1. parte gerais - s3.amazonaws.com · tabela, onde constam a % retida na peneira (x) e o diâmetro...

MARINHA DO BRASIL

DIRETORIA DE ENSINO DA MARINHA

PROCESSO SELETIVO PARA INGRESSO NO CORPO DE ENGENHEIROS DA MARINHA

(PS-EngNay/2008)

ENGENHARIA QUÍMICA

1. PARTEINSTRUÇÕES GERAIS

1- A duração da prova será de 04 horas e não será prorrogada, Ao término da prova, entregue o caderno ao Fiscal, sem

desgrampear nenhuma folha;2- Responda as questões utilizando caneta esferográfica azul ou preta. Não serão consideradas respostas e desenvolvimento

da questão a lápis. Confira o número de páginas de cada parte da prova;3- Só comece a responder a prova ao ser dada a ordem para iniciá-la, interrompendo a sua execução no momento em que for

determinado;4- O candidato deverá preencher os campos:

- PROCESSO SELETIVO/CONCURSO; NOME DO CANDIDATO; NÚMERO DA INSCRIÇÃO e DV;5- Iniciada a prova, não haverá mais esclarecimentos. O candidato somente poderá deixar o seu lugar, devidamente

autorizado pelo Supervisor/Fiscal, para se retirar definitivamente do recinto de prova ou, nos casos a seguir especifi-

cados, devidamente acompanhado por militar designado para esse fim: atendimento médico por pessoal designado pela

Marinha do Brasil; fazer uso de banheiro e casos de força maior, comprovados pela supervisão do certame, sem que aconteça

saída da área circunscrita para a realização da prova.

Em nenhum dos casos haverá prorrogação do tempo destinado à realização da prova e, em caso de retirada definitiva do

recinto de prova, esta será corrigida até onde foi solucionada;6- A solução deve ser apresentada nas páginas destinadas a cada questão;7- Não é permitida a consulta a livros ou apontamentos;8- A prova não poderá conter qualquer marca identificadora ou assinatura, o que implicará na atribuição de nota zero;9- Será eliminado sumariamente do processo seletivo e as suas provas não serão levadas em consideração, o candidato que:

a) der ou receber auxílio para a execução de qualquer prova;b) utilizar-se de qualquer material não autorizado;c) desrespeitar qualquer prescrição relativa à execução das provas;

d) escrever o nome ou introduzir marcas identificadoras noutro lugar que não o determinado para esse fim; e

e) cometer ato grave de indisciplina.10- E PERMITIDO O USO DE CALCULADORA E REGUA SIMPLES.

NÃO DESTACAR A PARTE INFERIOR

RUBRICA DO PROFESSOR ESCALA DE NOTA USO DA DEnsM

000 A 100

PROCESSO SELETIVO:

NOME DO CANDIDATO:

N° DA INSCRIÇÃO DV ESCALA DE NOTA USO DA DEnsM

000 A 100

la PARTE: CONHECIMENTOS PROFISSIONAIS (VALOR: 80 PONTOS)

la QUESTÄO (10 pontos)

O refervedor de uma coluna de destilação é um trocador de

calor de casco e tubos. A área externa dos tubos é de A = 45m2 ecoeficiente global de troca de calor estimado é de

U = 200 kcal/h m2 °C.

Nomenclatura

coluna La - corrente líquida do

de V fundo da coluna; líquido

destilação C Visaturado

vapor de' agua Vs.1 - corrente vaporizada que

refervedor retorna à coluna; vapor

condensado saturado

VA - corrente de vapor saturadoLa produto

de fundo de água que fornece calor

Fundo da coluna de destilação e o ao refervedor

refervedor

Do lado interno dos tubos condensa vapor de água saturado a

9 bar. No lado casco passa a corrente líquida que após vaporização

retorna à coluna como a corrente Vs.i.A coluna processa uma mistura aquosa, e a corrente La pode ser

considerada praticamente água pura. A pressão no fundo da coluna é

de 1,2 bar.

