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ENGENHARIA QUÍMICA, BIOTECNOLOGIA e SOCIEDADE

Colecção de Enunciados de Problemas de Referência

(Nova Edição / Julho de 2015)

Mestrado Integrado em Engenharia Química

Departamento de Engenharia Química

Elaborado por:

Prof. Clemente Pedro Nunes

Profª Susete Martins Dias

Profª. M. Lurdes Serrano

Prof. J. Miranda Reis

Profª. M. Fátima Farelo

Engenharia Química, Biotecnologia e Sociedade, MEQ - Problemas

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1. As Indústrias de Processos Químicos e Biológicos em Portugal: Conceitos básicos de localização industrial

1.1 – Indique uma indústria pesada e/ou média já instalada em cada um dos seguintes distritos:

- Bragança - Castelo Branco - Faro

Indique em seguida uma indústria química que, na sua opinião devidamente justificada, tenha em princípio boas condições para se desenvolver em cada um dos referidos distritos.

1.2 – Indique três indústrias químicas de importância existentes nos distritos de Santarém e Leiria. Apresente um diagrama de blocos simplificado de uma dessas indústrias, indicando as razões da sua localização.

1.3 – Considere que pretendia instalar duas grandes unidades, uma para a produção de salsichas e conservas de carnes e outra para a produção de sabonetes e desodorizantes, podendo apenas escolher entre as cidades de Setúbal e da Guarda. Em que cidade instalaria cada uma dessas unidades? Apresente as principais razões da sua escolha em cada um dos casos.

1.4 – Indique duas importantes fábricas de pasta de celulose e analise criticamente a sua localização. Referencie de modo sucinto as vantagens da sua interligação com a indústria do papel.

2. Grandezas e Unidades: Conversões e Análise dimensional. Tratamento de dados numéricos: Interpolação linear e quadrática. Mudança de coordenadas.

2.1 – Oxigénio líquido é alimentado ao motor de um foguetão, à velocidade mássica de 452 000 lb / (ft2 s). Calcule esta velocidade mássica em g/ (cm2 s).


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2.2 – A massa específica de um fluido é dada pela seguinte correlação empírica:

= 1,13 exp (1,2 10-8 P)

em que é expressa em g/cm3 e a pressão, P, em Pascal.

a) Quais as unidades das constantes numéricas que figuram na equação?

b) Qual a forma que a equação assume, se a pressão for expressa em atm?

2.3 – No escoamento turbulento de gases simples como o ar, oxigénio e dióxido de carbono, o cálculo do coeficiente de transferência de calor, h, pode ser efectuado através da seguinte equação:

0,2

0,8p

d

G C 0144,0h

onde h é o coeficiente de transferência de calor em Btu/(h ft2 ºF), Cp é a capacidade calorífica do gás a pressão constante em Btu/(lb ºF), G é o fluxo mássico de gás em lb/(h ft2) e d é o diâmetro interno da tubagem em ft.

a) Quais as unidades da constante numérica que figura na equação?

b) Determine o valor da constante no Sistema SI.

c) Considerando que numa tubagem com 0,2 m de diâmetro interno circula ar, à temperatura de 70 ºC e à pressão de 1 atm (abs), com um caudal de 130 m3/h, calcule o coeficiente de transferência de calor.

Dados: Capacidade calorífica média molar do ar, a 70 ºC: 7 cal/(mol, K)

2.4 – A constante dos gases perfeitos, R, tem o valor de 1,987 com unidades de cal/(mol K). Determine o valor de R se as unidades forem atm L/ (mol K).

2.5 – A expressão que permite calcular a viscosidade de um líquido puro é dada por:

V

T) / T (3,8 h N bexp

em que h é a constante de Planck, N é o número de Avogadro, V é o volume molar, Tb é a temperatura normal de ebulição e T é a temperatura a que se pretende determinar o valor da viscosidade, ambas em graus absolutos.

a) Faça a análise dimensional da expressão. b) Indique as unidades da viscosidade no sistema CGS.


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c) Determine a temperatura normal de ebulição do benzeno, tendo em atenção os valores da pressão de vapor deste composto, em função da temperatura, indicados na tabela:

Pv (mm Hg) T (ºC)

200 42,2

400 60,6

1520 103,8

d) Calcule a viscosidade do benzeno líquido a 20 ºC, sabendo que a densidade é 0,876.

2.6 – Qual a transformação de coordenadas que deverá fazer para linearizar a função:

) x(4,3 8,7y 4 exp

Indique outros tipos de funções que podem ser linearizadas por simples transformação de coordenadas. Exemplifique para um caso à escolha.

2.7 – A tensão de vapor do acetonitrilo (CH3CN) é indicada na tabela seguinte, para três valores de temperatura:

T (K) Pv (mm Hg)

268,15 20

289,05 60

300,15 100

Estime a tensão de vapor a 280,85 K, usando:

a) Interpolação linear, b) Interpolação quadrática c) Linearização da função por alteração de coordenadas.


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3. Variáveis de Processo: Cálculos de Volume, Pressão, Composição e Densidade

3.1 – Considere uma piscina cujas dimensões internas são 32 pés de comprimento, 16 pés de largura e 8 pés de profundidade.

a) Sabendo que o volume útil da piscina é de 90% da sua capacidade total, calcule a quantidade de água em m3 que esta contém quando está cheia.

b) Qual o peso desta água em lbf ?

c) Qual o peso da estrutura da piscina em kgf ?

d) Qual a pressão (em atm) exercida sobre o fundo, quando a piscina está cheia?

Dados: A piscina é constituída por cimento Portland (densidade relativa 2,5) e as suas paredes e

o fundo têm 4 polegadas de espessura.

3.2 – Considere um depósito cilíndrico com um diâmetro de 4 ft e uma altura de 12 ft, onde se pretende armazenar um óleo com a densidade de 0,85.

a) Determine a capacidade máxima do tanque em m3.

b) Determine a massa de óleo dentro do tanque, em lb, se o nível de óleo no tanque for de 10 ft.

c) Determine a pressão exercida no fundo do tanque em atmosferas. Admita que o tanque está fechado, a uma temperatura de 20 ºC. O óleo encontra-se sob uma atmosfera inerte constituída por azoto que exerce uma pressão uniforme de 1300 gf / cm2 sobre a superfície do óleo.

d) Determine a massa de azoto que está contida no tanque, nas condições da alínea anterior.

3.3 – O azoto líquido pressurizado contido num reservatório cilíndrico, com 5 m de altura e 3 m de diâmetro, é libertado na atmosfera que se encontra à temperatura ambiente de 15 ºC.

a) Qual o volume que este azoto vai ocupar na atmosfera?

b) Qual seria esse volume se a temperatura ambiente fosse de 40 ºC?

c) O que irá acontecer à temperatura das paredes do reservatório cilíndrico e da atmosfera envolvente durante o processo? Justifique e comente.

Dados: Densidade do azoto líquido, = 0,808


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3.4 – Considere o esquema a seguir apresentado. A é um tubo cilíndrico (com 5 cm de diâmetro) para escape de segurança de um reservatório fechado contendo um líquido volátil. A peça B, cónica, em ferro-carbono com massa de 24 kg, apoia-se perfeitamente na extremidade do tubo cilíndrico A. A tensão do vapor em equilíbrio com o líquido é dada pela expressão:

Pv (mm Hg) = 210 +2,1 T +0,01 T2

em que T é a temperatura de equilíbrio, em K.

Determine qual a temperatura que terá de ser atingida no interior do reservatório para que se verifique uma descarga de vapor para a atmosfera. (Problema de exame)

3.5 – A é uma caldeira fechada contendo azoto comprimido, cuja única saída é para o manómetro de mercúrio B. Este manómetro encontra-se aberto para a atmosfera no seu topo, sendo constituído por três troços cilíndricos sobrepostos, com eixo vertical, tendo o superior e o inferior o mesmo diâmetro, de acordo com a figura:

Calcule, justificando quando apropriado:


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a) A que pressão absoluta, em atmosferas, se encontra o gás na caldeira A na situação apresentada na figura.

b) A que pressão absoluta, em psia, se encontraria a caldeira A se, o nível inferior do líquido no manómetro B estivesse 15 cm mais acima do que na figura e se encontrasse em equilíbrio nessa posição.

