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21/06/2024

AVI SISTEMAS TÉRMICOS [RESOLVIDA]

Estudo de Caso – Problematização – Identificar os equipamentos que compõe um Sistema de Potência a Vapor (SPV), seus respectivos esquemas de montagem, seus diagramas, bem como as suas equações que compõe cada equipamento do ciclo térmico.

[1] Muitos são os sistemas de geração de energia, como os aplicados em Usinas Termeletricas. Eles são possíveis utilizando os princípios gerados através do Ciclo de Carnot, mas sabemos que esse ciclo é teórico, ou seja, é impossível obter um rendimento de 100 % do sistema conforme previsto.

Considerando as informações acima, faça o que se pede:

a)      Monte a representação do esquema do Ciclo de Carnot com os equipamentos que o compõe e defina em quais destes há entrada e a saída de Taxa de Calor no Sistema e em quais há entrada e a saída de Trabalho no Sistema. Monte, também, a representação do Diagrama característico do ciclo de Carnot.

b)      Determine qual o sistema de geração de vapor que foi descrito no texto, ou seja, qual é o ciclo térmico utilizado na geração de energia elétrica nas Usinas Termelétricas e Monte a representação do esquema do Ciclo, bem como os equipamentos que o compõe. Defina em quais destes há entrada e a saída de Taxa de Calor no Sistema e em quais há entrada e a saída de Trabalho no Sistema.

[2] Muitos são os sistemas de geração de energia, como os aplicados em Usinas Termelétricas. Eles são possíveis utilizando os princípios gerados através do Ciclo de Carnot, mas sabemos que esse ciclo é teórico, ou seja, é impossível obter um rendimento de 100 % do sistema conforme previsto. 

Considerando as informações acima, faça o que se pede:

a)      Monte a representação do Diagrama característico do Ciclo a Vapor que é utilizado nas Usinas Termelétricas.

b)      Agora, já conhecido o Ciclo a Vapor utilizado nas Usinas Termelétricas, denominar os quatro equipamentos que compõem esse sistema e apresentar as respectivas equações que cada um tem ao longo do sistema.

 

 

 
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02/06/2024

ATIVIDADE 1 – MÁQUINAS TÉRMICAS – UNICESUMAR 52 2024

Você foi contratado por uma empresa que realiza serviços de manutenção em sistemas de refrigeração industrial e foi chamado para avaliar o desempenho de uma torre de resfriamento.
Sabemos que todo sistema de refrigeração precisa eventualmente rejeitar o calor de processos industriais para algum outro meio. Quando for possível, esse calor deve ser rejeitado diretamente para o ar atmosférico, porém existem situações que o condensador pode se encontrar em ambientes fechados (como subsolo por exemplo), precisando então rejeitar o calor para um meio “intermediário”, como a água por exemplo.

Ao chegar no local, você constatou a seguinte torre apresentada a seguir:

 


Após avaliar a situação, DESCREVA tecnicamente como é o funcionamento dessa torre de resfriamento, citando o que acontece com a água (pontos 1 e 2) e com o ar atmosférico (pontos 3 e 4). Qual a função da água de reposição (ponto 5) apresentada no fluxograma?

 
 
 
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09/04/2024

AV2 - Física - Energia [ATIVIDADE RESOLVIDA]

[1] Três fluidos distintos são lançados ao mesmo tempo em um recipiente. É visível que eles não se misturam. Após a agitação inicial, o sistema atinge seu equilíbrio. Os fluidos se estabilizam em camadas distintas, com o fluido A ocupando uma faixa no fundo do recipiente e o fluido C ocupando uma faixa no topo dos outros dois e o fluido B ocupando uma faixa intermediária no recipiente. A partir das informações, escolha a alternativa que classifica corretamente a densidade dos fluidos:

[2] Calcule a força de empuxo sobre um cubo de lado 0,6m completamente submerso em um fluido de desnsidade 900kg/m³. considere g=10 m/s²

a) 0,85kN
b) 1,32kN
c) 1,94kN
d) 2,28kN
e) 2,71kN

[3] Calcule a vazão de um fluido que escoa em um duto quadrado de lado 0,5m com velocidade 0,8 m/s

