Amostra-Petrobras-Tecnico-Operacao-Mecanica-Fluidos-Processos-Separacao

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PETROBRAS
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR
MECÂNICA DOS FLUIDOS
E PROCESSOS DE SEPARAÇÃO
QUESTÕES RESOLVIDAS PASSO A PASSO
PRODUZIDO POR EXATAS CONCURSOS
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v3
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RESUMÃO
GRANDEZAS E UNIDADES (S.I.)
m: Massa [kg]; V : Volume [m3]; ρ: Massa Específica [kg/m3]; γ: Peso Específico [N/m3]; Q: Vazão Volumétrica [m3/s];
P : Pressão [Pa = N/m2]; v: Velocidade [m/s]; t: Tempo [s]; g: Aceleração da Gravidade [m/s2]; F : Força [N].
FLUIDO
“Fluido é uma substância que se deforma continua-
mente quando submetida a uma tensão de cisalhamento.”
MASSA ESPECÍFICA (ρ)
Define-se como massa específica, ou densidade abso-
luta, a razão entre a massa do fluido (m) e seu volume (V ):
ρ =
m
V
Um fluido incompressível mantém sua massa especí-
fica constante.
PESO ESPECÍFICO (γ)
É que a multiplicação da massa específica pela acele-
ração da gravidade:
γ = ρ g =
m
V
g
PRESSÃO
A pressão (P ) causada por uma força F que atua sobre
uma área A é:
P =
F
A
PRESSÃO HIDROSTÁTICA
A pressão hidrostática (Ph) à profundidade h em um
fluido de massa específica ρ é:
Ph = ρ g h
Caso a superfície do fluido esteja sujeito à pressão at-
mosférica P0, a pressão absoluta (PA) à essa profundidade
h será:
PA = P0 + Ph = P0 + ρ g h
A pressão hidrostática independe da forma do reci-
piente, sendo função apenas da profundidade.
PRINCÍPIO DE PASCAL
“A pressão exercida sobre a superfície da massa líquida
é transmitida no seu interior, integralmente e em todas as
direções.”
É o princípio de funcionamento das prensas hidráulicas:
A A
FF
Neste caso temos:
F1
A1
=
F2
A2
SendoA1 eA2 as áreas de cada extremidade da prensa
hidráulica (ou elevador hidráulico).
PRINCÍPIO DE ARQUIMEDES
“Um corpo total ou parcialmente imerso em um fluido
sofre uma força (empuxo), vertical para cima, de mesmo
módulo do peso do volume do fluido deslocado pelo corpo.”
Matematicamente:
E = Vd γ = Vd ρ g
SendoE a força de empuxo, Vd o volume de líquido des-
locado pelo corpo, γ o peso específico do líquido, ρ a massa
específica do líquido e g a aceleração da gravidade.
VAZÃO VOLUMÉTRICA (Q)
É definida como o volume (∆V ) de fluido que atravessa
uma seção em um intervalo de tempo (∆t):
Q =
∆V
∆t
AM
O
ST
R
A
AM
OS
TR
A
AM
OS
TR
A
AM
OS
TR
A
AM
OS
TR
A
AM
OS
TR
A
AM
OS
TR
A
ÍNDICE DE QUESTÕES
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2017.1
Q45 (pág. 1) Q46 (pág. 2) Q48 (pág. 4) Q56 (pág. 5) Q57 (pág. 6)
Q58 (pág. 8) Q59 (pág. 10) Q60 (pág. 11)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2014.2
Q48 (pág. 12) Q52 (pág. 14) Q53 (pág. 15) Q54 (pág. 16) Q56 (pág. 17)
Q57 (pág. 18) Q59 (pág. 19) Q60 (pág. 20)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2014.1
Q45 (pág. 21) Q49 (pág. 22) Q54 (pág. 29) Q55 (pág. 23) Q56 (pág. 24)
Q57 (pág. 25) Q58 (pág. 26) Q59 (pág. 27) Q60 (pág. 28)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2013.1
Q44 (pág. 30)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2012.1
Q53 (pág. 31) Q54 (pág. 32) Q55 (pág. 33) Q57 (pág. 33) Q59 (pág. 34)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2011.1
Q45 (pág. 35) Q53 (pág. 36) Q55 (pág. 37) Q56 (pág. 38) Q58 (pág. 38)
Q59 (pág. 39)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2010.2
Q46 (pág. 40) Q51 (pág. 41) Q52 (pág. 41) Q55 (pág. 42) Q57 (pág. 44)
Q58 (pág. 43)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2010.MAIO
Q27 (pág. 44) Q35 (pág. 46) Q38 (pág. 47) Q44 (pág. 48) Q45 (pág. 48)
Q46 (pág. 49) Q47 (pág. 51) Q48 (pág. 50)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2010.MARÇO
Q18 (pág. 51) Q28 (pág. 55) Q30 (pág. 52) Q34 (pág. 53) Q44 (pág. 54)
Q45 (pág. 55) Q47 (pág. 56) Q48 (pág. 57) Q49 (pág. 58)
AM
OS
TR
A
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OS
TR
A
AM
OS
TR
A
AM
OS
TR
A
AM
OS
TR
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AM
OS
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TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2008.2
Q38 (pág. 59) Q42 (pág. 60) Q44 (pág. 61) Q45 (pág. 62) Q46 (pág. 63)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - TRANSPETRO 2012.2
Q41 (pág. 65) Q46 (pág. 63) Q52 (pág. 66) Q53 (pág. 67) Q57 (pág. 68)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - TRANSPETRO 2011.3
Q30 (pág. 69) Q32 (pág. 70) Q34 (pág. 71) Q35 (pág. 70) Q36 (pág. 72)
Q37 (pág. 72) Q38 (pág. 73) Q39 (pág. 74) Q47 (pág. 74) Q49 (pág. 75)
Q59 (pág. 77) Q60 (pág. 76)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - TRANSPETRO 2008.2
Q29 (pág. 77) Q34 (pág. 78) Q39 (pág. 79) Q40 (pág. 79)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - TERMORIO/TERMOMACAÉ/TERMOCEARÁ 2009.1
Q32 (pág. 80) Q36 (pág. 81) Q37 (pág. 81) Q38 (pág. 82) Q39 (pág. 82)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - TERMOBAHIA 2012.1
Q40 (pág. 83) Q42 (pág. 84) Q44 (pág. 84)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS BIOCOMBUSTÍVEL 2010.JUNHO
Q26 (pág. 85) Q36 (pág. 86) Q37 (pág. 87) Q38 (pág. 88) Q40 (pág. 87)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - BR DISTRIBUIDORA 2008.1
Q24 (pág. 89) Q40 (pág. 91) Q46 (pág. 92) Q47 (pág. 90) Q49 (pág. 93)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - BR DISTRIBUIDORA 2010.JANEIRO
Q39 (pág. 94) Q46 (pág. 96) Q47 (pág. 95) Q49 (pág. 97) Q50 (pág. 97)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - BR DISTRIBUIDORA 2010.ABRIL
Q21 (pág. 98) Q34 (pág. 99) Q39 (pág. 100) Q46 (pág. 98) Q47 (pág. 103)
Q49 (pág. 101) Q50 (pág. 102)
TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - BR DISTRIBUIDORA 2011.1
Q23 (pág. 103) Q24 (pág. 107) Q26 (pág. 104) Q33 (pág. 105) Q35 (pág. 106)
Q36 (pág. 108)
QUESTÕES RESOLVIDAS NESTA APOSTILA: 122
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MEC. FLUIDOS E PROC. SEPARAÇÃO www.exatas.com.br 4
QUESTÃO 3 TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2017.1
Em uma determinada pesquisa, é necessário levar à 
superfície uma caixa de 200 kg e 8,00 x 102 m3 que se 
encontra no fundo do mar. Para facilitar a subida, amarra-
-se à caixa um balão inextensível totalmente cheio de ar. 
Dessa forma, o conjunto sobe com velocidade constante.
Desprezando-se o peso do balão e do ar no seu interior, 
bem como a viscosidade do mar, o valor aproximado do 
volume do balão, em m3, é
(A) 8,00 x 102
(B) 12,0 x 102
(C) 20,0 x 102
(D) 28,0 x 102
(E) 40,0 x 102
Dados
aceleração da gravidade = 10,0 m.s2
densidade da água do mar = 1,00 x 103 kg.m3
RESOLUÇÃO 698093D9
Sobre o conjunto “caixa + balão” atuam duas forças: o empuxo (E), para cima; e o
peso (P ), para baixo.