Dados: Densidade do mercúrio (Hg): = 13,6

3.6 – Considere uma esfera de 4 m de raio onde se encontra armazenado propano (C3H8) à temperatura de 25 ºC. Abrindo a válvula A, o manómetro de mercúrio B, aberto para a atmosfera apresenta um desnível de 60 cm.

a) Determine o volume de gás propano que se espalha na atmosfera circundante, caso haja uma rotura na esfera de armazenamento, se esta se encontrar à temperatura de 35 ºC.

b) Determine a energia libertada pela combustão deste gás, em kWh.

Dados: Poder calorífico do propano, Pc = 530,605 kcal/mol

3.7 – Um petróleo bruto, de densidade 30 º API, está armazenado num tanque cilíndrico de 100 000 m3 de capacidade e 25 m de altura.

a) Determine o erro cometido, em toneladas, ao introduzir um erro de um centímetro na leitura do nível.

b) Qual é a densidade deste petróleo no sistema SI?

3.8 – Uma esfera de 4 m de raio encontra-se cheia de propano (C3H8) comprimido à pressão relativa de 4 atm.

a) Determine o erro introduzido na determinação da massa de propano, em quilogramas, devido a uma deficiente leitura daa temperatura do gás em 2º C.

b) Calcule a densidade do gás no sistema CGS.

B


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3.9 – Pretende-se bombear um caudal de 20 kg/min de gasolina utilizando uma bomba eléctrica, de modo a vencer um desnível de 30 m. Considerando que a eficiência da bomba é de 75% e que a perda de carga é desprezável, determine:

a) A pressão que a bomba terá de desenvolver, em atm.

b) A potência que a bomba terá de desenvolver em kW.

c) O custo da electricidade consumida por dia pela bomba.

Dados: Densidade da gasolina, = 0,8; Preço da electricidade = 0,093 €/ kWh. (Problema de

exame)

3.10 – Pretende-se bombear 5000 lb/h de ácido sulfúrico puro, a 20 ºC, através de uma tubagem de aço, com 1 polegada de diâmetro, colocada horizontalmente. Calcular a perda de pressão por unidade de comprimento (P/L) na conduta, sabendo que:

P = 4 f (L/d) ( u2 / 2)

em que d e L são, respectivamente, o diâmetro e o comprimento da conduta, é a densidade do fluido, u é a velocidade superficial e f é o factor de atrito de Fanning. Este factor adimensional é função do material da tubagem e do número adimensional de Reynolds, Re.

Dados: Número de Reynolds, Re = (d u / ), em que é a viscosidade do fluido. Densidade do

ácido, = 1,83; Gráfico de f = F (Re, material da conduta)


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3.11 – Para determinar a velocidade de escoamento dos fluidos em condutas, existem diversos tipos de equipamentos disponíveis comercialmente. O medidor de orifício é um desses equipamentos. A perda de pressão através de um orifício, instalado numa conduta, pode ser medida através de um manómetro acoplado à conduta (manómetro diferencial), como indicado na figura:

Por sua vez a perda de pressão na tubagem, P, está relacionada com a velocidade de escoamento, u, através da seguinte relação deduzida com base ma Mecânica de Fluidos:

P = C u2

em que é a densidade do fluido processado e C é uma constante.

a) Efectue a análise dimensional da expressão anterior e determine as unidades da constante C no Sistema Internacional.

b) Considere que na tubagem cilíndrica, com 38 cm de diâmetro interno, circula água à temperatura de 25 ºC. Determine o caudal volumétrico de água, admitindo que o fluido manométrico é mercúrio e que o desnível registado, h, é de 7,6 cm. (Considere C = 1,34).

3.12 – Uma solução aquosa contém 60% em massa de ácido sulfúrico, H2SO4.

a) Exprima a concentração do ácido em lb/galão de solução a 80 ºC, sabendo que a densidade relativa da solução a esta temperatura é de 1,4497.

b) Calcule a fracção molar do H2SO4 na solução.

3.13 – Um gás utilizado como combustível, com a seguinte composição:

Metano (CH4) – 90%; Etano (C2H6) – 7%; Propano (C3H8) – 3%

é bombeado à temperatura de 25 ºC e à pressão relativa de 0,6 kg/cm2 para um tanque de armazenamento, com um caudal de 200 kg/h. Calcular:

a) A composição mássica deste combustível.

b) O caudal volumétrico da alimentação ao tanque de armazenagem.


