enade engquim
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1ENGENHARIA QUÍMICAENC 2003
Instruções
1- Você está recebendo o seguinte material:
a) este caderno com o enunciado das 10 (dez) questões discursivas e das questões relativas às suas
impressões sobre a prova, assim distribuídas:
b) 01 Caderno de Respostas em cuja capa existe, na parte inferior, um cartão destinado às respostas
das questões relativas às impressões sobre a prova. O desenvolvimento e as respostas das questões
discursivas deverão ser feitos a caneta esferográfica de tinta preta e dispostos nos espaços especificados
nas páginas do Caderno de Respostas.
2 - Verifique se este material está em ordem e se o seu nome no Cartão-Resposta está correto. Caso contrário,
notifique imediatamente a um dos Responsáveis pela sala.
3 - Após a conferência do seu nome no Cartão-Resposta, você deverá assiná-lo no espaço próprio,
utilizando caneta esferográfica de tinta preta.
4 - Esta prova é individual. Você pode usar calculadora científica; entretanto são vedadas qualquer
comunicação e troca de material entre os presentes, consultas a material bibliográfico, cadernos ou
anotações de qualquer espécie.
5 - Quando terminar, entregue a um dos Responsáveis pela sala o Cartão-Resposta grampeado ao
Caderno de Respostas e assine a Lista de Presença. Cabe esclarecer que nenhum graduando deverá
retirar-se da sala antes de decorridos 90 (noventa) minutos do início do Exame. Após esse prazo, você
poderá sair e levar este Caderno de Questões.
 ATENÇÃO:
Você poderá retirar o boletim com seu desempenho individual pela Internet, mediante a utilização de uma
senha pessoal e intransferível, a partir de novembro. A sua senha é o número de código que aparece no
lado superior direito do Cartão-Resposta. Guarde bem esse número, que lhe permitirá conhecer o seu
desempenho. Caso você não tenha condições de acesso à Internet, solicite o boletim ao INEP no endereço:
Esplanada dos Ministérios, Bloco L, Anexo II, Sala 411 - Brasília/DF - CEP 70047-900, juntando à solicita-
ção uma fotocópia de seu documento de identidade.
6 - Você terá 04 (quatro) horas para responder às questões discursivas e de impressões sobre a prova.
OBRIGADO PELA PARTICIPAÇÃO!
Nos das Questões
1 a 10
1 a 18
Partes
Questões discursivas
Impressões sobre a prova
Nos das pp. neste Caderno Valor de cada questão
10,0
\u2014
CADERNO
DE
QUESTÕES
EN
G
EN
H
A
R
IA
 Q
U
ÍM
IC
A
MEC
Ministério da
Educação
DAES
Diretoria de Estatísticas e Avaliação
da Educação Superior
Consórcio
Fundação Cesgranrio/Fundação Carlos Chagas
INEP
Instituto Nacional de Estudos e
Pesquisas Educacionais "Anísio Teixeira"
3 a 10
11
2ENGENHARIA QUÍMICA ENC 2003
3ENGENHARIA QUÍMICAENC 2003
 1
Uma tubulação de aço carbono (k = 46,2 W m\u22121 K\u22121 ), com diâmetro interno de 80 mm e diâmetro externo de 90 mm, é isolada
termicamente com uma camada de lã de rocha ( k = 0,04 W m\u22121 K\u22121) com espessura de 25 mm. A tubulação transporta um fluido a
150 oC e a temperatura ambiente é de 25 oC. Os coeficientes convectivos de transferência de calor envolvidos são: superfície interna do
tubo, h = 210,6 W m\u22122 K\u22121, superfície externa do isolante térmico, h = 6,2 W m\u22122 K\u22121. Calcule a taxa de calor perdido por metro de
tubulação isolada.
Informações adicionais
A taxa de transferência de calor, q (energia/tempo), em sistemas radiais, como o descrito acima, é dada por:
e
\u3a3
i
j
T - T
q
R
=
em que Ti e Te são, respectivamente, as temperaturas médias dos fluidos interno e externo à tubulação e \u3a3 Rj corresponde à soma das
resistências térmicas envolvidas.
As resistências condutivas são dadas por:
\u3c0
R =
2
M m
j,cond
ln(r /r )
k L
em que rM e rm são, respectivamente, os raios maior e menor da casca cilíndrica considerada, e L é o comprimento da tubulação.
As resistências convectivas são dadas por:
\u3c0
R =j,conv
1
2 r h L
em que r é o raio da superfície sobre a qual ocorre convecção.
