Prova Engenharia Química ENADE 2017 com Gabarito
Prova Engenharia Química ENADE 2017 com Gabarito
OBS: as questões de 01 a 08 são de Formação Geral, portanto, cobradas em todas as provas. Para conferir elas, basta acessar essa página.
CONHECIMENTO ESPECÍFICO
QUESTÃO 19
ENADE 2017: Quenching é o processo de resfriamento rápido de uma corrente que se encontra a uma temperatura elevada — em geral, na saída de um reator — usando-se outra corrente do processo, que está a uma temperatura mais amena. Por meio da mistura rápida das duas correntes, é possível resfriar uma corrente de processo em menor tempo do que se fosse utilizado um trocador de calor. Outra vantagem desse procedimento é a redução de custo, pois não se empregam utilidades quentes. Na figura a seguir, está representado um processo genérico de quenching, no qual F-1 é um vaso de flash isotérmico.
A eficiência do quenching é influenciada pela razão de reciclo, definida como a razão entre a vazão da corrente que retorna ao processo e a vazão da corrente que entra no divisor.
Considerando a figura apresentada, avalie as afirmações a seguir.
I. A razão de reciclo é calculada por meio da expressão 
II. Quanto maior for a razão de reciclo, maior será o resfriamento da corrente 1 e maiores serão as vazões, o que aumenta os custos fixos e operacionais do processo.
III. Os equipamentos v - 1, H - 1 e P - 1 representam, respectivamente, uma válvula de expansão, um trocador de calor e uma bomba.
IV. A função do vaso de flash isotérmico é realizar a separação entre as fases líquida e vapor.
É correto o que se afirma em
A) IV, apenas.
B) I e IV, apenas.
C) II e III, apenas.
D) I, II e III, apenas.
E) I, II, III e IV.
QUESTÃO 20
ENADE 2017: Em um reator CSTR ideal ocorre uma reação irreversível, exotérmica e em fase líquida, cuja espécie A reage para formar o produto B. Esse reator é descarregado continuamente por uma bomba centrífuga, e nele há, ainda, uma camisa alimentada continuamente por um fluido de resfriamento.
Com relação ao comportamento dinâmico e ao controle do sistema descrito, avalie as afirmações a seguir.
I. Um controle proporcional (P) é suficiente para controlar o nível do reator, cuja variável manipulada é a vazão de descarga.
II. Se a lei cinética de reação for de segunda ordem, a expressão dinâmica da concentração do reagente dentro do reator será uma equação diferencial ordinária de primeira ordem e linear.
III. Por se tratar de uma variável de dinâmica lenta, recomenda-se controlar a temperatura do reator mediante o uso de um controlador com as ações: proporcional, integral e derivativa (PID).
IV. O perfil dinâmico que relaciona a temperatura da camisa do reator à sua vazão de alimentação pode ser representado por uma função de transferência de segunda ordem.
É correto apenas o que se afirma em
A) I e III.
B) II e IV.
C) III e IV.
D) I, II e III.
E) I, II, e IV.
QUESTÃO 21
ENADE 2017: Biodigestores são projetados para proporcionar condições favoráveis aos microrganismos que, por meio de processos anaeróbios, podem realizar o tratamento da água residuária. São apresentados, a seguir, alguns parâmetros operacionais e econômicos referentes a um projeto de implantação de sistema biodigestor para tratamento de águas residuárias de um aviário.
* Volume de água residuária: 30 000 m³/ano.
* Investimento no sistema: R$ 200 000,00.
* Tempo de vida útil do projeto: 10 anos.
* Taxa mínima de atratividade (TMA): 8%.
* Valor presente líquido (VPL): R$ 60 000,00.
* Taxa interna de retorno (TIR): 6%.
Com base nesse contexto, avalie as afirmações a seguir.
I. O VPL, que considera a desvalorização do dinheiro ao longo do tempo, indica que o projeto é atrativo, o que justifica, em termos econômicos-financeiros, a decisão pela sua implantação.
II. Esse projeto apresenta a TIR atraente, o que indica que ele deve ser implantado.
III. O planejamento econômico-financeiro da implantação do biodigestor deve considerar s receitas associadas à venda do efluente, como biofertilizante, e do biogás gerados por esse processo.