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4. Operações Unitárias em Processos Industriais

4.1 – Indique três operações unitárias que podem ser utilizadas na separação de uma solução líquida binária nos seus componentes. Refira, em cada um dos casos, qual o agente separador e qual a propriedade físico-química que determinará o maior ou menor sucesso da separação.

4.2 – A crivagem, a filtração, a decantação e a destilação são algumas das operações unitárias utilizadas em processos de separação.

a) Para cada uma delas, indique o estado em que se podem encontrar os componentes a separar e qual o agente separador.

b) A centrifugação pode ser utilizada em alternativa a algumas das operações indicadas. Diga quais são e refira em que situação optaria pela centrifugação.

4.3 – Indique, justificando, quais as principais vantagens e inconvenientes na utilização da extracção líquido-líquido como operação unitária de separação. Refira qual o agente separador e quais as características físico-químicas que se têm de verificar para garantir o sucesso de uma operação unitária deste tipo.

4.4 – a) Quais os isótopos naturais cindíveis que conhece?

b) Quais os isótopos naturais férteis que conhece? Explique qual é a sua importância industrial e económica.

c) Quais as razões das dificuldades técnicas do enriquecimento do urânio? Que operações unitárias podem ser utilizadas neste caso e porquê?

4.5 – Para efectuar uma reacção química exotérmica em fase gasosa, na presença de um catalisador sólido poroso, foi projectado o seguinte equipamento:


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Os gases de alimentação formam a corrente ascendente que é aquecida pelo contacto com os tubos que contêm o catalisador até atingirem a temperatura óptima de início de reacção. A temperatura da corrente descendente, onde tem lugar a reacção, é mantida dentro dos limites pretendidos pelo calor retirado pela corrente ascendente. Depois de analisar cuidadosamente esta operação, indique:

a) Para projectar convenientemente este equipamento, é necessário utilizar conhecimentos de que operações elementares?

b) No caso da temperatura dos gases de saída se tornar demasiadamente elevada, como procederia para a baixar. Explique o raciocínio.

c) Poderia este mesmo equipamento servir para efectuar uma reacção endotérmica catalítica em fase gasosa?

4.6 – Considere atentamente a seguinte descrição de um processo de fabrico de polietileno de baixa densidade, apresentado por um licenciador de tecnologia.

1) O etileno fresco é misturado com etileno proveniente da recirculação de baixa pressão e é comprimido numa primeira fase a 300 bar. Nesta recirculação de etileno de baixa pressão é introduzido o oxigénio, que actua como iniciador da reacção, e um regulador do tipo de cadeia de síntese.

2) Após esta primeira compressão, a corrente recebe o reciclado de média pressão e é em seguida comprimida à pressão a que se dá a reacção, i.e., acima de 1800 bar. Em seguida é introduzida no reactor tubular que consiste basicamente em três zonas: Pré-


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-aquecimento, polimerização plena e arrefecimento. A alimentação ao reactor faz-se parte no início e parte no princípio da terceira zona. A mistura final, polímero+etileno é depois expandida através de uma válvula e segue para o processo de separação/purificação.

3) A secção de separação é constituída por uma primeira etapa em que se liberta etileno a média pressão, que é recirculado. Este etileno é em seguida arrefecido e purificado da fracção mais pesada, antes de ser reintroduzido na corrente de etileno.

4) A corrente rica em polímero, proveniente da primeira etapa de separação, é expandida através de uma válvula e novamente purificada. A corrente gasosa desta etapa de purificação é arrefecida, eliminando-se a fracção pesada de óleos, e recirculada para a corrente de etileno, havendo uma saída de gases para a flare.

5) A corrente de polímeros é cortada, seca e granulada, ficando em seguida pronta para consumo.

Desenhar o diagrama de blocos com indicação dos principais equipamentos (flowsheet simplificado) correspondente ao processo de fabrico descrito.

4.7 – O fabrico de sal refinado, a partir das minas de sal-gema, é normalmente feito por: injecção de água a alta pressão nas cavernas de cloreto de sódio, consequente tratamento da solução e produção das partículas de NaCl com a granulometria pretendida.

Desenhe esquematicamente, num diagrama de fluxos de correntes, o processo global com a indicação das operações unitárias que julgar mais convenientes para transformar as matérias-primas (água à pressão atmosférica e rocha de cloreto de sódio numa mina) em sal refinado seco, com granulometria pretendida.