Prova: 1* PARTE Concurso: PS-EngNav/ 08

Profissão: ENGENHARIA QUÍMICA

1 de 32

Continuação da la questão

Dados: propriedades da água líquida e vapor de água na saturação

Pressão Temperatura Entalpia específica (kJ/kg)

(bar) (°C) líquido evaporação vapor

1,2 104,8 439,4 2244,1 2683,5

9,0 175,4 742,6 2029,5 2772,1

Conversão de unidades: 1 J corresponde a 0,239 cal

Para o refervedor descrito, calcule:

a) a taxa de calor qr (kcal/h) . (4 pontos)

b) a vazão da corrente de vapor de água Va (kg/h) . (3 pontos)

C) a vazão da corrente VH+ 1 (kg/h) que retorna à coluna.

(3 pontos)

Prova: la PARTE Concurso: PS-EngNav/ 08


2 de32

Continuação da l a questão



3de32

2a QUESTÃO (10 pontos)

Um cilindro provido de pistão sem atrito contém N = 20 moles

de um gás ideal. No início o gás está à pressão pi = 1 bar e

temperatura T1 = 400 K.

cilindro Gás ideal: pV = NRT

R = 8,314 J/mol.KGás ideal'

compressão Cp = Cy + R

N = Cte /valor de cp = 40 J/mol.K

aquecimento

O gás sofre compressão recebendo um trabalho W = 100 kJ, e

aquecimento recebendo um calor Q = 14 kJ; no final, atinge um

estado descrito por T2 e P2. Considere este processo global

realizado em duas etapas hipotéticas descritas a seguir:

Etapa 1: compressão isotérmica (Ti = Cte) a partir do estado

descrito por T1 e pi, até atingir um estado intermediário descrito

por T1 = T1 e p1 = 92. Trabalho W1 e calor Q1-

Etapa 2: aquecimento isobárico (p1 = P2 = cte) , até atingir o

estado final descrito por T2 e 92. Trabalho W2 e calor 02.

Nota: o índice I define o estado intermediário, hipotético.

Para o processo global, o trabalho W e o calor Q serão dados

pela soma das parcelas das etapas: W = W1 + W2 e Q = Qi + 02.



4 de 32

Continuação da 2 a questão

Dados:

la lei da termodinâmica: AU = Q + W

U - energia interna total do sistema

Q > 0 para calor recebido pelo sistema

W > 0 para trabalho recebido pelo sistema

Variação da energia interna do gás ideal, para sistema fechadoTfinal

(N = cte) : Use - U essi

= N c,dT

Tinicial

c, - capacidade calorífica específica molar, à volume cte.

cp - capacidade calorífica específica molar, à pressão cte.

Trabalho de compressão (Vrinai < Viniciai) para sistema fechado (N =

Vfinal

cte): W = - pdV

Vinicial

Equacione, em função da temperatura T2 e pressão p2,

referentes ao estado final do processo global:

a) os termos de trabalho e de calor para a etapa 1. (4 pontos)

b) Os termos de trabalho e de calor para a etapa 2. (2 pontos)

c) Calcule o valor da temperatura T2 (K) . (3 pontos)

d) Calcule o valor da pressão p2 (bar) ou deduza a equação para o

cálculo da pressão p2. (1 ponto)

Prova: 1" PARTE Concurso: PS-EngNav/ 08


5 de 32




6de32

Continuação da 2a questão



7de32

3a QUESTKO (10 pontos)

Água escoa em um filtro de areia com velocidade de filtração

de 1,15 litros/ s por 1 m2 da seção do leito. Os dados sobre a areia

e o leito do filtro são: peso específico = 2, 65; fator de forma

? = 0,82; porosidade do leito e = 0,45; altura do leito L = 0,75m.

A distribuição granulométrica da areia do filtro é dada na

tabela, onde constam a % retida na peneira (X) e o diâmetro médio

da partícula (Dp) para cada uma das 7 (sete) partes da areia

peneirada.

Tabela da distribuição granulométrica da areia do filtro e

resultados dos cálculos auxiliares

X (% ) Dp (m) Nae Co Co x/Dp

1 9,5 0,0008785

2 26,30 0,0005422

3 30,10 0,0004572

4 20,64 0,0003834

5 7,09 0,0003225

6 3,19 0,0002707

7 3,18 0,0002274

Somatória =



8de32


Para o cálculo da perda de carga (AP) da água pelo leito de

areia, é fornecida a equação de Rose (eq. 1) , que leva em conta a

variação do tamanho da partícula no leito.

