 80 cm. A 
variação das dimensões das sementes, bem como da 
porosidade do leito para diferentes umidades foram obtidas 
experimentalmente em laboratório, cujos valores estão 
apresentados na Tabela 1. 
Exercício (23/04) 
Tabela 1. Diâmetro da partícula (Dp) e a porosidade (ɛb) a partir 
de dados experimentais de sementes de maracujá durante o 
processo de secagem em m leito fixo, de acordo com o 
conteúdo de umidade (Xw) 
 
 
 
 
 
 
 
Adote a esfericidade das sementes constante ao longo de todo o 
processo de secagem e igual a 0,76. Determine a potencia do 
ventilador para atender as condições desejadas do secador. 
Xw (kg/kg total) Dp (mm) ɛb (adimensiona) 
0,493 5,034 0,357 
0,408 4,967 0,366 
0,295 4,922 0,372 
0,211 4,894 0,374 
Exercício (23/04) 
1. Primeiro deve-se determinar o NRe,p para cada conteúdo de umidade, sendo: 
NRe,p = ρ v Dp = (1,095) (0,7) (5,034 10
-3) 
 (kg/m
3
) (m/s) (m)
 
= 191 
 µ 2,025 10
-5 
 kg/m s 
 
NRe,p = ρ v Dp = (1,095) (0,7) (4,967 10
-3) 
 (kg/m
3
) (m/s) (m)
 
= 188 
 µ 2,025 10
-5 
 kg/m s 
NRe,p = ρ v Dp = (1,095) (0,7) (4,922 10
-3) 
 (kg/m
3
) (m/s) (m)
 
= 186 
 µ 2,025 10
-5 
 kg/m s 
NRe,p = ρ v Dp = (1,095) (0,7) (4,894 10
-3) 
 (kg/m
3
) (m/s) (m)
 
= 185 
 µ 2,025 10
-5 
 kg/m s 
Exercício (23/04) 
1. Observe que todos os valores são superiores a 100, assim o regime é turbulento e é utilizado a 
equação de Burke-Plummer para a perda de carga para cada conteúdo de umidade. 
 
