Questões de Engenharia Química (ENADE)

Uma das rotas mais usuais para a produção de biodisel é a rota alcalina. O etóxido de sódio, um dos catalisadores mais empregados, é preparado a partir de etanol e hidróxido de sódio, conforme representado abaixo.

A figura abaixo apresenta o diagrama de equilíbrio de fases para o sistema etanol-água. A partir dessas informações, assinale a opção incorreta.

Há muitos anos o homem tem desenvolvido e aperfeiçoado processos para conversão entre calor e trabalho. Entre os mais destacados exemplos, podem ser citadas as máquinas a vapor e as máquinas frigoríficas, com as quais foi possível desenvolver motores a vapor, usinas termelétricas e refrigeradores. Acerca de calor e trabalho, assinale a opção correta.

A expansão isoenergética de um certo gás cujas grandezas PVT são descritas pela equação de estado de Van der Waals é expressa por em que CV é a capacidade calorífica molar a volume constante. Ao sofrer uma expansão isoenergética, o gás

Propõe-se um novo processo para produzir 1,2-butadieno a partir do butano. Emprega-se para isso um reator que opera em fase líquida, com catalisador na forma de partículas sólidas muito finas, dispersas no líquido, operando a 80°C e 9 bar. A figura abaixo mostra o fluxograma do processo.

Memorial Descritivo: Butano é alimentado ao reator pela corrente 1. No reator ocorre a reação com conversão de 60% da carga. A descarga é feita pela evaporação dos produtos e do reagente, que deixam o reator pela corrente 2, de modo a evitar operações para a recuperação do catalisador. O condensador parcial TC1 condensa e resfria parte da descarga. O vaso V1 separa a fase líquida do hidrogênio formado. A fase líquida é separada na destiladora T1, obtendo-se no fundo o 1,2-butadieno com pureza de 98% molar. O butano é recuperado no topo da torre e reciclado para o reator. A destiladora opera a uma pressão de 2,7 bar. Analisando o processo proposto, constata-se que a

A equação em que

representa um balanço

A reação em fase gasosa entre enxofre e metano foi estudada em um reator tubular de 10,0 mL. Em uma corrida a 600 °C e 1 bar, são produzidos 0,76 g de dissulfeto de carbono por hora, sendo as vazões de metano e enxofre de 0,1 gmol.h -1 e 0,2 gmol.h -1 , respectivamente, como representado a seguir. Considerando-se essas informações, o valor da velocidade específica da reação, em gmol.mL -1 .bar -2 .h -1 , é de

A fluidização é uma operação unitária com aplicação em diversos processos industriais como craqueamento catalítico, secagem de bagaço de cana e revestimento de comprimidos. Um ensaio em um leito fluidizado com partículas médias e de tamanho uniforme resultou na figura abaixo, que relaciona a queda de pressão entre a base e o topo de um leito (?P) em função da velocidade superficial do gás (v). Com base na figura acima, avalie as afirmações a seguir. I. No ponto A, o leito ainda é fixo, mas a perda de carga do fluido é suficiente para equilibrar o peso das partículas; de A até B, há uma região instável em que o leito aumenta sua porosidade e sofre uma pequena expansão; em B, que representa o ponto de fluidização, as partículas ainda estão bem próximas umas das outras. II. De B para C, a queda de pressão cai ligeiramente e atinge valor aproximadamente constante CD, que independe da velocidade do fluido; em C inicia-se a movimentação desordenada das partículas no interior do leito, o que causa muita turbulência. III. A fluidização acontece entre os pontos C e E, também conhecidos por fluidização em fase densa; a partir do ponto E, diminuindo-se a velocidade do gás, o leito se contrai, passa pelo ponto D e chega ao ponto F, onde ocorre a porosidade máxima que se pode alcançar em um leito fixo. IV. No ponto F, atinge-se uma condição em que todas as partículas são suspensas pelo fluxo ascendente do gás, e onde as forças de fricção entre as partículas e o fluido contrabalançam o peso das partículas; a queda de pressão, através de qualquer seção no leito, é igual ao peso do fluido e das partículas; o leito é considerado fluidizado e denomina-se leito fluidizado incipiente, ou leito na mínima fluidização. É correto apenas o que se afirma em

