Questões da Prova CESGRANRIO - 2014 - Petrobras - Engenheiro(a) de Processamento Júnior

Um tanque cilíndrico tem uma corrente de entrada e uma corrente de saída de líquido com massa específica constante ρ. A vazão volumétrica de saída é dada por F_o = h/R onde h é o nível de líquido no tanque, e R é o parâmetro da resistência da válvula na corrente de saída.
Um diagrama de Bode foi construído para esse processo, admitindo-se variações senoidais na vazão de entrada e acompanhando-se a resposta do nível para diferentes frequências. Desse diagrama, obteve-se que a razão de amplitudes (RA) vai para 10 quando a frequência vai para zero, e que, no ângulo de fases igual a -π/4 rad, a frequência vale 10^-2 rad/s.

De acordo com essas informações, a área, em m² , da seção transversal do tanque é

O modo derivativo ideal de controladores com retroalimentação negativa

                                        

Considere uma reação que se processa em fase líquida em dada temperatura. Acima está representado o inverso da taxa de reação do reagente A em função de sua conversão. Se 30 mol/s do reagente A são alimentados a uma concentração de 3 mol/L, em um CSTR, desejando-se atingir uma concentração de 0,9 mol/L de reagente na saída, o volume do reator, em litros, será aproximadamente de

Em um reator de leito de bolhas, o reagente A é alimentado em fase gás, transferindo-se para a fase líquida, na qual ocorre a reação A+B ➔ Produtos. A taxa de reação é limitada pela transferência de massa do composto A, da interface da fase gás para o seio da fase líquida, segundo a expressão

                                                

onde k_L é um parâmetro associado à velocidade de difusão, s representa a área de interface gás-líquido por metro cúbico do reator, P_A representa a pressão de A em fase gás, H representa a constante de Henry para o composto A, e C _A,liq representa a concentração de A no seio do líquido. Seja ↑ um aumento e ↓ uma diminuição da variável.

O aumento da temperatura das fases e da velocidade de agitação tipicamente promoveria

                                    

O gráfico acima apresenta o comportamento de duas correntes de n-butano ao longo do volume de um reator PFR, operando em fase líquida nas mesmas condições de alimentação, porém com temperaturas de operação do reator distintas. O reator processa a reação de isomerização do n-butano para formação do i-butano, de acordo com a reação

n-butano → i-butano r = k . C _n-but

e onde r é a taxa de reação, C _n-but é a concentração de n-butano, e k é constante da reação. A constante de reação segue a lei de Arrhenius, na forma

                                              

onde A é o fator pré-exponencial, E é a energia de ativação, R é a constante universal dos gases, e T é a temperatura. O valor de de E/R , em K, é dado por onde β é tal que