Uma empresa de soldagem consome 40 lbm de oxigênio durante certo período de tempo. Esse oxigênio deve ser armazenado em um reservatório, mantido a uma pressão de 15 MPa e temperatura de
. Você, como engenheiro, foi incumbido de calcular o volume necessário do reservatório. Após o cálculo, qual geometria do reservatório você sugeriria para o dono da empresa? Justifique sua resposta.
Passo 1
O enunciado pede o volume de oxigênio de massa
lbm armazenado a
MPa e
. O conteúdo é aplicação da equação dos gases ideais
, e vamos precisar:
- Converter massa em quantidade de matéria
. - Usar
em kPa, em K, .
Passo 2
Converter
lbm para quilogramas e depois para kilomoles de
.
A massa molar do oxigênio é
, então
Passo 3
Aplicar
. Primeiro convertendo a pressão e a temperatura:
Substituindo em
temos
Passo 4
Para um vaso a
MPa é usual usar um corpo cilíndrico com cabeças semiesféricas (ou elípticas). Isso porque:
- As cabeças esféricas/semiesféricas distribuem a tensão interna uniformemente, evitando pontos de concentração de esforço.
- A seção cilíndrica é mais simples de fabricar e de soldar.
- Esse arranjo é padrão segundo códigos (ASME Section VIII), equilibrando resistência mecânica e facilidade de construção.
Resposta
O volume necessário é
(aprox.\
L).
Sugiro um vaso cilíndrico com cabeças semiesféricas (ou elípticas) para otimizar a resistência à pressão e a praticidade de fabricação.
Sugiro um vaso cilíndrico com cabeças semiesféricas (ou elípticas) para otimizar a resistência à pressão e a praticidade de fabricação.