Como forma de aplicar os conceitos de transferência de calor em estado transiente, um estudante de engenharia calculou o tempo necessário para que o centro de um ovo com 5 em de diâmetro, que estava numa geladeira à temperatura de 5°C, alcançasse a temperatura de 65°C. O ovo foi inserido em água fervendo à temperatura de 98°C. Considerou que o ovo era perfeitamente esférico e constituído em sua maior parte por água, e estimou sua condutividade térmica em 0,6 W/m.°C e seu coeficiente de transferência de calor por convecção em 1 200 W/m 2 .°C. A respeito do resultado do experimento, avalie as afirmações a seguir. I. A solução analítica de problemas de condução de calor transiente envolve séries infinitas e equações implícitas, difíceis de avaliar. Para simplificar os cálculos e usar gráficos ou relações simples que permitem expressar a solução com erro

aceitável, deve-se avaliar o valor do número de Fourier calculado e considerar que o ovo está inicialmente a uma temperatura uniforme e constante, que não há geração de calor e que o coeficiente de transferência de calor por convecção é constante e uniforme. II. Um pequeno valor para o número de Biot indica que a resistência interna do ovo à condução de calor é pequena, quando comparada à resistência devido à convecção entre a casca e a água. III. Com os dados e as propriedades determinadas no experimento, é correto afirmar que o número de Biot para o ovo é igual a 0,5. IV. Para calcular o tempo necessário para que a temperatura no centro do ovo alcance 65°C, basta multiplicar o número de Fourier pelo quadrado do raio do ovo e dividir o resultado pela difusividade do ovo. É correto apenas o que se afirma em

A matriz energética brasileira é composta, principalmente, por usinas hidrelétricas. No entanto, as usinas termelétricas ganharam importância como complementação das fontes hidráulicas. Elas têm recebido incentivos para ampliação e otimização dos seus processos, especialmente a partir do final da década de 90. Nesse contexto, o carvão mineral adquire grande importância para a matriz energética brasileira. No entanto, o controle ambiental sobre essa fonte requer um rigoroso planejamento e gestão das fontes estacionárias de emissão, pois a queima produz gases poluentes como SOx, NOx, CO e material particulado, com distribuição granulométrica da ordem de micrômetros, que podem escapar às operações de controle, sendo emitidos para a atmosfera. Com base na composição citada, é possível realizar o tratamento da emissão gasosa de um processo de queima do carvão mineral por meio de

Denominam-se cargas os elementos de um circuito elétrico que se opõem à passagem de corrente elétrica. Essencialmente, distinguem-se três tipos de cargas: resistivas, capacitivas e indutivas. As cargas resistivas dissipam energia, enquanto as puramente capacitivas ou puramente indutivas são consideradas armazenadoras de energia. Se o circuito mostrado acima é alimentado por uma fonte de tensão contínua de 12 V e as lâmpadas são de 12 V/6 W, observa-se que, em regime permanente,

Observe o programa classificador ("sort"), em pseudocódigo, apresentado abaixo. Esse programa classifica, em ordem

O transporte de um fluido entre dois pontos no interior de um tubo ocorre simultaneamente, com perda de energia, devido ao atrito do fluido com a parede e ao escoamento turbulento. Portanto, quanto maior for a rugosidade da parede da tubulação ou mais viscoso for o fluido, maior será a perda de energia. A forma de determinação do fato de atrito for estabelecida em 1939, por intermédio da equação de Colebrook-White, apresentada a seguir. em quem

A resolução desse equação requer um processo iterativo, pois a função é implícita em relação ao fator de atrito (presente nos dois membros da equação).Em 1939, a resolução de equações por procedimentos iterativos demandava excesso de tempo, mas, com o desenvolvimento dos conhecimentos de computação, esse problema foi solucionado. As etapas de um algoritmo que soluciona a equação, sem ordenação lógica, assim como seu fluxograma são apresentados a seguir Com base nessas informações, verifica-se que a solução da equação é obtida pela seguinte associação das etapas do algoritmo com o fluxograma.

