ATIVIDADE 3 – FENÔMENOS DE TRANSPORTE – 52-2024

1ª QUESTÃO
O diclorometano é um líquido utilizado como solvente industrial, matéria-prima na produção de outros
produtos químicos, agente de expansão de plásticos espuma, desengordurante na limpeza de metais,
removedor de tinta, solvente na expansão de isolantes térmicos, solvente na agricultura, preparador de
medicamentos e expansor de isolantes térmicos de aparelhos de ar-condicionado e geladeiras. Além de
causar irritações, pode ser absorvido pela pele. Deve-se usar luvas de proteção quando manipular qualquer
produto que apresente diclorometano em sua composição. Considere que você, como engenheiro de
produção, está escolhendo a melhor luva para que os funcionários de uma fábrica utilizem durante a
manipulação de diclorometano. Você tem duas opções: luvas de borracha butílica (0,04 cm de espessura) e
luvas de borracha nitrílicas (0,10 mm de espessura). Assinale a alternativa que apresenta o fluxo de
diclorometano através das luvas de borracha butílica e nitrílica, respectivamente. Dados: Coeficiente de
difusão em borracha butílica = 1,10×10 m /s; Coeficiente de difusão em borracha nitrílica = 2,31×10
m /s Concentrações superficiais: C = 440 kg/m C = 20 kg/m .
ALTERNATIVAS
1,155.10-6 kg/m2.s e 9,702.10-4 kg/m2.s
2,145.10-6 kg/m2.s e 9,702.10-4 kg/m2.s
1,755.10-6 kg/m2.s e 9,102.10-4 kg/m2.s
1,512.10-6 kg/m2.s e 8,612.10-4 kg/m2.s
2,191.10-6 kg/m2.s e 8,122.10-4 kg/m2.s

 

 

2ª QUESTÃO
O conceito de camada limite é de extrema importância no escoamento dos fluidos, se incluído no âmbito da
engenharia, fornecendo explicações físicas para o comportamento de escoamentos de fluidos como o ar ou
a água.
Considerando um escoamento laminar de um fluido sobre uma placa plana, julgue as afirmativas a seguir:
I – A espessura da camada limite (e) é decrescente ao longo da placa plana.
II – A velocidade do fluido em contato com a superfície é sempre nula.
III – A camada limite fluidodinâmica é determinada pela manifestação das transferências de calor e massa
entre a placa e o fluido.
IV – O retardamento da velocidade do fluido causado pela placa plana ocorre devido à tensão de
cisalhamento entre o fluido e a placa.
É correto o que se afirma em:
ALTERNATIVAS
-12 2 -10
2
1
3
2
3
II e IV, apenas.
I e II, apenas.
III e IV, apenas.
II e III, apenas
I e III, apenas.

 

 

3ª QUESTÃO
A purificação de hidrogênio pode ser feita por difusão do gás através de uma chapa de paládio a 600 °C.
Uma mistura gasosa contendo H , N , O e vapor d’água é pressurizada contra uma lamina de 6 mm de
espessura de paládio a 600°C. O coeficiente de difusão é D (600°C) = 1,7×10 m /s e a concentração
no lado da placa de alta e baixa pressão é respectivamente 4,0 e 0,6 KgH /m Pd. A difusão acontece em
estado estacionário. H é purificado por difundir-se mais rapidamente que os demais gases, atingindo a
outra face da lamina que está mantida sob pressão atmosférica. Assinale a alternativa que contém o fluxo
de difusão do H (purificação) em kg/m² s.
ALTERNATIVAS
7,53.10-3 kg/m² s.
9,63.10-6 kg/m² s..
6,34.10-4 kg/m² s.
4,62.10-3 kg/m² s.
9,14.10-4 kg/m² s.

 

 

4ª QUESTÃO
2 2 2
H/Pd
-8 2
2
3
2
2
“Para que haja troca térmica, é necessário ter diferença de temperatura entre os dois fluidos. Assim, um
equipamento de troca térmica envolve um fluido quente (aquele que fornece calor) e um fluido frio (aquele
que recebe calor). Apesar de parecer óbvio, isto tem implicações significantes no desempenho energético
de um processo, pois o calor pode ser recuperado”.
Fonte: YOSHI, H.; ORGEDA, R. Fenômenos de Transporte. Maringá: UniCesumar, 2020. p. 298.
Você, como engenheiro(a) de uma indústria, deparou-se com a seguinte situação: o processo pelo qual você
é responsável gera duas correntes, denominadas A e B. A corrente A precisa ser resfriada, e a corrente B
precisa ser aquecida.
A respeito da situação apresentada, analise as afirmativas a seguir:
I. Pode-se realizar uma integração energética no processo, de modo que a corrente A seja o fluido quente e,
portanto, retirará calor da corrente B, que seria o fluido frio.
II. No caso das correntes A e B serem utilizadas em um trocador de calor para trocar energia entre si, o
arranjo contracorrente seria a melhor opção, uma vez que a força motriz do processo de troca térmica
apresentaria a menor variação ao longo do trocador.
III. A troca térmica poderia ser realizada em um trocador de calor e, ao invés de se utilizar um vapor de
aquecimento ou água de resfriamento, as correntes A e B poderiam ser utilizados, gerando uma economia
no processo.
IV. Se o fluido B for aquecido até evaporar, o trocador de calor pode ser chamado de evaporador e a troca
térmica ocorrida no trocador de calor dependerá somente do calor latente, já que o calor sensível não estará
envolvido no processo.
V. Em um trocador de calor, a transferência de calor ocorre por meio da condução nos fluidos em
escoamento e na convecção na parede do trocador.
É correto o que se afirma em:
ALTERNATIVAS
II e III, apenas.
I e III, apenas.
II, III e IV, apenas.
I, III, IV e V, apenas.
I, II, IV e V, apenas.