Dados:

Equação de Rose para a perda de carga através do leito poroso, em

função da distribuição granulométrica:

A P 1,067 y Ce x

L y g s D,

onde é feita a somatória para todas as partes da distribuição

granulométrica.

AP - perda de carga, m de coluna de água

L - altura do leito, m

g - aceleração da gravidade, g = 9,806 m.s-2

s - porosidade do leito

V - fator de forma da partícula

vs - velocidade, m.s-3· (é a vazão volumétrica dividida pela seção

transversal vazia do leito)Dp - diâmetro médio da partícula, m

x - fração retida na peneira, x = X/ 100

Co - coeficiente de arraste, a equação de cálculo depende da faixa

do número de Reynolds do escoamento no leito (Nae)

24para Nae < 1 Ce = - (2)

Na,

24 3para 1< Nae < 104 Ce = - + + 0,34 (3)

TV, D,N, = --- (4)

y

v - viscosidade cinemática da água, 9.10-7 m2/ s

Responda às questões enunciadas a seguir.

a) Calcule o número de Reynolds, o coeficiente de arraste e o

termo fracionário Co x/Dp para cada tamanho de partícula,

preenchendo os resultados nas colunas da tabela. (7 pontos)

b) Calcule a perda de carga (AP) da água no leito. (3 pontos)



9de32




10 de 32

4 a QUESTÄO (10 pontos)

O esquema 1 ilustra um processo simples de aquecimento

contínuo de um líquido, em tanque agitado com serpentina de vapor.

Deseja-se controlar a temperatura do líquido de saída.

LÍQUIDO

(entrada)misturador

válvula LÍQUIDO(saída)

VAPOR

Controlar atemperaturadeste líquido

Esquema de um processo simples de aquecimento

Esquema 1

a) Desenhe no esquema 2 fornecido na próxima página, um sistema

de controle "feedback", indicando os elementos de controle

necessários. (6 pontos)

b) Explique sucintamente o funcionamento do sistema de controle

que desenhou no esquema 2 . (4 pontos)



11 de 32

Continuação da 4 * questão

Esquema 2 - DESENHE o sistema de controle "feedback" USANDO ESTA

FIGURA



12 de 32

Continuação da da questão



13 de 32

5 a QUESTÃO (10 pontos )

Uma tubulação de aço-carbono, a ser utilizada num trocador de

calor do tipo duplo tubo, foi submetida a um teste de corrosão

para avaliação. A tubulação de aço foi revestida internamente com

uma camada de 2cm de espessura de zinco metálico. Optou-se passar

a solução pelo tubo interno do trocador. Essa solução apresentou

para o metal uma densidade de corrente de corrosão de 10mA/m2.

Considerando-se como informações:

Lei de Faraday: MF = KIt

Onde:

M = perda de massa do metal que reage;

F = constante de Faraday = 96500 coulombs;

K = equivalente eletroquímico do metal;

I = Intensidade de corrente em Ampère;

t = tempo em segundos .

Perda de espessura: mpy = 534V/ p.

Onde:

mpy = perda de espessura do metal em milipolegadas por ano;

V = velocidade de corrosão (Perda de massa em mg) / (Tempo em

dias.Área em cm2)

p = massa específica do metal em g/ cm3

1polegada = 2,54cm

p (zinco) = 7,13g/ cm3,

Massa atômica do zinco: 65,4g/mol

Zn *+ 2e Zn

a) Verifique se a tubulação resiste por 1 ano (= 365 dias).