Para determinar a taxa molar total da mistura gasosa binária (A+B) deve-se somar as contribuições da transferência de massa por difusão e da transferência de massa por convecção em relação a um ponto estacionário, como apresentado na equação a seguir: sendo DA,B o coeficiente difusivo, C a concentração total e yA a fração molar do gás A. Nesse contexto, avalie as afirmações a seguir. I. Quando há contra difusão, a equação simplifica-se para: . II. Considerando apenas a direção z, o fluxo molar de um componente numa dada fronteira pode ser calculado com a integração da equação apresentada no enunciado. III. A segunda lei de Fick é o resultado da simplificação da equação da continuidade mássica, considerando o regime transiente, a velocidade do meio nula, a temperatura e pressão constantes e a ausência de reação química no meio onde ocorre o fenômeno de transferência de massa por difusão. É correto o que se afirma em

Um engenheiro deseja calcular a energia potencial e a energia cinética da água que escoa em uma queda d'água com 80 m de altura, conforme esquematizado na figura abaixo.

De acordo com a Primeira Lei da Termodinâmica, considerando que 1 kg de água escoa nessa queda d'água e admitindo que nenhuma energia é trocada entre a massa de água e as suas vizinhanças e, ainda, que a aceleração da gravidade é igual a 10 ms -2 , avalie as afirmações a seguir. I. A energia potencial da água no topo da queda d'água, em relação à sua base, é igual a 800 J. II. A energia cinética da água no instante imediatamente anterior ao seu choque com a base da queda d'água é igual a 400 J. III. A variação de energia potencial é essencialmente nula durante o processo de mistura da água, quando ela entra no curso do rio à jusante da queda. É correto o que se afirma em

Uma reação irreversível e de primeira ordem, em fase líquida, ocorre em um CSTR perfeitamente misturado. A espécie "A" reage para formar a espécie "B". Sobre o comportamento dinâmico desse sistema e sua resposta a perturbações quando operado isoladamente ou em série, avalie as afirmações a seguir. I. O modelo que representa o perfil dinâmico de concentração molar do CSTR é de primeira ordem. II. Após atingir a operação em estado estacionário, o CSTR é submetido a uma perturbação do tipo degrau, e um novo estado estacionário é atingido instantaneamente. III. O perfil dinâmico de concentração molar de dois reatores CSTR operando em série pode ser representado por uma função de transferência de segunda ordem. IV. Os controles Proporcional-Integral (PI) e Proporcional-Integral-Derivativo (PID) garantem que não haverá erro quando o processo atingir a estabilidade. É correto apenas o que se afirma em

Visando a redução do impacto ambiental provocado pela disposição inadequada da casca de coco verde, diversas pesquisas têm proposto seu reaproveitamento para a obtenção de subprodutos com valor agregado. Um processo industrial produz 500 ton/mês de água de coco, a qual corresponde a 25%, em massa, do coco verde. O percentual de líquido na casca é de, aproximadamente, 80% em massa. Esse líquido pode ser obtido por extração mecânica com eficiência de 60%. Um polifenol presente neste produto extraído da casca em um teor de aproximadamente 0,3% pode ser precipitado e vendido em solução a 40% em massa. Com base no exposto, a quantidade aproximada, em toneladas, de solução de polifenol que pode ser produzida mensalmente a partir do processo descrito é

O cloro gasoso (Cl2) é extensivamente utilizado em processos químicos. No entanto, esse composto é tóxico e, mesmo em pequenas quantidades, pode provocar sérias lesões e até mesmo a morte. Nesse sentido, as legislações ambientais têm adotado limites altamente restritivos para a emissão de Cl2 , de modo que são necessários processos para recuperação do cloro não reagido. Entre os métodos disponíveis, há a absorção reativa do Cl2 em spray de solução aquosa alcalina. A equação abaixo representa a reação homogênea em fase líquida em um reator batelada entre cloro ( B ) e hidróxido de sódio ( A ), produzindo hipoclorito de sódio ( C ), água ( D ) e cloreto de sódio ( E ): 2NaOH ( A )+ Cl2 ( B ) ? NaOCI ( C )+ H2O ( D ) + NaCI ( E ) Admitindo-se que a taxa de transferência de massa entre o gás e as gotas de solução alcalina é suficientemente elevada; assumindo que a reação química é o mecanismo controlador do processo e a concentração dos reagentes não varia com o espaço no interior das gotas, avalie as afirmações a seguir. Se necessário, considere que In (2) = 0,7. I. A velocidade de decomposição de B é o dobro da velocidade de decomposição de A. II. Considerando que a reação é elementar, pode-se expressar a velocidade global como r= k[A] 2 [B]. III. A utilização de um método de pulverização mais eficiente, capaz de produzir gotas de solução alcalina com diâmetro menor, favorece a velocidade da reação. IV. Se A for mantido em excesso no meio reacional, assumindo que a constante de velocidade vale 1,4 s -1 , a concentração inicial de B na fase líquida é reduzida pela metade em 0,5 s. V. A contínua remoção de C e E aumenta a velocidade de reação. É correto apenas o que se afirma em

