Questão 40 — Termodinâmica — Processamento de Gás Natural (Balanços de Energia e Compressão) (Engenharia Mecânica) — Cebraspe · Transportadora Brasileira Gasoduto Bolívia-Brasil S.A. (TBG) 2023

Engenharia Mecânica Termodinâmica — Processamento de Gás Natural (Balanços de Energia e Compressão)

Cebraspe 2023 Superior

Transportadora Brasileira Gasoduto Bolívia-Brasil S.A. (TBG) · Engenheiro Júnior – Ênfase: Manutenção, Mecânica

Gabarito disponível

Texto-base:

Esquema de unidade de tratamento de gás natural: GN bruto dos poços passa pelo cooler 1 e entra no separador HP (T = −100 °C), que separa gás, condensado e água; o gás segue ao compressor HP (ponto 4, h4 = 578 kJ/kg) e sai como GN para processamento. O condensado vai ao separador LP (T = −120 °C), que separa gás, condensado (GNL) e água; o gás do separador LP (ponto 1) passa pelo compressor LP (ponto 2: h2 = 610,5 kJ/kg; s2 = 3,776 kJ/kg·K), pelo cooler 2 (100 kW) até o ponto 3 (T3 = −100 °C; h3 = 547,5 kJ/kg) e se junta ao gás do separador HP na entrada do compressor HP.

Internet: <e-education.psu.edu> (com adaptações).
O esquema precedente ilustra uma unidade de tratamento de gás natural (GN) recebido em estado bruto dos poços de exploração. Nas condições operacionais dessa unidade, uma produção de GN de 10 kg/s é enviada para processamento, além de gás natural liquefeito (GNL), não mostrado no processo.
Aplicam-se, ainda, as seguintes simplificações:
• variações de energia cinética e potência são desprezíveis;
• não há troca de calor com as vizinhanças dos volumes de controle nos processos;
• as fases gás e líquido nos separadores estão em equilíbrio;
• as perdas de carga no escoamento são desprezíveis;
• o efeito da água e de outros componentes sobre as propriedades mostradas para o gás natural não devem ser considerados.
As propriedades de saturação do GN são informadas na tabela a seguir, em que T significa temperatura; P, pressão absoluta; hl e hv, as entalpias específicas do líquido e do vapor saturados, respectivamente; sl e sv, as entropias específicas do líquido e do vapor saturados, respectivamente.
Tabela de propriedades de saturação do GN. Colunas: T (°C); P (kPa); hl (kJ/kg); hv (kJ/kg); sl (kJ·kg−1·K−1); sv (kJ·kg−1·K−1). Linhas: −85; 4.265; 348,7; 487,7; 2,219; 2,958 | −90; 3.640; 306,7; 521,5; 2,006; 3,179 | −100; 2.604; 247,2; 547,5; 1,693; 3,428 | −110; 1.803; 198,8; 556,3; 1,421; 3,612 | −120; 1.196; 155,6; 556,4; 1,159; 3,776.

Tabela de propriedades de saturação do GN. Colunas: T (°C); P (kPa); hl (kJ/kg); hv (kJ/kg); sl (kJ·kg−1·K−1); sv (kJ·kg−1·K−1). Linhas: −85; 4.265; 348,7; 487,7; 2,219; 2,958 | −90; 3.640; 306,7; 521,5; 2,006; 3,179 | −100; 2.604; 247,2; 547,5; 1,693; 3,428 | −110; 1.803; 198,8; 556,3; 1,421; 3,612 | −120; 1.196; 155,6; 556,4; 1,159; 3,776.

Considerando o esquema e as informações precedentes, julgue os itens subsequentes, no que concerne à unidade de tratamento de gás natural em questão.

A eficiência isentrópica de compressão do compressor LP é de 75%.

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