Questões de Concurso Público UFMG 2019 para Engenheiro Mecânico

Um trocador de calor em contra corrente possui o esquema apresentado na figura abaixo:

Um fluido frio com calor específico de 4000 J/kgK entra no trocador de calor a 10ºC com vazão mássica de 1 kg/s. Na outra corrente, um fluido quente com calor específico de 2000 J/kgK entra no trocador de calor a 80ºC e vazão mássica de 10 kg/s. Sabe-se que o trocador de calor possui um UA de 1000 W/K e a sua média logarítma de temperaturas é 20ºC.

As temperaturas de saída dos fluidos frio e quente são, respectivamente:

Considere a transferência de calor através de uma parede com espessura de 10 cm e área de 10m² , composta por um material com condutividade térmica de 0,5 W/mK, conforme a figura abaixo:
No ambiente externo, o coeficiente de convecção é 10 W/m² K e a temperatura externa é de 40ºC. No ambiente interno, o coeficiente de convecção é de 5 W/m² K e a temperatura interna é de 20ºC.
A quantidade de calor transferida do ambiente externo para o interno através da parede é:

Considere o sistema abaixo:

O valor de K que faz com que o sistema seja criticamente amortecido é:

Nos gráficos abaixo, é mostrada a resposta c(t) de um sistema dinâmico, quando submetido a uma entrada degrau r(t).

A função de transferência que melhor representa esse sistema é:

As curvas mostradas a seguir representam a resposta de um sistema de segunda ordem a uma entrada do tipo degrau unitário. As funções de transferência utilizadas para gerar estas curvas são idênticas, a não ser pelo coeficiente de amortecimento (ζ_n ) que vale ζ₁ , ζ₂ , ζ₃ e ζ₄ , respectivamente.

A partir da análise dessas curvas de resposta, é possível afirmar sobre o valor de ζ_n que: