No contexto das operações unitárias da indústria de alimentos, a difusão é um fenômeno fundamental nos processos de transferência de massa. Sobre o mecanismo de difusão em alimentos, assinale a alternativa INCORRETA.

A transferência de calor é um fenômeno físico que ocorre entre sistemas com diferentes temperaturas. Em engenharia química, esse processo é essencial em trocadores de calor, caldeiras e reatores. Existem três modos de transferência de calor: condução, convecção e radiação. A condução ocorre em sólidos e também em líquidos sem movimento relativo significativo, enquanto a convecção ocorre em fluidos em movimento. A radiação é a transferência de energia por ondas eletromagnéticas. Em trocadores de calor, a eficiência depende da área de troca térmica, do coeficiente global de transferência de calor e da diferença de temperatura entre os fluidos. O método da média logarítmica de temperaturas é utilizado para calcular a diferença de temperatura efetiva em trocadores de calor. O isolamento térmico é empregado para minimizar perdas de calor em processos industriais.
A esse respeito, informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma.

( ) A transferência de calor não depende da diferença de temperatura entre os sistemas envolvidos no processo.
( ) A convecção está associada ao movimento de fluidos, envolvendo transporte simultâneo de massa e energia.
( ) A condução só ocorre em sólidos e nunca em líquidos ou gases.
( ) O método da média logarítmica de temperaturas não é utilizado no projeto de trocadores de calor.
( ) O isolamento térmico é empregado para reduzir perdas de calor em equipamentos e tubulações industriais.

De acordo com as afirmações, a sequência correta é:

Um trocador de calor resfria 1000 kg/h de água de 80 °C para 40 °C, usando água de resfriamento que entra a 20 °C e sai a 30 °C. Considere a capacidade calorífica da água Cp = 4,18 kJ/kg K.

Qual a vazão mássica de água de resfriamento necessária, em kg/h?

Carvões ativados obtidos de biomassa amazônica (como caroço de açaí e casca de castanha) vêm sendo testados no tratamento de água e efluentes por adsorção em leito fixo. Diferentes tipos de adsorção e modelos de isotermas são aplicados ao projeto dessas unidades.
A esse respeito, informe se é verdadeiro (V) ou falso (F) o que se afirma.

( ) Caso os dados de adsorção em carvão ativado se ajustem bem à isoterma de Langmuir, isso significa que a quantidade adsorvida pode crescer indefinidamente com a concentração.
( ) Em uma coluna de leito fixo, a zona de transferência de massa é a região onde a concentração do contaminante na fase líquida cai significativamente e onde ocorre a maior parte da transferência de massa para o carvão ativado.
( ) Caso os dados de adsorção em carvão ativado se ajustem bem à isoterma de Freundlich, isso indica que a superfície do adsorvente é homogênea e que existe um valor bem definido de capacidade máxima de adsorção.
( ) A adsorção química pode ser explorada em materiais funcionalizados derivados de biomassa amazônica para remoção seletiva de metais presentes em efluentes de mineração, devido à formação de ligações fortes e específicas.
( ) No tratamento de água de rios amazônicos, se a adsorção é predominantemente física, não é possível regenerar o carvão ativado por aquecimento, sendo obrigatória a substituição completa do leito após a saturação significativa do leito.

De acordo com as afirmações, a sequência correta é:

Na pirólise rápida para produção de bio-óleo, o controle dos parâmetros de transferência de calor é vital para maximizar o rendimento líquido. Analise as afirmativas a seguir sobre o Número de Biot da partícula de biomassa.

I. O Número de Biot deve ser muito menor que 1 para garantir um aquecimento uniforme e rápido de toda a partícula, minimizando a resistência interna à condução de calor em relação à convecção externa.
II. O regime de pirólise rápida exige um Número de Biot muito maior que 1 para criar um gradiente térmico que favorece a carbonização do núcleo da partícula enquanto a superfície volatiliza.
III. Um Número de Biot baixo é essencial para minimizar as reações secundárias de craqueamento térmico dentro da partícula, que levariam à formação excessiva de char (carvão) e gases incondensáveis.

Está correto o que se afirma em:

Baterias de íon-lítio dependem da estabilidade da Interface de Eletrólito Sólido (SEI) para longa vida útil. Assinale a alternativa correta sobre as propriedades de transporte e estabilidade de uma SEI funcional formada no anodo.

