[PORTFÓLIO] [ROTEIRO DE AULA PRÁTICA DE HIDRÁULICA E HIDROMETRIA] [RESOLVIDO]

OBJETIVOS

Definição dos objetivos da aula prática:

O número de Reynolds é assim chamado graças ao engenheiro Osborne Reynolds que, por volta de 1880, realizou vários testes para entender a relação entre as características do fluido, tubulação e o regime de escoamento. Ele descobriu que o regime do escoamento depende principalmente da razão das forças inerciais e as forças viscosas do fluido. Para verificar o comportamento do fluido, Reynolds utilizou uma montagem que constituía de uma tubulação que passava água, com uma válvula para controlar a vazão e um reservatório com corante que foi injetado na água durante os experimentos. O número de Reynolds é calculado através da seguinte fórmula:

𝑅𝑒= (𝑈𝑥𝐷)/𝑣

Onde:

U é a velocidade média de escoamento;

D é o diâmetro da tubulação e v é a viscosidade cinemática da água.

Logo, Reynolds definiu os intervalos referente à classificação dos regimes laminar e turbulento, assim como a transição para tubulações, condutos ou canalizações.

Regime Laminar: Re < 2000

Transição: 2000 ≤ Re < 4000

Regime Turbulento: Re ≥ 4000

✓ Compreender os fundamentos de mecânica dos fluidos.

✓ Realizar o experimento de Reynolds.

✓ Identificar os regimes de escoamento – laminar e turbulento

Público3

SOLUÇÃO DIGITAL:

Laboratório Virtual Algetec - simulador: Experimento de Reynolds - ID 762

O laboratório virtual é uma plataforma para simulação de procedimentos em laboratório e deve ser acessado preferencialmente por computador.

PROCEDIMENTOS PRÁTICOS E APLICAÇÕES

Procedimento/Atividade nº 1

Inserir o nome do experimento: Experimento de Reynolds

Atividade proposta:

✓ Verificação do posicionamento das válvulas (registros)

Caro estudante, efetue as alterações de posicionamento das válvulas conforme a Tabela 1...

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EXERCÍCIOS DA UNIDADE 1 [ALGORITMOS E LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO] [RESOLVIDOS COM NOTA MÁXIMA]

[1] Na elaboração de algoritmos, dois formatos comuns são a descrição narrativa e os pseudocódigos. Compreender as características e aplicabilidade dessas abordagens é essencial para o desenvolvimento eficaz de programas. Nesse contexto, assinale a alternativa correta.

[2] A aplicação de algoritmos é utilizada em diversas áreas, desde a ciência da computação até a resolução de problemas cotidianos. Compreender sua importância é um dos papéis de profissionais de diversas áreas. Nesse contexto, assinale a alternativa que melhor expressa a relevância da utilização de algoritmos.

[3] A elaboração de algoritmos é uma etapa crucial no desenvolvimento de programas de computador. No contexto dessa elaboração, dois formatos são comumente utilizados: descrição narrativa e pseudocódigos. Considerando essa perspectiva, assinale a alternativa que melhor descreve a relação entre esses dois formatos.

[4] A programação de computadores envolve a manipulação de dados, e entender os conceitos fundamentais de variáveis, constantes e tipos de dados é crucial para o desenvolvimento de algoritmos eficientes. Considerando essa premissa, assinale a alternativa correta.

[5] A lógica, como disciplina fundamental na programação, possui características essenciais que impactam diretamente na criação de algoritmos e na resolução de problemas computacionais. Considerando essa premissa, e visando compreender a aplicação prática da lógica, assinale a alternativa correta.

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EXERCÍCIOS DA UNIDADE 3 [ALGORITMOS E LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO] [RESOLVIDOS COM NOTA MÁXIMA]

[1] A atribuição múltipla permite atribuir valores a múltiplas variáveis em uma única linha de código, enquanto os operadores aritméticos são utilizados para realizar operações matemáticas em programação. Dessa maneira, analise o código a seguir:

a = 10; b = 5; c = 0;   c = a + b * 2

 Fonte: elaborado pelo autor.

Qual será o valor da variável 'c' após a execução desse código?

[2] Compiladores e interpretadores são ferramentas essenciais na execução de programas, cada um com seu papel no processo de transformação do código-fonte em instruções executáveis. Qual é a principal diferença entre compiladores e interpretadores?

[3] O ambiente de programação é fundamental para o desenvolvimento de software, proporcionando uma interface entre o programador e a máquina. Dessa maneira, em um ambiente de programação, qual é a função do compilador?