4ENGENHARIA QUÍMICA ENC 2003
 2
A figura abaixo representa um biorreator de volume constante, de mistura perfeita e com reciclo. Esse tipo de reator pode ser utilizado
para a determinação de parâmetros fisiológicos de cultura de células (biomassa) como, por exemplo, para o tratamento biológico de
efluentes industriais. A produtividade da biomassa pode ser aumentada quando se realiza reciclo de células.
F = vazão de alimentação; X = concentração mássica de biomassa; \u3b1 = razão de reciclo; \u3b5 = eficiência do separador de células;
µ = constante da velocidade específica de crescimento da biomassa; VR = volume do biorreator.
Escreva o balanço material para a biomassa no biorreator, considerando os termos de acúmulo (termo transiente), entrada, saída e
geração. Utilize os símbolos dados na figura.
 3
A figura abaixo representa o diagrama de fases da água na forma P (pressão) \u2013 T (Temperatura).
Sabe-se que:
\u2022 água, no planeta Terra, pode existir nos três estados de agregação, numa ampla faixa de pressão e temperatura;
\u2022 água, no planeta Vênus, está restrita à fase gasosa, numa ampla faixa de temperatura, porém a baixas pressões;
\u2022 água, no planeta Marte, ocorre em pequenas concentrações, porém pode existir ou como gás, ou como gelo.
A partir dessas informações, desenhe, qualitativamente, um diagrama P - T para a água, ressaltando as regiões em que ocorre água em
cada um dos três planetas, identificando-as com as letras T (Terra), V (Vênus) e M (Marte).
200
10
10
P(bar)
10
1
10
10
\ufffd3
2
\ufffd2
\ufffd1
300 400
Ponto Crítico
Ponto Triplo
500 600
T(K)
 
Ar 
 µ, X 
F, X0 
VR 
\u3b1F 
(1 + \u3b1)F, X 
Separador 
de células 
\u3b1F, \u3b5X 
F, (1 \u2212 \u3b5)X
5ENGENHARIA QUÍMICAENC 2003
 4
De modo a evitar danos ao meio ambiente, um efluente contendo inicialmente 30% em massa de acetona e 70% em massa de água é
submetido a um processo de extração com metil isobutil cetona (MIBK). A mistura produzida apresenta a seguinte composição em massa:
20% de acetona, 47% de água e 33% de MIBK.
a) Calcule a fração de acetona recuperada no extrato, considerando-se um único estágio de equilíbrio. (valor: 8,0 pontos)
b) O que você recomenda para reduzir o teor de acetona no rafinado? (valor: 2,0 pontos)
0.1
1.00
0.9
0.9
0.5
Fração Mássica MIBK
Sistema Acetona - MIBK - Água a 25 °C
0.5
0.1
0.1
0.7
0.7
0.3
0.3
B
Fase de rafinamento
Fase de extração
(b)
(a)
(s)
MIK
0.8
0.8
0.4
0.4
A 0.6
Fração
M
ássica
da
Á
guaFr
aç
ão
M
ás
si
ca
da
A
ce
to
na
0.6
0.2
0.2
1.00 H O2
0.2
0.3
0.4
M
E
C
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.00 Acetona
In: McCABE, W. L.; SMITH, J. C.; HARRIOT, P. Unit Operations of Chemical
Engineering. McGraw-Hill, USA, 1993, p. 633.
6ENGENHARIA QUÍMICA ENC 2003
 5
Uma empresa está planejando instalar uma coluna de destilação para recuperar ácido acético de uma corrente de rejeito, objetivando
reduzir o seu passivo ambiental. Uma firma de consultoria submeteu o fluxograma de engenharia simplificado, apresentado abaixo. O
engenheiro revisor identificou dois erros graves que inviabilizam tecnicamente o projeto, assinalando-os no fluxograma.
Apresente as razões que levaram o engenheiro a apontar esses dois erros.
Tanque
de ácido
TC 01
VG 01
LC
Reciclo de
água ácida
Condensador
de topo
Tambor de
refluxo
Bomba de
produto de topo
Bomba de
refluxo
Vapor
Condensado
Bomba de produto
de fundo
50 °C
115 °C
TQ 01 FC
TI
Solução ácida diluída
LC
\ufffdP
VG 04
VG 03
VG 02
Coluna de destilação
para reconcentração
de ácido acético
Folha
01
ACETAL LTDA.
Projeto
10/02/2002
Revisão
10/04/2002
7ENGENHARIA QUÍMICAENC 2003
 6
Para a reação de decomposição do ozônio 2O3 (g) \u2192 3O2 (g) foi