engenharia quÍmica · r = constante universal dos gases (0,082 atm.l/mol.k); e t = temperatura ......

MARINHA DO BRASIL

DIRETORIA DE ENSINO DA MARINHA

PROCESSO SELETIVO PARA INGRESSO NO CORPO DE ENGENHEIROS DA MARINHA

(PS-EngNav/2005)

ENGENHARIA QUÍMICA

la PARTE

INSTRUÇÕES GERAIS

1- A duração da prova será de 04 horas e não será prorrogado; 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 defmitivamente do recinto de prova ou, nos casos abaixo 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- A redação (caso haja) deverá ser uma dissertação com idéias coerentes, claras e objetivas escritas na língua portuguesa, não

podendo ser escrita em letra de imprensa. Deverá ter no mínimo 20 linhas contínuas, considerando o recuo do parágrafo, e no

máximo 30 linhas.Ela não poderá conter qualquer marca identificadora ou assinatura o que implicará na atribuição de nota zero; e

10- 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.11- É PERMITIDO O USO DE CALCULADORA.

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)

A decomposição do sulfeto de mercúrio II por água régia (uma

mistura de ácido clorídrico concentrado e ácido nítrico concentrado

em proporções adequadas) ocorre segundo a seguinte reação de oxi-

redução:

HgS(s) + NO3¯ (aq.) + Cl- -> [HgCl4]2~

(aq.) + NO2(g) + S(s) em pH< 7.

Na equação química, (s) indica espécie no estado sólido, (aq.)

indica espécie em solução aquosa, (g) indica espécie no estado

gasoso.

a) Indique qual espécie é o agente oxidante e qual espécie é o

agente redutor para a reação química apresentada. (4 pontos)

b) Apresente a equação balanceada. (4 pontos)

c) Calcule o volume, em m3 de NO2, desprendido a 25°C e 1

atmosfera de pressão e a massa, em g, de enxofre produzida

quando se utilizam 348g de sulfeto de mercúrio II. (2 pontos)

Dados:

1) Massas atômicas: Hg - 200; S - 32; N - 14; O - 16; . C1 - 35.

2) Equação dos gases ideais: pV = nRT

Sendo:

p = pressão;

V = volume;

n = número de mols;

R = constante universal dos gases (0,082 atm.L/mol.K); e

T = temperatura absoluta.

Prova: la PARTE Concurso: PS-EngNav

Profissão: ENGENHARIA QUÍMICA

1 de 31

Continuação da l a questão



2 de 31

Continuação da l a questão



3de31

2 a QUESTÃO (10 pontos)

Dispõem-se de quatro combustíveis conforme mostrado a seguir,

sendo as porcentagens apresentadas todas em massa:

- Combustível A: mistura gasosa com 70% de monóxido de carbono

(CO) e 30% de dióxido de carbono (CO2) ;

- Combustível B: mistura gasosa com 60% de metano (CH4) , 30% de

monóxido de carbono (CO) e 10% de nitrogênio (N2) ;

- Combustível C: carvão coque úmido com 85% de carbono (C) , 10%

de água (H2O) e 5% de cinzas;

- Combustível D: carvão coque seco com 95% de carbono (C) e 5%

de cinzas.

a) Verifique se dentre os combustíveis apresentados há algum que

tenha PCI (poder calorífico inferior) igual ao PCS (poder

calorífico superior). Indique quais seriam e justifique.

(4 pontos)

b) Indique qual combustível necessita da menor quantidade de ar

teórico a 25° C e latm para a combustão completa de 1kg de

combustível e justifique. (3 pontos)

c) Indique qual combustível apresenta maior volume de emissão de

fumos a 120°C e latm numa combustão completa com a quantidade

teórica de ar e justifique. (3 pontos)

DADOS:

Ar: 21%O2 e 79%N2 (porcentagem molar ou volumétrica) .

Massas atômicas: C= 12; H= 1; O= 16; N= 14.

Reações de combustão:

C + 02 4 CO2 AH= -96, 7kcal/mol;

H2 + % 02 + H20 AH=-68, 3kcal/mol (água no estado líquido) ;

H2 + ½ 02 + H20 AH= -57, 8kcal/mol (água no estado de vapor) ;

S + 02 4 SO2 AH=-72,0kcal/mol;

CO + ½ 02 4 CO2 AH= -67, 4kcal/moil;



4 de 31

Continuação da 2 a questão

CH4 + 202 -+ CO2 + 2H20 AH= -212, 80kcal/mol (água no estado líquido) ; e

CH4 + 202 -> CO2 + 2H20 AH= -191, 76kcal/mol (água no estado vapor) .

Equação dos gases ideais pV=nRT

Sendo:

p = pressão;

V = volume;

n = número de mols;

R = 62,3mmHg.L/mol.K ou 0,082atm.L/mol.K; e

T = temperatura absoluta (Kelvin=Celsius+273).

PCI = PCS-nr20 TOTALA

PCS = - EntAHi



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8de31

3a QUESTÄO (10 pontos)

Dois tanques reservatórios para água estão dispostos como

mostrado a seguir:

Ponto E...

h3

Ponto Q

Ponto C.

h1

.nl Bomba B

Ponto

Tanque T1

A bomba B permite que a água saia do tanque T1 e vá para o

tanque T2 . O eixo da bomba B, ponto C, está a 5m acima (altura hl

indicada na figura) da superfície livre do tanque T1, ponto A.

A descarga no tanque T2, ponto E, ocorre na pressão atmosférica

e está a 10m acima do ponto de saída da bomba. Entre o eixo da bomba,

ponto C, e o ponto de saída da bomba, ponto D, há um desnível de

0,25m. Todas as tubulações apresentadas na figura têm um diâmetro

interno de 250mm. A pressão na saída da bomba é de 5,4kgf/ cm2.

As perdas de carga são dadas por:

-trecho entre os pontos A e D: 5¥2/ 29

-trecho entre os pontos D e E: 3v2/ 2g

Sendo:

v - velocidade média do fluido nos trechos indicados; e

g - aceleração da gravidade .

a) Calcule a vazão volumétrica na descarga (ponto E) do sistema

e a potência requerida na bomba em kgf.m/s. (4 pontos)



9de31


b) Calcule a vazão volumétrica na descarga (ponto E) do sistema

e a potência requerida na bomba em kgf .m/s, quando se faz a

seguinte modificação no sistema: o tanque T1 fica com a sua

superfície livre 5m acima do ponto de saída da bomba (ponto

D) e as demais características do sistema permanecem iguais.

(4 pontos)

c) Compare e analise os valores obtidos nos itens a e b.

(2 pontos)

Dados :

Equação de Bernoulli:

v12 P1 V22 P2-+-+ z1+ NBOMBA 225E122g pg 2g pg

Sendo:

vi - velocidade do fluido;

g - aceleração da gravidade (10m/ s2)

p - densidade do fluido (pg = y = 1000 kgf/m3) .

zi - cota;

H30tasa - trabalho de eixo da bomba; e

his - perda de carga do trecho ij .

Equação para a potência da bomba:

Ng = 7QHg

Sendo:

N3 - potência da bomba;

y = pg; e

H3 - trabalho de eixo da bomba.



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12 de 31

4. QUESTÄO (10 pontos)

Uma tubulação de cobre (sem qualquer pintura) é utilizada para

transportar uma solução aquosa de sulfato de ferro III [ Fe2(SO4)3] na

concentração de 0,1M a 25 °C. É instalado nessa tubulação um medidor

de vazão construído em aço-carbono. A concentração de íons de cobre

na água e a de íons de Fe2+ são iguais a 10 M.

a) Verifique se nas condições estabelecidas a tubulação vai

corroer em virtude do contato com a solução. Justifique.

(5 pontos)

b) Analise a possibilidade de corrosão e o tipo de corrosão que

pode ocorrer no sistema tubulação mais medidor de vazão.