IV. O processo de degradação anaeróbia envolvido na operação do biodigestor ocorre em duas etapas: acidogênese e metanogênese.
É correto apenas o que se afirma em
A) I e II.
B) I e III.
C) II e IV.
D) I, III e IV.
E) II, III, e IV.
QUESTÃO 22
ENADE 2017: A figura a seguir mostra o fluxograma básico de uma estação de tratamento de efluentes líquidos, constituída por uma célula de flotação por ar dissolvido (FAD), um reator de lodo ativado, um clarificador e uma lagoa de estabilização.
Com relação à operação de flotação apresentada, avalie as afirmações a seguir.
I. A eficiência de separação depende da eficiência de saturação, e a pressão de operação do saturador deve ser rigorosamente controlada para se garantir a segurança do processo.
II. A eficiência de dissolução do ar na água segue a Lei de Henry, segundo a qual a pressão parcial do componente na fase gasosa é dada pelo produto entre a sua fração molar na água e a constante de Henry.
III. A adição de reagentes tensoativos no saturador causa o aumento da tensão superficial da corrente aquosa e, consequentemente, a geração de bolhas maiores e mais eficientes no que diz respeito à colisão com as partículas presentes na célula de flotação.
IV. A remoção eficiente de poluentes na etapa de flotação diminui o risco de ocorrências de problemas com o reator de lodo ativado que receberá o efluente primário tratado.
É correto apenas o que se afirma em
A) I e II.
B) II e III.
C) III e IV.
D) I, II e IV.
E) I, III, e IV.
QUESTÃO 23
ENADE 2017: Um grupo de estudantes de engenharia planejou um experimento para ser executado nas aulas de laboratório de sua instituição. O experimento consistiu na separação sólido líquido mediante a utilização de dois hidrociclones (A e B), que tinham as mesmas dimensões geométricas e eram acoplados um ao outro, conforme representação esquemática apresentada a seguir.
Algumas características do experimento estão descritas a seguir.
* A montagem foi testada com suspensões aquosas diluídas a uma vazão volumétrica de 0,5L.s⁻¹;
* as razões de líquido, definidas como a razão entre a vazão do líquido na corrente de underflow e sua respectiva alimentação, para ambos os hidrociclones, foram de 40%;.
* os diâmetros de corte para os hidrociclones A e B foram, respectivamente, de 10 µm e 20 µm;
* dois manômetros de Bourdon foram instalados nos dutos de alimentação dos hidrociclones;
* a perda de carga causada pela conexão entre os hidrociclones foi desprezível;
* as descargas (correntes de underflow) dos hidrociclones foram feitas à pressão atmosférica.
Com base na situação descrita, avalie as afirmações a seguir.
I. A vazão volumétrica do overflow do hidrociclone B foi equivalente a 24% da vazão volumétrica alimentada no hidrociclone A.
II. A corrente de underflow do hidrociclone B descarregou menos de 50% das partículas de 10 µm oriundas do hidrociclone A.
III. A potência consumida pelos hidrociclones durante a separação foi de 110 W.
É correto o que se afirma em
A) I, apenas.
B) II, apenas.
C) I e III, apenas.
D) II e III, apenas.
E) I, II, III.
QUESTÃO 24
ENADE 2017: Uma engenheira foi encarregada de fazer a secagem de um resíduo sólido industrial granular para facilitar o seutransporte, além de avaliar a possibilidade de sua reutilização em aplicação comercial. Considerando que o resíduo é gerado a uma vazão de 140 kg/h, em base úmida, e que tem teor de umidade de 28,5%, também em base úmida, a profissional determinou, em laboratório, a curva de secagem do produto, apresentada na figura a seguir.
GEANKOPLIS, C. ). Transport processes and separation
process principles (includes unit operations).
4.ed. Upper Saddle River: Prentice Hall, 2003 (adaptado).
