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Operações Unitárias

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■ Como julgar sentenças corretas/incorretas

“kg/m³ é a dimensão da massa específica.” — INCORRETA. kg/m³ é uma unidade; a dimensão é M L■³.
Com base no texto, julgue a sentença: “kg/m³ é a dimensão da massa específica.”
CORRETA
INCORRETA

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Respostas

Ed

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A sentença “kg/m³ é a dimensão da massa específica.” é INCORRETA. Explicação passo a passo: - kg/m³ é uma unidade de medida (unidade de massa por volume). - Dimensão refere-se à natureza física da grandeza, expressa em termos das dimensões fundamentais (M para massa, L para comprimento, T para tempo, etc.). - A dimensão da massa específica é M L⁻³ (massa por volume). Portanto, kg/m³ é uma unidade, não uma dimensão.

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■ Como julgar sentenças corretas/incorretas

“Um número adimensional possui dimensão de comprimento.” — INCORRETA. Por definição, suas dimensões se cancelam.
Com base no texto, julgue a sentença: “Um número adimensional possui dimensão de comprimento.”
CORRETA
INCORRETA

■ Como julgar sentenças corretas/incorretas

“Rotor aberto é preferencialmente destinado a líquidos com grandes partículas sólidas.” — CORRETA. O material explica que rotores abertos permitem passagem de partículas relativamente grandes.

“Bombas centrífugas são bombas de deslocamento positivo.” — INCORRETA. São turbobombas.

“O difusor de um compressor centrífugo ajuda a transformar velocidade em pressão.” — CORRETA. Essa é a função descrita no material.
Julgue as sentenças a seguir como CORRETAS ou INCORRETAS:
1. Rotor aberto é preferencialmente destinado a líquidos com grandes partículas sólidas.
2. Bombas centrífugas são bombas de deslocamento positivo.
3. O difusor de um compressor centrífugo ajuda a transformar velocidade em pressão.
1-CORRETA, 2-INCORRETA, 3-CORRETA
1-INCORRETA, 2-CORRETA, 3-INCORRETA
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1-INCORRETA, 2-INCORRETA, 3-CORRETA

■ Como julgar sentenças corretas/incorretas

“A perda localizada vem apenas de trechos retos longos.” — INCORRETA. Trechos retos estão associados à perda distribuída; válvulas e acessórios geram perdas localizadas.

“A área de uma seção circular aumenta com o quadrado do diâmetro.” — CORRETA. A = πD²/4.

“Aumentar o diâmetro, mantendo vazão, tende a reduzir a velocidade média.” — CORRETA. Aumentando a área, V = Q/A diminui.
Julgue as sentenças a seguir como CORRETAS ou INCORRETAS:
1. A perda localizada vem apenas de trechos retos longos.
2. A área de uma seção circular aumenta com o quadrado do diâmetro.
3. Aumentar o diâmetro, mantendo vazão, tende a reduzir a velocidade média.
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1-CORRETA, 2-INCORRETA, 3-INCORRETA
1-INCORRETA, 2-INCORRETA, 3-CORRETA
1-CORRETA, 2-CORRETA, 3-INCORRETA

■ Como julgar sentenças corretas/incorretas

“O ponto de operação é obtido onde a curva da bomba e a do sistema se cruzam.” — CORRETA. É a condição simultânea de equilíbrio entre oferta e demanda de carga.

“Cavitação é evitada quando NPSHd é menor que NPSHr.” — INCORRETA. A condição segura é NPSHd ≥ NPSHr.

“A potência hidráulica aumenta com Q e H.” — CORRETA. P_h = γQH.
Julgue as sentenças a seguir como CORRETAS ou INCORRETAS:
1. O ponto de operação é obtido onde a curva da bomba e a do sistema se cruzam.
2. Cavitação é evitada quando NPSHd é menor que NPSHr.
3. A potência hidráulica aumenta com Q e H.
1-CORRETA, 2-INCORRETA, 3-CORRETA
1-INCORRETA, 2-CORRETA, 3-INCORRETA
1-CORRETA, 2-CORRETA, 3-INCORRETA
1-INCORRETA, 2-INCORRETA, 3-CORRETA

→ Conceitualmente: força de arraste ≈ peso aparente do leito.