(5 pontos)

Dados:

E Fe+3/Fe.2 = - O , 71V

E cu+2/cu = + 0, 35V

E Fe+2/Fe = - O , 44V

Equação de Nernst:

o _ 0,059 ared

E= E lo -z aos

Sendo:

E - potencial de eletrodo fora das condições padrão;

E° - é o potencial de eletrodo padrão;

z - indica o número de mols de elétrons do sistema eletroquímico

considerado;

area - indica a atividade de todas as espécies que se apresentam

na forma mais reduzida no sistema considerado;

aos - indica a atividade de todas as espécies que se apresentam

na forma mais oxidada no sistema considerado; e

log - indica o logaritmo decimal .

Prova: 1" PARTE Concurso: PS-EngNav


13 de 31

Continuação da 4. questão



14 de 31

5. QUESTÄO (10 pontos)

Uma absorvedora contínua irá operar à pressão de 760 mm Hg e à

temperatura de 30°C. Ela deverá processar uma corrente gasosa (Gi)

contendo 45% molar de SO2 e 55% molar de ar, sendo água pura

(corrente Li) o solvente. Adote nos cálculos um teor de SO2 de 0,02kg

SO2/kg água para a corrente líquida de saída (L2) , e que as correntes

de gás (G2) e de líquido (L2) de saída atinjam o equilíbrio. Despreze

a dissolução de ar na corrente líquida.

a) Calcule a % molar de SO2 na corrente gasosa de saída (G2) -

(3 pontos)

b) Calcule a vazão de solvente Li necessária em kg de H20/kg de

corrente gasosa de entrada Gi. (7 pontos)

Dados:

Pesos moleculares: 64 (SO2) , 18 (H2O) e 29 (ar) .

Pressões parciais de equilíbrio de H20 e SO2 sobre a solução 45%

molar SO2/ 55% molar ar, a 760 mm Hg e 30°C:

pH2o = 31, 6 mm Hg pso2 = 176 mm Hg

Lei de Dalton: pi = p(yi) Lei de Raoult: pi =p* i(xi)

Sendo:

P - pressão total;

pi - pressão parcial do componente i na mistura gasosa;

p*i

- pressão de vapor da substância i pura; e

yi, xi - frações molares de i nas fases gasosa e líquida,

respectivamente.

Sugestão: adote os símbolos G e L para vazões molares totais das

correntes gasosa e líquida.



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16 de 31

Continuação da 5a questão



17 de 31

G a QUESTÄO (10 pontos)

Um experimento de laboratório é realizado em um pequeno reator de

batelada ("batch") , em meio aquoso e à temperatura constante.

A reação é de decomposição, portanto

A (reagente) à P (produto) + S (subproduto) ou A 4 P + S

Concluiu-se no experimento que a reação é do tipo elementar e de

la ordem, e que a velocidade de decomposição do reagente A ( rA l ,

aqui representada em módulo) é equacionada por:

| ra| = kCA

sendo:

k - constante cinética da reação, 0,025 min¯ l

CA - concentração do reagente A no meio aquoso de reação, na

unidade g de A/ litro de solução.

Deseja-se processar a mesma reação à mesma temperatura, num

reator contínuo CFSTR (de mistura perfeita) de volume V = 10 litros,

alimentando-o com a solução aquosa contendo 0, 5 g de A/ litro de

solução, à vazão q = 0, 5 litros/min. A operação será conduzida em

estado estacionário. O meio aquoso é diluído em A, portanto pode-se

supor que a vazão volumétrica de saída do reator é aproximadamente de

0,5 litros/min.

