ATIVIDADE 3 - INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL - 54/2023 [RESOLVIDA]

A medição de nível é importante para identificar o estoque de material, prevenir transbordamento e sobrecarga de agitadores de tanque e controle de enchimento e esvaziamento de um tanque. O nível pode ser medido de forma contínua, em que é obtido o nível a todo instante, ou é possível medir o nível em dois pontos, sendo o máximo e o mínimo.
Na indústria é necessária a medição de líquidos, como: água, combustível, fluidos industrializados viscosos ou não viscosos, entre outros; e a medição de sólidos, como nível de grãos em silos. A escolha de um modelo de instrumento de medição de nível deve ser feita levando sempre em conta as premissas de funcionamento do instrumento e das variáveis a serem medidas. Diante da importância dos mediadores de nível, cite ao menos uma desvantagem ou contraindicação dos seguintes medidores:

1. Indicadores e Visores de Nível
2. Medição com Boias e Flutuadores
3. Medição por Contatos de Eletrodos
4. Medidor de Nível Capacitivo
5. Medição por Sensor de Contato
6. Medição por Unidade de Grade
7. Medidor de Nível do tipo Deslocador
8. Medidor por Pressão Hidrostática
9. Medição do Nível com Borbulhador
10. Medição de Nível por Pesagem
11. Medição de Nível por Sinal Ultrassônico

 

 ATIVIDADE RESOLVIDA

 

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ATIVIDADE 3 - SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS - 54/2023 [RESOLVDA]

O diagrama trajeto passo, também conhecido como diagrama sequencial ou diagrama de sequência, é uma ferramenta gráfica amplamente utilizada na área de automação industrial, engenharia de controle e sistemas automatizados. Esse tipo de diagrama é essencial para representar de forma clara e visual a sequência de eventos ou ações que ocorrem em um sistema, máquina ou processo. A principal finalidade do diagrama trajeto passo é descrever, em detalhes, as etapas ou  estados que um sistema atravessa ao executar uma determinada tarefa. Ele é especialmente útil quando se deseja compreender a lógica de funcionamento de um sistema automatizado, a interação entre seus componentes e as condições que levam a transições de um estado para outro. Utilizando o conceito de diagrama trajeto passo, desenvolva DOIS diagramas, um puramente pneumático e outro eletropneumático, que satisfaça a condição do diagrama trajeto passo a seguir. 

 

 

 

 

 

 

Não se esqueça de colocar um sistema de emergência em seu projeto.

 

 ATIVIDADE RESOLVIDA

 

R$30,00 CHAVE PIX eng.carlosjfilho@hotmail.com

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ATIVIDADE 2 - CIÊNCIAS DOS MATERIAIS [RESOLVIDA]

Questão 1 Molibdênio é um mineral que se faz presente em pequenas quantidades no organismo humano, e a presença desse nutriente é importante porque ele participa de reações como co-fator de enzimas. Por exemplo, é necessária a presença de molibdênio para oxidar o enxofre que é um componente de proteínas.,Sabendo que o molibidênio possui uma estrutura cristalina CCC (cúbica de corpo centrado), um raio atômico de 0,1363 nm e um peso atômico de 95,94 g/mol, quanto vale a sua massa específica teórica (ρ)? Dados:

Alternativa 1: 8,89 g/cm3
Alternativa 2: 8,98 g/cm3
Alternativa 3: 9,98 g/cm3
Alternativa 4: 0,89 g/cm3
Alternativa 5: 10,22 g/cm3

Questão 2 A estrutura cristalina encontrada em muitos metais possui uma célula unitária com geometria cúbica, na qual os átomos estão localizados em cada um dos vértices e nos centros de todas as faces do cubo. Alguns dos metais familiares que possuem essa estrutura cristalina são o cobre, o alumínio, a prata e o ouro. Nas estruturas CFC, as arestas valem a = 2,8284*R. Considerando os dados a seguir, o fator de empacotamento atômico (FEA) para a estrutura CFC é igual a:

Dados:
FEA = Ve/Vc
Ve = 4*Volume da esfera
​Vc = a3
Volume da esfera = 4/3*π*R3

Alternativa 1: 0,74.
Alternativa 2: 0,47.
Alternativa 3: 0,87.
Alternativa 4: 0,78.
Alternativa 5: 0,57.

Questão 3 O arranjo cristalino infinito, tridimensional de pontos, no qual cada ponto possui vizinhanças idênticas, é chamado de rede cristalina. Essa rede cristalina possui os pontos, também chamados de nós, que podem estar arranjados de 14 diferentes formas, conhecidas como redes de Bravais. A seguir é apresentada uma célula unitária. Com base nos conhecimentos sobre sistemas cristalinos e redes de Bravais, julgue as afirmativas expostas sobre o sistema cristalino e o nome da estrutura para a célula unitária apresentada, sabendo que os parâmetros de rede são: a = 1nm; b = 1,3nm; c = 2,4nm; α ≠ β ≠ γ ≠ 90°.
 