(6 pontos)

b) Justifique se a escolha de passar a solução pelo tubo interno

foi a melhor em termos de corrosão. (4 pontos)



14 de 32

Continuação da S a questão



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6a QUESTÃO (10 pontos)

As reações de hidratação e desidratação são comuns na química

orgânica para se gerarem novos compostos. A desidratação de

álcoois e de ácidos carboxílicos é freqüente. Considere o ácido

etanóico (ácido acético) que passa por uma desidratação.

a) Indique qual o tipo de composto orgânico é formado por essa

reação. (4 pontos)

b) Escreva a reação de desidratação balanceada. (3 pontos)

c) Calcule quanto de ácido é necessário para se obterem 204g de

composto final. (3 pontos)

Dados:

Massas atômicas: C = 12, H = 1, O = 16

Prova: 1. PARTE Concurso: PS-EngNav/ 08


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18 de 32

7. QUESTÄO (10 pontos)

Acetona deve ser absorvida de uma corrente de ar, usando-se

uma coluna de pratos. Emprega-se um óleo não volátil para esse

fim. A corrente de gás tem vazão de 100kmols/h.m2 e tem 5% molar de

acetona. A corrente de óleo é isenta de acetona. Na base da torre,

a solução de óleo e acetona contém 1% molar de acetona. A relação

de equilíbrio acetona-óleo é yAi = 1, 9xAi. Deve-se absorver 90% da

acetona. Para determinar o número de estágios reais, emprega-se a

expressão dada a seguir:

In ^"+ , -mXAa(1-1/ A)+ 1/ AYaa-n1XAa

N= -

InA

onde:N = número de estágios;

Yan.1 = razão molar soluto/ solvente na base da torre (para o gás) ;

YAa = razão molar soluto/ solvente no topo da torre (para o gás) ;

XAa = razão molar soluto/solvente no topo da torre (para o

líquido) ;m = constante de equilíbrio.

A = Ls/ (mGs) em que Ls é o fluxo molar de solvente; Gs é o fluxo

molar de gás e m é a constante de equilíbrio.

Sendo a eficiência do processo de 65% ,complete a tabela a

seguir que permite calcular o número de estágios reais para este

processo.

Yan+1

XAa

m

A ____



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Sa QUESTÄO (10 pontos)

Para bombear água entre dois tanques que estão em desnível,

utiliza-se uma bomba centrífuga que fornece uma vazão de 0, 5m3/min.

O diâmetro de toda a tubulação é de 10 cm. O fator de atrito da

tubulação é igual a 0,018. A viscosidade cinemática da água nas

condições do escoamento é 10-6 m2/ s. Ambos os tanques estão à

pressão atmosférica. Um esboço do sistema encontra-se a seguir.

T1, T2, T3, T4 e T5 indicam os trechos de tubulação a serem

considerados e possuem os seguintes comprimentos: T1 = 3m;

T2 = 100m; T3 = 80m; T4 = 60m; T5 = 0,5m.

T4

I T5

Bomba T3 | |T2

T1

Tanque 2

Tanque 1



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Dado:

Equação de Bernoulli:

áv2 Ap-+ gsz+ -+ W+ 1wf= 0

2 p

Onde:aV2 = Variação de velocidade no escoamento;

az = variação de cotas;

g = aceleração da gravidade = 10m/ s2

ap = variação de pressão;p= massa específica do fluido = 1000kg/ m3.

W = potência da bomba;

lwf = perdas por atrito, onde

Lv2lwf= f-2

D 2f = fator de atrito;

L = comprimento da tubulação;

V2 = velocidade no ponto de saída do fluido.

a) Calcule a potência necessária para o processo, desprezando as

perdas no sistema. (4 pontos)

b) Calcule a potência necessária para o processo, considerando

as perdas na tubulação. (6 pontos)



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MARINHA DO BRASIL

DIRETORIA DE ENSINO DA MARINHA

PROCESSO SELETIVO PARA INGRESSO NO CORPO DE ENGENHEIROS DA MARINHA

(PS-EngNav/2008)

ENGENHARIA QUÍMICA

2a PARTE

INSTRUÇÕES GERAIS

1- Você está iniciando a 2a parte da prova (parte básica);

2- Confira o número de páginas desta parte da Prova;

3- O candidato deverá preencher os campos:- PROCESSO SELETIVO;- NOME DO CANDIDATO; e- N° DA INSCRIÇÃO e DV.

4- A solução deve ser apresentada nas páginas destinadas a cada questão; e

5- Não é permitida a consulta a livros ou apontamentos.

