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:

Os processos de separação por membranas podem ser considerados alternativas aos processos de filtração convencional e centrifugação. Qual dos processos de separação por membrana a seguir não corresponde a um governado pela diferença de pressão hidrostática transmembranar como força motriz?

Para ampliar a escala de um biorreator no qual é cultivada uma célula de mamífero, deve-se, usualmente, manter a semelhança geométrica no biorreator da escala maior, selecionar um critério e encontrar as condições que, supostamente, reproduziriam as encontradas na escala menor.

Dentre os critérios de aumento de escala a seguir, o par mais aplicado na indústria para culturas de células de mamífero é:

O coeficiente volumétrico de transferência de oxigênio é um parâmetro que caracteriza o sistema de aeração e é utilizado como critério de escalonamento de biorreatores.

Ele é função das variáveis

Os fluidos são classificados em newtonianos e não newtonianos. Em relação a essa classificação, é correto afirmar que:

Fluidos ideais diferem dos fluidos reais por não possuírem viscosidade. Em relação às propriedades dos fluidos, é correto afirmar que:

Cada molécula de um sistema tem associada a ela uma certa quantidade de massa, de energia cinética e de momento. O transporte molecular é um mecanismo físico básico e inerente a inúmeros processos industriais. Em relação a esse tipo de transporte, assinale a alternativa correta.

A evaporação, a cristalização e a secagem envolvem transferência de calor e de massa simultaneamente. Em relação aos processos de secagem, assinale a alternativa correta.

Geralmente, a transferência de calor em trocadores acontece por meio de dois mecanismos: pela convecção em cada fluido e pela condução na parede que os separa. Sobre os diferentes tipos de trocadores de calor, assinale a alternativa INCORRETA.

Dentro da mecânica dos fluidos, é de suma importância entender o comportamento dos fluidos e seus regimes de escoamento. A transição entre o regime de escoamento laminar e turbulento é súbita. Em relação às diferenças entre os regimes de escoamento, é correto afirmar que: 

Quando a evaporação ocorre em uma interface sólido-líquido, esse processo é chamado de ebulição. Ele pode ocorrer sob inúmeras condições, sendo a ebulição em vasos uma das formas mais estudadas. Sobre o tema, assinale alternativa que corresponde corretamente à ebulição nucleada. 

Um Engenheiro de Alimentos é responsável pela otimização do processo de secagem de uma grande safra de milho recém-colhido, com teor de umidade inicial elevado (25% b.u.) e que será armazenado por um longo período. Ele decide utilizar um secador de fluxo contínuo de leito fixo, com fluxo de ar contracorrente. Para minimizar as perdas de qualidade (rachaduras, formação de grãos trincados) e de biomassa, otimizar a eficiência energética e garantir a segurança do armazenamento, é necessário compreender a interação entre o ar de secagem e o grão. Dessa forma, o conjunto de condições operacionais e o fenômeno físico-químico mais importante a ser controlado para evitar danos ao grão e garantir uma secagem eficiente e uniforme, considerando a natureza higroscópica do milho, são:

Um Engenheiro de Alimentos está dimensionando um sistema de filtração de membrana para clarificar um mosto de cerveja antes da fermentação, visando remover leveduras e proteínas em suspensão e obter um produto com menor turbidez. Ele decide utilizar um módulo de filtração tangencial (cross-flow) com membranas de microfiltração poliméricas, operando em regime de fluxo constante. Para otimizar a eficiência do processo e minimizar o fouling (incrustação) da membrana, é essencial ajustar os parâmetros operacionais e de limpeza. Considerando os fenômenos de polarização de concentração e formação de gel na superfície da membrana, assinale CORRETAMENTE qual é a combinação de estratégias mais eficaz para maximizar o fluxo permeado e a vida útil da membrana, e qual parâmetro é o mais crítico para controlar a polarização de concentração em um sistema de fluxo tangencial.