[4] A estrutura sequencial é um conceito fundamental na programação, onde as instruções são executadas em sequência.

#include <stdio.h> int main() {    int a = 5, b = 3, c;    c = a + b;    printf("%d", c);    return 0; }

Fonte: elaborado pelo autor.

Dessa maneira, qual é a saída do seguinte código em linguagem C?

[5] O operador de atribuição em programação é essencial para armazenar valores em variáveis, permitindo a manipulação de dados durante a execução do programa. Sendo assim, qual é a principal função do operador de atribuição em linguagem de programação?

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EXERCÍCIOS DA UNIDADE 4 [ALGORITMOS E LÓGICA DE PROGRAMAÇÃO] [RESOLVIDOS COM NOTA MÁXIMA]

[1] A recursividade é adequada para situações em que uma função chama a si mesma para resolver um problema de forma mais simples. Em relação à recursividade, analise a descrição a seguir: 

Uma função é __________ se ela chama a si mesma, e a chamada recursiva deve chegar a um caso __________ para evitar um loop infinito.

[2] Em linguagem C, para abrir um arquivo em modo de leitura, utiliza-se a função "fopen" com os parâmetros "nome_do_arquivo" e "modo_de_abertura". Para fechar um arquivo previamente aberto, utiliza-se a função "fclose" com o parâmetro "ponteiro_para_o_arquivo". Qual é a função utilizada para abrir um arquivo em modo de leitura em linguagem C?

[3] Em relação à atribuição de valores a matrizes, analise a situação a seguir. Considere a matriz M[3][3] e a seguinte atribuição de valores:

M[0][0] = 1; M[1][2] = 5;

Fonte: elaborado pelo autor.

Assinale a alternativa correta que representa a matriz após as atribuições:

[4] Vetores em linguagem de programação C são estruturas de dados que armazenam elementos do mesmo tipo de forma contígua na memória. Qual é a sintaxe correta para declarar um vetor de inteiros com 10 elementos em C?

[5] Analise a descrição a seguir sobre a manipulação de arquivos. Para escrever em um arquivo em C, utilizamos a função _______(), que recebe como parâmetros o ponteiro para o arquivo e a string a ser escrita. Já para ler de um arquivo em C, utilizamos a função _______(), que recebe como parâmetros o ponteiro para o arquivo e uma variável onde os dados serão armazenados. Assinale a alternativa que preencha corretamente as lacunas.

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AV1 - Circuitos Elétricos Avançados [RESOLVIDA COM NOTA MÁXIMA]

1) Os números complexos são uma extensão dos números reais, onde adicionamos uma componente imaginária. Eles são representados na forma a + bi, em que 'a' é a parte real e 'b' é a parte imaginária. Estes números são de suma importância na análise de circuitos elétricos avançados ao descrever grandezas que possuem componentes de amplitude e fase. O matemático suíço Leonhard Euler contribuiu significativamente para o desenvolvimento dos números complexos, introduzindo a famosa identidade de Euler, que relaciona números complexos com funções trigonométricas. Assim, a teoria dos números complexos, fasores e a relação entre tensão e corrente em componentes elétricos desempenham um papel fundamental na análise e compreensão de circuitos elétricos de corrente alternada (CA) e em muitos outros fenômenos elétricos e eletrônicos. Esses conceitos oferecem uma maneira poderosa de descrever e analisar fenômenos elétricos que envolvem oscilações e variações temporais.

De acordo com o exposto, assinale a alternativa que apresenta a relação entre a magnitude (|Z|) e o ângulo (¿) em uma impedância (Z) de um componente elétrico em um circuito de corrente alternada (CA).

---

Alternativas:

• a)

  .

• b)

  .

• c)

  .

  
  
• d)

  .

• e)

  .

2)

O teorema de Thévenin e Norton são ferramentas de análise poderosa na simplificação de circuitos complexos, permitindo que sejam representados de forma mais concisa e fácil de analisar. Eles oferecem uma série de benefícios significativos para os especialistas da área que trabalham com circuitos elétricos. Uma das principais aplicações do teorema de Thévenin é a análise de circuitos com fontes de energia em série ou em paralelo. Isso significa que, independentemente da configuração das fontes de tensão ou corrente no circuito original, é possível reduzi-lo a um circuito equivalente mais simples; contendo uma única fonte de tensão em série com um resistor (no caso do teorema de Thévenin) ou uma única fonte de corrente em paralelo com um resistor (no caso do teorema de Norton). Além disso, o teorema de Thévenin permite realizar modificações nos valores do circuito sem a necessidade de considerar os efeitos dessas alterações em todas as partes do circuito. Isso simplifica o processo de projeto e análise, economizando tempo e recursos.