ΔP = 1,75 ρ (1 - εb) vs
2
 
 HL Desf
 
 (εb)
3 
Desf = esfericidade x Dp 
HL = 0,2 m 
 
ΔP = 1,75 1,095 x (1 – 0,357) (0,7) 
2
 
 0,2 (0,76 x 5,034x10
-3
) x (0,357)
3
 
 
ΔP = 694 Pa 
Xw (kg/kg total) NRe,p ΔP (Pa) 
0,493 191 694 
0,408 188 643 
0,295 186 612 
0,211 185 604 
Exercício (28/04) 
 1. O escoamento de fluidos através de leitos empacotados é 
aplicado em operações como filtração, adsorção, secagem e 
outras. No escoamento através de um leito constituído por 
partículas irregulares, observa-se que: 
a) a fase fluida que escoa através dos canais é repetidamente 
acelerada e desacelerada com perda de energia cinética. 
Falso, isso ocorre em escoamento através de leitos compactos 
b) a transição do escoamento laminar para o turbulento, nos 
canais largos, ocorre a uma vazão do fluido muito maior do que 
ocorre nos canais estreitos. 
Falso, esta transição ocorrerá a uma vazão do fluído muito menor 
do que ocorreria em canais estreitos. 
Exercício (28/04) 
 1. O escoamento de fluidos através de leitos empacotados é 
aplicado em operações como filtração, adsorção, secagem e 
outras. No escoamento através de um leito constituído por 
partículas irregulares, observa-se que: 
c) a queda de pressão por unidade de comprimento do leito é a 
mesma para o fluido que segue uma trajetória mais tortuosa e 
para o que segue por canais mais retos. 
d) o escoamento através de canais largos é mais lento que o 
escoamento através de canais estreitos e paralelos. 
Falso, escoamento através de canais largos é mais rápido que o 
escoamento por canais estreitos e paralelos, pois a queda de 
pressão por unidade de comprimento do leito deve ser constante, 
independentemente do canal que estiver considerado 
e) os canais e poros apresentam uma mesma seção reta média e 
mesmo comprimento total constante 
Exercício (28/04) 
 2. Várias operações unitárias na indústria de alimentos ocorrem 
em leitos porosos. O que são leitos porosos? Dê exemplo de UMA 
operação que utiliza leito poroso. 
Denominam-se aos meios que possuem canais pequenos através 
dos quais pode passar um fluido de meios porosos ou leitos 
porosos, ou seja, um meio poroso é uma fase sólida contínua que 
contém poros ou espaços vazios. Como exemplos têm-se os 
processos de filtração, fluidização, operações de transferências de 
calor e massa, etc. 
Exercício (28/04) 
 3. Em muitos processos industriais são aplicados diversos tipos de 
leitos. Qual a diferença entre leito fluidizado e vibrofluidizado? 
Fluidizado: Quando a velocidade do fluído é suficiente para 
provocar um movimento aleatório das partículas no leito, ou ainda 
no caso de grandes vazões do fluído que carrega os particulados, a 
operação é conhecida como fluidização 
Vibrofluidizado: Este leito possui algumas vantagens em relação ao 
leito fluidizado, em que a aplicação da vibração mecânica tem o 
intuito de facilitar a fluidização, reduzir o tempo de processo e a 
quantidade de ar para a fluidização, e eliminar as zonas mortas 
dentro do equipamento. Neste caso, a fluidização pode ser 
alcançada para materiais coesos, aderentes e pastas 
Exercício (28/04) 
 4. A fluidização é uma operação de contato sólido fluído, que pode 
ser utilizada em processos que requerem elevados coeficientes de 
transferência de massa e calor, como no craqueamento catalítico 
de naftas e outras frações de petróleo. Além da indústria de 
petróleo, o processo de fluidização pode ser também empregado 
na indústria química, petroquímica e metalúrgica, devido, 
principalmente, às excelentes características obtidas do contato 
entre as fases sólida e fluida. Considerando o processo de 
fluidização, julgue os itens abaixo em V (verdadeiro) ou F (falso). 
Exercício (28/04) 
( F ) Em leitos rasos e com diâmetro elevado, pode haver a passagem 
do gás sob a forma de bolhas, que, devido ao fenômeno da 
coalescência, ocasiona a formação de bolhas maiores, dando origem 
ao que se conhece como slugging, que deve ser evitado na prática. O 
uso de partículas grandes e pesadas ajuda a diminuir a ocorrência de 
slugging. 
Falso. Em alguns leitos fundos em vasos de diâmetro reduzido surgem 
“slugs”, grandes bolhas formadas pela coalescência de bolhas 
menores, cujo diâmetro é equivalente ao diâmetro do leito e 
movimentam-se num fluxo pistonado 
Exercício (28/04) 
( F ) Em um sistema líquido-sólido, um aumento no fluxo de líquido 
acima da condição de mínima fluidização, resulta em expansão 
progressiva do leito. As instabilidades decorrentes do aumento da 
vazão de líquido são pequenas, e regiões com elevadas porosidades 
ou heterogeneidade do leito são comuns. O leito nessa condição 
recebe o nome de leito fluidizado incipiente. 
Falso. Em sistemas líquido-sólido, o aumento da vazão acima da 
velocidade mínima de fluidização, resulta em uma fluidização suave, 
com expansão progressivado leito. Grandes instabilidades na vazão 
são amortizadas e permanecem pequenas, e a heterogeneidade, ou 
vazios de líquido em grande escala, não são observadas sob 
condições normais. Este leito é chamado de leito fluidizado 
particulado, leito fluidizado homogêneo ou suave. Em sistemas gás-
sólido, este leito pode ser observado somente em condições especiais 
de partículas muito finas com gás de elevada massa específica e a 
altas pressões. 
Exercício (28/04) 
( V ) Quando partículas pequenas são fluidizadas a uma vazão de gás 
suficientemente elevada, a velocidade terminal dos sólidos é 
excedida, a superfície do leito desaparece e suspensões ou mistura de 
partículas tornam-se evidentes, dando origem ao movimento intenso 
de porções de partículas e bolhas de gás de vários tamanhos, 
caracterizando o que se conhece como leito fluidizado turbulento. 
 
( V ) Além das altas taxas de transferência de calor e massa entre o 
fluido e as partículas sólidas, entre as vantagens obtidas pelo uso da 
fluidização, destacam-se a eficiência do processo de mistura, a 
capacidade do leito, a obtenção de condições praticamente 
isotérmicas no leito e a possibilidade de circulação das partículas 
entre duas ou mais unidades de fluidização. 
 Alguma 
dúvida 
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