Nessa figura, entre os pontos A e B tem-se a equiparação térmica entre o sólido e o ar de secagem; entre B e C a taxa de secagem se mantém constante; entre C e D há o declínio da taxa de secagem, que se acentua a partir de D, até que se atinge a umidade de equilíbrio em E.
Para tornar o processo economicamente viável, a engenheira optou por utilizar um secador do tipo tambor rotativo, previamente instalado na planta industrial, no qual as correntes de sólido e de ar escoam em contracorrente.
Em um estudo preliminar, a engenheira alimentou todo o sólido gerado no secador, em equilíbrio térmico com a corrente de ar na entrada, e determinou que o tempo de retenção no equipamento era de, aproximadamente, 5h. Uma leitura na carta psicrométrica indicou que, nas condições do processo, o teor de umidade do ar era de 40% na alimentação de 90% na saída do equipamento, ambos em base seca.
Com base no exposto, avalie as afirmações a seguir.
I. A vazão de água perdida pelo sólido foi de 30 kg/h.
II. A vazão de ar seco alimentado foi de 60 kg/h.
III. A variação do teor de água no ar seria menor se, operando nas mesmas condições, o processo ocorresse no modo cocorrente.
É correto o que se afirma em
A) I, apenas.
B) II, apenas.
C) I e III, apenas.
D) II e III, apenas.
E) I, II, III.
QUESTÃO 25
ENADE 2017: Uma equipe de engenheiros realizou estudo com o objetivo de quantificar o efeito da adição de biomassa na reação de redução de pellets de minério de ferro. Os resultados foram expressos segundo a Lei de Arrhenius, dada por 
conforme o gráfico apresentado a seguir.
conforme o gráfico apresentado a seguir.
GUO, D. et al. Kinetics and mechanisms of direct reduction
of iron ore biomass composite pellets with hydrogen gas.
International Jourmal of Hydrogen Energy, v.40, n. 14, 2015 (adaptado)
of iron ore biomass composite pellets with hydrogen gas.
International Jourmal of Hydrogen Energy, v.40, n. 14, 2015 (adaptado)
Com base nos resultados experimentais encontrados e considerando que R = 8 J.K⁻¹.mol⁻¹, a adição de biomassa no sistema levaria, aproximadamente, a qual porcentagem de redução da energia de ativação da reação?
QUESTÃO 26
ENADE 2017: O equilíbrio líquido-líquido para os compostos soluto, solvente e diluente pode ser representado conforme o diagrama a seguir, em que o vértice do triângulo representa 100% do composto.
A respeito desse diagrama, avalie as afirmações a seguir.
I. Estão representadas duas fases líquidas em equilíbrio abaixo da curva de solubilidade.
II. Está representado um par de compostos parcialmente miscíveis.
III. O ponto M representa uma região de duas fases e dois componentes.
IV. O ponto M representa a presença de uma fase vapor.
É correto apenas o que se afirma em
A) I e III.
B) II e IV.
C) III e IV.
D) I, II e III.
E) I, II, e IV.
QUESTÃO 27
ENADE 2017: Estudantes de engenharia decidiram avaliar a perda de calor das paredes de uma estufa de laboratório e, para isso, dividiram-se em dois grupos. Após a instalação de termopares e a realização das leituras de temperatura ao longo de uma das paredes da estufa, os estudantes apresentaram resultados obtidos em estado estacionário.
Usando como referência inicial a superfície interna da parede, o grupo 1/fez seus cálculos conforme curva da figura 1, na qual o perfil de temperatura é dado por
em que TA é a temperatura da parede, L é o comprimento da parede e x é a coordenada de posição.
O grupo 2 usou como referência inicial a superfície externa da parede e apresentou os dados conforme a figura 2, em que o perfil de temperatura é dado pela equação a seguir.
Os dois grupos consideraram a condutividade térmica da parede igual a K.
Na situação descrita, considerando que A, B, C e D são constantes positivas, quais são os fluxos de calor no centro da parede encontrados pelos grupos 1 e 2, respectivamente?
QUESTÃO 28
ENADE 2017: No fluxograma exibido a seguir, a corrente 1 é aquecida pelo trocador H1, que emprega uma utilidade quente, antes de entrar no reator R1, que opera adiabaticamente. A corrente 2, na saída do equipamento, é resfriada pelo trocador C1, que emprega utilidade fria.