 

 

5ª QUESTÃO
Vários dispositivos industriais operam com base na transferência de calor entre dois meios, a exemplo dos
trocadores de calor e uma variedade de outros equipamentos.
Fonte: Yoshi, H.; Orgeda, R. Fenômenos de Transporte. Maringá–PR: Unicesumar, 2020.
Um trocador de calor é um dispositivo empregado para facilitar a transferência de calor entre dois fluidos
em várias aplicações, como ilustrado no esquema abaixo:
Elaborado pelo professor, 2024.
Com relação aos trocadores de calor, avalie as afirmações a seguir:
I. As correntes de processo que escoam no trocador de calor representado na figura se encontram em
operação paralela, considerando um trocador de calor bitubular.
II. Se as temperaturas de entradas do trocador de calor forem iguais, as temperaturas de saída também
serão iguais, entretanto, não irá ocorrer transferência de calor.
III. Ao aplicar a equação da continuidade, é possível obter que a vazão de óleo quente na saída do trocador
de calor é 2 kg/s.
IV. Com o aumento da vazão de água fria circulando no trocador de calor, existirá uma maior quantidade de
água fria disponível para receber o calor do óleo quente e a maior turbulência irá melhorar o coeficiente de
convecção e, consequentemente, a troca térmica.
V. Se o trocador de calor for operado com uma configuração em contracorrente, essa operação irá
proporcionar uma maior transferência de calor e eficiência de troca térmica no trocador de calor.
VI. Se o trocador de calor representado na figura estiver operando em paralelo, a temperatura da água fria
que sai do trocador de calor não poderá ser maior que 50 °C.
É correto o que se afirma em:
ALTERNATIVAS
I, II, III e VI, apenas.
I, III, IV e VI, apenas.
II, III, IV e V, apenas.
II, IV, V e VI, apenas.
I, II, III, IV, V e VI.

 

 

6ª QUESTÃO
As leis de conservação são princípios fundamentais que afirmam que certas quantidades físicas, como
massa, força e energia, permanecem constantes ao longo do tempo em um sistema isolado. Essas leis
afirmam que tais propriedades não são criadas nem destruídas, apenas transformadas de uma forma para
outra.
Fonte: Yoshi, H.; Orgeda, R. Fenômenos de Transporte. Maringá-PR: Unicesumar, 2020.
Neste contexto, considere o sistema representado na figura a seguir:
Fonte: Laboratório Virtual ALGETEC
O sistema ilustrado na figura retrata um tanque com um orifício pelo qual a água flui. Supondo que g=10
m/s e as perdas de carga são desprezíveis, avalie as afirmações a seguir:
I. Aplicando a equação de conservação de energia, pode-se determinar a velocidade teórica de saída da
água pelo orifício.
II. A energia potencial gravitacional e a energia cinética do sistema podem ser igualadas no sistema
apresentado na figura, uma vez que o atrito no sistema é desprezível.
III. Aplicando a equação de conservação de massa, pode-se determinar a altura da água no tanque.
IV. Aplicando a equação de conservação de Bernoulli, pode-se determinar a massa de água no tanque,
mesmo sem se conhecer o diâmetro do tanque.
V. Se h=320 cm, a velocidade teórica de saída da água no orifício será 8 m/s.
VI. Se a velocidade teórica de saída da água no orifício for de 10 m/s, a altura da água no tanque será de
500 cm.
É correto o que se afirma em:
ALTERNATIVAS
I, II, V e VI, apenas.
I, II, IV e VI, apenas.
II, III, IV e V, apenas.
III, IV, V e VI, apenas.
I, II, III, IV, V e VI.