Em um processo de tratamento de efluentes por lodos ativados, são aplicados clarificadores para separação sólido-líquido dos flocos de microrganismos via sedimentação, resultando em uma corrente sobrenadante de líquido clarificado e uma corrente subnadante (fase densa) com alta concentração de sólidos, parcialmente recirculada nos reatores, como mostra a figura. Com relação a esse processo, avalie as afirmações a seguir. I. A recirculação do lodo biológico nos reatores é realizada para reduzir o volume de lodo a ser descartado e, portanto, reduzir custos com disposição de resíduos sólidos industriais. II. A presença de flocos de microrganismos na corrente sobrenadante do clarificador é um problema grave no processo. III. A utilização de agentes floculantes, previamente avaliados em testes de agregação dos flocos em bancada, evita a presença de flocos de microrganismos no líquido sobrenadante clarificado. É correto o que se afirma em

Tendo em vista a situação descrita, avalie as afirmações a seguir. I. O cabo de fibra de carbono suporta elevadas cargas devido à sua elevada resistência à tração. II. A fibra de carbono torna o cabo bem mais flexível, o que, aliado a sua resistência à tração, proporciona a esse material uma vantagem em relação aos cabos de aço convencionais. III. A relação resistência/peso do cabo de fibra de carbono assegura vantagem desse material em relação aos cabos de aço, pois a economia do peso próprio do cabo pode ser usada para sustentar o elevador e reduzir o consumo de energia. IV. Apesar da resistência à tensão ser apenas ligeiramente maior no cabo de fibra de carbono, a vantagem principal de seu uso é a alta relação resistência/peso. É correto apenas o que se afirma em

O alumínio aeronáutico possui uma combinação única de propriedades que o torna um material de construção versátil, altamente utilizável e atrativo. Essas características são devidas a quais propriedades?

O petróleo, contendo alto teor de enxofre, quando queimado em um forno industrial, admitindo-se combustão completa e, usando uma determinada quantidade de ar em excesso, gera 100 kmol/h de um gás de combustão, contendo 5,0% de O2 e 80,0% de N2, entre outros. Considerando que a composição do ar tem 80% de nitrogênio e 20% de oxigênio, o percentual de ar em excesso utilizado na combustão é

Ao estudar um extrato vegetal, um engenheiro químico determinou que a mistura é composta, basicamente, por duas espécies químicas (A e C) e obteve dados em laboratório necessários para a construção da curva de equilíbrio apresentada na figura abaixo. Após investigação, o profissional projetou, construiu e operou uma coluna de destilação fracionada, em escala piloto, conforme indica a figura. A vazão de alimentação ( F ) consistia em 100 mol/h de vapor saturado contendo 20%, em base molar, de A. Obteve-se 60% e 10%, ambos em base molar, desse mesmo composto nas correntes de destilado ( D ) e de fundo ( B ), respectivamente. Com base no exposto, e admitindo ser válida a hipótese de fluxo molar constante na coluna, avalie as afirmações a seguir. I. Nas condições de operação, obtém-se 20 mol/h e 80 mol/h nas correntes de destilado e de fundo, respectivamente. II. A opção por uma coluna similar com mais pratos teóricos, se adequadamente projetada, permitiria obter pureza molar de A acima de 90% na corrente de destilado. III. Aumentar a razão de refluxo acarreta, necessariamente, em menor número de pratos teóricos e menor custo total de operação. IV. A curva apresentada na figura indica a relação de equilíbrio entre correntes de líquido e vapor que saem de cada prato da coluna. É correto apenas o que se afirma em