A tabela a seguir apresenta as temperaturas em que as correntes se encontram disponíveis (Te) e as temperaturas que devem atingir (Ts); também apresenta o produto da vazão mássica m pela capacidade calorífica à pressão constante das correntes Cp, onde ocorre somente troca de calor sensível.
O arranjo sugerido no fluxograma anterior é pouco eficiente do ponto de vista energético, pois o calor disponível na corrente 2 poderia ser usado para pré-aquecer a 1, diminuindo tanto o gasto de utilidade fria como de quente. Nesse cenário, considere a proposta de melhoria ilustrada a seguir, na qual foi instalado um trocador de calor HE, que promove a troca de calor entre as correntes.
SMITH, R. Chemical Process Design and Integration.
Nova lorque: John Wiley, 2005 (adaptado).
Por uma questão de viabilidade econômica, admite-se que a aproximação máxima de temperaturas entre as correntes quente e fria no trocador HE seja de 10 ºC, ou seja, ∆Tmin = 10ºC.
A análise do aperfeiçoamento sugerido, ao se realizar a integração energética, permite concluir que
A) a carga térmica no trocador H1 seria reduzida para zero, não havendo mais necessidade de consumo de utilidade quente.
B) a carga térmica no trocador C1 seria reduzida para zero, não havendo mais necessidade de consumo de utilidade fria.
C) o consumo de utilidade quente e fria nos trocadores H1 e C1 passaria a ser de 300 kW e 600 kW, respectivamente.
D) a temperatura da corrente 2, depois de sair do trocador HE, seria igual a 100ºC.
E) o trocador HE proporcionaria carga térmica de 4 700 kW.
QUESTÃO 29
ENADE 2017: Um sensor de temperatura do tipo termopar foi colocado em uma corrente de fluido quente. Simplificadamente, o sensor consiste de dois fios de metal distintos e conectados por suas pontas, que são encapsulados por uma esfera, também de material metálico. Essa esfera exerce o papel de elemento de troca de calor com o fluido cuja temperatura se deseja medir.
Assumindo que a esfera encapsuladora dos fios possui massa m e raio R, e que sua massa específica p, calor específico Cp e condutividade térmica k são constantes, a equação resultante de energia na forma diferencial é apresentada a seguir.
Considerando que a temperatura inicial do termopar é Ti que a temperatura do fluido quando o sensor entra em contato com ele é 
e que o coeficiente convectivo de calor desse fluido é dado por h, avalie as afirmações a seguir.
e que o coeficiente convectivo de calor desse fluido é dado por h, avalie as afirmações a seguir.I . A condição inicial para a solução da equação de energia é T(t = 0,r) = Ti,0 ≤ r ≤ R.
II. As condições de contorno para a solução da equação de energia são:
III. Aplicando-se a esse sistema o método da capacidade concentrada, no qual o gradiente térmico dentro ar á do sólido é desprezado, tem-se que a equação de energia resultante é 
É correto o que se afirma em
A) I, apenas.
B) III, apenas.
C) I e II, apenas.
D) II e III, apenas.
E) I, II, III.
QUESTÃO 30
ENADE 2017: Um tanque de equalização, de área transversal A, é projetado para continuamente receber efluente industrial de uma pequena planta química, a uma vazão volumétrica , e temperatura Ti. O efluente tem massa específica p e capacidade calorífica à pressão constante Cp, aproximadamente igual à capacidade calorífica a volume constante; todas as propriedades são consideradas constantes no intervalo de temperatura da situação.
O inventário do tanque é aquecido por meio de uma serpentina preenchida com vapor de água saturado e é mantido homogeneizado por meio de um agitador, cuja potência útil a ser ofertada ao fluido é Ws. A descarga do tanque é realizada apenas por ação da gravidade, e a vazão pode ser ajustada pela posição de abertura da válvula existente na linha.
No que diz respeito a essa situação, avalie as afirmações a seguir.