 

 

7ª QUESTÃO
2
Uma empresa fabricante de máquinas hidráulicas (bombas e turbinas) contratou você, engenheiro, como
projetista que atuará como líder responsável pelo projeto e desenvolvimento de sistemas hidráulicos. A
proposta dessa empresa é que você determine a perda de carga localizada e distribuída da instalação de
recalque de água proposta, mostrada na Figura.
Calcular a perda de carga localizada do sistema mostrado na Figura, utilizando a teoria do comprimento
equivalente. Considerar o conduto com diâmetro de 5 cm e comprimento entre as seções 1 e 5 igual a 50 m;
o fator de atrito é igual a 0,025; a velocidade média do escoamento igual a 2 m/s e a aceleração da
gravidade igual a 9,81 m/s . Considere que o comprimento equivalente da válvula de gaveta, inserida no
ponto 2, seja igual a 0,335 m; o comprimento equivalente do cotovelo, inserido no ponto 3, seja igual a 3 m;
e o comprimento equivalente da válvula globo, inserida no ponto 4, seja igual a 17,61 m. Assinale a
alternativa que contém o valor calculado para a perda de carga total:
ALTERNATIVAS
7,23 m
3,45 m
8,72 m
4,56 m
2,98 m

 

 

8ª QUESTÃO
Trocadores de calor são equipamentos que realizam a operação de troca térmica entre dois fluidos,
possibilitando, por exemplo, o resfriamento e o aquecimento de fluidos. Nesta abordagem, os fluidos são
separados por uma parede, na maioria dos casos, metálica.
Considere um trocador de calor tubo duplo operando em paralelo em que um fluido que entra a 110 °C e
sai a 60 °C troque calor com outro fluido entrando a 5 °C e saindo a 45 °C. Nesse cenário, qual é média
logarítmica das diferenças de temperatura ao longo do equipamento (MLDT).
ALTERNATIVAS
2
40,62 °C
46,25 °C
49,45 °C
55,75 °C
59,86 °C

 

 

9ª QUESTÃO
A termodinâmica aborda a quantidade de calor que um sistema ganha ou perde durante um processo que o
leva de um estado de equilíbrio para outro. Geralmente, a forma como essa troca de calor ocorre não é uma
consideração primordial. Por outro lado, a transferência de calor concentra-se especificamente na taxa de
transferência de calor de um processo, isto é, quanto tempo é necessário para que o calor seja trocado e
quais são os parâmetros que influenciam essa troca.
Fonte: Yoshi, H.; Orgeda, R. Fenômenos de Transporte. Maringá-PR: Unicesumar, 2020.
Com relação aos fundamentos e mecanismos de transferência de calor, avalie as afirmações a seguir:
I. A transferência de calor por condução se dá através da interação entre partículas com maior e menor
energia.
II. A condutividade de um determinado material depende de sua geometria e varia com a temperatura.
III. De acordo com a Lei de Fourier, a taxa de transferência de calor por condução em uma dimensão numa
parede plana em regime permanente, sem a presença de geração de energia no interior da parede é
diretamente proporcional à condutividade térmica, à área e à diferença de temperatura e inversamente
proporcional à espessura da parede.
IV. A transferência de calor por convecção se dá pela transmissão de calor entre uma superfície e um fluído
em movimento.
V. O coeficiente convectivo não é uma propriedade do fluido, pois, apesar de depender dela, ele também
depende de outras variáveis, como a velocidade e o tipo de escoamento.
VI. A transferência de calor por radiação se dá pela transferência de calor sem contato na forma de ondas
eletromagnéticas ou fótons.
É correto o que se afirma em:
ALTERNATIVAS
I, II, III e V, apenas.
II, III, IV e VI, apenas.
I, II, IV, V e VI, apenas.
I, III, IV, V e VI, apenas.
I, II, III, IV, V e VI.

 

 

10ª QUESTÃO
Os desafios em mecânica dos fluidos são vastos, levando à classificação dos escoamentos de acordo com
suas características distintas, permitindo assim estudos focados em suas similaridades. Nesse contexto, para
compreender os escoamentos de fluidos e investigar suas classificações, o engenheiro Osborne Reynolds
realizou estudos por volta de 1880, em que ele examinou o regime de escoamento de fluidos em um tubo
de vidro, introduzindo corante em um fluido em diferentes velocidades. Desse estudo originou-se a
definição do número de Reynolds, uma quantidade adimensional amplamente empregada na mecânica dos
fluidos para caracterizar o regime de escoamento.
Fonte: Yoshi, H.; Orgeda, R. Fenômenos de Transporte. Maringá-PR: Unicesumar, 2020.
Considerando o número de Reynolds, avalie as afirmações a seguir:
I. Para fluidos escoando em uma mesma velocidade, o número de Reynolds sempre será o mesmo.
II. Para o óleo e a água escoando em uma mesma tubulação com o mesmo número de Reynolds, o
escoamento do óleo se dará a uma velocidade média menor.
III. Ao aumentar o diâmetro de uma tubulação, a velocidade média do escoamento diminui e, por
consequência, o número de Reynolds diminui, induzindo uma cavitação e o aumento de desgaste da
tubulação.
IV. Ao utilizar uma tubulação de menor diâmetro, a velocidade média será maior e, por consequência o
número de Reynolds aumentará.
V. Ao aumentar o comprimento de uma tubulação, aumenta-se a perda de carga do escoamento e diminui o
número de Reynolds.
É correto o que se afirma em:
ALTERNATIVAS
I, II e V, apenas.
II, III e IV, apenas.
III, IV e V, apenas.
I, III, IV e V, apenas.
I, II, III, IV e V

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