Como o enunciado pede para desprezar o peso do balão e do ar em seu interior, o
peso do sistema é simplesmente o peso da caixa, ou seja:
P = mc g
Sendo mc a massa da caixa. O empuxo E é igual ao peso do volume de água
deslocado (Princípio de Arquimedes). Como todo o conjunto está submerso, o volume
de água deslocado é igual ao volume da caixa (Vc) mais o volume do balão (Vb):
E = (Vc + Vb) dagua g
Como o conjunto sobe a uma velocidade constante, não há aceleração no sistema,
logo a resultante das forças é nula. Ou seja, o módulo da força empuxo é igual ao
módulo da força peso. Portanto podemos igualar as expressões de P e E para encontrar
o volume do balão (Vb):
P = E
mc g = (Vc + Vb) dagua g
Vb =
mc
dagua
− Vc
Vb =
200
1× 103
− 8× 10−2
Vb = 20× 10−2 − 8× 10−2
Vb = 12,0× 10−2 m3
Perceba que a aceleração da gravidade se anula no cálculo acima, então nem preci-
saríamos ter o seu valor.
ALTERNATIVA (B)
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MEC. FLUIDOS E PROC. SEPARAÇÃO www.exatas.com.br 16
QUESTÃO 12 TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2014.2
Considere as etapas presentes no processo de purifica-
ção de água para uso em caldeiras apresentado na Figura 
abaixo.
Sedimentador
contínuo
Filtro de
areia
Filtro de 
carvão
Ultrafiltração
Troca
iônica
Osmose 
inversa
 ► ►
 ►
 ►
 ►
 ►
 ►
 ►
Após passar por um sedimentador contínuo e um filtro de 
areia, a água pode ser direcionada ou a um sistema con-
tendo um filtro de carvão seguido de troca iônica, ou a um 
sistema de tratamento por membranas. 
No processo representado,
(A) todos os equipamentos exigemparadas e regenera-
ção periódica frequente devido à não remoção contí-
nua de contaminantes.
(B) as membranas não exigem regeneração periódica fre-
quente, pois a remoção dos contaminantes é contínua.
(C) as colunas de troca iônica costumam ser regeneradas 
mediante o uso de água bruta aquecida.
(D) os filtros de areia e de carvão costumam ter a rege-
neração feita com água em alta pressão, pois ambos 
funcionam segundo o princípio de exclusão dos con-
taminantes por tamanho.
(E) os filtros de carvão podem ter a regeneração feita com 
água aquecida, pois seu princípio de funcionamento 
está associado ao fenômeno de adsorção.
RESOLUÇÃO 698093D9
A regeneração dos componentes do processo apresentado no enunciado é feito da
seguinte forma:
1. Filtro de areia: Sua regeneração geralmente é feita por lavagem com a água puri-
ficada do processo passando em sentido reverso do filtro.
2. Membranas de osmose reversa: Nesse processo o rejeito é contínuo mas com
o passar do tempo ele satura as membranas exigindo a parada da unidade de
filtração para a regeneração das membranas.
3. Filtro de carvão: Esses filtros podem ter regeneração feita com água aquecida ou
vapor de água, pois seu princípio de funcionamento está associado ao fenômeno
da absorção.
4. Colunas de troca iônica: A regeneração das colunas de troca iônica é feita através
de circulação de soluções ácidas e alcalinas que retiram das colunas os íons dos
minerais filtrados na água.
ALTERNATIVA (E)
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QUESTÃO 31 TÉCNICO(A) DE OPERAÇÃO JÚNIOR - PETROBRAS 2012.159
Dois canos de água cilíndricos e uma torneira são representados, na figura abaixo, na qual as setas indicam a direção do 
fluxo de água.
No cano 1, de diâmetro 3,0 cm, a água flui com velocidade de 150 cm/s. No cano 2, de 2,4 cm de diâmetro, a velocidade 
da água é a mesma. Considere a viscosidade da água desprezível.
Qual é, em cm3/s, aproximadamente, a vazão da água na torneira?
Dado: π = 3
(A) 365
(B) 300
(C) 135
(D) 90
(E) 0
RESOLUÇÃO 698093D9
Considerando que este sistema está em estado estacionário e que não há variação
na massa específica da água, podemos considerar que a vazão volumétrica que escoa
no cano 1 (Q1) é igual a soma das vazões volumétricas do cano 2 (Q2) e da torneira
(Qt).
Q1 = Q2 +Qt
Qt = Q1 −Q2
Como sabemos, a vazão volumétrica é igual ao produto da velocidade do fluido (v)
pela área da seção do duto (A), portanto:
Qt = v1A1 − v2A2
Qt = v1
(
πD21
4
)
− v2
(
πD22
4
)
Qt = 150
(
3× 32
4
)
− 150
(
3× 2,42
4
)
Qt =
(
150× 3
4
)
× (32 − 2,42)
Qt =
450
4
× (9− 5,76)
Qt = 364,5 cm
3/s
ALTERNATIVA (A)
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