Diante do exposto, assinale a alternativa que apresenta quando é apropriado usar os equivalentes de Thévenin e Norton na análise de circuitos de corrente alternada.

---

Alternativas:

• a)

  Os equivalentes de Thévenin e Norton só são aplicáveis em circuitos de corrente contínua.

• b)

  Os equivalentes de Thévenin e Norton são usados apenas em circuitos de corrente alternada de baixa potência.

• c)

  Os equivalentes de Thévenin e Norton são aplicáveis em circuitos CA de grande porte quando deseja-se simplificar a análise.

  
  
• d)

  Os equivalentes de Thévenin e Norton são adequados apenas para circuitos com resistores.

• e)

  Os equivalentes de Thévenin e Norton não têm aplicação prática na análise de circuitos elétricos.

3)

O circuito mostrado na Figura tem uma configuração idêntica a Ponte de Wheatstone e é puramente resistivo. A Ponte de Wheatstone é um circuito elétrico muito utilizado na área da eletrônica e engenharia, amplamente aplicado para medir resistências elétricas desconhecidas e determinar valores precisos de resistores. Este dispositivo foi inventado por Samuel Hunter Christie em 1833, mas ganhou o nome de Sir Charles Wheatstone, que popularizou e aprimorou sua utilização. A estrutura básica da Ponte de Wheatstone consiste em quatro resistores dispostos em um arranjo de braço, geralmente em forma de um losango, com uma fonte de tensão contínua aplicada a dois cantos opostos da figura e um detector (geralmente um galvanômetro) conectado entre os outros dois cantos. O objetivo da Ponte de Wheatstone é determinar o valor da resistência desconhecida em um dos braços do circuito, usando uma resistência conhecida, um potenciômetro e ajustando a tensão até que o galvanômetro não apresente corrente, indicando equilíbrio no circuito. O princípio de funcionamento da Ponte de Wheatstone é baseado na comparação de resistências em dois ramos do circuito. Quando o circuito está em equilíbrio, a razão entre as resistências conhecidas e desconhecidas é igual.

 

Figura - Circuito com a configuração idêntica a Ponte de Wheatstone.

Fonte: Adaptado de Zuim (2023).

Utilizando o teorema de Thévenin, calcule a tensão e o valor da carga (RL) representada na Figura. Em seguida, assinale a alternativa correta.

---

Alternativas:

• a)

  -9V e 5,4O.

• b)

  -7V e 3,4O.

• c)

  -10V e 6,4O.

• d)

  -8V e 4,4O.

  
  
• e)

  -8V e 6,4O.

4)

A diferença entre Potência Real (Ativa) e Potência Reativa é fundamental para compreender o funcionamento de sistemas de corrente alternada (CA) e a eficiência de dispositivos elétricos. A Potência ativa é medida em Watts (W) e é representada pela letra "P" em equações e cálculos. Por outro lado, a Potência Reativa é a energia que oscila continuamente entre a fonte de energia e os dispositivos elétricos. Isso ocorre devido à presença de componentes reativos, como indutores e capacitores, em um circuito de CA. Esses componentes armazenam e liberam energia em um ciclo contínuo. A Potência Reativa é medida em Volt-Ampère-Reativo (VAr) e é representada pela letra "Q" nas equações. A Potência Real e a Potência Reativa estão relacionadas pela raiz quadrada da soma dos quadrados, formando a Potência Aparente (S), que é medida em Volt-Ampère (VA).

Diante do exposto, assinale a alternativa que apresenta a diferença entre Potência Real (Ativa) e Potência Reativa.

---

Alternativas:

• a)

  A Potência Real é a potência que aparenta ser fornecida a um dispositivo, enquanto a Potência Reativa é a potência média ao longo de um período de tempo.

• b)

  A Potência Real é a energia armazenada em componentes capacitivos, e a Potência Reativa é a energia armazenada em componentes indutivos.

• c)

  A Potência Real é medida em Volt-Ampère-Reativo (VAr), e a Potência Reativa é medida em Watts (W).

• d)

  A Potência Real é a potência que realiza trabalho útil, enquanto a Potência Reativa não realiza trabalho útil.

