Questões de Concurso sobre Operações Unitárias

Em se tratando de um sólido poroso com alto teor de água que esteja em processo de secagem com ar quente por meio de secadores em regime contínuo, a temperatura na saída corresponderá à temperatura de bulbo úmido enquanto o sólido ainda se encontrar úmido.

Acerca das tecnologias de tratamento de efluentes industriais envolvendo processos oxidativos avançados, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas:

( ) Os processos oxidativos avançados são baseados em reações entre a carga orgânica a ser degradada e radicais livres oxidantes, tais como os radicais hidroxila (HO●) e hidroperoxila (HO2●).

( ) O principal mecanismo de geração de radicais hidroxila (HO●) do processo Fenton consiste na reação inicial entre peróxido de hidrogênio (H2O2) e íons férricos (Fe+3).

( ) A fotocatálise consiste em uma reação oxidativa heterogênea, na qual ocorre a fotoexcitação da superfície de óxidos alcalinos terrosos mediante radiação UV, gerando vacâncias nas bandas de valência de cátions. Essas vacâncias induzem a formação de radicais livres em contato com a água e/ou oxigênio dissolvido.

( ) A presença de íons cloretos, carbonatos e sulfitos pode atuar como agente sequestrante dos radicais oxidantes, reduzindo a eficiência do processo.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.

Relacione cada operação unitária com a sua descrição.

1. Secagem

2. Adsorção

3. Extração sólido-líquido

4. Evaporação

5. Extração líquido-líquido

( )Separação dos componentes de uma fase sólida pela dissolução seletiva da parte solúvel do sólido por meio de um solvente apropriado.

( )Separação de uma mistura líquida com um segundo líquido, em que os componentes da mistura são solúveis, em diferentes graus, no solvente.

( )Separação de um líquido de um sólido pela vaporização do líquido.

( )Concentração de uma solução líquida pela vaporização de uma parte do solvente.

( )Transferência de um constituinte de um fluido para a superfície de uma fase sólida.

A sequência correta é:

A sedimentação foi uma das primeiras operações unitárias a serem utilizadas para o tratamento de efluentes líquidos e, atualmente, continua presente nos tratamentos primários e secundários.

Sobre essa operação, analise as seguintes afirmativas.

I. A adição de floculantes na água auxilia a aglomeração das partículas. A sedimentação será favorecida quando os flocos formados tiverem uma densidade menor ou igual à densidade original da partícula.

II. Em uma poupa com concentrações intermediárias de sólido, a partícula mais pesada irá interferir na mais leve, causando um contrafluxo de fluido que prejudica a sedimentação das partículas mais leves.

III. Quando a suspensão é muito diluída, as partículas não sofrem interferências umas das outras, e as forças que atuam nesse tipo de sedimentação são: peso, empuxo e arrasto.

IV. A maior concentração de partículas é encontrada nas regiões mais profundas dos sedimentadores, sendo que, nessa região, a sedimentação ocorre por compressão.

Estão corretas as afirmativas

Destilação é uma operação unitária em que duas substâncias são separadas mediante aquecimento, com posterior ebulição e condensação seletiva.

A corrente de uma mistura binária (A = Benzeno e B = Tolueno) é alimentada a uma vazão molar de 500 kmol/h, contendo 72% molar de A e 28% molar de B, em uma torre de esgotamento a 101,3 kPa. O produto de fundo apresenta uma vazão molar de 100 kmol/h contendo somente 10% molar de A e o restante de B. Utilizando o método gráfico de McCabe-Thiele, a partir do diagrama de equilíbrio dado na Figura, calcule a vazão de vapor de topo, a sua composição e o número de estágios teóricos.

No tratamento da água para fins de potabilidade, o processo de filtração por membranas é utilizado para reduzir os íons metálicos presentes na água.

Decantação é um processo que permite diminuir a turvação da água, na medida em que decantar consiste em separar, fisicamente, as partículas em suspensão, clarificando a água e reduzindo em grande parte as impurezas nela presentes.