Umf

→ Velocidade mínima de fluidização; cálculo depende do regime e da correlação usada.

Exemplo de prova / situação prática

• Uma questão pode pedir Umf a partir de propriedades das partículas e do fluido.

• Observe se o fluido é gás ou líquido e quais correlações o enunciado fornece.

■ O que mais importa para a prova

• Fluidização não é simplesmente “escoamento em tubo”; há interação intensa entre fases.

• A velocidade mínima de fluidização é um conceito-chave.

• Não confunda velocidade superficial com velocidade intersticial.

■ Como julgar sentenças corretas/incorretas

“A fluidização ocorre quando o fluido não interage com as partículas.” — INCORRETA. A interação fluido-sólido é essencial.

“Existe uma condição de velocidade mínima para iniciar a fluidização.” — CORRETA. É a velocidade mínima de fluidização.

“Fluidização pode melhorar transferência de calor e massa.” — CORRETA. A mistura e contato entre fases são favorecidos.
Com base no texto e conceitos apresentados, julgue as sentenças abaixo sobre fluidização e assinale a alternativa correta.
A fluidização ocorre quando o fluido não interage com as partículas.
Existe uma condição de velocidade mínima para iniciar a fluidização.
Fluidização pode melhorar transferência de calor e massa.
a) Apenas a primeira sentença é correta.
b) Apenas a segunda e terceira sentenças são corretas.
c) Todas as sentenças são corretas.
d) Nenhuma sentença é correta.

Resumo de Operações Unitárias Página 35

Módulo 1 — Fundamentos da filtração

Visão geral: Filtração separa sólidos suspensos de um fluido usando um meio filtrante. O material apresenta nomenclatura, mecanismos e tipos de filtros.

O que é?

• Filtração

• Filtrado

Como funciona e para que serve?

• Separação de partículas sólidas suspensas em um fluido pela passagem através de meio filtrante.

• Fluido que atravessou o meio filtrante.

Vocabulário — o que é / como funciona / finalidade / exemplo

Filtração O que é: Separação de partículas sólidas suspensas em um fluido pela passagem através de meio filtrante.
Como funciona: O fluido atravessa o meio; sólidos são retidos e formam torta.
Finalidade: Clarificar líquido ou recuperar sólido.
Exemplo: Filtro-prensa separando sólido de suspensão.

Filtrado O que é: Fluido que atravessou o meio filtrante.
Como funciona: Passa pelos poros/canais do meio.
Finalidade: Obter líquido clarificado.
Exemplo: Água que sai limpa de um filtro.

Torta O que é: Camada de sólidos acumulada sobre o meio filtrante.
Como funciona: Aumenta progressivamente a resistência ao escoamento.
Finalidade: Recuperar sólido e/ou clarificar líquido.
Exemplo: Camada de lodo em filtro-prensa.

Meio filtrante O que é: Material poroso que permite passagem do fluido e retenção de partículas.
Como funciona: Oferece resistência ao escoamento e atua como barreira inicial.
Finalidade: Separar sólidos.
Exemplo: Tecido filtrante de um filtro-prensa.

Resistência do meio O que é: Resistência hidráulica oferecida pelo próprio meio filtrante.
Como funciona: Depende do material, espessura e estrutura.
Finalidade: Entrar no cálculo da queda de pressão.
Exemplo: Tecido muito fechado oferece maior resistência.

Fórmulas e relações para lembrar
∆P = P1 − P2

→ Queda de pressão que impulsiona a filtração.