  
  
• e)

  A Potência Real é a potência em um determinado instante no tempo, enquanto a Potência Reativa é a média das potências instantâneas.

5)

As conexões em estrela e triângulo são duas formas de interligar as fases de um sistema trifásico. Na conexão em estrela, as extremidades de cada fase são conectadas em um ponto comum, formando o centro da estrela. Na conexão em triângulo, as extremidades de cada fase são conectadas em série, formando um circuito fechado triangular. A escolha entre essas configurações depende das características específicas do sistema e das cargas a serem alimentadas. Um sistema trifásico equilibrado é aquele em que as amplitudes e as defasagens entre as fases são iguais, garantindo distribuição uniforme da potência. Já, um sistema desequilibrado ocorre quando há disparidades nas amplitudes ou defasagens, o que pode resultar em desequilíbrio nas cargas e na distribuição de potência. A compreensão desses conceitos é relevante para o projeto eficiente e a operação segura de sistemas elétricos trifásicos e monofásicos. As cargas dos grandes edifícios são quase sempre ligadas em estrela, pois se constituem de diversas cargas monofásicas e, no conjunto, comportam-se como carga trifásica ligada em estrela.

Se as cargas estão equilibradas entre as fases, ou seja, se existe o mesmo valor da corrente entre fase e neutro, a corrente resultante no neutro é

---

Alternativas:

• a)

  Nula.

  
  
• b)

  Não nula.

• c)

  Três vezes a corrente de fase.

• d)

  A soma das correntes das fases.

• e)

  O valor médio das fases.

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AV2 - Termodinâmica [RESOLVIDA COM NOTA MÁXIMA]

1)

A evaporação é uma operação frequentemente usada na indústria de alimentos para a concentração de suco de frutas. Um evaporador de simples efeito é composto por um trocador de calor e um dispositivo para separar a fase vapor do líquido em ebulição (Figura), sendo este um processo de caraterizado pelo alto consumo de energia. Se uma pequena indústria requer concentrar 5000 kg/h de suco de laranja com uma concentração inicial de sólidos dissolvidos de 5% para 25 % utilizando vapor saturado a 150 KPa no interior do trocador de calor. A entalpia da água como vapor saturado e liquido saturado a 150 kPa são, respectivamente, 2693 kJ/kg e 467 kJ/kg.

 

Figura

Desprezando as perdas por transferência de calor entre o evaporador com o ambiente, as variações de energia cinética e potencial gravitacional. Qual é o calor requerido pelo evaporador e a vazão mássica do vapor de aquecimento?

---

Alternativas:

• a)

  3150,3 kJ/s / 0,22 kg/s.

• b)

  2402,3 kJ/s / 1,84 kg/s.

• c)

  2819,7 kJ/s / 1,26 kg/s.

  
  
• d)

  2519,7 kJ/s / 0,86 kg/s.

• e)

  3512,7 kJ/s / 0,99 kg/s.

2)

O efeito frigorífico em um sistema de refrigeração é gerado no conjunto válvula de expansão e evaporador, como é apresentado na Figura.

Figura

 

 

 

Considere que o sistema apresentado na Figura anterior é uma parte de um Chiller de absorção, no qual 0,5 kg/s de amônia com uma pressão de 1400 kPa e uma temperatura de 295 K é expandido até 280 kPa para posteriormente, num evaporador adiabático, esfriar ar com uma pressão de 100 kPa de 30°C para 25°C.

Se o dispositivo opera em regime permanente e os efeitos da energia cinética e potencial podem ser desconsiderados, assinale a alternativa correta que representa a temperatura da amônia na saída da válvula de expansão e vazão mássica do ar no evaporado (ARs). Assuma que a amônia na saída do evaporador possui uma temperatura de 273,15 K.

---

Alternativas:

• a)

  273 K / 44,6 kg/s.

• b)

  273 K / 38,5 kg/s.

• c)

  262 K / 58,3 kg/s.

  
  
• d)

  273 K / 28,3 kg/s.

• e)

  262 K / 44,6 kg/s.

3)

A regeneração de calor é um método comumente utilizado para aumentar a eficiência térmica em instalações de potência. Este processo consiste no aproveitamento energético de uma fonte calor que normalmente é rejeitada ao meio ambiente sem nenhum aproveitamento utilizando um trocador de calor adicional (Regenerador). Na Figura 1B observa-se que um regenerador foi incorporado ao ciclo Brayton com o intuito de aproveitar os gases quentes que são descarregados pela turbina com o fim de reduzir o consumo de energia (Qe) e aumentar a eficiência no ciclo termodinâmico.