I. A célula apresentada é um sistema triclínico.
II. Estrutura tetraédrica de corpo centrado.
III. A célula unitária possui todas as arestas iguais.
IV. A célula unitária é um sistema ortorrômbico.

É correto o que se afirma em:

Alternativa 1: I e II, apenas.
Alternativa 2: III e IV, apenas.
Alternativa 3: I e III, apenas.
Alternativa 4: I, apenas.
Alternativa 5: III, apenas.

Questão 4 A “intensidade” com a qual a difusividade se processa está ligada ao coeficiente de difusividade, que depende de inúmeros parâmetros.
Elaborado pelo Professor, 2019. Julgue as afirmações abaixo:
 
I – O coeficiente de difusividade é proporcional à temperatura do processo.
II – O coeficiente de difusividade depende dos átomos relacionados ao processo.
III – O coeficiente de difusividade varia exponencialmente com a temperatura.
IV – Uma das aplicações mais utilizada da difusão é a cementação, que é utilizada a diminuição da dureza de superfícies metálicas.
 
Estão corretas:
 
Alternativa 1: I, II e III, apenas.
Alternativa 2: I, II e IV, apenas.
Alternativa 3: I, III e IV, apenas.
Alternativa 4: II, III e IV, apenas.
Alternativa 5: I, II, III e IV.

Questão 5 A Figura 1 mostra os cinco primeiros picos do difratograma de raios X para um elemento que tem estrutura cristalina CCC (cúbica de corpo centrado). Usou-se radiação X monocromática com comprimento de onda de 0,1542 nm. Com a ajuda da Figura 2, contendo as regras de reflexão de difração de raios X e índices de reflexão para as estruturas cristalinas, assinale a alternativa que contenha, respectivamente, os índices h, k e l para o pico destacado:

Alternativa 1: 110.
Alternativa 2: 200.
Alternativa 3: 211.
Alternativa 4: 220.
Alternativa 5: 310.

 

 ATIVIDADE RESOLVIDA COM FEEDBACK POSITIVO

 

RESERVE JÁ O SEU MAPA DE CIÊNCIAS DOS MATERIAIS



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AP1 - Algoritmos e Programação Aplicados à Engenharia [RESOLVIDA]

Um engenheiro, ao analisar uma linha de produção, conferiu que precisava melhorar o processo em uma determinada etapa da linha, já que estava gerando atraso na entrega e, consequentemente, diminuindo o lucro da empresa. 

Para tal feito, ele tem três opções de decisão: 

    Comprar mais um equipamento e aumentar o turno de trabalho referente a essa etapa da linha de produção.

    Comprar mais um equipamento e continuar com os turnos de trabalho já existentes.

    Aumentar um turno de trabalho e manter a mesma quantidade de equipamentos.

Para o engenheiro decidir qual a opção que vai implantar, ele deve analisar o custo de cada uma das três opções.

    Se o custo de compra de mais um equipamento somado com o custo do aumento de mais um turno de trabalho for menor que R$15.000.000,00, ele poderá fazer a opção de aumentar o turno e a quantidade de equipamentos conjuntamente.

    Se o custo de compra de mais um equipamento somado com o custo do aumento de mais um turno de trabalho for maior que R$15.000.000,00, ele escolherá pelo opção que tiver o menor custo.

Para ajudá-lo a decidir, o engenheiro construiu um algoritmo que analisa o custo e ao final mostra a melhor opção a ser escolhida.

Para isso ele determinou que:

    Custo da compra de um equipamento = ce

    Custo do aumento de mais um turno = ct

    A soma dos dois custos = cf

Opção 1 = comprar mais um equipamento e aumentar o turno de trabalho referente a essa etapa da linha de produção.

Opção 2 = somente comprar mais um equipamento,

Opção 3 = somente aumentar um turno de trabalho.

Sabendo que o pseudocódigo do algoritmo construído pelo engenheiro está descrito abaixo, monte o Fluxograma do Algoritmo.

ce = input('Custo da aquisição de um novo equipamento: ');

ct = input('Custo da implementação de mais um turno: ');

cf = (ce+ct);

if (cf<=15000000) then

mprintf('opção1');

else if (ce<=ct) then

     mprintf('opção2');

else

mprintf('opção3');

end

end

 

 ATIVIDADE RESOLVIDA COM FEEDBACK POSITIVO

 

R$21,00 CHAVE PIX TELEFONE
 75992709085



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ATIVIDADE 1 - SISTEMAS HIDRÁULICOS E PNEUMÁTICOS [RESOLVIDA]

A pneumática é uma área da engenharia que se dedica ao estudo e aplicação do ar comprimido como meio de transmissão de energia. Para compreender plenamente os princípios da pneumática e projetar sistemas eficientes, é essencial ter um conhecimento profundo das propriedades do ar. Essas propriedades desempenham um papel fundamental na pneumática e são cruciais para o funcionamento adequado dos sistemas pneumáticos. A compressibilidade, elasticidade e expansibilidade do ar permitem que ele seja uma fonte valiosa de energia em sistemas pneumáticos; enquanto a difusibilidade do ar é relevante para aplicações de ventilação e qualidade do ar. O peso do ar, embora geralmente não seja uma consideração direta na pneumática, é uma propriedade fundamental na física atmosférica e na ciência geral do ar.

