Questões de Concurso Público Caixa 2014 para Engenharia Mecanica

                                 

Um tarugo cilíndrico de certo material com 250 kg foi retirado de um forno a 300 ^oC e deixado para resfriar no interior de um galpão onde a temperatura do ar, T_∞, era de 25 ^oC, enquanto as paredes internas encontravam-se a uma temperatura, T_SUP, de 40 ^oC,como mostrado esquematicamente na figura acima. Um balanço de energia proposto para o volume de controle envolvendo o cilindro é  -É_OUT = É_ST.

Considerando a influência dos mecanismos de transferência de calor sobre o balanço de energia proposto acima, assumindo que o cilindro se comporte como um corpo negro e desprezando a condução de calor no apoio do cilindro, julgue o  item  a seguir. 

Toda a energia que deixa o volume de controle, representada pelo termo É_OUT , pode ser obtida pela aplicação direta da lei do resfriamento de Newton: É_OUT = hA_S(T - T_-), em que h é o coeficiente convectivo de transferência de calor entre o cilindro e o ar, A_s e T são a área e a temperatura superficial do cilindro, respectivamente, T_- e é a temperatura do ar no interior do galpão.

                                 

Um tarugo cilíndrico de certo material com 250 kg foi retirado de um forno a 300 ^oC e deixado para resfriar no interior de um galpão onde a temperatura do ar, T_∞, era de 25 ^oC, enquanto as paredes internas encontravam-se a uma temperatura, T_SUP, de 40 ^oC,como mostrado esquematicamente na figura acima. Um balanço de energia proposto para o volume de controle envolvendo o cilindro é  -É_OUT = É_ST.

Considerando a influência dos mecanismos de transferência de calor sobre o balanço de energia proposto acima, assumindo que o cilindro se comporte como um corpo negro e desprezando a condução de calor no apoio do cilindro, julgue o  item  a seguir. 

Para facilitar a solução do problema apresentado, é possível analisá-lo utilizando-se o método da capacitância global, embora esse método produza resultados satisfatórios apenas quando o número de Biot assume valores bem superiores à unidade.

                                 

     Um tarugo cilíndrico de certo material com 250 kg foi retirado de um forno a 300 ^oC e deixado para resfriar no interior de um galpão onde a temperatura do ar, T_∞, era de 25 ^oC, enquanto as paredes internas encontravam-se a uma temperatura, T_SUP, de 40 ^oC,como mostrado esquematicamente na figura acima. Um balanço de energia proposto para o volume de controle envolvendo o cilindro é  -É_OUT = É_ST.

Considerando a influência dos mecanismos de transferência de calor sobre o balanço de energia proposto acima, assumindo que o cilindro se comporte como um corpo negro e desprezando a condução de calor no apoio do cilindro, julgue o  item  a seguir. 
Se o ar no interior do galpão encontrar-se em repouso,  É_OUT  será influenciado pelo gradiente de densidade na camada limite formada em torno do cilindro e pelo campo gravitacional local.

                                 

 Um tarugo cilíndrico de certo material com 250 kg foi retirado de um forno a 300 ^oC e deixado para resfriar no interior de um galpão onde a temperatura do ar, T_∞, era de 25 ^oC, enquanto as paredes internas encontravam-se a uma temperatura, T_SUP, de 40 ^oC,como mostrado esquematicamente na figura acima. Um balanço de energia proposto para o volume de controle envolvendo o cilindro é  -É_OUT = É_ST.

Considerando a influência dos mecanismos de transferência de calor sobre o balanço de energia proposto acima, assumindo que o cilindro se comporte como um corpo negro e desprezando a condução de calor no apoio do cilindro, julgue o  item  a seguir. 

No balanço de energia proposto, o fator à direita considera a variação da energia interna durante o resfriamento do cilindro e pode ser expresso por É_ST = pVc dT/ dt  , em que p e c são a densidade e o calor específico do material, respectivamente, V é o volume do tarugo, e o termo dT/dt representa a variação da temperatura do lingote ao longo do tempo.