Analise as afirmações a seguir e assinale a alternativa CORRETA:

I. Uma operação contínua, onde as condições operacionais em um dado ponto não variam com o tempo, é definida como uma operação em estado estacionário.

II. Vazão é o nome dado à razão entre a quantidade que um fluido escoa pelo tempo.

III. As operações unitárias estão relacionadas com as mudanças químicas de um material e processos unitários com as mudanças de estado que o mesmo material passa para formar o produto desejado.

IV. As operações unitárias mais conhecidas são divididas em: reações de neutralização, transferência de calor e separação de misturas.

Uma aplicação da operação unitária de extração sólido-líquido é a obtenção do óleo de soja. O solvente utilizado nesse processo é:

Sobre as tecnologias comumente empregadas em sistemas de tratamento de esgoto, identifique como verdadeiras (V) ou falsas (F) as seguintes afirmativas:

( ) Os reatores biológicos do tipo biodisco consistem em um sistema preenchido por leito poroso inerte que promove o contato do efluente a ser tratado com os microrganismos na presença de ar borbulhado. Nesse sistema, o leito poroso facilita o contato do efluente com o oxigênio e os microrganismos e, ainda, atua como um filtro, retendo os microrganismos, permitindo a permeação da água tratada.

( ) Lagoas facultativas são lagoas de grande área superficial e elevada profundidade, equipadas com sistema de aeração mecânica, de maneira a permitir processos de degradação da carga orgânica na superfície (por digestão aeróbia) e no fundo (por mecanismos anaeróbios).

( ) Lagoas de maturação são lagoas de áreas superficiais elevadas e de baixa profundidade, tendo por finalidade a remoção de organismos patogênicos do efluente previamente tratado em outros tipos de sistemas.

( ) Biorreatores com membranas (MBR) consistem em reatores aeróbios de alta taxa de aeração, nos quais o lodo é separado da água tratada por meio de membranas de nanofiltração. O MBR pode ser configurado com o sistema de membranas instalado internamente ao reator aeróbio (membrana submersa), ou externamente ao reator aeróbio.

Assinale a alternativa que apresenta a sequência correta, de cima para baixo.

A eficiência de uma coluna de destilação pode ser expressa por meio do número de pratos teóricos, que corresponde à quantidade de equilíbrios líquido-vapor sucessivos necessária para se obter um condensado com a composição do destilado puro.

A operação unitária que envolve a transferência de um componente solúvel de uma fase gasosa para um componente em fase líquida é chamada de:

No conhecido processo de destilação azeotrópica para a separação de etanol de água, benzeno é adicionado como arrastador. O benzeno é relativamente não polar, enquanto a água é altamente polar, e o etanol é moderadamente polar. O benzeno forma com água e álcool, à pressão atmosférica, um azeótropo ternário heterogêneo. O processo é mostrado na Figura abaixo.

A alimentação é composta pelo azeótropo de etanol-água (etanol, 89 % molar). No processo, todas as 3 colunas operam à pressão atmosférica. Verifica-se que a saída do topo da 1ª coluna passa por um condensador e segue para um decantador. As saídas de topo da 2ª e 3ª colunas retornam a pontos apropriados da 1ª torre. Os fundos das colunas estão equipados com refervedores.

Quanto às correntes de fundo, a saída da 1ª coluna pode ser descrita como

Inúmeras estações de tratamento de efluentes domésticos utilizam reatores do tipo UASB devido à sua simplicidade na construção e operação, ou seja, ao baixo investimento e custo operacional quando comparados com outras tecnologias mais avançadas disponíveis no mercado atualmente. Em relação à tecnologia UASB, analise as afirmativas a seguir, atribuindo-lhes valores Verdadeiro (V) ou Falso (F).

( ) Dentre os gases produzidos dentro do reator está o metano, que normalmente é direcionado a pós queimadores ou, em alguns casos, é aproveitado para produção de energia elétrica, dependendo do resultado de estudos prévios de avaliação da viabilidade econômica.

( ) A alimentação do efluente é feita pela parte superior do reator para que seja garantida uma alta eficiência de remoção da carga orgânica.

( ) Para o projeto de reatores do tipo UASB é necessário que seja considerada a carga hidráulica e um parâmetro importante relacionado a esse critério é o tempo de detenção hidráulica, também conhecido como TDH.

( ) Nesse tipo de tecnologia é muito comum que sejam atingidas eficiências de remoção da carga orgânica próximas de 100%. Por isso, normalmente o efluente do reator segue direto para o corpo hídrico próximo à estação de tratamento de efluentes.

( ) Hidrólise, Acidogênese, Acetogênese e Metanogênese são fases comumente presentes no processo de tratamento de efluentes em reatores do tipo UASB.

Assinale a alternativa que apresenta, de cima para baixo, a sequência correta.

Apesar de não estar presente em 100% dos municípios brasileiros,as estações de tratamento de efuentes(ETE) são extremamente importantes para a manutenção da qualidade dos corpos hídricos do país e também para garantia da saúde pública. Dentre as tecnologias utilizadas está a de lagoas, e as suas principais vantagens são a facilidade de construção, operação e manutenção e respectivos custos reduzidos, além da sua satisfatória resistência a variações de carga (SPERLING,1996, apud FEC UNICAMP, 2018). Em relação ao sistema de lagoas, analise as afirmativas a seguir:

I. Uma das vantagens do uso de lagoas para o tratamento de efluentes é a necessidade de pequenas áreas para a sua construção.

II. A principal função da lagoa de maturação é a remoção de matéria orgânica do efluente.

III. Lagoas facultativas são constituídas basicamente por três regiões: zona anaeróbia, zona aeróbia e zona facultativa.

IV. A grande vantagem das lagoas aeradas por agitadores mecânicos está associada ao baixo consumo de energia elétrica.

V. O efluente que sai de uma lagoa aerada de mistura completa possui uma grande quantidade de matéria suspensa e necessita de um tratamento complementar, normalmente constituído por uma lagoa de decantação.

Estão corretas as afirmativas:

Uma mistura binária alimentada a uma vazão molar F, com composição de 50 % do componente 1 e 50 % do componente 2, é submetida a uma destilação flash a uma pressão do separador de 0,101 MPa. Do tambor flash, obtém-se uma corrente vaporizada com vazão molar V e fração molar do componente mais volátil y_D. A corrente líquida de fundo tem vazão molar B e fração molar do mais volátil x_B. Assume-se que as fases vapor e líquido estão em equilíbrio, sendo a curva de equilíbrio exibida na Figura abaixo.

Se a razão $\frac{V}{F}$ = 0,2 é alcançada, são obtidas, aproximadamente, pela destilação flash, as composições:

O conhecimento da composição química do vinho permite compreender melhor os fenômenos que intervêm durante a maturação da uva, da elaboração do vinho, de sua conservação e de seus tratamentos. A fermentação alcoólica do vinho pode ser obtida pela ação de leveduras específicas que transformam o ácido málico em álcool etílico, conforme a equação química a seguir: 

COOH – CHOH – CH₂ – COOH → CH₃ – CH₂ – OH + 2CO₂ 

Em relação ao processo de fermentação do ácido málico, analise as afirmativas a seguir. 

I. A fermentação ocorre com a diminuição do pH. 

II. A fermentação ocorre com oxidação do carbono carbonílico. 

III. Pela ação das bactérias láticas, ocorre a transformação do ácido málico em ácido lático. 

Estão corretas as afirmativas:

Na aplicação do método de McCabe-Thiele para a destilação de uma mistura benzeno-tolueno, foram desenhadas as linhas operacionais no diagrama de equilíbrio x-y. A alimentação da coluna era composta por líquido em ponto de bolha. A coluna era equipada com condensador total. Verificou-se que a linha de operação da seção de retificação interceptava a diagonal y = x em x = 0,98, e a linha de operação da seção de esgotamento, em (0,44;0,56).

Se o condensado era separado em D, corrente de produto destilado, e L, corrente de líquido que retorna à coluna, a razão de refluxo (L/D) valia