5. Cálculos simples em Balanços de Massa em Processos Industriais sem e com reacção química

5.1 – Uma solução aquosa de NaOH a 20% é sujeita a diluição com água pura, num tanque, originando uma solução a 8% em NaOH.

Calcule a razão entre os caudais das duas correntes de alimentação ao tanque.


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5.2 – Pretende-se obter uma solução aquosa de ácido sulfúrico a 80% a partir de uma solução a 60% desse mesmo ácido. Para o efeito, dispõe-se de uma solução aquosa de ácido sulfúrico a 98%.

a) Faça o diagrama de blocos deste processo.

b) Calcule os caudais de alimentação necessários para obter 1 ton/h de solução a 80%.

5.3 – Uma mistura contendo 45% de benzeno e 55% de tolueno (em massa) é alimentada, com um caudal de 2000 kg/h, a uma coluna de destilação. A corrente obtida no topo contém 95% de benzeno e a corrente de base 92% de tolueno. Calcule os caudais dos produtos obtidos no topo e na base da referida coluna.

5.4 – Uma fábrica produz papel com 20% de humidade. Este papel húmido é alimentado de modo contínuo a um secador, apresentando à saída um teor de 2% de água. Calcule a quantidade de água removida por tonelada de papel húmido inicial.

5.5 – A electrólise do cloreto de sódio (NaCl) produz cloro gasoso e hidróxido de sódio, numa célula electrolítica, através da seguinte reacção:

2 NaCl + 2 H2O 2 NaOH + Cl2 + H2

Na célula, 50% do NaCl admitido é decomposto, sendo o restante eliminado na corrente de hidróxido de sódio (NaOH). A solução de NaOH assim obtida é concentrada num evaporador, obtendo-se uma solução aquosa de hidróxido de sódio a 50%, contendo 1,5 % de NaCl (% mássicas). O NaCl é posteriormente recuperado por cristalização, seguida de filtração.

a) Faça o diagrama de blocos do processo descrito.

b) Considerando que a admissão de NaCl é realizada na forma de uma salmoura pura contendo 26% deste sal, a um caudal de 25 kg/h, calcule a produção horária de cloro gasoso e de solução de NaOH a 50%.

5.6 – Uma das etapas do processo de produção de ácido sulfúrico diz respeito à produção de SO3, segundo o diagrama em anexo. O enxofre (s) é queimado com 100% de excesso

de ar num queimador (S+ O2 SO2), verificando-se a conversão de 90% do enxofre

alimentado. Posteriormente, no convertidor ocorre a transformação de SO2 a SO3 com 95 % de conversão.


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a) Calcule a massa de ar utilizado por 100 kg de enxofre alimentado ao processo.

b) Calcule a composição dos gases que abandonam o queimador e o convertidor.

6. Cálculos simples em Balanços de Energia sem e com reacção química. Utilização de combustíveis.

6.1 – Um radiador de aquecimento a gás consome 2 kg de gás butano por hora.

a) Qual a potência (em watts) que um aquecimento eléctrico deve ter para produzir a mesma potência calorífica?

b) Como compara economicamente estes dois aparelhos de aquecimento, sabendo que 1 kWh custa 0,09 € e 1 kg de butano custa 1 €?

c) Porque é que em Portugal não é autorizada a venda de gás propano comprimido para uso doméstico?

Dados:

- Admita que a eficiência dos aquecedores tanto a gás, como eléctrico, é de 60%.

- O poder calorífico do butano é de 21 293 Btu/lb e o do propano é de 21 646 Btu/lb.

6.2 – A instalação de um novo complexo industrial necessita para seu próprio consumo que se instale uma capacidade de produção de electricidade de 40 MW. Indique:

a) Qual o consumo anual de carvão para essa central, supondo que se decide instalar uma central termoeléctrica a carvão.

b) Qual o caudal médio, em m3/s, que teria de ter um rio com 35 m de desnível de queda útil, onde se instalasse uma central hidroeléctrica para se obter a mesma potência.

Dados: - Calor de combustão do carvão: 5800 kcal/kg

Queimador Convertidor

Ar

S

S (não queimado)

SO2

O2

N2

SO2

SO3

O2

N2


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- Eficiência entálpica duma central termoeléctrica a carvão: 40%

- Eficiência das turbinas da central hidroeléctrica: 75%

6.3 –

a) Calcule a quantidade de U235 necessária, por dia, para o funcionamento de uma

central electronuclear com uma potência de 100 MW. Considere que a reacção

nuclear se efectua pela fissão nuclear do U235 , da seguinte forma:

E 4 n 2 XeoM n U 01-

10

13454

10042

10

23592

em que a massa-grama destas partículas é a seguinte:

U23592 = 235,11249 g oM100

42 = 99,94686 g Xe13454 = 133,96517 g

n10 = 1,00898 g 0

1- 4 = 0,00220 g

b) Compare com a quantidade de carvão requerida para gerar a mesma energia, por combustão ordinária.

Dados: A eficiência global da Central Electronuclear é de 70% e a da Central a carvão é de 50%.

6.4 – Responda às seguintes questões:

a) Quais as razões para a dificuldade da separação do U23592 dos outros isótopos

existentes no urânio natural? Raciocine com base nos conhecimentos que obteve sobre as operações unitárias de separação de massa.

b) Sabendo que o calor libertado pela combustão total do hidrogénio é de 33887,6 cal/g e do carbono é de 7831,1 cal/g, coloque por ordem crescente do seu poder calorífico, em cal/g, o carbono, o metano e o pentano.

c) Tendo em atenção os dados que obteve na alínea anterior, coloque por ordem crescente do seu poder calorífico, por unidade de massa, o carvão, o gás natural e o fuelóleo.

d) Como se comparam o poder calorífico duma gasolina e dum fuelóleo? Justifique.

Dados: 0fH (CH4) = - 17889 cal/mol; 0

fH (C5H12) = - 35000 cal/mol


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7. Cálculos de Análise Económica em Processos Industriais de Engenharia Química e Biológica

7.1 – Uma empresa investiu 5 milões de euros numa determinada indústria química em que o número estimado de anos de vida útil é de 8.

Admitindo que se segue o método da soma dos dígitos anuais e que o valor residual do investimento é nulo, determine qual a depreciação que será considerada em cada um dos anos de vida útil do projecto.

7.2 – Uma empresa industrial investiu 3 milões de euros numa fábrica de produtos alimentares. No 3º ano de laboração, que se considera como um ano médio de laboração, a fábrica vendeu no mercado produtos no valor de 2,2 milhões de euros, despendeu 1,3 milhões de euros com custos variáveis e incorreu em 200 000 euros de custos fixos imputáveis. Considerando que a fábrica tem 10 anos de vida útil e que se admite para efeitos contabilísticos uma depreciação linear e para efeitos fiscais uma depreciação pelo método da soma dos dígitos anuais, determine:

- Em quantos anos essa empresa irá recuperar o investimento efectuado.

Dados: A taxa de imposto sobre o lucro é de 25%.

7.3 – Investiu-se numa unidade industrial em 2002, 12 milhões de euros. Considerando que o período de vida útil destra unidade é de 8 anos e que a taxa de juro considerada é de 5%, determine:

- Qual a amortização a receber em cada ano de vida útil para que se receba no total um montante equivalente ao que foi investido.

Nota: Considere, para efeitos de simplicidade, que o período de funcionamento útil se iniciou a 1

de Janeiro de 2003.

7.4 – Durante o 4º ano de exploração de uma unidade industrial foram facturadas vendas no valor de 5,2 milhões de euros, tendo havido despesas de funcionamento de 1,4 milhões de euros. A taxa de contribuição aplicada é de 25% e a amortização para efeitos contabilísticos é feita pelo método dos dígitos anuais, enquanto para efeitos fiscais é linear. Considerando que o investimento inicial foi de 7 500 000 euros, que o período de vida útil da unidade é de 10 anos e que a taxa mínima actualmente exigida a um investimento em Portugal é de 5%, determine:


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- O lucro líquido do projecto obtido nesse ano.