I. Caso se assuma que a vazão de descarga do tanque (q) tem um comportamento linear em relação ao nível do tanque (h), isto é, q = kh, a equação resultante do balanço de massa no tanque será expressa como apresentado a seguir.
II . Considerando-se que a temperatura de condensação do vapor dentro da serpentina é Tc, que o coeficiente global de troca térmica entre o vapor e o efluente é U e que a área de troca térmica é As, a equação resultante do balanço de energia no tanque é expressa como apresentado a seguir.
III. Quando o sistema entrar em regime permanente, a temperatura do efluente no tanque poderá ser determinada pela equação apresentada a seguir.
É correto o que se afirma em
A) II, apenas.
B) III, apenas.
C) I e II, apenas.
D) I e III, apenas.
E) I, II, III.
QUESTÃO 31
ENADE 2017: Em um CSTR isotérmico, ideal e com volume constante, ocorre uma reação de primeira ordem e irreversível. A equação que se segue, obtida por balanço de massa, mostra como a concentração do reagente A (CA) varia com o tempo dentro e na saída do reator, na forma de variável desvio.
em que V é o volume reacional, t é o tempo, F é a vazão 
é a concentração de entrada do reagente A e k é a velocidade específica da reação.
é a concentração de entrada do reagente A e k é a velocidade específica da reação.Com a condição inicial, CA (0) = 0, a função de transferência desse processo é
na qual Kp é a constante de ganho do processo no estado estacionário, tp é a constante de tempo do processo e t = V/F.
Com base nas informações apresentadas, avalie as afirmações a seguir.
I. O CSTR tem uma dinâmica em malha aberta de primeira ordem para a variável CA.
II. A função de transferência do processo pode ser obtida usando-se transformada de Laplace, na qual a variável temporal t do domínio original se transforma na variável s no domínio de Laplace.
III. A função de transferência mostra como uma perturbação na concentração de entrada do reator afeta a concentração dentro e na saída do reator.
É correto o que se afirma em
A) I, apenas.
B) II, apenas.
C) I e III, apenas.
D) II e III, apenas.
E) I, II, III.
QUESTÃO 32
ENADE 2017: O acetaldeído pode ser produzido a partir da oxidação do etanol em um leito catalítico. Entretanto, o acetaldeído também pode ser oxidado nesse leito catalítico, o que dá origem ao dióxido de carbono. Esse processo é tipicamente conduzido nas seguintes condições: grande excesso de oxigênio, uso de etanol diluído e uso do nitrogênio como gás inerte. Devido a essas condições, pode-se admitir que não há mudança de volume no processo.
As reações são irreversíveis, de primeira ordem para o etanol e para o acetaldeído, e são representadas simplificadamente a seguir.
Considerando que se deseja maximixar a concentração do acetaldeído, avalie as afirmações a seguir, a respeito do modo de operação do reator responsável pela produção dessa substância.
I. A reação deve ser conduzida em um PFR horizontal para que se evitem a formação de canais preferenciais e o acúmulo excessivo de catalisador nas partes inferiores do reator.
II. A concentração de acetaldeído passa por um ponto de máximo, o que interfere na escolha do tempo de residência ótimo do reator.
III. A temperatura é uma variável de projeto importante para se atingir o objetivo de maximizar a concentração do acetaldeído.
IV. As condições operacionais consideradas ótimas para o objetivo em questão independem das velocidades específicas.
É correto apenas o que se afirma em
A) I e III.
B) I e IV.
C) II e III.
D) I, II, IV.
E) II, III, IV.
QUESTÃO 33
ENADE 2017: Para abastecer um assentamento rural em uma região em que a única fonte de água disponível está no subsolo, foram perfurados poços artesianos. Esses poços produziram água salobra de massa específica igual a 1 000 kg-m⁻³, sendo necessária a remoção de parte dos sais presentes na água para torná-la potável.
Uma técnica que pode ser usada com esse fim consiste em promover a passagem da água salobra através de um permeâmetro, que é um leito cilíndrico poroso preenchido por partículas de resina de troca iônica. A figura a seguir mostra a vista lateral de um permeâmetro cilíndrico, com diâmetro de 2√2cm e comprimento de 20 cm.