Existem controvérsias acerca da magnitude dos fatores que influenciam o voto do eleitor. Embora, atualmente, as pesquisas eleitorais possam ser divulgadas próximo ao dia da eleição, durante muito tempo essa divulgação não era permitida sob a alegação de que as mesmas influenciavam a decisão de um tipo particular de eleitor, o qual desejava "votar no candidato ganhador" e tendia a votar nos candidatos cuja suposta probabilidade de vitória é maior, independentemente do conteúdo da proposta política apresentada. Considerando que o Candidato B esteja interessado no voto do tipo de eleitor mencionado no texto e esteja examinando os dois gráficos acima para apresentar, em seu material de propaganda, os resultados de uma pesquisa eleitoral, avalie as afirmações que se seguem. I. Os dois gráficos apresentam resultados diferentes. II. Em relação aos objetivos do Candidato B, o gráfico I é mais adequado que o II. III. A decisão a ser tomada apresenta implicações de natureza ética, além das de natureza técnica. É correto o que se afirma em

Um ambiente termicamente confortável é uma das condições que devem ser consideradas em projetos de edificações.. A fim de projetar um ambiente interno com temperatura de 20°C para uma temperatura externa média de 35°C, um engenheiro considerou, no dimensionamento, um fluxo de calor através de uma parede externa de 105 W/m 2 , conforme ilustra a figura abaixo.

A tabela a seguir apresenta os valores da condutividade térmica para alguns materiais de construção. A fim de se obter a temperatura interna desejada, qual deve ser o material selecionado, entre os apresentados na tabela acima, para composição da parede externa?

O incentivo ao uso de energia gerada por fontes renováveis é uma tendência mundial. Consideram-se fontes renováveis a hidráulica, a solar, a eólica, os biocombustíveis, o biogás e a biomassa. Sobre esse assunto, avalie as afirmações a seguir. I. A construção de hidrelétricas relaciona-se, também, à preocupação com a crise energética mundial prevista para as próximas décadas. II. As usinas térmicas a gás natural geram tanto monóxido de carbono quanto as usinas movidas a petróleo ou a carvão mineral. III. No processo de geração de energia limpa de origem vegetal emite-se menor quantidade de poluentes atmosféricos do que no processo de fontes de origem fóssil. É correto o que se afirma em

O termo controle é aplicado para representar um método utilizado para manter uma determinada variável em um valor específico desejado. Assim, um sistema de controle de processo requer uma série de elementos que são definidos em termos de partes funcionais distintas. A função do elemento final de controle é

Uma empresa de reciclados, localizada em uma região do Brasil onde a temperatura ambiente média é de 30°C, deseja reaproveitar garrafas de politereftalato de etileno (do tipo PET) utilizadas no armazenamento de heptano. Cada uma dessas garrafas contém 0,01 g de heptano residual, sendo o volume da garrafa igual a 2 L. A empresa estuda qual deveria ser a melhor forma de lavagem das garrafas, usando três solventes: água a 30°C, água pré-aquecida a 40°C e etanol pré- aquecido a 40°C, cujos coeficientes de atividade do heptano na diluição infinita são, respectivamente, 6 000, 4 000 e 10. Serão utilizados 200 g de solvente no processo de limpeza. As massas molares dessas substâncias são: água -18 g/mol, etano!- 46 g/mol e heptano 100 g/mol. Com base na teoria do Equilíbrio Líquido-Líquido (ELL), nos valores de coeficientes de atividade na diluição infinita (ou na saturação) do heptano nesses solventes e considerando que a atividade do heptano no solvente (água ou etanol) é igual a 1,0, avalie as afirmações a seguir. I. As frações molares do heptano na saturação são aproximadamente iguais a 1,7x10 -4 , 2,5x10 -4 e 1,0 x 10 -1 , nas condições termodinâmicas dos solventes- água a 30°C, água a 40°C e etanol a 40°C. II. Ao analisar os valores de concentração do heptano na quantidade estipulada do solvente, verifica-se que não é necessário aquecer a água para lavar as garrafas. III. Ao considerar a condição de saturação do heptano no etanol a 40°C, nota-se que a quantidade de etano! empregada no processo de lavagem é 4200 vezes menor que a quantidade estipulada, ou seja, 200 g desse solvente. É correto o que se afirma em