Resistência total = resistência do meio + resistência da torta

→ A torta se torna cada vez mais importante conforme cresce.

Q = dV/dt

→ Vazão de filtrado em termos do volume acumulado.

Exemplo de prova / situação prática

• Inicialmente, o filtro está sem torta e a resistência é menor; depois, a torta cresce e a vazão pode diminuir.

• Em uma filtração de pressão constante, a pressão é mantida e a vazão tende a cair conforme a torta aumenta.

■ O que mais importa para a prova

• Memorize: filtrado = fluido que passa; torta = sólido retido.

• Resistência da torta aumenta com a espessura.

• Pressão constante e vazão constante são condições de operação diferentes.

■ Como julgar sentenças corretas/incorretas

“A torta reduz a resistência ao escoamento à medida que cresce.” — INCORRETA. A torta adiciona resistência.

“O filtrado é a fase que atravessa o meio.” — CORRETA. É a definição.
Considerando os conceitos apresentados sobre filtração, assinale a alternativa correta.
A torta reduz a resistência ao escoamento à medida que cresce.
O filtrado é a fase que atravessa o meio.
O meio filtrante não participa da resistência total.
a) Apenas a primeira sentença é correta.
b) Apenas a segunda sentença é correta.
c) Apenas a terceira sentença é correta.
d) A segunda sentença é correta e as outras são incorretas.

Resumo de Operações Unitárias Página 37

Módulo 2 — Teoria da filtração

Visão geral: Apresenta as equações de filtração, resistividade da torta, tortas compressíveis/incompressíveis e operações a pressão ou vazão constante.

O que é?

• Torta incompressível

• Torta compressível

Como funciona e para que serve?

• Torta cuja estrutura/resistência específica não muda significativamente com a pressão.

• Torta cuja estrutura se compacta quando a pressão aumenta.

Vocabulário — o que é / como funciona / finalidade / exemplo

Torta incompressível O que é: Torta cuja estrutura/resistência específica não muda significativamente com a pressão.
Como funciona: A resistência específica pode ser tratada como aproximadamente constante.
Finalidade: Simplificar o dimensionamento.
Exemplo: Partículas formando torta rígida.

Torta compressível O que é: Torta cuja estrutura se compacta quando a pressão aumenta.
Como funciona: A resistência específica aumenta com a pressão.
Finalidade: Representar lodos e materiais compressíveis.
Exemplo: Torta de partículas finas e deformáveis.

Filtração a vazão constante

O que é: Condição em que a vazão é mantida aproximadamente constante durante determinada etapa.
Como funciona: A pressão tende a variar para vencer resistência crescente.
Finalidade: Controlar produção/fluxo.
Exemplo: Bomba mantendo vazão enquanto a torta cresce.

Filtração a pressão constante

O que é: Condição em que a queda de pressão é mantida.
Como funciona: A vazão diminui conforme a resistência cresce.
Finalidade: Analisar evolução da filtragem.
Exemplo: Filtro-prensa operando com pressão definida.

Fórmulas e relações para lembrar
dV/dt ∝ ∆P/[µ(Rm + Rc)]

→ Relação conceitual entre vazão, pressão e resistências.

Rc = α c V/A

→ Forma comum de resistência da torta, com α resistividade e c concentração de sólidos, conforme convenções.

t/V = (µ α c/(2A²∆P))V + µRm/(A∆P)

→ Forma integrada típica para pressão constante; confira a notação do material na questão.

Exemplo de prova / situação prática

• Em pressão constante, conforme V aumenta, a torta cresce e a vazão instantânea diminui.

• Em vazão constante, a pressão necessária aumenta com a resistência da torta.

■ O que mais importa para a prova

• Saiba identificar qual variável é mantida constante.

• Compressibilidade da torta muda a relação entre pressão e resistência.

• Questões de filtro-prensa frequentemente combinam área, tempo de filtração, lavagem e limpeza.