Sobre as propriedades, descreva as seguintes propriedades do ar:

1. Compressibilidade do ar.

2. Difusibilidade do ar.

3. Elasticidade do ar.

4. Expansibilidade do ar.

5. Peso do ar.

 

 

 ATIVIDADE RESOLVIDA

 

R$36,00 CHAVE PIX eng.carlosjfilho@hotmail.com

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Portifólio - Relatório da Aula Prática de Física Geral [RESOLVIDO]

OBJETIVOS
Os objetivos das aulas práticas propostas para a disciplina de Física Geral são:
– Caracterizar o movimento de um objeto através do deslocamento, velocidade média e aceleração média;
– Compreender e comprovar a transformação da Energia Potencial Gravitacional em Energia Cinética, esclarecendo o princípio da Conservação da Energia Mecânica;
– Entender e identificar os tipos de colisões e suas principais características; Descrever os fenômenos causados pelo aquecimento de um corpo, determinando o calor específico e capacidade térmica.
INFRAESTRUTURA
Laboratório multidisciplinar por meio de simuladores.
MATERIAIS
Descrição Quantidade de materiais por
procedimento/atividade.
Calculadora 1 por aluno
Computador com acesso à internet 1 por aluno
SOFTWARE
Sim (X) Não ()
Em caso afirmativo, qual?
VirtuaLab – disponível na Biblioteca
Virtual no parceiro ALGETEC
Pago (X) Não Pago ()
Tipo de licença: Licenças já adquiridas pela Kroton
DESCRIÇÃO DO SOFTWARE
O laboratório virtual ALGETEC é uma plataforma para simulação de procedimentos em laboratório. Ele deve ser acessado por computador e não deve ser acessado por celular ou tablet. O requisito mínimo para o seu computador é uma memória ram de 4 gb. O primeiro acesso será um pouco mais lento, pois alguns plugins são buscados no navegador. A partir do segundo acesso, a velocidade de abertura dos experimentos será mais rápida. Para o desenvolvimento das atividades, fique atento às informações:
1. Caso utilize o Windows 10, dê preferência ao navegador Google Chrome;
2. Caso utilize o Windows 7, dê preferência ao navegador Mozilla Firefox;
3. Feche outros programas que podem sobrecarregar o computador;
4. Verifique se o navegador está atualizado;
5. Realize teste de velocidade da internet.

SUGESTÕES DE SEGURANÇA
NSA.
PROCEDIMENTO/ATIVIDADE
Atividade proposta:
Etapa 1: Caracterizar o movimento de um objeto através do deslocamento, velocidade média e aceleração média, compreendendo e estimando a velocidade média e a aceleração média de um objeto em movimento. Dessa forma, será possível reconhecer que a velocidade mede a taxa de variação da posição no tempo e que a aceleração mede a taxa de variação da velocidade no tempo, interpretando diferentes gráficos envolvendo as principais variáveis físicas: deslocamento, velocidade e aceleração.
Etapa 2: Compreender os processos de transformação de energia na descrição de um movimento, levando em consideração o princípio de conservação de energia.
Etapa 3: Identificar os tipos de colisões presentes em uma situação, quais as características e propriedades descritas, bem como verificar a conservação de energia.
Etapa 4: Compreender os fenômenos decorrentes da troca de energia térmica entre os corpos, calculando a capacidade térmica de um calorímetro e, posteriormente, utilizar este dado para determinar o calor específico de diversas substâncias.
Checklist:
Etapa 1:
✓ Acessar à plataforma VirtuaLab;
✓ Acessar à prática: MOVIMENTO RETILÍNEO UNIFORMEMENTE VARIADO – MRUV;
✓ Montando e ajustando o experimento;
✓ Nivelando a base;
✓ Posicionando o ímã;
✓ Posicionando o fuso elevador;
✓ Posicionar o sensor;
✓ Ajustando a inclinação da rampa;
✓ Utilizar o multicronômetro;
✓ Realizar o experimento.
Etapa 2:
✓ Acessar à plataforma VirtuaLab;
✓ Acessar à prática: PRINCÍPIO DA CONSERVAÇÃO DA ENERGIA;
✓ Ajustando o experimento;
✓ Utilizando o multicronômetro;
✓ Realizar o experimento.
Etapa 3:
✓ Acessar à plataforma VirtuaLab;
✓ Acessar à prática: LANÇAMENTOS HORIZONTAIS E COLISÕES;
✓ Conhecendo o laboratório;
✓ Segurança do experimento;
✓ Preparação e executando o experimento – lançamentos horizontais;
✓ Medindo o alcance e calculando a velocidade;
✓ Preparando e executando o experimento – colisões;
✓ Medindo o alcance e calculando a velocidade;
✓ Finalizar o experimento.
Etapa 4:
✓ Acessar à plataforma VirtuaLab;
✓ Acessar à prática: CALORIMETRIA;
✓ Segurança do experimento;
✓ Tarando a balança;
✓ Realizar o experimento para determinar a capacidade térmica do calorímetro
✓ Realizar o experimento para a determinação do calor específico.
✓ Analisar os resultados.
ETAPA FINAL: Elaborar um relatório contendo os procedimentos práticos realizados das quatro etapas propostas para a disciplina Física Geral.
RESULTADOS
Resultados da aula prática
Após o desenvolvimento de todas as etapas da aula prática, o aluno deverá entregar um relatório único descrevendo os procedimentos realizados, materiais, resultados obtidos e conclusões