O gráfico a seguir apresenta a curva característica desse permeâmetro, em que -∆P é a queda de pressão, L é o comprimento e Vs é a velocidade superficial do fluido no permeâmetro.
Com base na situação descrita e considerando a aceleração da gravidade local de 10 m.s⁻², avalie as afirmações a seguir.
I. A velocidade superficial do fluido no permeâmetro é de 0,5 m.s⁻¹.
II. A queda de pressão no permeâmetro é de 2,4x10⁵Pa.
III. A perda de carga no permeâmetro é de 30 m.
É o correto o que se afirma em
A) I, apenas.
B) III, apenas.
C) I e II, apenas.
D) II e III, apenas.
E) I, II, III.
QUESTÃO 34
ENADE 2017: Um grupo de estudantes de engenharia montou um sistema de absorção de gases em líquidos para servir como uma aula prática no laboratório de sua instituição. O sistema de absorção do gás pelo líquido era composto basicamente por duas partes, conforme o esquema apresentado na figura a seguir. A entrada de gás ocorre devido à diminuição de pressão na constrição do tubo Venturi, ponto a partir do qual as bolhas de gás entram no sistema.
Durante a execução dos testes experimentais, os estudantes tinham as possibilidades operacionais descritas a seguir.
* Para a vazão volumétrica de líquido pode-se usar Q1 ou Q2, sendo Q1 < Q2 e as dimensões do equipamento tais que permitem desprezar o efeito do tempo de residência.
* Paraofluido circulante na carcaça do trocador de calor pode-se aplicar qualquer das três condições operacionais a seguir: TF1 < TF2; TF1 > TF2 ; TF1 = TF2.
* Avazão mássica de gás deve ser mantida em valor constante.
A partir dessas informações, quais são as condições operacionais mais favoráveis à máxima absorção do gás pelo líquido?
A) Q1 e TF1 < TF2
B) Q1 e TF1 > TF2
C) Q2 e TF1 < TF2
D) Q2 e TF1 > TF2
E) Q2 e TF1 = TF2
QUESTÃO 35
ENADE 2017: A reação de deslocamento do gás de água ocorre em fase gasosa e na presença de catalisador, usualmente de platina, conforme descreve a equação a seguir.
Considere que ∆Hº é a variação de entalpia padrão de reação, que pode ser considerada independente
da temperatura.
A partir dessas informações, suponha a realização de dois ensaios. Em ambos, foram utilizados 1 mol de H2O e 1mol de CO, à temperatura de 1 100 K. Os ensaios foram conduzidos a duas pressões: 1 bar e 10 bar.
A constante de equilíbrio foi estimada como sendo K = 1. As misturas obtidas podem ser representadas segundo a lei dos gases ideais e a expressão para o equilíbrio nos dois ensaios é dada por
em que yi é a fração molar do componente i na corrente gasosa, P é a pressão do sistema, P⁰ é a pressão padrão, o módulo de vi, é o coeficiente estequiométrico do componente i na reação (sendo vi positivo para produtos e negativo para reagentes), v é o somatório de vi para todos os componentes e K é a constante de equilíbrio.
As frações molares yi podem ser relacionadas ao grau de avanço (ꜫ) da reação por meio da equação
em que ni é a quantidade de matéria do componente i, n é o somatório de ni para todos os componentes, e o subscrito O indica condições iniciais.
Considerando essas informações e a situação descrita, avalie as afirmações a seguir.
I. A máxima fração do vapor de água que reage a 1 bar e 10 bar é de, respectivamente, 0,1 e 1.
II. Se o objetivo for aumentar a conversão de equilíbrio, a reação deve ser realizada a 1 bar e a temperatura deve ser maior do que 1 100 K.
III. Um aumento da razão molar água/monóxido de carbono para 2 duplicaria a máxima fração de água que reagiria.
IV. A troca do catalisador de platina por outro mais eficiente e mais barato não afetaria a máxima fração molar que reagiria.
É correto o que se afirma em
A) IV, apenas.
B) I e IV, apenas.
C) II e III, apenas.
D) I, II e III, apenas.
E) I, II, III e IV.
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