 

Figura 1

 

Considere o ciclo termodinâmico apresentado na Figura 1A que utiliza ar seco como fluido de trabalho, uma vazão mássica de 3,2 kg/s e seus parâmetros de operação estão resumidos na Tabela 1.

 

Tabela 1.

Fluxo	Pressão (kPa)	Temperatura (K)
1	101.325	298
2	800	535
3	800	1000
4	101.325	710

 

De acordo com os dados fornecidos na Tabela 1 e considerando que todos os equipamentos do ciclo são adiabáticos e que não há perda de carga nos trocadores de calor avalie as afirmações a seguir como (V) verdadeiras ou (F) falsas.

 

(   ) Sob as condições apresentadas na Tabela 1 o ciclo de Brayton sem regeneração (Figura 1A) possui uma geração de trabalho mecânico líquido inferior a 1200 kW.

(   ) O calor requerido (Qe) para elevar a temperatura do fluxo 2 no ciclo de Brayton sem regeneração é superior a 2000 kJ/s.

(   ) Considerando que a vazão mássica continua sendo 3,2 kg/s, que as condições de pressão e temperatura dos fluxos 1, 2, 3 e 4 do ciclo Brayton com regeneração (Figura 1B) são equivalentes aos apresentados na Tabela 1 e que a temperatura do fluxo 5 é 646 K, o calor requerido (Qe) para elevar a temperatura do fluxo 5 no ciclo é inferior a 2000 kJ/s.

(   ) O uso do recuperador de calor no ciclo Brayton incrementou o trabalho gerado pela turbina em 60 kW.

É correto o que se afirma em:

---

Alternativas:

• a)

  V – V – F - F.

• b)

  F – F – V - V.

• c)

  V – V – V - F.

  
  
• d)

  F – F – F - V.

• e)

  F – V – F - V.

4)

A Figura 1 apresenta um sistema que opera como um ciclo entre quatro reservatórios térmicos. O sistema A representa um ciclo de potência operando entre os reservatórios T1=900 K e T2=360 K, sendo utilizado para acionar o sistema B que representa um ciclo de refrigeração que opera entre os reservatórios T3=263 K e T4=315,6 K.

 

Figura 1.

.

Considerando que o trabalho desenvolvido pelo sistema A é de 300 kJ, assinale a alternativa correta que representa, respectivamente: o calor fornecido pelo reservatório T1 (Q1), o calor rejeitado ao reservatório T2 (Q2), o calor retirado do reservatório T3 (Q3) e o calor rejeitado ao reservatório T4 (Q4) para que a geração de entropia do sistema térmico (Figura 1) seja nula.   

---

Alternativas:

• a)

  800 kJ / 500 kJ / 1200 kJ / 1500 kJ.

• b)

  400 kJ / 100 kJ / 800 kJ / 1100 kJ.

• c)

  700 kJ / 400 kJ / 900 kJ / 1200 kJ.

• d)

  500 kJ / 200 kJ / 1500 kJ / 1800 kJ.

  
  
• e)

  900 kJ / 600 kJ / 1800 kJ / 2100 kJ.

5)

Um ciclo de potência que utiliza 4 kg/s de água como fluido de trabalho está composto por 4 processos desenvolvidos em série. O ciclo opera em estado permanente e fornece os seguintes dados termodinâmicos (Tabela 1), onde (S) representa a entropia, (T) a temperatura e (x) o título da mistura líquido-vapor.

 

Baseado nas informações fornecidas na Tabela 1 os valores  do calor fornecido ao evaporador (Processo 4-1), o calor retirado no condensador (Processo 2-3) e a potência do ciclo termodinâmico são de

---

Alternativas:

• a)

  Q4-1 = 4033,2 kJ/s / Q2-3 = 2833,2 kJ/s / W = 1200,0 kW.

• b)

  Q4-1 = 5000,1 kJ/s / Q2-3 = 3500,1 kJ/s / W = 1500,1 kW.

• c)

  Q4-1 = 6059,1 kJ/s / Q2-3 = 4311,2 kJ/s / W = 1747,9 kW.

• d)

  Q4-1 = 7179,3 kJ/s / Q2-3 = 5278,4 kJ/s / W = 1900,8 kW.

  
  
• e)

  Q4-1 = 8005,2 kJ/s / Q2-3 = 5354,4 kJ/s / W = 2650,8 kW.

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