Uma enorme explosão destruiu uma planta industrial. O processo envolvia um reator em batelada, produzindo tricarbonilo metilciclopentadienil de manganês. Estudos efetuados pela Comissão de Investigação de Risco e Segurança de Processos Químicos concluíram que erros cometidos durante o projeto do sistema de resfriamento do reator foram a causa do acidente. O sistema de resfriamento consistia na troca térmica entre a mistura reagente e água de resfriamento. A água era alimentada por meio de uma válvula de controle na entrada de uma serpentina e, após a troca térmica, descartada para o ambiente na forma de vapor. Uma válvula de drenagem foi instalada para descartar a água não vaporizada, e um sistema de alívio de pressão foi instalado para situações de emergência. Todos os procedimentos de operação do reator eram efetuados na sala de controle por um operador. Sobre as prováveis causas do acidente, avalie as afirmações a seguir. I. O disco de ruptura do sistema de alívio de pressão escolhido rompe-se a uma pressão muito baixa. O projetista deveria escolher um disco de ruptura para uma pressão maior.

II. A válvula de alimentação da água de resfriamento escolhida foi a normalmente fechada. O projetista deveria escolher uma válvula normalmente aberta. III. A válvula de drenagem da água de resfriamento escolhida foi a normalmente aberta. O projetista deveria escolher uma válvula normalmente fechada. IV. O controlador escolhido foi do tipo Proporcional-Integral (PI). O projetista deveria escolher um controlador do tipo Proporcional-Integral-Derivativo (PID). É correto apenas o que se afirma em

Para obtenção de um tipo de fruta seca e fatiada, um processo de secagem foi conduzido em um secador de bandejas de 1 m 2 de área. A figura a seguir relaciona a taxa de secagem em função do conteúdo de umidade. Os pontos A, B, C, De E representam os diferentes períodos de secagem. A partir das informações apresentadas, avalie as afirmações a seguir. I. Entre B e C ocorre o período de secagem a taxa constante; a taxa de evaporação depende do material, e a temperatura da sua superfície é conhecida como temperatura de bulbo úmido do gás. II. Entre C e E, a quantidade de água removida é pequena, podendo envolver tempos de secagem superiores ao período de taxa constante; a taxa de transferência de massa do interior para a superfície do material controla o processo. III. A partir do ponto D, considerando que a fruta tem um teor de umidade relativa de equilíbrio de 0,025 kg de água/kg de sólido seco, é possível a remoção de até 0,1 kg de água/kg de sólido seco. IV. A secagem de 16 kg de frutas do ponto B até o ponto D exigirá um tempo superior a 2 horas. É correto apenas o que se afirma em

Uma indústria de blocos cerâmicos pretende utilizar queima de biomassa resultante de resíduos de madeira, para gerar energia térmica para seus fornos, que, atualmente, utilizam gás natural. Tal iniciativa poderá reduzir o consumo de combustível, porém será necessário um investimento no valor de 20% do consumo/ano atual de combustível, visando à adaptação dos fornos. Além disso, o transporte anual dos resíduos da fonte geradora até a indústria irá custar 5% do consumo/ano atual de combustível. Estima-se que essa alteração promova uma economia, no consumo/ano atual de combustível, de 10% ao ano. A partir da situação descrita, avalie as afirmações a seguir. I. A partir do quinto ano, a indústria começaria a ter benefícios econômicos. II. Na proposta apresentada, a indústria substituiria o combustível atual por uma fonte de energia com menor produção e emissão de partículas devido ao processo de combustão (particulados). III. Na proposta apresentada, a indústria substituiria o combustível atual por uma fonte renovável de energia. IV. O valor do investimento supera os benefícios promovidos com a economia de combustível durante os 5 primeiros anos. É correto apenas o que se afirma em