NÃO DESTACAR A PARTE INFERIOR

NOTA

RUBRICA DO PROFESSOR ESCALA DE USO DA DEnsM

000 A 100

PROCESSO SELETIVO:

NOME DO

CANDIDATO:

NOTA USO DA DEnsMo -- No DA INSCRIÇÃO DV ESCALA DE

oooA100

2a PARTE: CONHECIMENTOS BÁSICOS (VALOR: 20 PONTOS)

la QUESTÄO (4 pontos)

Uma chapa quadrada de lado 6 cm tem vértices A= (0,0),

B= (6, 0) ,C= (6, 6) e D= (0, 6) . Uma partícula P2 de massa m parte do

vértice A, no instante to= 0, em movimento retilíneo em direção ao

centro da placa, com velocidade constante v de módulo 1 cm/ seg . Ao

atingir o centro da placa, P2 choca-se com duas outras partículas

P2 e P3, ambas de massa m. Após o choque Pi fica em repouso,

P2 move-se com velocidade constante v2 paralelamente ao lado AB

aproximando-se de CD, enquanto P3 move-se com velocidade constante

v3 paralelamente a AD na direção de BD. Suponha que o sistema dado

é isolado.

a) Determine a equação horária de P2 no movimento entre A e o

centro da placa. (1 ponto)

b) Calcule o tempo gasto por P2 para ir de A até o centro da

placa. (1 ponto)

c) Calcule as velocidades v2 e v3 de P2 e P3 após o choque.

(2 pontos)

Prova: 2a PARTE Concurso: PS-EngNav/ 08


26de32

2 a QUESTÃO (3 pontos)

Um elétron de 10eV gira com velocidade v= (1.9)x106 m/ seg num

plano perpendicular a uma indução magnética de 10-4 weber/m2

Dados: massa do elétron: m= (9.1)x10-31kg

intensidade da carga do elétron: q= (1.6)x10-19C

a) Determine o raio da órbita. (1 ponto)

b) Calcule a freqüência do elétron. (1 ponto)

c) Determine o sentido da rotação do elétron visto por um

observador que olha na mesma direção e sentido do campo

magnético. (1 ponto)



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3a QUESTÄO (3 pontos)

Um recipiente cilíndrico contém 20 gramas de um gás de calor

específico co= 0.169 cal/g°C. Um âmbolo move-se verticalmente no

recipiente e através dele distribuem-se forças perpendiculares de

intensidade 60 N enquanto o volume do gás é reduzido

adiabaticamente. Supondo que o embolo deslize 10cm, determine a

variação da temperatura do gás .

Dado: 1J=0.24cal.



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4 a QUESTÃO (2 pontos)

Considere f (x) = sin x e g: R -+ R uma função derivável tal que

g' (0)=2.

a) Considere h(x)=g(f(x)) e calcule h'(0). (1 ponto)

b) Calcule xf (x2) dx. (1 ponto)



29de32

5a QUESTÄO (2 pontos)

Seja H: [ -R, R] -+ R, definida por H(x)= -1, se -R 5 x < 0,

H(x)= 1, se O i x 5 R.

Determine a expansão em série de Fourier de H(x).



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6. QUESTÃO (3 pontos)

Sejam P(x, y)=2xy, Q(x, y)=y+x2

8 0 o Pa) Calcule V(x, y) = -(x, y) - -(x, y) . (1 ponto)

8 x 8 y

b) Considere F(x, y)= (P(x, y), Q(x, y)) e calcule a integral de

linha JF.dl, onde c é o contorno do trapézio de vértices

C

A= (0,1), B= (17,1), C= (5,0) e D= (0,0), percorrido uma vez no

sentido anti-horário. (2 pontos)



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7 a QUESTÄO (3 pontos )

Considere a tabela da função f (x)

x 0 1 2 | 3

f(x) -1 | a+ 1 1 a+3

onde a é um parâmetro real.

a) Calcule f (x) dx pelo método de Simpson. (1, 5 ponto)

b) Calcule o valor do parâmetro a para o qual o grau do polinômio

interpolador da tabela acima é o menor possível. (1,5 ponto)



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1. parte gerais - s3.amazonaws.com · tabela, onde constam a % retida na peneira (x) e o diâmetro...

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