Questões de Concursos Públicos - FUNDEP (Gestão de Concursos) - 2023 - UFVJM-MG - Engenheiro Químico

Suspensões concentradas de sólidos são frequentemente encontradas na indústria química e áreas correlatas, sendo também chamadas de lamas. Devido à presença dos sólidos em água, é comum realizar operações unitárias para a separação desses componentes. No beneficiamento de minério, o produto desejado é o sólido presente na suspensão com alta concentração de minério obtida a partir da sedimentação. Já no tratamento de efluentes industriais e domésticos, lamas com alta concentração de lodo biológico são tratadas com o objetivo de remover o sólido e obter um fluido clarificado. Dentre as possíveis operações unitárias para realizar as separações mencionadas, a operação unitária mais indicada é:

A operação unitária de absorção gasosa é frequentemente usada no tratamento de correntes gasosas provenientes de processos industriais. Como exemplo, pode-se considerar uma corrente gasosa contendo ar e dióxido de enxofre (SO2 ). Devido à alta solubilidade do dióxido de enxofre (SO2 ) em água, é possível utilizar água como líquido absorvente, como mostrado na figura a seguir. Fonte: Próprio autor. Considere que todas as porcentagens estejam em base molar, que o gás de entrada é alimentado nesse processo com uma taxa de 150 mol/h, que a água alimentada no topo da torre é livre de SO2 e que o efluente líquido conterá somente SO2 dissolvido a uma concentração de 0,24%. Considere também que o limite estabelecido de concentração máxima de SO2 no efluente gasoso seja de 0,50% e que, nas condições de operação, nenhuma água é evaporada.   Com base nos dados apresentados, a taxa mínima de água para tratamento do gás de entrada é de 

Processos oxidativos avançados (POA) são utilizados em processos de remoção de contaminantes da água visando transformar quimicamente compostos de forma que eles sejam destruídos. Esses processos geram um radical hidroxila (OH●) que é altamente reativo e participa como agente oxidante para a destruição de produtos químicos orgânicos. Um exemplo de reação está apresentado a seguir. Na equação anterior, R representa um contaminante qualquer presente na água e os produtos são compostos que podem ser separados em um pós-tratamento. O tempo de meia vida de um composto orgânico durante um POA representa o tempo que leva para a concentração C de um composto cair pela metade em relação à concentração inicial C0 e pode ser calculado da seguinte forma: sendo t o tempo de reação e k uma constante do processo que pode ser calculada por uma constante kr , relacionada com o composto a ser oxidado, e a concentração do radical hidroxila da seguinte forma: Considerando que um biorreator utilizará POA para remoção do tricloroetileno com uma concentração de radical hidroxila igual a 10–11 mol/L, e assumindo que In  , o tempo de meia vida do tricloroetileno nesse biorreator será de 

Considere os dois sistemas fechados a seguir, contendo um gás ideal. Ambos passarão por um processo de aquecimento e receberão a mesma quantidade de calor Q, sendo que o processo no sistema da esquerda ocorrerá dentro de um sistema rígido a volume constante, enquanto que o processo no sistema da direita ocorrerá a uma pressão constante dentro de um cilindro-pistão (fronteira superior pode se mover livremente).  Fonte: Próprio autor.  Com base nos conceitos da primeira lei da termodinâmica (∆U = Q + W), que diz que uma variação de energia interna (U) em um sistema fechado é igual à soma do calor (Q) e do trabalho (W), analise as afirmativas a seguir. I. O sistema a volume constante apresentará uma maior variação de temperatura, já que a variação da energia interna será maior. II. O sistema a pressão constante não exercerá trabalho sobre a vizinhança, já que apenas a pressão atmosférica irá se contrapor ao movimento do pistão. III. O calor recebido pelo sistema a pressão constante se converterá apenas em aumento de volume do gás, e o processo será isotérmico, tendo em vista que o pistão pode se mover livremente. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s)

O conceito de raio crítico é fundamental para o projeto adequado de sistema de isolamentos radiais, como no isolamento de cabos de rede elétrica. Ele representa certa espessura de isolante em que a resistência à transferência de calor é minimizada. Uma representação esquemática desse sistema pode ser vista na figura a seguir, em que um cabo de cobre, de raio ri , é recoberto por um isolante, totalizando um raio total de r. A temperatura na interface entre o cabo e o isolante é Ti . Na região externa ao cabo, é passada uma corrente de ar com temperatura T∞ e coeficiente convectivo h. BERGMAN, Theodore L.; LAVINE, Adrienne S. Incropera: fundamentos de transferência de calor e de massa. 8. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2019 (adaptado). De acordo com o modelo de resistências térmicas em um sistema composto, como o apresentando na figura anterior, a transferência de calor total por metro de cabo é: em que q’ é a taxa de transferência de calor e R’t é a resistência total de transferência de calor pelo sistema, considerando a resistência por condução no isolante e a resistência por convecção na superfície do isolante. O gráfico representado na figura apresenta exatamente como o valor de R’t varia com a espessura do isolante ( r – ri ). Sobre esse sistema e o comportamento do gráfico, assinale a alternativa correta.