Pede-se:

a) Escreva a equação do balanço material para o componente A no

reator CFSTR, relacionando as concentrações das correntes de

alimentação (cA1) e de saída (cA2) do reator com as demais

variáveis do problema. (6 pontos)

b) Calcule a concentração do reagente A na corrente de saída do

reator. (2 pontos)

c) Calcule a nova vazão volumétrica de operação (q* ) deste mesmo

reator, para que a concentração de saída seja reduzida a 1/ 5

da concentração de entrada. (2 pontos)



18 de 31

Continuação da 64 questão

Equação geral do balanço material em sistemas com reação química:

(acúmulo) = (entradas) - (saídas) + (produção) ou - (consumo)



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7a QUESTÃO (10 pontos)

Um cilindro fechado provido de pistão (sem atrito) contém

inicialmente água no estado de líquido saturado. No início o pistão

encontra-se travado.

A seguir, o pistão é destravado e a água é submetida a um

processo termodinâmico reversível, sendo aquecida até atingir o

estado final de vapor saturado.

a) Identifique o sistema e o processo termodinâmico descrito, e

liste as hipóteses a serem adotadas na resolução, se

necessárias. (2 pontos)

b) Calcule o trabalho transferido a cada 1 kg de massa de água.

(4 pontos) .

c) Calcule o calor transferido a cada 1 kg de massa de água do

sistema. (4 pontos)

Dados:

Propriedades da água saturada a 100° C:

T P VLs Vvs

(°C) (bar) m3/ kg m3/ kg

100 1, 014 1, 0435.10-3 1, 673

T P uns uvs has hav hva ses sys

(°C) (bar) kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg K kJ/kg K

100 1, 014 418, 94 2506, 5 419, 04 2257, 0 2676, 1 1, 3069 7, 3549

Conversões de unidades:

1 bar = 103 N/m2 ou Pa;

1kJ = 103 N.m; e

T(°C) + 273,15 = T(K) .

Sendo:

T - temperatura;

p - pressão;

v - volume específico;

h - entalpia específica; e

s - entropia específica.



20 de 31

Continuação da 7 * questão

Índices inferiores:

LS - líquido saturado; VS - vapor saturado

LV - variação para a mudança de fases líquido/vapor

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

Trabalho de expansão (Vfinai > Viniciai) para sistema fechado

Vfinal

(N= cte): W= pdVVinicial

Sendo:

V - volume total

estado final

Calor para processo reversível Q,,= TdS

estado inicial

Sendo:

S - entropia total



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22 de 31

8 a QUESTÄO (10 pontos)

Um tubo metálico deve ser construído de maneira tal que a água ao

circular em seu interior tenha sua temperatura elevada de 20° C para

60°C. Tais valores de temperatura são considerados valores médios. O

tubo é bem isolado e tem diâmetro interno igual a 20mm e diâmetro

externo igual a 40mm. Para proporcionar o aquecimento da água, há uma

resistência elétrica que fornece 106 W/m3 de energia.

a) Liste as hipóteses necessárias para que se possa calcular o

comprimento necessário de tubo para a finalidade

apresentada. (3 pontos)

b) Calcule o comprimento de tubo necessário, em m. (4 pontos)

c) Calcule o coeficiente local de troca térmica na saída do

tubo, onde a temperatura média da parede interna é de 70° C.

(valor 3 pontos)

Dado: O calor específico médio da água a 313K é de 4,179 kJ/ (kg.K)

Prova: 1* PARTE Concurso: PS-EngNav


23 de 31

Continuação da 8* questão



24 de 31

MARINHA DO BRASIL


PROCESSO SELETIVO PARA INGRESSO NO CORPO DE ENGENHEIROS DA MARINHA

(PS-EngNav/2005)

ENGENHARIA QUÍMICA

22 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

p. PROCESSO SELETIVO:

NOME DO

_y. CANDIDATO:

N° DA INSCRIÇÃO DV ESCALA DE NOTA USO DA DEnsM

000 A 100

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

la QUESTÄO (2 pontos)

Calcule as seguintes integrais:

a) x In (x) dx (1 ponto)

1 xb) f 22,1

dx (1 ponto)

0

Prova: 2a PARTE Concurso: PS-EngNav


25 de 31

2 a QUESTÄO (3 pontos )

Calcule o valor máximo que a função f(x, y, z)=x2 72+234 atinge

na esfera x2 2 2



2 6 de 31

3a QUESTÄO (3 pontos)

Considere o campo vetorial em R3 abaixo:

F(x, y, z)= (Acos(x+y)-sin(x+z), cos(x+y), -sin(x+z)),

sendo X um coeficiente real.

a) Calcule o rotacional de F. (1 ponto)

b) Determine os valores de A para os quais o campo F deriva de

potencial. (2 pontos)



27 de 31


Seja f: IR2 -+ IR uma função contínua, que tem derivadas parciais

de primeira ordem contínuas e satisfaz a relação 2fs (x, y) + fy (x, y) = 0 ,

para todo (x, y) . Sendo fx a derivada em relação a x e fy a derivada

em relação a y, prove que f é constante nas retas de equação x-2y=c,

onde ce IR.



28 de 31

Sa QUESTÃO (4 pontos)

Um cilindro sólido de massa M e raio R sujeito apenas à ação da

gravidade, rola, sem deslizar, sobre um plano inclinado que forma

ângulo de 30° com um plano horizontal. Inicialmente o eixo do

cilindro está paralelo ao plano horizontal e o sólido está em

repouso, e os pontos de contato do cilindro com o plano estão a uma

altura h do plano horizontal.

Suponha que a aceleração da gravidade é g e calcule a velocidade

do centro de massa do cilindro quando este atinge a extremidade

inferior do plano inclinado.



29de31


Uma molécula de gás que se move em linha reta com uma velocidade

constante de 300 m/ seg choca-se elasticamente com outra molécula de

mesma massa, inicialmente em repouso. Após o choque a trajetória da

primeira partícula forma um ângulo de 30° com a direção do seu

movimento inicial. Determine a velocidade das moléculas após o

choque.



30 de 31

7 a QUESTÄO (3 pontos)

Um circuito é composto de duas chapas metálicas cilíndricas co-

axiais de raios a e b (O < a < b). Cada uma das chapas é percorrida

por uma corrente de intensidade I, mas em direções opostas . Fora

dessas chapas não há corrente e o circuito está imerso num meio cuja

permeabilidade é µ .

Calcule a intensidade do campo magnético produzido por esse

circuito.



31 de 31

MARINHA DO BRASIL


PROCESSO SELETIVO

PARA

INGRESSO

NO

CORPO DE ENGENHEIR OS DA MARINHA

2005

(TEXTO EM INGLÉS TÉCNICO)

ENGENHARIA QUÍMICA

TEXTO DE INGLÊS PARA TRADUÇÃO

Filtration: Definitions and Classification

Filtration is the separation of a fluid-solids mixtures involving

passage of most the fluid through a porous barrier which retains most

of the solid particulates contained in the mixture. [ ...] Filtration

is the term for the unit operation. A filter is a piece of unit-

operations equipment by which filtration is performed. The filter

medium or septum is the barrier that lets the liquid pass while

retaining most of the solids; it may be a screen, cloth, _ paper, or a

bed of solids. The liquid that passes through the filter medium is

called the filtrate.Filtration and filters can be classified several ways:

1. By driving force. The filtrate is induced to flow through the

filter medium by hydrostatic head (gravity) , pressure applied

upstream of the filter medium, or centrifugal force across the

medium. Centrifugal filtration is closely related to centrifugal

sedimentation, and both are discussed later under "Centrifuges" .

2. By filtration mechanism. Although the mechanism for separation and

accumulation of solids is not clearly understood, two models are

generally considered and are the basis for the application of

theory to the filtration process. When solids are stopped at the

surface of a filter medium and pile upon one another to form a

cake of increasing thickness, the separation is called cake

filtration. When solids are trapped within the pores or body of

the medium, it is termed depth, filter-medium, or clarifying

filtration.

Prova: TRADUÇÃO DE TEXTO EM INGLÊS Concurso: PS-EngNav


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engenharia quÍmica · r = constante universal dos gases (0,082 atm.l/mol.k); e t = temperatura ......

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