 

 ATIVIDADE RESOLVIDA

 

R$90,00 CHAVE PIX eng.carlosjfilho@hotmail.com

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Prova de Física Geral e Experimental – Mecânica [RESOLVIDA]

A Mecânica é dividida em cinemática e dinâmica. A cinemática estuda como descrever os movimentos. A dinâmica estuda o que faz os corpos se moverem, através das leis de Newton do movimento.
Uma caixa de massa igual a 10 kg, inicialmente em repouso, sofre a ação de uma força resultante de 100N. Podemos afirmar que após 2,0 segundos, a distância percorrida pela caixa é de:
 

Num bairro, onde todos os quarteirões são quadrados e as ruas paralelas distam 100 m da outra, um transeunte faz o percurso de P a Q pela trajetória representada no esquema. Determine o deslocamento e o espaço percorrido de P a Q.

Uma revendedora lançou uma propaganda de um automóvel que consegue atingir a velocidade de 108 km/h em um percurso de apenas 150 metros, partindo do repouso. O movimento é retilíneo e uniformemente acelerado e a massa do carro é 1.200 kg. Com base nessas informações, é correto afirmar que a aceleração desse carro e o trabalho que realiza são respectivamente:

Em uma prova de corrida entre a tartaruga e a lebre, a velocidade da lebre é de 35km/h e da tartaruga é de 2m/min. Ambas devem percorrer 500m. Antes de parar para uma soneca, a lebre corre durante 0,5min. Qual deve ser a duração máxima da soneca para que a lebre não perca a corrida?

Segundo o Novo Código Florestal Brasileiro, uma área de preservação permanente (APP) pode ser definida como: "área protegida, coberta ou não por vegetação nativa, com a função ambiental de preservar os recursos hídricos, a paisagem, a estabilidade geológica, a biodiversidade, facilitar o fluxo gênico de fauna e flora, proteger o solo e assegurar o bem-estar das populações humanas". Uma das medidas utilizadas para se determinar uma APP é o hectare (ha), que é uma unidade de medida de área equivalente a 10.000 (dez mil) metros quadrados. Um perito florestal determinou que uma determina AAP possui 700 ha. Convertendo essa medida de área para o SI, temos: Escolha uma:


Uma criança de massa igual a 20 kg desce de um escorregador com 2 m de altura e chega no solo com velocidade de 6 m/s. Sendo 10 m/s², o módulo da aceleração da gravidade local, a energia mecânica dissipada, em joules, é igual a:

Existem grandezas que, para sua perfeita caracterização, exigem que se determine sua direção e seu sentido, além do módulo que corresponde ao valor numérico acompanhado da unidade. Essas grandezas são chamadas de vetoriais. Operar com grandezas vetoriais é diferente de operar com grandezas escalar, pois não se opera apenas com valores numéricos, mas também o sentido e a direção deve ser considerado. Assim, é correto afirmar que a relação correta entre os vetores, representados a seguir, é:

Um container de 800 kg, em repouso, pode ser deslocar sobre um trilho horizontal, sem atrito e sem resistências. Uma carga de 200 kg é lançada horizontalmente, por uma máquina e ela se aloja dentro do container Logo após o choque o conjunto container + carga passa a se mover com velocidade constante de 0,5 mls. Qual era aproximadamente, o módulo da velocidade da carga, no Si, imediatamente antes de se chocar com o container?

Determine o produto escalar entre os vetores a=2i+4j+0k; e b=1i+2j+2k é igual a: Assinale a alternativa correta:

 Joga-se uma pedra verticalmente para cima de um ponto situado a 45 m acima do solo e com velocidade inicial de 30 m/s. Despreze a resistência do ar e considere a aceleração da gravidade (g) igual a 9,8 m/s2. Determine a sua velocidade após 2 s.

Os corpos que se aceleram não estão em equilíbrio, pois a força resultante sobre o corpo não é igual a zero. A força resultante é igual ao produto da massa pela aceleração, como enunciado pela segunda lei de Newton. Um caminhão com massa de 4000 kg está parado diante de um sinal luminoso. Quando o sinal fica verde, o caminhão parte em movimento com aceleração constante percorrendo 100 metros em 10 segundos. Qual o valor da força aplicada pelo motor?


