A1 Operações unitarias

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Pergunta 1
 0,2 em 0,2 pontos
 
A lei de conservação da massa diz que os materiais que entram no
processo devem sair deste, ou seja, não há nem perda nem ganho de
massa ao logo do processo. Na forma de balanço de material, a lei
pode ser aplicada como:
∑ Massas entrando no processo = ∑ Massas saindo do processo
(REAGENTES) (PRODUTOS)
Importante destacar que os balanços podem ser feitos para um
equipamento individualmente, ou no processo como um todo. Em
ambos os casos, os balanços devem ser aplicados para todos os
materiais que entram e saem do processo, inclusive para qualquer
material que passa pelo processo sem sofrer alteração. A
estequiometria está baseada na relação entre as quantidades dos
reagentes e produtos, resultando em equações químicas devidamente
balanceadas, que traduzem o que de fato está ocorrendo dentro do
reator. No balanço de materiais, a utilização da estequiometria
industrial é fundamental.
Considere a seguinte reação de combustão do álcool etílico:
C2H6O(l) + 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(v)
A quantidade em massa (g) de álcool etílico que deve reagir para fornecer
12 mols de gás carbônico, considerando uma reação de combustão
completa, é:
Dados: C=12u; O=16u; H=1u.
Resposta Selecionada: a.
276 g.
Respostas: a.
276 g.
b.
128 g.
c.
477 g.
d.
223 g.
e.
552 g.
Comentário da
resposta:
A partir da equação balanceada, temos:
C2H6O(l) → 2 CO2(g)
1 mol → 2 mols
x → 12 mols
x = 12x1/2 = 6 mols de C2H6O(l)
Logo:
1 mol de C2H6O → 46 g
6 mols → 276 g
Resposta:
276 g de álcool etílico são necessários para
produzir 12 mols de gás carbônico.
 Pergunta 2
 0,2 em 0,2 pontos
 
O processo de dessalinização de água salgada pode ser conduzido de
diversas formas e pode ser utilizado com dois objetivos: produção de
sal (NaCl) e produção de água dessalinizada para posterior utilização
pela comunidade. A produção de sal (NaCl) a partir da água do mar
envolve a concentração da água salgada até a sua saturação, quando
inicia a precipitação do sal, que é então separado. Em função das
características climáticas no Brasil, aqui esse processo é conduzido
utilizando energia solar como fonte de energia para o processo de
evaporação da água do mar. O local onde ele é conduzido é chamado
de salina, sendo praticamente uma atividade artesanal. A produção de
água dessalinizada a partir da água do mar é comum nos países do
Oriente Médio, onde os recursos hídricos são escassos e há grande
disponibilidade de combustíveis fósseis. Com esse objetivo, a água do
mar é evaporada formando duas correntes: uma de água salgada
(salmoura), com uma concentração de sal acima da água do mar
alimentada, que é retornada ao mar; e outra de vapor livre do sal, que é
posteriormente condensado formando a corrente de água
dessalinizada. Um esquema simplificado desse processo é mostrado
na Figura:
Figura 3 – Fluxograma do processo de dessalinização da água do mar
Considere que a porcentagem mássica de sal na água do mar seja
igual a 3,5%. Em função de problemas relacionados à corrosão dos
equipamentos envolvidos no processo, a porcentagem mássica na
salmoura descartada está limitada a 7,0%. A quantidade de água do
mar necessária para produzir 1.500 Kg/h de água dessalinizada é:
Resposta Selecionada: a.
3000 kg/h.
Respostas: a.
3000 kg/h.
b.
7500 kg/h.
c.
2000 kg/h.
d.
4500 kg/h.
e.
1500 kg/h.
Comentário da
resposta:
Balanço mássico para a água:
0,965A = 0,93B + C → 0,965A = 0,93B +
1500
Temos que A = B + 1500, logo:
0,965(B+1500) = 0,93B + 1500 → 0,965B
+ 1447,5 = 0,93B + 1500
0,965B - 0,93B = 1500 - 1447,5 → 0,035B
= 52,5
B = 52,5/0,035 = 1500 → B = 1500 kg/h
Finalmente:
Global: A = B + C → A = 1500 + 1500
A = 3000 kg/h.
Resposta:
São necessários 3000kg/h de água do
mar para produzir 1500kg/h de água
dessalinizada!
 Pergunta 3
 0,2 em 0,2 pontos
 
O verbo “operar” significa produzir, realizar (visando a um resultado),
enquanto o adjetivo “unitário” refere-se à unidade. A junção dessas
duas definições, traduzidas no contexto da indústria de processos
químicos, pressupõe que existam várias operações, únicas em si e
independentes, cada uma constituída por um “complexo de meios que
se combinam para a obtenção de certo resultado”, direcionadas às
atividades de certo tipo de indústria.
Na tabela a seguir, estão enumeradas algumas operações unitárias
utilizadas nos diversos setores industriais (numeradas de 1 a 6), e
algumas características particulares (designadas com as letras A a F).
A correta correspondência entre a Operação Unitária e a Atividade é:
Resposta Selecionada: e.
1-C; 2-D; 3-F; 4-A; 5-B; 6-E.
Respostas: a.
1-F; 2-E; 3-A; 4-B; 5-C; 6-D.
b.
1-A; 2-B; 3-C; 4-D; 5-E; 6-F.
c.
1-C; 2-A; 3-B; 4-D; 5-F; 6-E.
d.
1-A; 2-D; 3-F; 4-E; 5-B; 6-C.
e.
1-C; 2-D; 3-F; 4-A; 5-B; 6-E.
Comentário
da
resposta:
► Evaporação: caso especial de transferência de
calor que lida com a evaporação de um
solvente volátil, como água, e de um soluto
não volátil, como sal ou qualquer outro
material em solução;
► Secagem: operação observada quando
líquidos voláteis (como a água) são
removidos de materiais sólidos;
►Cristalização: refere-se à remoção de um soluto
(como sal) de uma solução, por meio de um
processo de precipitação do soluto da
solução;
►Destilação: operação onde os componentes de
uma mistura liquida homogênea são
separados por ebulição, já que há diferença
das pressões de vapor dos constituintes
dessa mistura;
►Absorção: trata-se de uma operação
empregada quando um componente é
removido de uma corrente de gás por meio de
tratamento com um líquido;
►Separações mecânicas-físicas: nesse grupo
estão a separação de sólidos, líquidos ou
gases por meios mecânicos, como filtração,
decantação e redução de tamanho, as quais
são frequentemente tratadas como operações
unitárias separadas.
Muitas dessas operações unitárias
apresentam certos princípios básicos ou
mecanismos em comum:
Transferência de massa
É observada nas operações de secagem,
destilação, separação por membrana,
absorção, stripping e cristalização;
Transferência de calor
Ocorre na ebulição, evaporação e no
aquecimento e resfriamento de fluidos.
 Pergunta 4
 0,2 em 0,2 pontos
 
Analise atentamente o fluxograma de um processo de mistura (Figura),
com várias entradas e saídas de água e sais (NaCl e KCl). As
quantidades (em kg) que completam corretamente as caixas
designadas por X, B, C, D e E são, respectivamente:
Dado:
F = 1000 kg
Figura – Fluxograma de um processo de mistura
Resposta
Selecionada:
d.
X = 500 kg; B = 500 kg; C = 1000 kg; D = 300
kg; E = 300 kg.
Respostas: a.
X = 500 kg; B = 500 kg; C = 500 kg; D = 200
kg; E = 300 kg.
b.
X = 300 kg; B = 200 kg; C = 1000 kg; D = 500
kg; E = 100 kg.
c.
X = 100 kg; B = 500 kg; C = 500 kg; D = 400
kg; E = 300 kg.
d.
X = 500 kg; B = 500 kg; C = 1000 kg; D = 300
kg; E = 300 kg.
e.
X = 500 kg; B = 300 kg; C = 2000 kg; D = 300
kg; E = 500 kg.
Comentário da
resposta:
Balanço para KCl:
0,5C + 0D = 0E + 0,5x1000 → 0,5C = 500
C = 500/0,5 = 1000
C = 1000 kg
Balanço para NaCl:
0,1C + D = 0E + 0,4x1000 → 0,1x1000 + D
= 400
D = 400 – 100
D = 300 kg
Balanço para NaCl:
0,2X = 0,1C → 0,2X = 0,1x1000
X = 100/0,2 = 500
X = 500 kg
Outras relações de balanço de massa:
X + B = C → 500 + B = 1000
B = 1000 – 500
B = 500 kg
Balanço Global:
C + D = E + F → 1000 + 300 = E + 1000
E = 1300 – 1000
E = 300 kg
Resposta:
X = 500 kg; B = 500 kg; C = 1000 kg; D
= 300 kg; E = 300 kg.