Questões de Concurso Para engenheiro júnior - processamento

Uma indústria de produtos alimentícios possui um reator do tipo CSTR em um processo de mistura intensa. A função desse reator é processar a reação de hidrólise do anidrido acético (1^a ordem em anidrido) com excesso de água a 25 °C e 1 atm. Essa reação está expressa abaixo:
C₄H₆O₃ + H₂ O → 2 CH₃COOH
A reação deverá produzir 20 kg/h de ácido acético, a constante de velocidade é aproximadamente 0,05 min^-1 , a concentração inicial de anidrido acético é de 100 g/L, e a conversão, de 80%.
O volume aproximado, em litros, desse reator é
Dados Massa Molar do Ácido Acético (CH₃COOH) = 60 g/mol Massa Molar do Anidrido Acético (C₄H₆O₃ ) = 102 g/mol

Duas funções de transferência de malha fechada que representam partes de um sistema industrial são dadas por G₁(s) e G₂(s), que se apresentam abaixo.


Para controle dessas malhas, um engenheiro deve levar em consideração vários fatores, como estabilidade, margem de fase, ganho, entre outros.
Nesse caso, em relação às funções de transferência G₁(s) e G₂(s), tem-se o seguinte:

As propriedades termodinâmicas são estudadas por vários pesquisadores em todo o mundo. Em parte desses estudos estão as relações de Gibbs, dentre as quais uma é baseada na função de Helmholtz, apresentada abaixo.
da = –sdT – Pdv
Utilizando-se as relações de Maxwell e a equação de estado do gás ideal (PV = RT), a relação (∂s/∂v)_T para um gás ideal é

Em um reator é realizada a hidrogenação de C₂H₄ . Esse reator é alimentado por duas correntes: uma com vazão de 56 kg h^-1 de C₂H₄ e outra com vazão de 10 kg h^-1 de H₂. O processo opera em estado estacionário, e, na saída do reator, verifica-se que apenas o reagente limitante foi consumido por completo.
Em uma etapa posterior, o reagente em excesso que não participou da reação é recuperado, sendo completamente separado do produto formado. A vazão de reagente recuperado, em kg h^-1, é igual a
Dado Massas molares: C₂H₄ : 28 g mol^-1, H₂ : 2g mol^-1

Uma corrente de alimentação contém uma mistura formada por dois componentes: A e B. Essa corrente é continuamente separada em duas etapas, sem que haja acúmulo. Na primeira etapa, a corrente de alimentação é separada em duas correntes: X e Y. A corrente Y tem vazão de 300 kg h^-1 e concentração percentual mássica de A igual a 20%.
A corrente X é encaminhada para a segunda etapa, sendo separada em duas novas correntes: W e Z. A corrente W tem vazão de 80 kg h^-1 e contém 95% de A. Por sua vez, a corrente Z tem vazão de 20 kg h^-1 e contém 20% de A.
A concentração percentual de A na corrente de alimentação é igual a