Ordene as quantidades apresentadas abaixo e classifique-as da menor para a m 1) 0,1 mm II) 7 um III) 6380 km [V) 165 cm V) 200 nm

Dois carrinhos com velocidade de 30 m/s e 20 m/s de mesma massa movem se com velocidade constante na mesma direção e sentido mais adiante irão se chocar e caminhar juntos em uma mesma velocidade. Qual a velocidade dos carrinhos após o choque?

Dois blocos A e B de massas iguais mA= 2kg e mB= 4kg estão apoiados numa superfície horizontal perfeitamente lisa, o fio que liga A e B é ideal, isto é, de massa desprezível e inextensível. A força horizontal tem intensidade igual a 12N, determine:
a) O módulo da aceleração do sistema;
b) A intensidade da força de tração

Em sistemas conservativos, a energia mecânica pode apresentar-se como energia cinética ou energia potencial. Dessa forma, a soma da energia cinética com a energia potencial nos fornece a energia mecânica total do sistema. Um bloco de massa de 0,3 kg está a 20 m de altura em relação ao solo horizontal com uma velocidade de 15,0 m/s em um determinado instante de tempo. Tomando o solo como referência, e adotando g = 9,8 m/s², nesse mesmo instante de tempo, qual é a energia mecânica total do bloco, aproximadamente?

Um bloco de massa m1= 3,7kg sobre um plano iniciado sem atrito, de ângulo 30° está preso por uma corda de massa desprezível ligado a outro corpo de massa m2=2,3kg. Determine: 

a) aceleração do sistema;
b) tensão da corda.

Em uma prova de corrida entre a tartaruga e a lebre, a velocidade da lebre é de 35km/h e da tartaruga é de 2m/min. Ambas devem percorrer 500m. Antes de parar para uma soneca, a lebre corre durante 0,5min. Qual deve ser a duração máxima da soneca para que a lebre não perca a corrida?

 

 

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MAPA – REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR [RESOLVIDO]

Caro estudante, antes de iniciarmos esta jornada, sugiro que você revise todos os conceitos que você aprendeu durante a disciplina. A cada conceito, busque relacionar com alguma aplicação do seu cotidiano. Para reforçar o seu entendimento, relembre os conceitos que você aprendeu em termodinâmica, fenômenos de transporte e máquinas térmicas, e tente aplicá-los ao conteúdo abordado na disciplina Refrigeração e Condicionamento de Ar. A área de refrigeração e condicionamento de ar é uma das principais áreas de atuação do profissional de engenharia mecânica. As aplicações comerciais e industriais que envolvem os sistemas de refrigeração e condicionamento de ar nada mais é do que uma aplicação direta da termodinâmica. Dentre essas aplicações pode-se citar as câmaras frigoríficas, as unidades de recuperação de calor, os sistemas de ar-condicionado e sistemas inteligentes de aquecimento e controle do ar. Um sistema de refrigeração eficiente foi projeto para um edifício comercial para garantir o conforto térmico dos ocupantes. No entanto, uma sala de escritório está enfrentando dificuldades em manter uma temperatura confortável para os ocupantes. No verão, a temperatura fica muito alta, causando desconforto e reduzindo a produtividade. De forma a implementar um sistema de refrigeração e condicionamento de ar eficiente para controlar a temperatura da sala, você foi contratado para prestar consultoria para uma multinacional a respeito dos sistemas de refrigeração da empresa. Como um bom engenheiro, é de seu conhecimento que o princípio de funcionamento das máquinas térmicas tem como base os ciclos termodinâmicos. Como um bom exemplo desses ciclos, pode-se citar o Ciclo Reverso de Carnot (Ciclo de refrigeração de Carnot) e o Ciclo ideal de refrigeração a vapor.
    Para executar as suas atividades com excelência, você deve buscar entender o problema da empresa e, em seguida, buscar uma solução. Durante as reuniões lhe foram solicitados alguns relatórios e esclarecimentos para a empresa, os quais se encontram a seguir:
a) A eficiência energética do escritório também contribui para o conforto e produtividade de seus ocupantes. Dessa forma, o seu gestor pediu a você um estudo dos requisitos de eficiência energética do escritório e como esses requisitos podem afetar no conforto térmico e na carga térmica do ambiente.

b) A fim de avaliar o sistema de refrigeração do escritório, o seu gestor pediu que você elaborasse um documento explicando como o Coeficiente de Performance (COP) do ciclo de refrigeração pode ser obtido, qual a importância do COP e como o valor do COP pode ser interpretado (quando seria um valor aceitável/ideal).

c) Dentre vários fatores, o valor do COP do sistema de refrigeração pode variar dependendo das condições de operação e do tipo de refrigerante utilizado. Dessa forma, o seu gestor solicitou que você explicasse como a escolha do tipo de refrigerante pode afetar o COP.

d) Para ajudar na escolha do fluido refrigerante ideal para o sistema de refrigeração, apresente ao seu gestor pelo menos seis critérios que devem ser seguidos criteriosamente na escolha de um fluido refrigerante.

e) Para finalizar, apresente o esboço de um ciclo de refrigeração por compressão a vapor genérico, destacando os dispositivos que compõem o ciclo termodinâmico em estudo, a finalidade e o princípio de funcionamento de cada dispositivo do ciclo. Apresente também a equação geral do balanço de energia, bem como o balanço de energia simplificado para cada dispositivo do ciclo. Explique as simplificações realizadas para a obtenção da equação simplificada do balanço de energia para cada dispositivo.