                    

Considerando a figura acima, que apresenta fatores de compressibilidade, Z, para diversos hidrocarbonetos em função das suas pressões e temperaturas reduzidas, P_R e T_R, respectivamente, julgue o  item  que se segue.

O maior desvio do comportamento de gás ideal ocorre na vizinhança do ponto crítico.

                

Considerando a figura acima, que apresenta fatores de compressibilidade, Z, para diversos hidrocarbonetos em função das suas pressões e temperaturas reduzidas, P_R e T_R, respectivamente, julgue o  item  que se segue.

A partir dos valores do fator de compressibilidade, é possível corrigir o desvio de comportamento do gás ideal, em determinada temperatura e pressão.

                                       

                                           pressão (kPa)       temperatura (ºC)
                                                  100                         -26,4                                                   200                         -10,1                                                   400                            8,9                                                   600                          21,6                                                   800                          31,3                                                1.000                          39,4                                                1.200                          46,3                                                1.400                          52,4                                                1.600                          57.9                                                1.800                          62,9

A figura acima ilustra um sistema de refrigeração que opera segundo o ciclo de compressão a vapor. O sistema usa o R134a como refrigerante. Na figura, os valores de pressão e temperatura indicados dizem respeito ao refrigerante no interior do sistema, nas posições indicadas. O sistema opera em regime permanente, o compressor consome 1,5 kW e a vazão de refrigerante é 0,015 kg/s.Na tabela, são mostradas as pressões e temperaturas de saturação selecionadas para o R134a. Tendo como referência essas informações, julgue o  item  subsecutivo

O componente indicado na figura por II é uma válvula de expansão termostática que usa apenas a equalização interna de pressão para balancear o seu diafragma em relação à pressão no evaporador. Esse tipo de válvula é usado para ajustar a vazão de refrigerante no sistema em função das variações de carga térmica impostas ao mesmo. Tal controle sobre a vazão de refrigerante é função direta da temperatura de evaporação.

                                                                                               pressão (kPa)     temperatura (ºC)
                                                  100                         -26,4                                                                                                     200                         -10,1                                                                                                     400                            8,9                                                                                                     600                          21,6                                                                                                     800                          31,3                                                                                               1.000                          39,4                                                                                               1.200                          46,3                                                                                               1.400                          52,4                                                                                               1.600                          57.9                                                                                               1.800                          62,9

A figura acima ilustra um sistema de refrigeração que opera segundo o ciclo de compressão a vapor. O sistema usa o R134a como refrigerante. Na figura, os valores de pressão e temperatura indicados dizem respeito ao refrigerante no interior do sistema, nas posições indicadas. O sistema opera em regime permanente, o compressor consome 1,5 kW e a vazão de refrigerante é 0,015 kg/s.Na tabela, são mostradas as pressões e temperaturas de saturação selecionadas para o R134a. Tendo como referência essas informações, julgue o  item  subsecutivo.


Os componentes indicados na figura por I e V são o condensador e o evaporador, respectivamente, ambos trocadores de calor tipo serpentina aletada, nos quais a troca de calor ocorre entre o refrigerante e o ar que escoa sobre a superfície aletada.

                                                
                                                 pressão (kPa)            temperatura (ºC)                                                         100                             -26,4                                                         200                             -10,1                                                         400                                8,9                                                         600                              21,6                                                         800                              31,3                                                      1.000                              39,4                                                      1.200                              46,3                                                      1.400                              52,4                                                      1.600                              57.9                                                      1.800                              62,9
A figura acima ilustra um sistema de refrigeração que opera segundo o ciclo de compressão a vapor. O sistema usa o R134a como refrigerante. Na figura, os valores de pressão e temperatura indicados dizem respeito ao refrigerante no interior do sistema, nas posições indicadas. O sistema opera em regime permanente, o compressor consome 1,5 kW e a vazão de refrigerante é 0,015 kg/s.Na tabela, são mostradas as pressões e temperaturas de saturação selecionadas para o R134a. Tendo como referência essas informações, julgue o  item  subsecutivos.
Os componentes indicados na figura por IV e VI são a válvula de segurança e o retentor de óleo, respectivamente. O primeiro impede uma elevação excessiva de pressão, que poderia causar dano ao sistema em geral, e o segundo impede que o óleo circule para o interior dos trocadores de calor do ciclo, o que prejudicaria a transferência de calor.