Sobre as diferentes formas pelas quais a energia térmica pode ser transmitida entre sistemas ou dentro de um mesmo corpo, é correto afirmar que

O regime de escoamento, laminar ou turbulento, é determinado pelas propriedades específicas do movimento do fluido. No caso de escoamentos em dutos cilíndricos, o número de Reynolds pode ser calculado a partir da velocidade média do fluido (u), da massa específica do fluido (ρ), da viscosidade absoluta do fluido (μ) e do diâmetro do duto (d).
Re = (ρ × u × d) / μ
Considerando as características do gasoduto Uruguaiana-Porto Alegre, pertencente à integração gasífera entre Brasil e Argentina, com dutos de 24" de diâmetro, assinale a opção que apresenta o número de Reynolds e classifica o regime de escoamento do metano, principal componente do gás natural, a uma velocidade de 36 km/h. Dados: massa específica ≈ 0,66 kg/m³; viscosidade absoluta = 11 µPa·s; 1" = 2,54 cm.

O número de Prandtl é um parâmetro que correlaciona a viscosidade de um fluido à sua condutividade térmica. Este parâmetro é fundamental em processos de transferência de calor (especialmente convectivos), pois indica como se comporta a proporção entre o transporte de momento e o transporte de calor. 



Considerando as informações do quadro, calcule o número de Prandtl da água. 

A permeabilidade seletiva de filmes plásticos utilizados em embalagens para atmosfera modificada é determinada principalmente por: 

Durante o transporte refrigerado de alimentos perecíveis, as alterações microbiológicas podem ser minimizadas por meio do controle de: 

Um tanque de equalização no tratamento de efluentes é uma estrutura que funciona como um amortecedor, armazenando efluentes brutos para uniformizar sua vazão e carga de poluentes. Ao equalizar essas características, ele garante que as etapas seguintes do tratamento, que podem ter capacidade limitada ou serem sensíveis a variações, recebam o efluente de forma estável, otimizando o desempenho e a eficiência do sistema.

Na unidade de tratamento de água e esgoto que você acabou de assumir a responsabilidade técnica tem um tanque de equalização com um tubo despejando água a uma vazão de 20 l/s e outro tubo despejando um efluente de massa específica igual a 700 kg/m3 com uma vazão de 10 l/s. A mistura formada é descarregada por um tubo da área igual a 30 cm². Determine a massa específica da mistura no tubo de descarga e a velocidade de saída.

Dados: (Unidades – SI) ρágua = 1000 kg/m³ e ρefluente = 700 kg/m³; 1m² = 10–4cm²

Determine o regime de escoamento sabendo que a tubulação apresenta um diâmetro de 100 mm e transporta um efluente para tratamento (viscosidade cinemática (ν) = 10,6x10–5 m2 /s) com uma vazão de 720 m3 /dia. Determine também a perda de carga e fator de atrito sabendo que a rugosidade absoluta do tubo é de 0,04 mm e que a tubulação tem 10 m de comprimento.

A perda de carga em tubulações é a diminuição da energia (pressão) de um fluido ao escoar devido ao atrito com as paredes da tubulação e à presença de componentes, como curvas e válvulas. Existem dois tipos principais: as perdas distribuídas, que ocorrem ao longo de todo o comprimento da tubulação e são causadas pela rugosidade das paredes, e as perdas localizadas, geradas por acessórios como joelhos, tês e registros, que causam turbulência. A perda de carga é um fator crucial no dimensionamento de sistemas hidráulicos, afetando a vazão, o consumo de energia e a eficiência do sistema. Considere uma tubulação de PVC com comprimento (L), diâmetro (D) e rugosidade absoluta das paredes (ε) transportando água á uma vazão (Q). Mantida as características físicas e geométricas de uma área, mesmo material e mesmo fluido, avalie os itens a seguir:

I - A vazão sofre variação com o comprimento.

II - A vazão aumenta com a redução do diâmetro.

III - A vazão diminui com o aumento da rugosidade absoluta.

É correto o que se afirma em:

As adutoras são essenciais para o abastecimento eficiente, pois conduzem grandes volumes de água, minimizam perdas e podem funcionar por gravidade ou por recalque com sistemas de bombas. Diferentemente da rede de distribuição, as adutoras não possuem ligações diretas para o consumo doméstico. O diâmetro de um sistema de tubulação de uma adutora que transporta água em regime permanente para um sistema de distribuição de água varia de 400 mm, no ponto A, 8 m acima de um referencial, para 200 mm, no ponto B, 4 m acima do referencial. A velocidade no ponto A é de 4,0 m/s e uma pressão no ponto A de 100 kN/m2 . Desprezando as perdas de carga, determine a velocidade no ponto B e a sua respectiva pressão.

Dados: g = 10,0 m/s² ; ρH2O = 1000 kg/m³ ; уH2O = 10.000 N/m³ ; π = 3,14 (Unidades no SI).