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M.A.P.A. Elementos de Máquinas [RESOLVIDO]

Nos ambientes industriais é possível observarmos que há diversas máquinas em operação a fim de manter o fluxo de produção. O setor de manutenção é um setor essencial para o bom funcionamento de uma fábrica, e neste MAPA você será o Engenheiro responsável pela manutenção de uma indústria, e nesta há diversas máquinas que possuem os elementos que estudamos neste módulo.
Como futuro Engenheiro, você se deparará com diversos equipamentos, independente em qual área da Engenharia Mecânica for seguir, pois elas estão presente em todos os campos. Em um projeto mecânico, é muito comum termos uma perspectiva “explodida” de uma determina máquina, pois ela facilita muito a interpretação de sua montagem, mostrando todos os componentes em detalhe e até mesmo uma determinada sequência de montagem. Abaixo temos o exemplo de um ventilador centrífugo, em uma “vista explodida”:

Etapa 01 Vamos precisar fazer uma pesquisa para conhecer os principais elementos de máquinas e compreender como eles atuam em determinado sistema, identificando cada um dos tópicos a seguir:

a) Quais os principais elementos de máquinas existentes?

b) Como eles podem ser classificados?

c) Quais os tipos de fixação que podem ser feitos entre duas peças? Cite um exemplo de cada.

d) Qual o tipo de elemento responsável por transmitir força e movimento?

e) Qual o elemento responsável por amortecimento em suspensões de veículos?

Etapa 02 Uma mola helicoidal foi construída a partir do aço SAE 1065. Seu diâmetro médio é de 120 mm e o diâmetro do fio é de 10 mm (da). O número de espiras ativas é igual a 17 espiras e o número total de espiras é de 19 espiras. A carga que a mola deverá suportar é igual a 1000 N. Considere o módulo de elasticidade do aço igual a 80000 N/mm², para a situação apresentada, qual será:

O índice de curvatura (C).  

Etapa 03 Você deseja fabricar uma mola plana utilizando um perfil de barra disponível com dimensões de 0,15m x 0,03m de altura. Se a tensão de flexão do material é de 300Mpa, e a barra possui 25cm de comprimento, qual é a força máxima admissível nesta mola plana?

Etapa 04 Imagine que em determinado projeto mecânico, você deseja utilizar uma chapa de aço, conforme mostrado na figura, para realizar sua fixação a uma viga de madeira. A carga do seu sistema será de 150 kN. Considerando o coeficiente de segurança igual a 4, qual deverá ser o diâmetro útil do parafuso utilizado? limite de cisalhamento do material: 350 Mpa.

 

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MAPA - MANUTENÇÃO INDUSTRIAL [RESOLVIDO]

FASE 1 – FATOR HUMANO NA MANUTENÇÃO
Parabéns! Você conquistou o seu primeiro emprego como profissional em uma renomada empresa que atua na produção e venda de produtos químicos, um setor considerado em pleno crescimento e com investimentos da ordem de US$ 1,6 bilhão previstos para o período de 2021 a 2024, de acordo com a Abiquim (Associação Brasileira da Indústria Química). Além disso, em um evento realizado em dezembro de 2021, o presidente da Abiquim, João Parolin, apontou que o momento é propício para a ampliação da capacidade do setor.
Devido a essa grande oportunidade de mercado, alinhada à expectativa de crescimento do PIB, o gerente da unidade convoca a equipe para uma reunião e mostra para todos o novo planejamento estratégico da empresa, bem como os desafios e quais os resultados são esperados para o período 2023 a 2025. O seu setor, responsável pela manutenção da unidade, deverá elaborar um plano de trabalho focado nos cinco princípios a seguir: controle de custos, maximização da produção, otimização da mão de obra, melhoria contínua e maior qualidade dos produtos.
Dessa forma, tem início novas atividades, reuniões e demandas para o departamento de manutenção com o objetivo de elaborar e cumprir o novo plano solicitado, que está alinhado ao novo planejamento estratégico da empresa. No dia seguinte você é convocado para uma reunião e o tema principal é a baixa confiabilidade da planta A, que tem gerado um elevado custo de manutenção e tem o pior índice de falhas da unidade, e que contribui diretamente para a baixa produção. Logo de início você identifica uma grande oportunidade em relação ao trabalho executado pela equipe de manutenção, bem como à organização de papéis e responsabilidades neste departamento.