Nota: Considere uma taxa de inflação de 5%

7.5 – Projecta-se a construção de uma unidade para produção de 150 000 ton/ano de policloreto de vinilo (PVC), orçamentada em 21 milhões de euros, a construir em 18 meses, prevendo-se que o investimento seja igualmente repartido por cada semestre. O preço actual do monómero de cloreto de vinilo (VCM) é de 0,55 €/kg e o do PVC é de 0,59 €/kg (preços FOB). O consumo específico do VCM é de 1,04 kg/kg de PVC e os custos variáveis de produção estão avaliados em 0,25 €/kg de PVC.

Considerando que o aumento anual previsto para o preço do VCM é de 8%, de 10% para o PVC, de 12% para os custos variáveis e que o prazo de vida útil da unidade é de 10 anos, determine pelo método TIR a viabilidade deste projecto.

Nota: Considere que ao fim de 10 anos o valor residual do investimento será de 500 000€.

7.6 – Determine qual é a taxa interna de rentabilidade (TIR) do seguinte projecto, cujos valores corrente previstos, expressos em 104 €, são:

Final do Ano Circulação Monetária

Saída Entrada

0 10 -

1 20 -

2 100 -

3 180 -

4 90 50

5 10 90

6 - 150

7 - 200

8 10 300

9 - 400


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7.7 – Considere o Cash Flow previsto para os seguintes projectos, em 104 €:

Ano Projecto A Projecto B

2013 - 320 - 280 2014 - 150 - 90 2015 - 10 + 5 2016 + 120 + 130 2017 +250 + 190 2018 + 280 + 190 2019 + 370 + 290 2020 + 400 + 380

a) Utilizando o método da rentabilidade a valores constantes, qual destes projectos escolheria? Considere uma taxa de inflação de 15%.

b) Comente o resultado obtido na alínea anterior e indique, justificando, se ele seria necessariamente o mesmo, caso tivesse utilizado o método TIR.

7.8 – Determine a taxa interna de rentabilidade (TIR) do seguinte projecto F, cujos valores correntes de circulação monetária (Cash Flow) previstos pelo respectivo estudo técnico/ económico são, em 104 €:

Projecto F

Final do Ano Circulação Monetária

Saída Entrada

2013 10 - 2014 30 - 2015 100 - 2016 180 5 2017 90 70 2018 10 90 2019 - 150 2020 5 200 2021 18 305 2022 - 395

Em função do resultado obtido, indique qual a viabilidade do projecto. Justifique devidamente.


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7.9 – Uma empresa industrial pretende analisar dois projectos de investimento A e B, cujos valores correntes de circulação monetária (Cash Flow) previstos pelo respectivo estudo técnico/ económico são, em 106 €:

Final do Ano

Projecto A Projecto B

Circulação Monetária Circulação Monetária

Saída Entrada Saída Entrada

1 60 - 40 - 2 80 - 90 - 3 100 - 120 - 4 10 50 30 40 5 - 90 - 90 6 20 140 - 150 7 - 190 50 150 8 - 20 - 180 9 - 5 - 15

Utilizando o método da taxa interna de rentabilidade (TIR), determine qual dos dois projectos escolheria e quais os valores das respectivas TIR

Dados: Admita uma taxa de juro de 5%.

7.10 – Na tabela seguinte apresenta-se o “Cash Flow” previsto para os projectos A e B, em 106 €:

Ano Projecto A Projecto B

1 - 53 - 35 2 - 5 + 2,5 3 + 12,5 + 23 4 + 24,5 + 32 5 + 45 + 41 6 + 75 + 62,5

a) Determine o valor líquido actual do projecto A, para uma taxa de inflação média de 10%.

b) Quais os métodos de comparação de projectos que conhece? Refira em que se baseiam e quais as principais diferenças.

c) No gráfico seguinte apresenta-se o valor líquido actual dos projectos A e B, em 106 €, para um possível investimento. Justifique devidamente.


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(Adaptado de problema de exame)

7.11 – Quanto é que se tem de investir hoje para ter direito a receber, em cada um dos próximos 15 anos, uma anuidade de 180 000 €? Admita duas hipóteses:

a) A taxa de juro irá ser de 10%.

b) A taxa de juro irá ser de 5%.

Nota: Considere que no final, em termos reais, todo o investimento inicial será recuperado.

7.12 – Durante o 4º ano de exploração de uma unidade industrial foram facturadas vendas no valor de 51 milhões de euros, tendo havido despesas de funcionamento de 15 milhões de euros. A taxa de contribuição (IRC) aplicada é de 25% e a amortização para efeitos contabilísticos e fiscais é feita pelo método do Factor Anual de Recuperação do Investimento. Considerando que o investimento inicial foi de 85 milhões de euros, que o período de vida útil da unidade é de 10 anos e que a taxa mínima exigível a um investimento em Portugal é de 4% em termos reais, determine:

- O lucro do projecto obtido nesse ano.

Nota: Considere a taxa de inflação média nesse período de 3%

7.13 – Sabendo que uma empresa pretende investir 120 milhões de euros numa determinada indústria química, em que o número estimado de anos de vida útil é de 8, determine qual a amortização no terceiro ano de laboração, de acordo com:

a) Método da soma dos dígitos anuais.

b) Factor anual de recuperação do investimento.


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c) Qual dos valores anteriores utilizaria se dirigisse o respectivo projecto. Justifique devidamente.

Nota: Admita que a taxa de inflação média nesse período é de 3%

(Adaptado de problema de exame)

8. Análise das Indústrias de Processos Químicos e Biológicos em Portugal

8.1 – A indústria de aproveitamento da gema ou resina de pinheiro, que nos anos 70 foi um portante sector da indústria química portuguesa, poderá voltar a assumir u papel significativo na nossa indústria, pois apresenta grandes possibilidades de desenvolvimento.

a) Apresente um diagrama de blocos relativo à separação da resina de pinheiro nos seus co-produtos.

b) Indique qual a operação unitária mais importante. Descreva-a muito resumidamente, no contexto deste processo específico.

c) Refira os distritos do país onde é mais lógico instalar uma unidade deste tipo, mencionando as principais aplicações dos seus dois co-produtos.

8.2 – A indústria da pasta e do papel representa um dos sectores mais competitivos e mais rentáveis da economia portuguesa.

a) Quais são os principais processos de produção de pasta de papel? Indique resumidamente as vantagens e inconvenientes de cada um deles (sob o ponto de vista do processo em si e das utilizações).

b) Comente a importância económica do aproveitamento da floresta em Portugal e a sua relevância na indústria química.

8.3 – Descreva o diagrama processual de uma refinaria. Indique:

a) Quais são os principais produtos obtidos.

b) Quais as unidades processuais que se podem considerar como reactores catalíticos.

c) Qual a fracção obtida numa refinaria que tem utilização química e não energética.


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8.4 –

a) Quais são os principais intermediários petroquímicos em Portugal?

b) Diga qual a localização das respectivas unidades produtoras, comentando-a.

c) Indique duas importantes utilizações para os grandes intermediários petroquímicos, referindo se são produzidos em Portugal.

8.5 –

a) Refira dois exemplos de indústrias agro-alimentares existentes em Portugal. Justifique a sua importância.

b) Indique os cuidados especiais que são exigidos nas indústrias agro-alimentares e que normalmente não são necessários nas outras indústrias químicas. (Tenha em atenção, nomeadamente, o objectivo de conservação dos alimentos a longo prazo que está presente na maior parte destas indústrias).

8.6 – Descreva o diagrama de blocos de uma unidade de extracção e purificação de óleos alimentares. Refira a possível ligação duma unidade deste tipo com o fabrico de sabões.

8.7 –

a) Estabeleça a relação que existe entre as indústrias do amoníaco, ácido nítrico e adubos.

b) Diga onde se situam unidades produtoras de ácido nítrico e de adubos em Portugal.

c) Refira a ligação existente entre a produção de ácido nítrico e a produção dos poliuretanos.

BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR

M. Fátima Farelo e M. Lurdes Serrano (2009), “Processos de Engenharia Química”, AEIST.

Mª Fátima Farelo (2012), “Processos de Engenharia Química e Biológica II”, IST.

Felder, R.M.; Rousseau, R.W. (2000) “Elementary Principles of Chemical Processes), 3ª ed., John Wiley,

N.Y.

Himmelblau, D.M. (1996) “Basic Principles and Calculations in Chemical Engineering”, 6ª ed., Prentice-

Hall, N.J.

Peters, M.S. (1984) “Elementary Chemical Engineering”, 2ª ed., McGraw-Hill, Inc.

engenharia quÍmica, biotecnologia e sociedade · o óleo encontra-se sob uma ... cm2 sobre a...

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