                                          
                                    pressão (kPa)         temperatura (ºC)                                           100                           -26,4                                           200                           -10,1                                           400                              8,9                                           600                            21,6                                           800                            31,3                                        1.000                            39,4                                        1.200                            46,3                                        1.400                            52,4                                        1.600                            57.9                                        1.800                            62,9   

A figura acima ilustra um sistema de refrigeração que opera segundo o ciclo de compressão a vapor. O sistema usa o R134a como refrigerante. Na figura, os valores de pressão e temperatura indicados dizem respeito ao refrigerante no interior do sistema, nas posições indicadas. O sistema opera em regime permanente, o compressor consome 1,5 kW e a vazão de refrigerante é 0,015 kg/s.Na tabela, são mostradas as pressões e temperaturas de saturação selecionadas para o R134a. Tendo como referência essas informações, julgue o  item  subsecutivos.

As temperaturas de evaporação e de condensação são de aproximadamente -10 ºC e 49 ºC, respectivamente.

                                       
                               pressão (kPa)            temperatura (ºC)                                                                                              100                             -26,4                                                                                              200                             -10,1                                                                                              400                                8,9                                                                                              600                              21,6                                                                                              800                              31,3                                                                                        1.000                              39,4                                                                                        1.200                              46,3                                                                                        1.400                              52,4                                                                                        1.600                              57.9                                                                                        1.800                              62,9
A figura acima ilustra um sistema de refrigeração que opera segundo o ciclo de compressão a vapor. O sistema usa o R134a como refrigerante. Na figura, os valores de pressão e temperatura indicados dizem respeito ao refrigerante no interior do sistema, nas posições indicadas. O sistema opera em regime permanente, o compressor consome 1,5 kW e a vazão de refrigerante é 0,015 kg/s.Na tabela, são mostradas as pressões e temperaturas de saturação selecionadas para o R134a. Tendo como referência essas informações, julgue o  item  subsecutivos.

Nas condições apresentadas, o coeficiente de performance (COP) do sistema de refrigeração é 2,0.

                                

A figura acima ilustra o esquema de uma instalação de ar condicionado para uma sala de reuniões, juntamente com a representação dos diferentes processos envolvidos, em uma carta psicrométrica. Considerando essa figura e assumindo que o sistema opere em regime permanente, julgue o  próximo  item.

A temperatura de ponto de orvalho do ar na entrada da serpentina é aproximadamente igual a 20 ºC.

                              

A figura acima ilustra o esquema de uma instalação de ar condicionado para uma sala de reuniões, juntamente com a representação dos diferentes processos envolvidos, em uma carta psicrométrica. Considerando essa figura e assumindo que o sistema opere em regime permanente, julgue o  próximo  item.
Na condição apresentada, a serpentina produzirá 50 kg de água a ser drenada por hora.

                                

A figura acima ilustra o esquema de uma instalação de ar condicionado para uma sala de reuniões, juntamente com a representação dos diferentes processos envolvidos, em uma carta psicrométrica. Considerando essa figura e assumindo que o sistema opere em regime permanente, julgue o  próximo  item.
O ponto I na carta psicrométrica corresponde ao estado do ar na saída da serpentina, isso é, ao ponto C do diagrama esquemático.

                            

A figura acima ilustra o esquema de uma instalação de ar condicionado para uma sala de reuniões, juntamente com a representação dos diferentes processos envolvidos, em uma carta psicrométrica. Considerando essa figura e assumindo que o sistema opere em regime permanente, julgue o  próximo  item.
O ponto IV na carta psicrométrica corresponde ao ponto B no diagrama esquemático do sistema de climatização e resulta de uma mistura entre o ar recirculado e o ar tratado após a serpentina.

