1. É necessário projectar uma instalação para a bombagem de 12m³/h de óleo de soja ("soybeen oil") a 30ºC entre dois reservatórios abertos. O desnível existente é de 11m e a tubagem, com o comprimento total de 30 m, terá 3 cotovelos a 90º e uma válvula de globo, tal como está esquematizado na figura.
1. Escolha um diâmetro adequado para a tubagem (aço comercial Sc.no.40) e explique porquê. (1.5 val.)
2. Suponha quer por razões técnicas impostas pela política da empresa, será utilizada uma tubagem de 2" aço comercial Sc.no.40. Calcule a energia teoricamente necessária para a bombagem e exprima essa energia na forma de uma altura total a fornecer pela bomba. (2.5 val.)
3. Suponha que dispomos de uma bomba centrífuga com uma curva característica de capacidade descrita pela seguinte equação:
              H(altura total,m) = 32.6 - 0.614Q - 0.0427Q² (6 < Q(caudal,m3/h) < 18).
   
   Diga se a bomba pode ser utilizada para realizar a tarefa desejada e se teria que fazer algum ajustamento na instalação para que tal fosse possível nas condições operatórias especificadas. Explique porquê. (2 val.)
2. Suponha que foi encarregado(a) de medir o caudal de um ribeiro num local em que a profundidade e a largura são da ordem de 0.8m e 2.5m respectivamente. Diga como procederia. (1.5 val.)
3. Um gás com características idênticas às do ar atravessa um reactor catalítico com 8m de altura e 3 m de diâmetro , cheio com esferas de catalisador com 15 mm de diâmetro, formando um leito com porosidade 0.4. O gás entra pelo topo a 260ºC e sai à mesma temperatura. A pressão do gás à saída é de 2 atm. O tempo médio de contacto do gás com o catalisador (tempo médio de residência do gás no reactor) tem de ser 10s.
1. Calcule a velocidade mássica do gás (kg/(m²s))no reactor. (1.5 val.)
2. Calcule qual deverá ser a pressão do gás à entrada do reactor. (3 val.)
4. Um permutador de calor de carcassa e tubos, com uma passagem na carcassa e duas nos tubos, está a ser utilizado para aquecer 45ton/h de benzeno líquido de 16ºC a 45ºC (o benzeno circula na carcassa). O feixe tubular é constituído por 400 tubos em cada sentido, de 19mm de diâmetro exterior e 3.5m de comprimento, dispostos num arranjo quadrado com 24mm de lado. A superfície exterior dos tubos é mantida a 60ºC. Estime o valor do coeficiente individual de transferência de calor no benzeno.

(densidade do benzeno: 870kg/m³). (3 val.)

5. Relativamente aos métodos de separação mecânica sólido-fluido:
1. Diga em que condições se recomenda a utilização de filtros contínuos por vácuo em alternativa aos filtros prensa. (1.5 val.)
2. Diga que métodos conhece para separar partículas sólidas de um único material suspensas num fluido e em que condições se recomenda a utilização de cada um deles. (1.5 val.)
6. Diga se é possível separar através de um fluxo ascendente de água uma mistura de galena (densid. 7.5 g/cm³) e carvão (dens.1.3 g/cm³) moídos, sabendo-se que o tamanho das partículas está numa gama de 0.10 a 0.30mm (suponha as partículas esféricas). Justifique. (2 val.)

(Alberto M. Sereno)

1. O hidrogénio utilizado numa fábrica de produção de amoníaco tem que entrar no reactor de síntese a 75 atm. O H₂ está armazenado num depósito a 90 atm e a tubagem deve ter um comprimento total de 220 m. O caudal desejado de H₂ é de 60 kg/min e a temperatura de 20ºC.
1. Calcule qual deverá ser o diâmetro interno da tubagem a utilizar. (4 val.)
2. Com base nos dados da tabela A.5.1 seleccione uma tubagem normalizada Sch. No.80 adequada para o efeito. Diga se alguma das condições operacionais desejadas será modificada se instalarmos essa tubagem. (1.5 val.)
3. Se a pressão no depósito de H₂ for aumentada, calcule o caudal máximo que pode ser atingido coma a tubagem anteriormente seleccionada. (1.5 val.)

(use a viscosidade do H₂ indicada na tabela A.3.4)

2. É necessário arrefecer benzeno (densidade 0.86 g/cm3)de 82ºC para 38ºC utilizando um certo número de permutadores de tubos concêntricos (duplo tubo) com 6m de comprimento cada, associados em série. No espaço anelar entre os tubos circula água em contracorrente a 1.5m/s; a água entra a 20ºC . Os tubos são de aço sch.no. 40 com dimensões nominais de 1.5" o tubo interior e de 2" o tubo exterior.
1. Quantos permutadores deverão constituir a associação para tratar 3400 kg/h de benzeno. (4.5 val.)
2. Estime o caudal máximo que será possível tratar, nas condições especificadas, com o número de permutadores calculado anteriormente. (1.5 val.)
3. Pretende-se aumentar a capacidade de um filtro de tambor rotativo ("rotary-drum") com vazio. Estime com a correcção possível e justificando os resultados, qual o aumento percentual de capacidade (peso de produto obtido por unidade de tempo) que se poderá esperar com as seguintes modificações:
1. Duplicando a velocidade de rotação. (1 val.)
2. Duplicando a altura imersa do tambor (distância entre a superfície da suspensão no recipiente de alimentação e o nível inferior do tambor). (1.5 val.)
3. Duplicando a concentração de sólidos na suspensão. (1 val.)
4. Duplicando a diferença de pressão para a filtração. (1 val.)
4. Na figura estão representados equipamentos habitualmente utilizados para a movimentação de fluidos
1. Diga o nome de cada um deles. (1 val.)
2. Indique quais os que podem ser utilizados para a movimentação de gases. (0.5 val.)
3. Indique quais os que são de deslocamento positivo. (0.5 val.)
4. Indique quais os que são recomendados para a movimentação de fluidos viscosos. (0.5 val.)

                      D                       F                G                         I                     K                            L