FASE 2 – PLANO DE MANUTENÇÃO
Você está fazendo um excelente trabalho, ajudando na condução do processo de manutenção com muito esmero! E todos percebem que os resultados estão melhorando. Contudo, algo te incomoda: como maximizar a produção com tantas quebras que ainda continuam acontecendo? E, ao lembrar que o quarto desafio apresentado pela ABECOM está relacionado com o planejamento de manutenção, você decide selecionar cinco equipamentos da planta A para análise de criticidade e criação de um plano de manutenção. Com base em dados de processo e entrevistas, você consegue montar as informações a seguir:
Equipamento 1 – Compressor de ar: este equipamento é solicitado de 8 a 10 h/dia. O seu histórico mostra em média 7 falhas por mês, cujo impacto extrapola o equipamento, ou seja, gera parada do processo produtivo por falta de ar comprimido para os equipamentos, que possuem muitos acionamentos pneumáticos. O tempo médio de reparo é de 2 a 4 horas, com custo das falhas relativamente alto (por parar o processo fabril constantemente acima de 3 horas), e o equipamento não afeta segurança, meio ambiente e tampouco qualidade.
‘Equipamento 2 – Válvula de controle de vapor: este equipamento é solicitado 24 h/dia. O seu histórico mostra em média 2 falhas por ano (geralmente devido ao vazamento de vapor nas vedações), porém com parada de todo o processo. O tempo de reparo é de 2 a 3 horas, com custo menor que R$800,00, e o equipamento apresenta risco médio de segurança devido ao vapor, mas não afeta meio ambiente e qualidade.
Equipamento 3 – Filtro: este equipamento é solicitado 16 h/dia. O seu histórico mostra em média 3 falhas por ano, cujo impacto pode gerar paradas de até 1,5 hora no processo, devido à redundância de equipamentos. O tempo médio de reparo é de 2,5 hora, com custo menor que R$2.000,00, e o equipamento não afeta segurança e qualidade. Contudo, tem impacto moderado com relação ao meio ambiente, podendo chegar a reclamações internas.
Equipamento 4 – Bomba do processo: este equipamento é solicitado 24 h/dia. O seu histórico mostra em média 2 falhas por semestre, cujo impacto interfere em todo o processo, gerando paradas maiores que 2 horas. O tempo de reparo é de 2 a 3 horas, com custo médio de R$1.500,00, e o equipamento não afeta qualidade, segurança e nem o meio ambiente.
Equipamento 5 – Trocador de calor: este equipamento é solicitado 12 h/dia. O seu histórico mostra em média 2 falhas por ano, cujo impacto interfere em parte do processo. Não gera indisponibilidade do processo, mas perdas parciais na produção. O tempo de reparo é menor que 2 horas, com custo médio de R$1.700,00. O equipamento não afeta segurança e meio ambiente, porém afeta gravemente a qualidade do produto, gerando reclamações internas.

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MAPA - TERMODINÂMICA [RESOLVIDO]

FASE 1: REFRIGERADOR 

A termodinâmica estuda a relação entre temperatura, energia e trabalho, e descreve como a energia se transforma de uma forma para outra.
Um ciclo de refrigeração é um exemplo prático da aplicação da termodinâmica. É baseado nos princípios termodinâmicos, como a conservação de energia e a transferência de calor de uma região de maior temperatura para uma região de menor temperatura. O ciclo de refrigeração mais comum é o ciclo de compressão a vapor. Ele envolve quatro etapas principais: compressão, condensação, expansão e evaporação. O estudo e a compreensão da termodinâmica são essenciais para projetar sistemas de refrigeração eficientes, otimizar a eficiência energética e entender o comportamento dos sistemas de refrigeração em diferentes condições de operação.
1ª Etapa: Avaliar o desempenho do Refrigerador 1.
O Refrigerador 1 opera como um ciclo reverso de Carnot utilizando R-717 como fluido refrigerante a uma vazão de 1,8 kg/s. As temperaturas de condensação e evaporação são 25 °C e -5 °C, respectivamente.
A fim de avaliar o desempenho do Refrigerador 1, você deve determinar os seguintes parâmetros de projeto:
Para o balanço de energia, faça as seguintes considerações:
- Regime permanente;
- Variação da energia cinética e potencial são desprezíveis;
- Compressor e turbina operam adiabaticamente;
- Etapas de evaporação e condensação não envolvem trabalho.

2ª Etapa: Avaliar o desempenho do Refrigerador 2.
O Refrigerador 2 é um refrigerador que opera como um ciclo de refrigeração a vapor ideal, e utiliza o mesmo fluido refrigerante e as mesmas temperaturas de evaporação e condensação que o Refrigerador 1. No Refrigerador 2, o fluido de trabalho deve ser admitido pelo compressor apenas na forma de vapor saturado, e deve sair do compressor na forma de vapor superaquecido com entalpia igual a 1640 kJ/kg. Diferentemente do Refrigerador 1, o ciclo opera com uma válvula de expansão (processo isentálpico).
Para essa 2ª etapa, você deve determinar os seguintes parâmetros de projeto:
Para o balanço de energia, faça as seguintes considerações:
- Regime permanente;
- Variação da energia cinética e potencial são desprezíveis;
- Compressor e válvula de expansão operam adiabaticamente;
- Etapas de evaporação e condensação não envolvem trabalho.

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Atividade 3 de Termodinâmica [RESOLVIDA]

QUESTÃO 1 Em um sistema fechado, 5 mols de um gás ideal a uma pressão de 100 kPa passam por uma expansão isotérmica a uma temperatura de 350 K. Durante esse processo, o gás aumenta seu volume para o dobro do valor inicial. Após essa etapa, o gás libera calor em uma transformação isobárica e seu volume final atinge um valor de V3=1,5V1. 

Por fim, o gás retorna ao seu estado inicial por meio de um processo adiabático.

Preencha a tabela abaixo com as quantidades de ΔU, Q e W (em joule) para cada etapa e também para o ciclo.

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ATIVIDADE 3 DE REFRIGERAÇÃO E CONDICIONAMENTO DE AR [RESOLVIDA]

Um sistema de refrigeração é um dispositivo projetado para remover o calor de um ambiente ou substância, diminuindo sua temperatura. Isso é alcançado por meio de um ciclo de refrigeração, que envolve a transferência de calor de uma região de temperatura mais baixa (evaporador) para uma região de temperatura mais alta (condensador) usando um fluido refrigerante. O ciclo de refrigeração mais comum é o ciclo de compressão de vapor, o qual é composto por quatro componentes principais: compressor, evaporador, condensador e dispositivo de expansão (válvula de expansão ou dispositivo de expansão termostática).

Suponha que você está responsável por realizar o estudo de um refrigerador doméstico que opera com um ciclo de refrigeração ideal de compressão de vapor, nas seguintes condições:

Temperatura ambiente: 25° C
Temperatura do evaporador (parte interna do refrigerador): 0° C
Temperatura do condensador (parte externa do refrigerador): 35° C
Potência do compressor: 200 watts
Capacidade de refrigeração: 500 watts

A respeito do ciclo de refrigeração apresentado:

a) Descreva detalhadamente o princípio de funcionamento de um ciclo de compressão a vapor.

b) A eficiência de um sistema de refrigeração pode ser avaliada por meio do coeficiente de performance (COP). Defina o coeficiente de performance (COP) e discorra sobre como ele pode ser utilizado para avaliar a eficiência de um sistema e quais fatores podem influenciar no COP do sistema. 

c) Determine o Coeficiente de Performance (COP) do refrigerador apresentado e a quantidade de energia elétrica consumida para manter a temperatura interna desejada.

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Atividade 3 de Desenho Mecânico e Metrologia [RESOLVIDA]

A Norma da ABNT NBR 6158 – Sistema de tolerâncias e ajustes regulamenta e padroniza os ajustes e tolerâncias para peças que se encaixam. Por padrão, a norma tem indicações para “furos” e “eixos”, sendo furo referente a uma dimensão interna e eixo a uma dimensão externa, incluindo, também, elementos não cilíndricos. A partir da medida nominal indicada em projeto, e das medidas limites, temos os afastamentos superior e inferior.
Fonte: MORO, Fernando Rodrigo. KANEKO, Guilherme Hitoshi. Desenho Mecânico e Metrologia. Maringá - PR: Unicesumar, 2021.

Vamos analisar a seguinte situação:

Figura 1: Estudo do ajuste

 

Com a tabela completa, podemos observar qual o tipo de ajuste e quais são as folgas máximas e mínimas do conjunto. Tomando como base o exemplo anterior, monte uma tabela igual, indique qual o tipo de ajuste e quais são as folgas máximas e mínimas para os seguintes estudos de ajuste:

a) H7/j6 para Ø 55 mm

b) H7/r6 para Ø 55 mm

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Atividade 3 de Elementos de Máquinas [RESOLVIDA]

QUESTÃO 1: Em um sistema de transmissão por engrenagens, o pinhão o motor elétrico que aciona o pistão possui potência de 40HP (30kW), e atua com uma rotação de 1500 RPM. As engrenagens atuarão em eixos de transmissão com carga uniforme, com o tempo de serviço previsto para 10 horas diárias (fator de serviço=1). O pinhão possui diâmetro primitivo de 75mm e número de dentes = 30 (fator de forma = 3,05). Se o material a ser utilizado possui tensão admissível de 220Mpa e módulo 2,5 qual deve ser a espessura da engrenagem?
Para o cálculo do momento na engrenagem utilize:

 

 

 

Para o cálculo da força tangencial na engrenagem, devemos utilizar:

 

 

 

Para o cálculo da tensão máxima atuante na engrenagem, utilizamos:

 

 

 

 

QUESTÃO 2: A transmissão por correias da figura representa um motor a combustão para automóvel, que aciona simultaneamente as polias da bomba d’água e do alternador. 

Dimensão das polias:
d1 = 350 mm (motor)
d2 = 200 mm (bomba d’água)
d3 = 70 mm (alternador) 

Considerando que o motor tenha uma rotação de n = 1500 rpm, determine qual a relação de transmissão entre o motor/bomba d’água e motor/alternador.
Figura 1: Esquema de um sistema de transmissão.

 

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