Questões da Prova CESGRANRIO - 2011 - Transpetro - Engenheiro Júnior - Processamento

Cavitação é um fenômeno que pode ser observado em sistemas hidráulicos.

Com respeito à cavitação, analise as afirmativas a seguir.

I - Se a pressão em qualquer ponto de um sistema de bombeamento de um líquido cair abaixo de sua pressão de vapor, na temperatura de bombeamento, parte desse líquido se vaporizará, formando bolhas no seio do líquido. Essas bolhas, ao atingirem regiões de maior pressão, sofrerão um colapso repentino, retornando à fase líquida. Esse colapso repentino provoca o aparecimento de ondas de choque, gerando o fenômeno conhecido como cavitação.

II - A probabilidade de ocorrer cavitação é maior nos locais onde há um aumento de velocidade do líquido, uma vez que isso acarreta uma diminuição da pressão local.

III - NPSH (Net Positive Suction Head) requerido é a quantidade mínima de energia que deve existir no  flange de sucção da bomba, acima da pressão de vapor do líquido, para que não ocorra cavitação.

Está correto o que se afirma em

De modo a evitar que a baixa temperatura das águas ultraprofundas do mar provoque uma redução drástica na vazão de escoamento do óleo que é transportado até a plataforma de exploração de petróleo, devido a um aumento de sua viscosidade, propõe-se usar um sistema de isolamento térmico das paredes do tubo. O material do tubo é aço-carbono (condutividade térmica (k) igual a 60 W. m^-1. K^-1 ) e as camadas isolantes são formadas por magnésia 85% (espessura = 2,7 cm e k = 0,08 W. m^-1. K^-1 ) e por sílica diatomácea (espessura = 3 cm e k = 0,2 W. m^-1. K^-1 ). A espessura do tubo é 2,4 cm e seu diâmetro interno é 2 metros. Pelo fato de o diâmetro do tubo ser bem maior do que a sua espessura, pode-se admitir curvatura nula da parede do tubo e pensar o cilindro composto como uma parede composta de área igual a 1 m² .

Considere que a temperatura da superfície interna do tubo seja 65 °C, e que o tubo esteja exposto a uma água a 5 °C, com coeficiente de filme igual a 100 W. m^-2. K^-1 . Logo, a taxa de calor transferida, em watts, é, aproximadamente,

Sendo G_c a função de transferência do controlador, G_f, da válvula, G_p, do processo, e G_m, do elemento de medida, considere que um dado sistema apresenta função de transferência em malha aberta . Admita que KcK > 0 e den(s) é um polinômio em s de grau 3, com três raízes reais, distintas e negativas. Para esse sistema em malha aberta, há um único valor de frequência crítica ω_c (para a qual o ângulo de fase vale -π rad). Sabe-se também que a razão de amplitudes de G_MA na frequência ω_c vale 0,5.

Em consequência, em malha fechada, o sistema será

É conhecida a seguinte função de transferência em malha aberta (MA): , tal que G_c  denota a função de transferência do controlador, G_f, da válvula, G_p, do processo e G_m, do elemento de medida. O maior valor de ganho do controlador (Kc) para o qual o sistema não oscila em malha fechada, quando perturbado por degrau no set point, é

Dois sistemas apresentam as seguintes funções de transferência , com constantes de tempo e tempo morto em segundos. Comparando, na frequência ? = 0,1 rad/s, os valores de razão de amplitudes (RA₁ e RA2_, , para os sistemas 1 e 2, respectivamente) e os valores absolutos dos ângulos de fase (|Φ₁| e |Φ₂|, para os sistemas 1 e 2, respectivamente) dos respectivos Diagramas de Bode, resulta: