Prova Completa: Professor PEBTT - Engenharia Química e de Alimentos (IF-ES

Uma das grandes vantagens dos simuladores de processos está na capacidade de integração entre o projeto do processo e a otimização. Devido à implementação de poderosos métodos, os simuladores permitem resolver problemas maiores e lidar com muitas variáveis. Sobre tais métodos, assinale a alternativa CORRETA:

A

O método de Fletcher-Reeves é eficiente para minimizações com restrição.

B

O método BOX, que corresponde a um método de busca sequencial, lida com restrições de desigualdade, mas não com restrições de igualdade.

C

O método de programação quadrática sequencial permite apenas restrições de igualdade.

D

O método Quasi-Newton lida com restrições.

E

O método BOX é um método robusto, embora necessite de um grande número de iterações.

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2963827 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Química
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Processos Industriais

As duas principais estratégias de simulação de processos são: a estratégia sequencial e a estratégia simultânea. Acerca dessas estratégias, assinale a alternativa INCORRETA:

A

Os simuladores sequenciais modulares são simuladores em que cada unidade de processo é representada com um módulo, no qual o modelo de operação e o algoritmo numérico utilizados para o cálculo dos fluxos de saída estão incluídos. Os módulos são totalmente independentes entre si e o fluxo de informações para o cálculo na simulação coincide com o “fluxo físico” na planta. A vantagem de usar módulos é que cada sistema de equações é resolvido usando sua própria metodologia.

B

No simulador modular, o módulo de cada unidade de processo deve conter as rotinas com os modelos e os procedimentos para a solução de um conjunto de variáveis pré-determinadas.

C

Os simuladores de estratégia simultânea são mais fáceis de se utilizar por não especialistas, envolvem a solução simultânea de um sistema de equações algébricas não lineares, independem da inicialização, seja qual for a complexidade do problema, e apresentam baixa velocidade de convergência.

D

Os simuladores modulares apresentam as seguintes características: envolvem métodos de convergência complexos, a informação inserida pelo usuário é facilmente verificável e são facilmente utilizados por engenheiros não especialistas.

E

Os métodos de convergência mais utilizados em simuladores são os métodos de Wegstein, substituição sucessiva e Newton-Raphson.

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2963826 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Química
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Processos Industriais

Para a simulação de um processo, é necessário conhecer

A

a pressão, a temperatura e o tipo de material de construção do equipamento.

B

as dimensões dos equipamentos, as vazões e as condições das correntes de entrada.

C

a sequência dos equipamentos, a temperatura ambiente e a pressão atmosférica.

D

a pureza dos reagentes, as vazões volumétricas e a quantidade de equipamentos envolvidos.

E

o estado físico dos reagentes, o custo dos reagentes e a quantidade de fornecedores.

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2963825 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Química
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Fenômenos de Transporte

A Figura 3, a seguir, apresenta o comportamento do CSTR em regime estacionário, para uma reação de primeira ordem. Tal figura apresenta o calor gerado (Q_G) e o calor retirado (Q_R) em função da temperatura. Em relação a tal fenômeno, assinale a alternativa CORRETA:

Enunciado 3310527-1

Figura 3: Curvas de calor retirado (QR) e calor gerado (QG) em função da temperatura. Fonte: Hill, 2014 (adaptado)

A

Se o reator está operando no ponto 1 e o calor removido passa a ser Q_R2, a temperatura aumentará até alcançar o ponto 2. Uma posterior mudança de Q_Rpara Q_R3leva o reator a operar no ponto 5, ocorrendo um grande salto de temperatura (extinção).

B

Se Q_R é levado de Q_R3 a Q_R2 e, em seguida, a Q_R1, o reator passará a operar no ponto 4 e no ponto 1, respectivamente, ocorrendo uma queda brusca de temperatura (ignição).

C

Os pontos estáveis de operação são caracterizados por dQ_R/dT > dQ_G/dT.

D

Não se observa multiplicidade de estados estacionários.

E

Quando dQ_R/dT = dQ_G/dT, temos uma condição não estacionária.

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2963824 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Química
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Cinética e Cálculo de Reatores

Seja a reação em paralelo a seguir. Ela ocorre em um reator CSTR, com concentração inicial 2M. Qual a conversão aproximada que maximiza a concentração de saída do produto desejado D?

!$ A !$ → !$ U !$₁!$ r !$_{!$ U !$1} = 2!$ C !$_{!$ A !$}

!$ A !$ → !$ D !$!$ r !$_{!$ D !$} = 1,8!$ C !$_{!$ A !$}²

!$ A !$ → !$ U !$₂!$ r !$_{!$ U !$2} = !$ C !$_{!$ A !$}³

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2963823 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Química
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Cinética e Cálculo de Reatores

Seja uma reação elementar A → !$ B !$ conduzida em dois reatores CSTR em série.

A velocidade específica é k=2,5 h^-1, a concentração inicial 8M, a vazão volumétrica 30 L h^-1 e a conversão global 0,9. Nessas condições, qual a conversão do primeiro reator que minimiza o volume total dos reatores?

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2963822 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Química
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Instrumentação e Controle

Acerca dos elementos de um sistema de controle e suas funções, assinale a alternativa INCORRETA:

A

Sensor é um equipamento que mede uma grandeza dentro do processo.

B

Transmissor é um elemento secundário que converte o valor da variável medida em um sinal eletrônico ou pneumático padrão para transmissão ao controlador.

C

Conversor é o dispositivo que converte um sinal em outro tipo de sinal, ele é normalmente instalado entre o sensor/transmissor e o controlador/indicador ou entre o controlador e o elemento final de controle.

D

Atuador é um instrumento cuja saída modifica uma variável controlada.

E

Variável controlada é a variável que deve ser mantida ou controlada em determinado valor desejado, e a variável manipulada é aquela cujo valor é ajustado por um operador humano ou controlador automático, para manter a variável controlada em seu set-point.

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2963821 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Química
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Instrumentação e Controle

Com relação ao controle de processos do tipo on/off, é CORRETO afirmar:

A

É um dos modos mais complexos de controle não linear.

B

Os controladores do tipo on/off mostram-se ineficazes para o controle de pressão em compressores de ar, de temperatura em geladeiras e em condicionadores de ar.

C

Para controladores do tipo on/off, a saída é automaticamente comutada quando a variável controlada cruza o valor de referência.

D

A principal vantagem do controlador on/off é a tendência de o sinal de saída oscilar, uma vez que ela é continuamente comutada entre as posições liga/desliga ou abre/fecha.

E

A utilização de controladores on/off que possuem uma zona morta ou intervalo diferencial, em torno do valor de referência, pode causar uma comutação excessiva do elemento final de controle e, consequentemente, o seu desgaste.

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2963820 Ano: 2022
Disciplina: Engenharia Química
Banca: IF-ES
Orgão: IF-ES

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Instrumentação e Controle

O algoritmo de controle PID é muito utilizado em controle de processos, devido a sua fácil implementação e versatilidade. Julgue as afirmativas a seguir, com relação ao controle PID.

I. O controlador PID é uma técnica que não requer um conhecimento profundo da planta e não requer um modelo matemático do processo.

II. O algoritmo de controle universal PID é baseado em realimentação. Ele é robusto e, se as condições de processo mudam, a sintonia do controlador usualmente produz controle satisfatório.

III. Uma vantagem do PID é o seu desempenho para processos com constantes de tempo grandes e/ou atrasos puros longos, pois mesmo com distúrbios frequentes, o processo voltará rapidamente a atingir o estado estacionário desejado.

Está(ão) CORRETA(S):