Questões de Concurso Público INPI 2013 para Analista de Planejamento - Engenharia Mecânica
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Uma máquina de fluxo é classificada como de deslocamento positivo quando a vazão na saída da máquina é maior que a vazão observada na entrada, ou seja, o balanço de massa entre a entrada e a saída da máquina resulta em valor positivo.
Acerca da direção do escoamento, uma máquina de fluxo pode ser radial ou centrífuga, axial, diagonal ou de fluxo misto, e tangencial. Como exemplo de máquinas de fluxo de escoamento radial, tem-se a turbina do tipo Kaplan.
Em relação à direção em que ocorre a transferência de energia, uma máquina de fluxo pode ser classificada como motora ou movida. Nas máquinas motoras, o trabalho é produzido sobre o fluido, enquanto nas máquinas movidas, é realizado pelo fluido.
Os rotores mostrados nas figuras a, b e c são utilizados nas turbinas do tipo Francis, Kaplan e Pelton, respectivamente.
Turbinas Pelton possuem uma curva de eficiência relativamente plana, com boa performance em diversas condições de operação, sendo particularmente adequadas para quedas d'água elevadas. O rotor é movimentado graças à ação de jatos de água produzidos por bocais tangenciais ao rotor. As velocidades de rotação são maiores ao serem comparadas com outros tipos de turbina, o que acarreta considerável erosão nas pás dos rotores.
As turbinas do tipo Francis são turbinas de reação que recebem a água sob pressão na direção radial e a descarregam em uma direção axial, havendo transformação de energia cinética e de pressão em trabalho. Essas turbinas têm grande campo de rotação específica e podem ser instaladas com eixo horizontal ou vertical, sendo esse último mais comum nas usinas de grande potência.
As turbinas Kaplan têm pás fixas ou móveis no rotor. No caso de pás móveis, é possível ajustar individualmente o ângulo de cada pá. Essas turbinas são comuns em quedas d'água elevadas e apresentam pouca flexibilidade de ação diante das variações de capacidade e das variações de velocidade e queda.
Uma bomba centrífuga de múltiplos estágios emprega mais de um rotor do tipo axial, o que resulta em elevadas vazões e alturas manométricas reduzidas.
Rotores do tipo fechado são indicados para o bombeamento de líquidos limpos e apresentam maior rendimento em comparação aos rotores do tipo aberto, que são mais utilizados em bombas pequenas, possuem menor rendimento e são preferíveis para o bombeamento de líquidos sujos.
Quando a bomba centrífuga está afogada, é indispensável mantê-la escorvada.
A bomba centrífuga mostrada é de simples estágio e utiliza um rotor do tipo fechado. A região A indicada na figura representa o mancal do rotor que, normalmente, é uma bucha ou casquilho de bronze ou de outro material similar.
Considerando essas informações e a figura, julgue o item seguinte.
Considerando que a vazão da bomba possa ser modificada pelo ajuste de sua frequência de rotação e que a potência real consumida pela bomba no ponto de operação definido pela situação apresentada é de 0,5 kW, então, caso a vazão de água fosse duplicada, a potência consumida aumentaria para 4 kW.
Considerando essas informações e a figura, julgue o item seguinte.
A operação da bomba ocorre com vazão de 3 L/s e permite uma elevação de pressão de 90 kPa.
Considerando essas informações e a figura, julgue o item seguinte.
Se forem empregadas duas bombas como essa em um arranjo em série, então, na operação simultânea dessas bombas, a vazão de água no circuito será elevada para 4,5 L/s, enquanto cada bomba, isoladamente, desenvolverá uma potência de aproximadamente 0,67 kW
O ciclo representado é denominado ciclo de Rankine e envolve processos ideais. O processo 1-2-2', no diagrama T-s, representa o aumento de temperatura devido ao aquecimento do fluido na caldeira. Esse processo de aquecimento na caldeira corresponde à mudança de estado entre os pontos I e II do esquema, em que o componente B representa a caldeira. O ciclo opera com rejeição de calor que ocorre no componente D, que representa o condensador.
O componente representado por A corresponde à turbina a vapor usada no ciclo que realiza o processo IV-I, indicado no diagrama T-s pelo processo 3-4.
O rendimento térmico do ciclo mostrado é dado pela razão entre a potência produzida na turbina e a energia térmica consumida na caldeira.
O diagrama A representa os processos para o ciclo de Otto. Ao ser usado na mesma taxa de compressão de um ciclo Diesel, o ciclo Otto apresenta rendimento térmico menor que o do ciclo Diesel.
Em um ciclo Otto ideal, ocorrem quatro processos reversíveis. O processo 1-2, indicado em ambos os diagramas p-v, representa a compressão isentrópica do fluido de trabalho. A área da região no diagrama p-v, abaixo da linha 1-2, que representa esse processo, fornece o trabalho líquido produzido pelo motor Otto.
A autoignição em um ciclo Otto refere-se à detonação da mistura não queimada, quando sua temperatura é elevada excessivamente. Essa ocorrência acarreta perda de potência e danos ao motor. Combustíveis de alta octanagem são indicados para evitar esse problema.