[4] A _____ é uma grandeza física que indica o estado de vibração e movimento dos átomos e moléculas que o compõe O _____ é um estado onde todos os átomos e moléculas do sistema estudado tiveram tempo suficiente para trocar energia e atingirem um estado médio de vibração e movimento Um objeto em equilíbrio térmico tem uma _____ constante em todos os pontos. Marque a alternativa que preenche corretamente as lacunas:

a) pressão; equilíbrio térmico; velocidade
b) pressão; equilíbrio dinâmico; velocidade
c) temperatura; equilíbrio dinâmico; temperatura
d) temperatura; equilíbrio térmico; velocidade
e) temperatura; equilíbrio térmico; temperatura

[5] Uma máquina térmica é descrita como um sistema que recebe calor da fonte quente e descarta calor na fonte fria para gerar um trabalho útil A Segunda Lei da Termodinâmica explica que não é possível gerar uma máquina térmica que transforme integralmente o calor da fonte quente em trabalho A máquina térmica mais eficiente que pode ser criada é a máquina de Carnot. Uma máquina térmica possui eficiência igual a 0,38 e realiza um trabalho de 12000J por ciclo quando em funcionamento. Marque a alternativa que contém o calor recebido a cada ciclo do reservatório quente e do reservatório frio, respectivamente:

a) 50333J ; 62333J
b) 22812J ; 34812J
c) 19579J ; 31579J
d) 5000J ; 17000J
e) 13800J ; 23800J

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02/11/2023

ATIVIDADE 1 - INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL [RESOLVIDA]

ETAPA 1: Um sensor de temperatura utilizado em um processo industrial possui uma resposta de 2mV/°C e está inserido em um sistema de medição. Para melhorar a leitura por um display, foi colocado um amplificador de ganho 100 na saída desse sensor. Esse sistema tem a capacidade de medir temperaturas de 10°C a 100°C, em uma escala de leitura de 9cm. A partir dessas informações, determine:
a) A faixa de medida (ou RANGE).
b) O alcance (ou SPAN).
c) A sensibilidade.
d) A temperatura correspondente aos 7,4V obtidos da medição.

ETAPA 2: Para a representação de um processo industrial podem ser utilizados alguns diagramas, sendo eles o Diagrama de Bloco de Fluxo, o Diagrama de Fluxo do Processo e o Diagrama de Processos e Instrumentos. Descreva quais são as características e diferenças de cada um desses três tipos de diagramas.


 
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19/09/2023

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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13/07/2023

ATIVIDADE 4 - MÁQUINAS TÉRMICAS

 1ª QUESTÃO “Um ciclo termodinâmico pode ser caracterizado como um ciclo fechado ou aberto. Nos ciclos fechados, o fluido de trabalho retorna ao ponto de partida nas condições iniciais e o ciclo de reinicia, assim como ocorre nas geladeiras. No caso dos ciclos abertos, ao contrário de recircular, o fluido é renovado ao final de cada ciclo. Os motores de automóveis são exemplos de ciclos termodinâmicos abertos, já que ocorre a exaustão e a substituição dos gases de combustão por uma mistura de combustível e ar fresco após cada ciclo. Dessa forma, o motor opera em um ciclo mecânico, mas o fluido de trabalho não completa o ciclo termodinâmico.” Diante do exposto, considere que 10 kg de água escoa em um ciclo termodinâmico fechado. Após uma etapa do ciclo, a corrente se encontra com título de 80% e pressão de saturação de 1MPa. Ao absorver calor do ambiente a pressão constante, a corrente adquire a temperatura de 300 C. Considerando o processo descrito, avalie as alternativas abaixo:

I. Na pressão de saturação de 1MPa e título de 80%, a temperatura da mistura é de aproximadamente 180 C.
II. Na pressão de saturação de 1MPa e título de 80%, a corrente se encontra com entalpia de aproximadamente 2015 kJ.kg .
III. A quantidade de calor absorvido pela corrente foi de 6760 kJ.
IV. Na pressão de saturação de 1MPa e título de 80%, a massa de vapor na mistura é de 2 kg e de líquido 8 kg.
V. Após absorver calor do ambiente, a corrente se torna uma corrente de vapor superaquecido com entalpia de aproximadamente 3051 kJ.kg . É correto o que se afirma em:

I, II e IV, apenas.
I, III e V, apenas.
II, III, IV e V, apenas.
I, III, IV e V, apenas.
I, II, III, IV e V.
 

2ª QUESTÃO O ciclo reversível mais conhecido é o ciclo de Carnot, composto por quatro processos reversíveis, sendo dois isotérmicos e dois adiabáticos. A máquina térmica teórica que funciona segundo o ciclo de Carnot é denominada “máquina térmica de Carnot”. Um exemplo de máquina térmica é um gás confinado em um conjunto pista-cilindro adiabático. Outro exemplo é a alimentação de uma turbina por um vapor produzido em uma caldeira. Considere uma central termelétrica que opera com vapor superaquecido a 450 °C e 8,0 Mpa. O condensador da central rejeita calor de modo que o fluido de trabalho irá sair a 100 C e 100 kPa. A respeito do processo descrito e, assumindo que a central termoelétrica opera segundo o ciclo de Carnot, é correto afirmar que:

A máxima eficiência térmica do ciclo é de aproximadamente 48%.
A fonte fria é o vapor superaquecido e a fonte quente é o condensador.
O fluido de trabalho sai do condensador na forma de líquido sub resfriado.
O máximo rendimento teórico passível de ser obtido é de aprox. 78 %.
O máximo rendimento sempre é obtido, já que os processos reais são reversíveis.
 

3ª QUESTÃO Em grande parte das aplicações industriais a amônia é utilizada como fluido refrigerante, a exemplo do sistema de refrigeração por absorção. No sistema de refrigeração por absorção, o fluido refrigerante mais comum é a amônia devido à baixa temperatura de evaporação da amônia e à sua alta capacidade de troca térmica. Como mencionado, a amônia é bastante utilizada como fluido de trabalho nos sistemas de refrigeração industrial. Em um determinado processo, a amônia entra no trocador de calor 1-1 (U=0,65 kW.m . C ) a uma vazão de 0,5 kg por segundo, a 80 C, 600kPa e com 1630 kJ.kg de energia. Na saída a amônia se encontra a 30 °C, 500 kPa e com entalpia de 1500 kJ.kg de energia. A amônia troca calor com uma corrente de água fria que circula em contracorrente no processo a uma vazão de 2 kg por segundo e entra no trocador a 25 °C. Sabendo que a água possui densidade igual a 1000 kg.m e capacidade calorífica igual a 4,2 kJ.kg .K , avalie as alternativas abaixo:

I. O trocador de calor em questão é um condensador.
II. Em um trocador de calor não há realização de trabalho e as energias cinética e potencial podem ser desprezadas.
III. A troca térmica no trocador de calor é de 65000 W.
IV. A água sai do trocador de calor a aproximadamente 33 C.
V. A área do trocador de calor é de aproximadamente 5,35 m .
É correto o que se afirma em:

 I, II e IV, apenas.
II, III, IV e V, apenas.
I, III e V, apenas.
I, II, IV e V, apenas.
I, II, III, IV e V.
 

4ª QUESTÃO“Nos sistemas abertos existe fluxo de massa pela fronteira que carrega energia consigo, além de calor e trabalho. O fluxo de massa deve obedecer à lei da conservação da massa. O conhecimento da Primeira Lei para sistemas abertos é importante para o estudo de caldeiras, compressores, sistemas de refrigeração e muitas outras aplicações de interesse Equipamentos podem ser considerados sistemas abertos, como as caldeiras a vapor, aquecedores em geral e trocadores de calor. Por sua vez, as máquinas também podem ser tratadas como sistemas abertos, a exemplo das bombas, compressores, turbinas e motores.” Uma caldeira é alimentada com água a 80 °C a 7 atm e deve produzir 2000 kg por hora de vapor saturado a 160 °C e pressão de 6 atm. Sabendo que a água possui densidade igual a 1000 kg.m e capacidade calorífica igual a 4,2 kJ.kg .K , avalie as alternativas abaixo:

I. A vazão de água que alimenta a caldeira é de 2 m por hora.
II. A temperatura de saturação do vapor a 6 atm é de aproximadamente 353 K.
III. A água recebe 187 kW de calor sensível para ser aquecida até o ponto de líquido saturado.
IV. A água recebe 1158 kW de calor latente para ser aquecida do ponto de líquido saturado até o ponto de vapor saturado.
V. A taxa de calor fornecido pela caldeira é de aproximadamente 1345 kW.
É correto o que se afirma em:

I, II e IV, apenas.
II, III, IV e V, apenas.
I, III e V, apenas.
I, III, IV e V, apenas.
I, II, III, IV e V.
 