O tratamento da água é um conjunto de procedimentos físicos e químicos que tornam a água de fontes naturais segura e adequada para o consumo humano, removendo impurezas, microrganismos patogênicos e substâncias químicas nocivas, de modo a evitar doenças e garantir que a água seja potável, segura, e livre de cores, sabores ou odores indesejados. Em uma destas etapas do tratamento deve-se adicionar e misturar alguns produtos químicos para a garantia do mesmo. Em algumas unidades de tratamento estes materiais já são adicionados nos canais de saída/descarga de orifícios para aproveitar a turbulência que já existe e realizar a mistura destes produtos. Calcule qual a velocidade do jato e qual a descarga de um orifício padrão (Cv = 0,98 e Cd = 0,61), com 20 cm de diâmetro, situado na parede vertical de um reservatório de tratamento de água, com o centro 2m abaixo da superfície da água?
Dados: g = 10m/s2 ; π = 3,14; Q = A.Cd.√ 2.g.H v = Cv.√2.g.H; √ 40 = 6,32. (Unidades no SI)

A condutividade térmica é a propriedade intrínseca de um material de conduzir calor, com materiais de alta condutividade sendo bons condutores (como metais) e os de baixa condutividade sendo maus condutores ou isolantes (como isopor). Essa propriedade é crucial em aplicações práticas, desde o design de utensílios de cozinha, que usam materiais diferentes para conduzir e reter calor, até a construção de edifícios, para isolamento térmico, e o funcionamento de dispositivos eletrônicos, que precisam dissipar calor. Avalie os itens a seguir e marque a alternativa correta.
( ) A condutividade térmica(k), ou constante de proporcionalidade de Fourier é característica do material e sua temperatura média também influi em k.
( ) Quanto maior for à distância entre átomos e moléculas no material, maior será a condutividade térmica, pois o menor contato entre as partículas dificulta o transporte de energia térmica.
( ) Dentre os sólidos, os metais tem maiores k graças aos elétrons livres que colaboram com a difusão de energia térmica. ( ) Os sistemas de isolamento térmico são normalmente matrizes porosas contendo ar (espumas e fibras) e, portanto, apresentam valores de k próximos ao dos gases.
( ) A Lei de Fourier descreve a condução de calor, estabelecendo que o fluxo de calor através de um material é proporcional ao gradiente de temperatura (diferença de temperatura ao longo da distância) e à área de secção transversal, e diretamente proporcional à espessura do material.

hidráulicos e pode comprometer a vida útil do equipamento. É um fenômeno muito comum em sistemas de bombeamentos com bombas hidráulicas. O NPSH (Net Positive Suction Head ou Carga Positiva de Sucção Líquida) é um parâmetro crucial que mede a energia de pressão disponível no líquido na entrada de uma bomba, acima da sua pressão de vapor, para evitar a cavitação. Existem dois tipos: NPSH Disponível (NPSHd), que é uma característica do sistema hidráulico, e NPSH Requerido (NPSHr), fornecido pelo fabricante da bomba. Para um funcionamento seguro e eficiente, o NPSHd do sistema deve ser sempre maior que o NPSHr da bomba.

Sobre os itens a seguir é correto afirmar: 

I - A cavitação é um fenômeno que ocorre em regiões de alta pressão e que quanto maior a pressão do fluido maior a possibilidade de ocorrer à cavitação.

II - Se o NPSHr for maior que o NPSHd, há um risco de cavitação.

III - O NPSHr sempre deve ser maior do que o NPSHd a fim de evitar a cavitação.

IV - O NPSHd está relacionado com a altura de sucção e com as perdas de carga na sucção, este deve ser maior que o NPSHr, que está relacionado ao equipamento.

Sobre as afirmações anteriores, é correto o que se afirma em:  

A cavitação é um fenômeno hidrodinâmico que pode ocorrer em sistemas de bombeamento e que pode levar a danos e falhas nos equipamentos, além de levar a prejuízos no processo operacional devido às falhas. Avalie os itens a seguir entre verdadeiro e falso, marcando á alternativa com a seqüência correta.

( ) É um fenômeno que ocorre quando a pressão devido à elevada velocidade de escoamento é menor que a pressão de vapor do líquido.

( ) As bolhas formadas no fenômeno de cavitação aumentam a resistência local à corrosão.

( ) As bolhas formadas no interior do líquido que colapsam quando a pressão diminui. O colapso dessas bolhas absorve energia e pode causar danos.

( ) É essencialmente a vaporização de um líquido que ocorre quando a pressão local cai abaixo da pressão de vapor do líquido, resultando na formação de bolhas.

Tradicionalmente, o aumento de escala das colunas cromatográficas é linear, mantendo a altura de coluna constante e o tipo de resina. Dentre os parâmetros a seguir, aquele que deveria permanecer inalterado para garantir uma performance semelhante entre as escalas maior e menor, se forem mantidos os dois parâmetros inicialmente mencionados constantes, é: