Os Fenômenos hidráulicos são eventos físicos que envolvem o movimento ou armazenamento de fluidos (líquidos e gases), como os que ocorrem em rios, canais e sistemas de tubulações. Exemplos comuns incluem a cavitação (formação e colapso de bolhas de vapor devido à baixa pressão, causando danos) e o golpe de aríete (ondas de sobre pressão causadas por fechamento súbito de válvulas, que podem danificar a tubulação). O estudo e a compreensão desses fenômenos são cruciais para a eficiência e segurança de sistemas de tratamento de água e geração de energia. Com relação a Fenômenos Hidráulicos podemos afirmar que:

I – Um recipiente formado por diversos ramos que se comunicam entre si constitui um sistema de vasos comunicantes;

II - Vasos comunicantes é um termo utilizado para designar a ligação de dois recipientes através de um duto aberto. Um exemplo de vasos comunicantes é o tubo em U empregado para medir pressões em manômetros.

III – O Golpe de Ariete nas instalações hidráulicas ocorre quando a água, ao descer com velocidade elevada pela tubulação, é bruscamente interrompida, ficando os equipamentos das instalações sujeitas a golpes de grande intensidade o que leva a uma redução de pressão;

IV – A perda de carga é uma perda de pressão, causada pelo atrito entre o fluxo do líquido e as paredes da tubulação, ou pela mudança de direção ou estrangulamento causado pelas conexões ou registros.

V- O termo velocidade normalmente refere-se à velocidade média de escoamento através de uma seção. Ela pode ser determinada dividindo-se área da seção considerada pela vazão;

VI - Pressão estática é a pressão medida quando a água está parada, sem movimentar nas tubulações. Pressão nominal é a pressão responsável pela escolha do material e a determinação da espessura do material, enquanto que a pressão de ensaio, é a pressão sob a qual o fabricante aplica os ensaios, sempre é maior do que a pressão nominal e a permitida.

Marque a alternativa que corresponde aos itens verdadeiros:  

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).

Uma unidade de captação de água em represa é uma infraestrutura que coleta água para abastecimento público, sendo a captação uma etapa inicial do processo de fornecimento de água potável. O sistema geralmente envolve barragens, tubulações e bombas que direcionam a água até uma estação de tratamento, onde ela é purificada e devolvida à população. A represa armazena a água, garantindo o fornecimento contínuo, mas a qualidade da água captada depende da preservação da bacia hidrográfica e do controle de poluentes. Determine qual será a carga de um vertedor retangular sem contrações laterais com 2,0 m de soleira e descarga de 36.760 L/s que foi instalado na unidade de captação de água do munícipio na qual você acabou de ser contratado para ser responsável técnico?

Dados: Q = 1,838 ∙ L ∙ H(³/²); 10³/² = 31,62; 10²/² = 4,64; (Unidades no SI).

Em reservatórios, represas e tanques de água, os medidores de vazão (ou fluxímetros) são dispositivos cruciais para a segurança e o controle das estruturas, monitorando a percolação de água nas fundações e no maciço de terra ou concreto. Eles medem o fluxo de água, fornecendo dados essenciais para a gestão eficiente dos recursos hídricos e para a prevenção de riscos, como o desenvolvimento de fissuras e erosão interna, que podem surgir devido a vazões excessivas. Complementares aos piezômetros, os medidores de vazão permitem a coleta de fluxos totais e localizados, sendo um instrumento fundamental para garantir a integridade e a vida útil do reservatório. Determine a descarga de um curso d’água de 20 m de largura onde se instalou um vertedor retangular com duas contrações com soleira de 2,5 m e com altura de água acima da soleira de 1,0 m.

Dados: Q = 1,838 ∙ L' ∙ H(³/²) ; L' = L – 0,2 ∙ H). (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)

Um reservatório para tratamento de água, ou reservação, é uma estrutura essencial nas Estações de Tratamento de Água (ETAs) que armazena a água já potável para garantir o abastecimento contínuo da população. Sua principal função é manter o equilíbrio no sistema, regular o fluxo e a pressão, permitindo que a água seja distribuída de forma regular, mesmo em períodos de alta demanda. Determine qual o diâmetro que deve ser dado a uma comporta circular de coeficiente de vazão 0,62 e com o centro a 1 m abaixo do nível do reservatório de tratamento de água, para que a mesma dê uma vazão de abastecimento de 500 L/s?

Dados: g = 10m/s² ; π = 3,14; Q = A.Cd.√2.g.H ; √20 = 4,47; √0,23 = 0,48. (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.

A ordem de uma reação é uma relação matemática estudada em Cinética Química que mostra a relação entre a concentração dos reagentes e a velocidade da reação. Considere a tabela a seguir, que contém os valores das concentrações dos reagentes A e B de uma reação genérica realizada quatro vezes.
2A(g) + B2(g) → 2 AB(g)



Qual das alternativas a seguir apresenta a expressão da velocidade para essa reação e a ordem de reação em relação à [A] e [B] respectivamente?

Reação química é o rearranjo ou redistribuição dos átomos constituintes de dadas moléculas, para formar novas moléculas, diferentes das primeiras em estrutura e propriedades. Condições de ocorrência de uma reação química: afinidade química entre as substâncias reagentes, contato entre elas, energia de ativação e choques efetivos entre as suas moléculas. As reações químicas podem ser classificadas quanto à fase de agregação em que se encontram as espécies químicas na reação em homogêneas e heterogêneas. Com relação aos fatores que afetam a velocidade das reações químicas marque a alternativa incorreta.

Cinética Química é o ramo da Físico-Química que estuda a velocidade das reações e os fatores que afetam a velocidade. Estes fatores são: temperatura, pressão, concentração dos reagentes, catalisador, superfície de contato entre os reagentes, luz e eletricidade. Além destes, constituem também fatores influentes na velocidade das reações químicas, os parâmetros que controlam os vários processos de transportes físicos, tais como as condições de fluxo, o grau de mistura e os parâmetros envolvidos na transferência de calor e massa. Enquanto a termodinâmica está interessada apenas nos estados inicial e final de um processo, a cinética química está interessada nos detalhes da transformação do sistema de um estado a outro, bem como no tempo necessário para essa transformação. Com relação à cinética química avalie os campos de aplicação e marque a alternativa incorreta.

A entropia é uma medida do grau de desorganização ou aleatoriedade de um sistema. Portanto, uma redução de entropia significa que o sistema está passando por um processo que leva a uma maior ordem e menos desorganização. Qual dos sistemas a seguir apresenta uma redução de entropia?

A entropia(S) termodinâmica é uma medida do grau de desordem, aleatoriedade ou dispersão de energia em um sistema físico. Ela está intrinsecamente ligada à Segunda Lei da Termodinâmica. Avalie as afirmações sobre entropia e marque a alternativa incorreta.

Um processo espontâneo em termodinâmica é aquele que ocorre naturalmente sob certas condições, sem a necessidade de qualquer intervenção externa contínua. Ele tem um sentido natural de ocorrência, como a água a fluir ladeira abaixo, e não está necessariamente relacionado à velocidade do processo, que pode ser rápido ou muito lento. Avalie os itens a seguir sobre o processo espontâneo e marque a alternativa correta.
( ) Uma vez iniciado, nenhuma ação externa é necessária para fazer com que o processo continue.
( ) Um processo é espontâneo quando ΔG é negativo (ΔG < 0), indicando uma diminuição da energia livre do sistema e uma tendência a um estado mais estável.
( ) Em sistemas químicos, a energia interna U é equivalente à energia potencial.
( ) A maioria dos processos espontâneos são irreversíveis, não podendo ser revertidos sem uma mudança significativa nas condições do universo.  

As funções de estado termodinâmica são propriedades de um sistema que dependem unicamente do seu estado atual e não do caminho percorrido para alcançar esse estado, sendo definidas apenas pelo estado inicial e final. Quais das variáveis termodinâmicas apresentadas a seguir não são consideradas funções de estado?

As operações unitárias são as etapas físicas fundamentais que transformam matéria-prima em produtos finais em processos industriais, sem envolver reações químicas. São etapas individuais e distintas dentro de um processo industrial, projetadas para alcançar um objetivo específico. Elas podem ser categorizadas de acordo com o tipo de transferência que realizam: Transferência de Calor, Transferência de Massa e Transferência de Quantidade de Movimento. Avalie os itens a seguir e marque á alternativa que apresente apenas operações unitárias de transferência de impulso. 

A farinha de soja é um ingrediente funcional produzido a partir do grão de soja, após a extração do óleo, que é então desengordurado. É uma fonte rica em proteínas vegetais de alta qualidade, além de conter fibras, vitaminas do complexo B, minerais (ferro, potássio, fósforo, cálcio) e oligossacarídeos, servindo como alternativa vegetal a ingredientes como trigo e ovos em produtos como panificados, massas e refeições prontas. Além de melhorar o valor nutricional, a farinha de soja confere funcionalidade tecnológica, como melhoria da textura, aumento da vida útil e estabilidade das formulações, atuando também como alternativa sem glúten para massas e bolos.

Uma farinha de soja, que contém 20% em massa de óleo e 80% em massa de material inerte é submetida a uma extração na presença de um solvente adequado. A solução obtida apresenta 10% em massa de óleo e o restante de solvente, enquanto o resíduo sólido 1,0% de óleo, 4,0% de solvente e o restante em material inerte, todas em massa. Determine a massa de resíduo que foi gerada na produção de 1000 kg de solução. Assinale a alternativa correta.

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.

O laboratório é um ambiente construído exclusivamente para a realização de procedimentos experimentais, análises químicas, físico-químicas, bioquímicas, dentre outras. É imprescindível que esse local seja seguro para assim garantir a segurança dos profissionais que nele trabalham. Com relação à segurança em um laboratório, assinale a alternativa CORRETA:

Durante o desenvolvimento do preparo de uma solução no laboratório de controle de qualidade, o seu supervisor orientou a preparação de uma solução com concentração de 3mol/L, a partir de ácido sulfúrico concentrado, para a realização de algumas análises físico- -químicas.

Avalie as seguintes orientações dadas pelo supervisor aos seus colaboradores:

I – Transferir cuidadosamente o volume pipetado de ácido concentrado na água.

II – Realizar a diluição do ácido concentrado em água, com resfriamento simultâneo, uma vez que está reação é endotérmica e este procedimento irá facilitar a dissipação de calor.

III – Pipetar diretamente no frasco de ácido concentrado e transferir o volume para o balão volumétrico adicionando água.

IV – Realizar o preparo da solução na bancada do laboratório, utilizando luvas, óculos de segurança e avental.

São corretas as afirmações: