Prova_01_ENG_D07_2020 (SLS)

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UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA 
Disciplina: ENG D07 – Oper. Segur. Plantas Industriais 
Curso: Engenharia Química 
Prof.: Silvio A. B. Vieira de Melo 
Assinatura do Aluno(a):___________________________ 
 
Semestre: SLS 
 
Data: 19/10/2020 
 No. de Matrícula:____________ Prova Tipo:_____ 
 
1ª. Avaliação 
 
Instruções: 
a) Identifique o TIPO da sua prova, através da seguinte equação: 
 
𝐶ó𝑑𝑖𝑔𝑜 =
√𝑁𝑜.𝑀𝑎𝑡𝑟í𝑐𝑢𝑙𝑎 − 14100
80
 
 
Considere apenas o inteiro positivo do “código”, aproximando-o para cima ou para baixo, 
conforme o valor do primeiro decimal. Em seguida identifique a sua prova: 
Tipo A: código entre 1 e 4 
Tipo B: código 5 
Tipo C: código 6 
Tipo D: código 7 
Tipo E: código 8 
A seleção errada do tipo da prova levará à atribuição de nota ZERO. 
 
b) Duração da prova: máximo de 24 h 
c) A prova deverá ser feita à mão, usando caneta de tinta AZUL, em papel BRANCO sem 
linhas. Todas as folhas deverão ser assinadas, inclusive as que constituem o presente arquivo. 
Após concluída a prova, o(a) aluno(a) deverá ser digitalizar tanto as folhas de questões quando 
as folhas de respostas, e convertê-las em um ÚNICO arquivo de formato PDF, com tamanho de 
no máximo 10 MB. Questões resolvidas a lápis ou ilegíveis não serão consideradas. 
d) O envio do arquivo PDF ao professor deverá ser feito exclusivamente através da plataforma 
AVA do Moodle. 
e) O descumprimento de quaisquer das instruções acima levará à atribuição de nota ZERO 
 
Questão 1 (Valor = 5,0 pontos) 
 
A figura a seguir apresenta o diagrama simplificado de um SISTEMA DE 
VAPORIZAÇÃO DE EMERGÊNCIA DE NITROGÊNIO. Quando a pressão no coletor 
de N2 atinge 8,6 kgf/cm
2, indicando baixa pressão no Sistema de Produção de N2, o 
pressostato PSL-012 comanda a abertura da válvula HV-1500, iniciando, dessa forma, a 
injeção de N2 do tanque pressurizado TQ-5407. A válvula PV-1506 é mantida travada 
aberta e a válvula PV-1401, controlada pelo PRC-1401, libera o fornecimento de N2 do 
tanque pressurizado para os consumidores. Esse tanque tem capacidade de suprir N2 de 
emergência por cerca de 2 horas. A temperatura de saída do N2 de emergência é 
controlada pelo termostato TIC-1523 que modula a válvula TV-1524, na linha de vapor, 
para manter a temperatura da água constantemente a 80 oC, independente do 
funcionamento de vaporizador. O controle de pressão do tanque é feito pelo pressostato 
PIC-1508 que comanda as válvulas PV-1508A e PV-1508B. A PV-1508A mantém a 
pressão no tanque através da vaporização de N2. Por outro lado, a PV-1508B 
despressuriza o tanque, liberando N2 para a atmosfera, evitando uma sobrepressurização 
do mesmo. Além dessa válvula, a PSV-1540 (válvula de segurança) evita a sobrepressão 
no tanque, bem como os discos de ruptura RD-1556 e RD-1557. Admitindo-se os 
seguintes eventos básicos, intermediários e incompletos, construa a árvore de falha para 
o seguinte evento topo: falha do fornecimento de N2 dentro das especificações de projeto, 
ou seja, para uma pressão 20% abaixo da pressão normal. Assuma que o tanque está cheio, 
quando demandado, e que o suprimento de vapor para a piscina é normal. Após a 
construção da árvore de falhas: 
a) Determine o conjunto dos cortes mínimos. 
b) Resenhe a árvore de falha para representar os cortes mínimos. 
c) Construa o diagrama de blocos de confiabilidade correspondente à arvore de falhas. 
d) Calcule a probabilidade do evento topo para 10 e 100 horas, pelo método dos cortes 
mínimos, considerando que todos os tempos de sobrevivência seguem a distribuição 
exponencial, cujos respectivos valores do MTTF são dados da tabela abaixo, conforme 
o seu tipo de prova: 
 Tipo A Tipo B Tipo C Tipo D Tipo E 
 MTTF (h) MTTF (h) MTTF (h) MTTF (h) MTTF (h) 
Falha nas válvulas 5000 7000 5500 4000 6000 
Sinal espúrio 7500 5000 7000 5500 4000 
Falha no pressostato 6000 7500 5000 7000 5500 
Falha do operador 4000 6000 7500 5000 7000 
Falha do vaporizador 5500 4000 6000 7500 5000 
Não chega N2 especificado na HV-1500 7000 5500 4000 6000 7500 
 
e) Calcule a importância dos cortes mínimos para 100 horas e identifique o(s) 
elemento(s) frágil(eis) da árvore de falha. 
 
EVENTOS BÁSICOS: 
• PV-1401 falha em abrir 
• Válvula de alívio PSV-1552 abre prematuramente 
• Pressostato PSL-012 não fornece sinal para abrir a válvula HV-1500 
• TV-1524 falha em abrir 
• Sinal espúrio de temperatura muito baixa do termostato TE-1521, fechando a HV-1500 
• Sinal espúrio de temperatura muito baixa do termostato TE-1522, fechando a HV-1500 
• Válvula V-59 emperra fechada 
• Operador não abre a válvula V-59 em um minuto 
• Sinal espúrio de temperatura alta do controlador TIC-1523, fechando a TV-1524 
• Válvula de retenção V-66 falha em abrir 
• Válvula HV-1500 falha em abrir 
• Vaporizador em manutenção 
• Sinal espúrio de pressão alta do controlador PRC-1401, fechando a PV-1401 
 
EVENTOS INTERMEDIÁRIOS: 
• Falhas na válvula TV-1524 e no respectivo bypass 
• Não chega N2 especificado no vaporizador 
• Falhas na válvula PV-1401 
• Não chega N2 especificado na válvula PV-1401 
• Não chega N2 especificado na válvula PSV-1552 
• Falhas no vaporizador 
• Falhas na válvula TV-1524 
• Falhas na válvula manual V-59 
• Falhas na válvula HV-1500 
 
EVENTO INCOMPLETO: 
• Não chega N2 especificado na válvula HV-1500 
SISTEMA DE VAPORIZAÇÃO DE EMERGÊNCIA DE NITROGÊNIO 
 
 
 
 
 
 
 
Questão 2 (Valor = 5,0 pontos) 
 
A tabela a seguir apresenta dados obtidos em um ensaio de vida acelerado, realizado para 
revelar o modo de falha mais provável de um analisador composicional que opera on-
line. 
 
Tempo (h) R(t) 
0 1 
190 0,8708 
245 0,7663 
275 0,6568 
300 0,5473 
350 0,4257 
365 0,3102 
380 0,1955 
700 0 
 
Qual distribuição melhor se ajusta a esses dados? A exponencial ou a de Weibull? 
Use a regressão linear para estimar os parâmetros de ambas as distribuições e compará-
las através do r2. Usando a distribuição de melhor ajuste, calcule o erro relativo percentual 
da confiabilidade para 380 horas. 
 
 
BOA SORTE!