Lista_Exercicios-CPQ

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Universidade Federal do Maranhão 
Centro de Ciências Exatas e Tecnologia 
Departamento de Tecnologia Química 
Curso de Engenharia Química 
 
 
CONTROLE DE PROCESSOS QUÍMICOS 
 
 
1ª Questão: Encontrar a função de transferência do sistema. 
 
 
 
2ª Questão: Encontrar a função de transferência do sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3ª Questão: Em um reator de mistura completa, de volume igual a 30 litros, ocorre a 
diluição do componente “A”, fluindo com uma concentração Cao=3,5 moles/litro. 
Sabendo que a constante de tempo do reator vale 0,5 horas, pede-se: 
 
a) A concentração de saída do reator; 
b) Sabendo que a concentração de entrada passa bruscamente para 4 moles/litro, 
qual a concentração de saída 0,5h depois de ocorrer a perturbação? 
c) O Diagrama de blocos do processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
4ª Questão: Encontrar a função de transferência do sistema. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5ª Questão: Encontrar a função de transferência do sistema. 
 
 
 
 
 
 
6ª Questão: Uma corrente de líquido entra no tanque 1 (ver Figura abaixo) a uma vazão 
F(lit/min) e uma concentração de A Co (mol de A/lit). O reagente A se decompõe nos 
tanques de acordo com areação A → B (Ra = KC). A reação deve ser conduzida nos 
tanques com agitação. A temperatura T2 deve ser maior que T1, resultando K2 > K1. 
Desprezaremos quaisquer alterações nas propriedades físicas devido à reação química. 
O objetivo do laço de controle é manter a variável C2, a despeito da variação de Co, 
através da manipulação da variável m (vazão mássica de A puro – kg/min). As 
temperaturas T1 e T2 são mantidas constantes nos tanques 1 e 2 através das serpentinas 
de aquecimento. Assumir que a massa específica de A puro seja ρA (kg/m3). 
a) Encontrar a função de transferência do processo sem a malha de controle. 
b) De acordo com a Figura montar o diagrama de blocos. 
 
 
 
 
 
 
7ª Questão: Encontrar a função de transferência do sistema. 
 
 
 
8ª Questão: Considere o processo de mistura mostrado a seguir. Você pode supor que a 
densidade dos fluxos de entrada e saída são muitos semelhante e que as proporções de 
fluxo f1 e f2 são constantes. Deseja-se entender como cada concentração de entrada 
afeta a concentração de saída. Desenvolva o modelo matemático, determine a função de 
transferência e desenhe o diagrama de blocos para este processo de mistura. 
 
 
 
 
 
9ª Questão: Desenhar o diagrama de blocos representando as seguintes funções de 
transferência. 
 
 
a) ���� � ��
��	
�
���� �
�
�
	
�
���� 
 
 
b) ���� � �1������� � �3����2��� 
�2��� � �2����1��� 
 
 
 
 
 
 
10ª Questão: Um tanque com altura de 6m, tem vazões de entrada e saída em regime 
estacionário de 3m3/min. A área da seção transversal do tanque é de 1m2. Inicialmente o 
nível está em 3m. Se a vazão de entrada aumentou 10%, quanto tempo levará para o 
tanque transbordar? 
 
 
11ª Questão: Seja o processo de controle em malha fechada mostrado na figura abaixo. 
A variável T3 é controlada através da manipulação da variável “�� ” (vazão mássica de 
vapor). 
a) Encontrar a função de transferência do processo (nos tanques 1 e 2) sem a malha de 
controle. 
b) De acordo com a Figura montar o diagrama de blocos. 
 
 
 
12ª Questão: Considere a seguinte função de transferência: 
���� �
����
����
�
5
10� � 1
 
Pede-se: 
a) Qual o ganho estacionário do processo? 
b) Se U(s)=2/s, qual o valor da saída de y(t) quando t ∞ ? 
c) Para o mesmo U(s), qual o valor da saída y(t) quando t = 10? Qual o valor 
percentual da saída, em relação ao novo valor de setpointw ? 
�� 
F 
ρ , Cp 
13ª Questão: Encontrar a função de transferência do sistema. 
 
 
 
14ª Questão: Um tanque agitado descrito pela figura abaixo está operando com vazões 
mássicas w1 = 600 Kg/m3e w2 = 2 Kg/m3. A linha 1 abastece o reator com o 
componente de interesse possuindo uma composição de x1 = 0,05. Na linha 2 o 
componente de interesse está puro. O volume e a densidade do líquido são constantes e 
iguais a 2 m3 e 900 Kg/m3, respectivamente. 
 
a) Realizar os balanços necessários e mostrar a função de transferência do 
processo; 
b) Calcular a composição de saída do reator; 
c) Mostrar a composição de saída do reator, sabendo que a composição de entrada 
passa bruscamente de 0,05 para 0,075.