■ Como julgar sentenças corretas/incorretas

“Em pressão constante, a vazão tende a permanecer constante mesmo com crescimento da torta.” — INCORRETA. A resistência aumenta e a vazão tende a diminuir.

“Torta compressível pode aumentar sua resistência com a pressão.” — CORRETA. A compactação altera a estrutura.

“Em vazão constante, pode ser necessário aumentar a pressão conforme a torta cresce.” — CORRETA. A resistência crescente exige maior força motriz.
Analise as sentenças a seguir sobre a teoria da filtração e assinale a alternativa correta.
Em pressão constante, a vazão tende a permanecer constante mesmo com crescimento da torta.
Torta compressível pode aumentar sua resistência com a pressão.
Em vazão constante, pode ser necessário aumentar a pressão conforme a torta cresce.
a) Apenas a primeira sentença é correta.
b) Apenas a segunda e terceira sentenças são corretas.
c) Todas as sentenças são corretas.
d) Nenhuma sentença é correta.

Resumo de Operações Unitárias Página 39

Módulo 3 — Filtro-prensa industrial

Visão geral: Foca projeto e otimização de filtro-prensa, incluindo área, tempo de filtração, lavagem da torta, limpeza e produção por batelada.

O que é?

• Filtro-prensa

• Tempo de lavagem

Como funciona e para que serve?

• Filtro de batelada composto por placas/quadros ou elementos equivalentes onde a suspensão é pressionada contra o meio filtrante.

• Tempo usado para lavar a torta após a filtração.

Vocabulário — o que é / como funciona / finalidade / exemplo

Filtro-prensa O que é: Filtro de batelada composto por placas/quadros ou elementos equivalentes onde a suspensão é pressionada contra o meio filtrante.
Como funciona: A torta se acumula em câmaras; ao final, o equipamento pode ser aberto e a torta removida.
Finalidade: Clarificar e recuperar sólidos.
Exemplo: Desidratação de lodo.

Tempo de lavagem O que é: Tempo usado para lavar a torta após a filtração.
Como funciona: Líquido de lavagem atravessa a torta e remove solutos/impurezas.
Finalidade: Purificar a torta.
Exemplo: Lavar sais retidos na torta.

Tempo de ciclo O que é: Soma das etapas que formam uma batelada: filtração, lavagem e desmontagem/limpeza, conforme problema.
Como funciona: Determina produção por unidade de tempo.
Finalidade: Otimizar produtividade.
Exemplo: 80 min filtração + 40 lavagem + 20 limpeza = 140 min/ciclo.

Condição otimizada O que é: Condição operacional que maximiza produção/uso do filtro.
Como funciona: Compara volume, tempo e etapas do ciclo.
Finalidade: Escolher ponto de operação economicamente melhor.
Exemplo: Encerrar a batelada antes de encher completamente se isso aumentar produção.

Fórmulas e relações para lembrar
Tempo de ciclo = t_f + t_l + t_limpeza

→ Relação básica de produção por batelada.

Produção média = volume de filtrado/tempo de ciclo

→ Use unidades coerentes.

Área total = número de quadros × área por quadro

→ Quando cada quadro tem área conhecida.

Exemplo de prova / situação prática

• Se um filtro produz V por batelada e o ciclo dura 140 min, produção média depende de V/140 min.

• Uma batelada não precisa necessariamente terminar com todos os quadros completamente cheios se a otimização mostrar maior produção média antes disso.

■ O que mais importa para a prova

• Conheça as três parcelas do ciclo.

• Em problemas de escala, mantenha atenção às relações de área, espessura e tempo.

• Filtro-prensa é operação descontínua/batelada.

■ Como julgar sentenças corretas/incorretas

“O tempo de limpeza pode ser ignorado na produção por batelada.” — INCORRETA. Ele participa do tempo de ciclo.

“Aumentar a torta sempre aumenta indefinidamente a produtividade.” — INCORRETA. A resistência aumenta e pode tornar o processo mais lento.