                                             A figura acima ilustra um ventilador com motor elétrico com potência máxima de 8,0 kW acoplado diretamente ao rotor impelidor. Esse ventilador foi selecionado para impulsionar o ar em uma rede de dutos, operando a 600 rpm, com uma vazão de 15.000 m³/h contra uma pressão estática de 500 Pa, condição na qual ele requer uma potência de 1,0 kW. Considerando essas informações e assumindo que a temperatura do ar permaneça constante e que o sistema de distribuição de ar não sofra qualquer alteração de sua curva característica, julgue o  item  a seguir.
Suponha que, em operação, seja verificada uma carga térmica maior que a de projeto, o que implica em uma vazão de ar de 18.000 m³ /h. Nessa situação, para se obter a elevação de vazão necessária, a frequência de rotação do ventilador deverá ser superior a 700 rpm.

                                               

A figura acima ilustra um ventilador com motor elétrico com potência máxima de 8,0 kW acoplado diretamente ao rotor impelidor. Esse ventilador foi selecionado para impulsionar o ar em uma rede de dutos, operando a 600 rpm, com uma vazão de 15.000 m³/h contra uma pressão estática de 500 Pa, condição na qual ele requer uma potência de 1,0 kW. Considerando essas informações e assumindo que a temperatura do ar permaneça constante e que o sistema de distribuição de ar não sofra qualquer alteração de sua curva característica, julgue o  item  a seguir.
O referido ventilador não é indicado para vazões de ar iguais ou superiores a 30.000 m³ /h.

                                                       

A figura acima ilustra um ventilador com motor elétrico com potência máxima de 8,0 kW acoplado diretamente ao rotor impelidor. Esse ventilador foi selecionado para impulsionar o ar em uma rede de dutos, operando a 600 rpm, com uma vazão de 15.000 m³/h contra uma pressão estática de 500 Pa, condição na qual ele requer uma potência de 1,0 kW. Considerando essas informações e assumindo que a temperatura do ar permaneça constante e que o sistema de distribuição de ar não sofra qualquer alteração de sua curva característica, julgue o  item  a seguir.
O ventilador mostrado na figura é do tipo axial.

Como solução para a climatização de um edifício de 10 pavimentos com carga térmica total de 1.500 TR foi proposta a  adoção de um sistema com fluxo de refrigerante variável (VRF). Os equipamentos comercialmente disponíveis previamente selecionados para esse projeto utilizam compressores do tipo scroll  e adotam o R410a como gás refrigerante.

Considerando essa situação, julgue o item que se segue.

A adoção de um sistema com fluxo de refrigerante variável é uma boa escolha do ponto de vista da segurança dos ocupantes, pois o gás refrigerante fica restrito às unidades condensadoras, localizadas externamente. Assim, em caso de vazamento de refrigerante, a área ocupada da edificação não é afetada.

Como solução para a climatização de um edifício de 10 pavimentos com carga térmica total de 1.500 TR foi proposta a  adoção de um sistema com fluxo de refrigerante variável (VRF). Os equipamentos comercialmente disponíveis previamente selecionados para esse projeto utilizam compressores do tipo scroll   e adotam o R410a como gás refrigerante.

Considerando essa situação, julgue o item que se segue.

Uma vantagem associada à adoção do R410a como gás refrigerante consiste em seu ODP (ozone depletion potential) nulo. Apesar dessa vantagem, o GWP (global warming potential) do R410a assume valores elevados, o que o torna um gás de efeito estufa que interfere negativamente no mecanismo de trocas de calor por radiação na atmosfera. Outro aspecto negativo a ele associado, do ponto de vista operacional, refere-se ao fato de esse gás refrigerante consistir em um blend não azeotrópico, o que faz com que a reposição de quantidades de gás refrigerante com a composição padrão original afete negativamente o desempenho do sistema de refrigeração.