A sedimentação ou decantação é uma das operações mais comuns no processo de tratamento de efluentes líquidos industriais. Ela consiste na separação de partículas presentes em água a partir da força da gravidade, depositando essas partículas no fundo do tanque de sedimentação. Para tratamento de água, os decantadores mais utilizados são os decantadores de fluxo horizontal e os decantadores tubulares. Uma etapa prévia à decantação na maioria das estações de tratamento é a coagulação, que ocorre a partir da adição de coagulantes, como o sulfato de alumínio e compostos de ferro. Sobre o processo de coagulação e sedimentação, analise as afirmativas a seguir. I. A etapa de coagulação é necessária para aumentar a eficiência de remoção de partículas finas presentes no efluente líquido. II. As partículas com densidades inferiores à da água tipicamente não são separadas por decantação, sendo necessária outra etapa de tratamento do líquido. III. A coagulação age de forma que os íons presentes nos coagulantes interajam eletrostaticamente com as partículas em suspensão, permitindo a formação de aglomerados com maior velocidade terminal. IV. Os tanques de sedimentação são projetados de modo a garantir baixas velocidades de ascensão do líquido dentro do equipamento, a fim de se evitar que qualquer partícula indesejável fique suspensa na água devido às forças de arraste. Estão corretas as afirmativas 

Processos de separação de misturas binárias por membranas envolvem o uso de uma barreira semipermeável que permite a passagem seletiva de um componente preferencialmente em relação ao outro componente. A imagem a seguir apresenta um perfil típico de membrana densa polimérica de espessura z para separação de uma mistura gasosa binária contendo dois gases, A e B. As pressões PA e PB representam as pressões parciais de cada componente na alimentação (PA1 e PB1) e no lado contendo o que permeou (permeado – PA2 e PB2). Além disso, o perfil também mostra as concentrações dos dois componentes dentro da membrana (CA e CB). MCCABE, Warren L.; SMITH, Julian C.; Harriott, Petter. Unit Operations of Chemical Engineering. 7. ed. Nova York: McGraw Hill, 2014 (adaptado). O transporte de gases através de uma membrana polimérica pode ser calculado por: em que Ji é o fluxo molar do componente i, q é o coeficiente de permeabilidade do componente i, e Pi1 e Pi2 são as pressões parciais do componente i na alimentação e no permeado, respectivamente. Sobre o perfil apresentado e a equação que rege o transporte de gases através de membranas, assinale a alternativa correta.

A indústria de alimentos e bebidas é uma área que se beneficia bastante da existência de enzimas. As enzimas são moléculas de proteínas capazes de atuar como catalisadores biológicos. Em alguns casos, a enzima é utilizada diretamente, como é o caso da lactase para produção de leite sem lactose e da sacarase (invertase) na fabricação de bombons com recheio líquido. Em outros casos, as enzimas aparecem no metabolismo de microrganismos adicionados ao processo, como é o caso da produção da cerveja, do vinho e do pão. Sobre as enzimas, é correto afirmar que

No diagrama a seguir, é apresentada a curva de solubilidade do cloreto férrico (FeCl3 ) em água, em função da temperatura. As composições no diagrama se encontram em percentagem mássica, e a temperatura se encontra em graus Celsius. GREEN, D. W.; PERRY, R. H. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook. 8. ed. New York: McGraw-Hill, 2008 (adaptado).  A partir do diagrama, analise as afirmativas a seguir. I. Na parte esquerda do diagrama (esquerda da curva de solubilidade), é encontrada a região de uma fase, ou seja, a região em que o sistema forma uma solução homogênea. II. A partir do diagrama, é possível dizer que, ao se misturar 79 g de cloreto férrico com 21 g de água, a 30°C, o sistema terá, aproximadamente, 50 g de solução saturada e 50 g de sólido precipitado. III. À direita da curva de solubilidade, todo o cloreto férrico presente no sistema irá aparecer como precipitado. Estão corretas as afirmativas  

A equação de Bernoulli é uma forma simplificada de representar o balanço de energia para um sistema em escoamento, em que são consideradas somente as energias de pressão, cinética e potencial gravitacional. P: pressão ρ: densidade do fluido u: velocidade linear do fluido g: aceleração da gravidade z: altura do ponto em questão ÇENGEL, Yunus A.; CIMBALA, John M. Mecânica dos fluidos. 3. ed. Porto Alegre: AMGH, 2015. Um dos possíveis usos da equação de Bernoulli, na forma apresentada, é para o cálculo da velocidade de escoamento de um fluido a partir de um reservatório. No entanto, como a equação apresentada não contempla perda de carga, há uma diferença entre os valores de velocidade real e a calculada por essa equação. Considerando-se o cálculo da velocidade de escoamento utilizando a equação de Bernoulli, em qual das situações a seguir será observado um aumento na diferença entre as velocidades calculada e a real?