“Produção média depende do volume produzido e do tempo total do ciclo.” — CORRETA. É a base da otimização.
Sobre o filtro-prensa industrial, analise as sentenças abaixo e assinale a alternativa correta.
O tempo de limpeza pode ser ignorado na produção por batelada.
Aumentar a torta sempre aumenta indefinidamente a produtividade.
Produção média depende do volume produzido e do tempo total do ciclo.
a) Apenas a primeira sentença é correta.
b) Apenas a segunda sentença é correta.
c) Apenas a terceira sentença é correta.
d) Nenhuma sentença é correta.

Resumo de Operações Unitárias Página 41

TEMA 7 — BOMBEAMENTO DE FLUIDOS
Fonte principal: PDF 01391

Quantidade de módulos: 4

Prioridades deste tema: Parâmetros de bombas, Comportamento de bombas em série e paralelo, Efeito de bombas em redes, Bomba mais adequada e cavitação

Sucção O que é: Trecho que leva o fluido até a entrada da bomba.
Como funciona: Condições de sucção influenciam NPSH e cavitação.
Finalidade: Alimentar a bomba com segurança.
Exemplo: Tubulação entre tanque e bomba.

Fórmulas e relações para lembrar
H_B ≈ H_geo + h_L + diferenças de pressão

→ Forma conceitual da carga requerida; use a equação exata do enunciado.

P_h = γQH

→ Potência hidráulica.

P_motor = P_h/η

→ Potência de entrada considerando rendimento.

Exemplo de prova / situação prática

• Questão típica: determine vazão, escolha diâmetro comercial, calcule perdas, depois carga e potência da bomba.

• Quanto maior a perda de carga, maior a carga requerida e a potência.

■ O que mais importa para a prova

• Não pule o cálculo de perda de carga.

• Verifique unidades de Q antes de calcular potência.

• Rendimento menor → maior potência de motor para a mesma potência hidráulica.

■ Como julgar sentenças corretas/incorretas

“A carga da bomba depende apenas do desnível geométrico.” — INCORRETA. Também entram perdas e, conforme o sistema, diferenças de pressão.

“Potência hidráulica depende de γ, Q e H.” — CORRETA. P_h = γQH.

“Perda de carga maior pode exigir bomba de maior potência.” — CORRETA. Aumenta a carga necessária.

Bombas em série O que é: Duas ou mais bombas instaladas uma após outra.
Como funciona: Para mesma vazão, as cargas se somam aproximadamente.
Finalidade: Vencer alturas maiores.
Exemplo: Duas bombas para aumentar pressão disponível.

Bombas em paralelo O que é: Duas ou mais bombas alimentando o mesmo sistema.
Como funciona: Para mesma carga, as vazões se somam aproximadamente.
Finalidade: Aumentar vazão e flexibilidade.
Exemplo: Duas bombas atendendo grande demanda.

Ponto de operação O que é: Interseção entre curva equivalente das bombas e curva do sistema.
Como funciona: Define Q e H efetivos.
Finalidade: Avaliar associação.
Exemplo: Curvas de duas bombas em paralelo cruzando a curva do sistema.

Fórmulas e relações para lembrar
Série: H_total ≈ H1 + H2

→ Na mesma vazão, cargas se somam.

Paralelo: Q_total ≈ Q1 + Q2

→ Na mesma carga, vazões se somam.
Com base no texto sobre bombeamento de fluidos, julgue as sentenças abaixo e assinale a alternativa correta.
A carga da bomba depende apenas do desnível geométrico.
Potência hidráulica depende de γ, Q e H.
Perda de carga maior pode exigir bomba de maior potência.
a) Apenas a primeira sentença é correta.
b) Apenas a segunda e terceira sentenças são corretas.
c) Todas as sentenças são corretas.
d) Nenhuma sentença é correta.