5ª QUESTÃO Turbina a vapor é um tipo de máquina térmica que produz trabalho a partir da expansão do vapor em seu interior, ou seja, a partir da variação de volume do fluido de trabalho. A turbina de vapor é aplicada em centrais termoelétricas a vapor, sendo alimentada por vapor superaquecido em alta pressão e descarregando vapor saturado em baixa pressão. Uma determinada turbina recebe vapor a 1,75 kg.s , 6 MPa e 3045 kJ.kg , e descarrega o vapor a 90 C e 2660 kJ.kg . Sabendo que a energia cinética e potencial pode ser desprezada e que no processo de expansão a turbina dissipa 30 kW de calor para o meio, avalie as alternativas abaixo:
I. O vapor superaquecido alimenta a turbina a aproximadamente 350 C.
II. A pressão do vapor saturado na descarga da turbina é de aproximadamente 70 kPa.
III. O vapor superaquecido alimenta a turbina a uma vazão de aproximadamente 2,66 m por hora.
IV. Na descarga da turbina o vapor sai a 6,3 toneladas por hora.
V. O trabalho realizado é de aproximadamente 674 kW e está sendo fornecido para a vizinhança.
É correto o que se afirma em:

I, II e IV, apenas.
II, III, IV e V, apenas.
I, III e V, apenas.
I, II, IV e V, apenas.
I, II, III, IV e V.

 
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04/07/2023

MAPA – MÁQUINAS TÉRMICAS

O funcionamento de uma máquina térmica se fundamenta nas leis da termodinâmica. A primeira lei da termodinâmica aplicada para um sistema aberto é importante para o estudo de caldeiras, compressores, sistemas de refrigeração e muitas outras aplicações. Por outro lado, a segunda lei da termodinâmica é que garante que o processo seja realmente possível de ser realizado. A figura a seguir apresenta um esquema do ciclo de uma central termelétrica:

Uma central termelétrica residencial utiliza uma caldeira flamotubular para a produção de vapor a uma pressão de 10 kgf.cm-2 e temperatura de 200oC. O ambiente externo se encontra a 25oC, e a água (ρ = 1000 kg.m-3) é bombeada por uma bomba e entra na caldeira a 60oC, 11 kgf.cm-2 e a uma vazão de 7 m3.h-1. A caldeira é alimentada por óleo combustível, cujo Poder Calorifico Inferior (PCI) é igual a 9800 kcal.Kg-1. Na caldeira flamotubular, os gases quentes oriundos da combustão circulam pelo interior dos múltiplos tubos imersos em um reservatório de água. Assim, os gases quentes aquecem a água do reservatório, transformando-a em vapor.

A caldeira horizontal do tipo flamotubular em questão possui dois passes, e o primeiro passe ocorre no tubo fornalha central (Ø 600 x 5000 mm), e o segundo, em um feixe de 200 tubos (Ø 60 x 5000 mm). O primeiro passe é responsável apenas pela troca de calor sensível, uma vez que parte do calor gerado na fornalha é irradiado para a coluna de água que envolve o tubo. Já no segundo passe, ocorre a troca térmica entre a água aquecida e os gases de combustão, de forma a promover a vaporização da água.

A relação teórica (ou estequiométrica) de ar e combustível que alimenta a fornalha, em kgar.Kgcomb, é igual a 1,38.PCI.10-3. No entanto, de forma a maximizar a queima completa do combustível, o ar é injetado na caldeira com 40% de excesso. Durante a queima, 4% do calor é perdido devido às queimas incompletas e formação de cinzas. Dessa forma, a eficiência da fornalha é de 96%, e a quantidade de calor gerado na fornalha por quantidade de combustível que alimenta a caldeira é igual a 0,96.PCI. No entanto, 30% do calor gerado é irradiado na fornalha e utilizado para aquecer a água que envolve o tubo da fornalha na parte inferior da caldeira. Em contrapartida, 70% do calor gerado na fornalha se encontra nos gases de queima que seguem para os tubos da parte superior da caldeira, onde ocorrerá a geração do vapor.

No vaporizador, 6% do calor é perdido devido à condução e convecção para o ambiente. Assim, a eficiência total da caldeira é de 90% e a quantidade de calor gerado na caldeira por quantidade de combustível que alimenta a caldeira é igual a 0,90.PCI. O gás de queima que entra nos tubos do vaporizador possui um calor específico médio de 0,30 kcal.kg-1oC-1, entra nos tubos do vaporizador (segundo passe) a 1300 oC e sai na chaminé a 250 oC e 12 m.s-1. Por outro lado, o vapor gerado alimenta a turbina a vapor.

A turbina a vapor é um tipo de máquina térmica motora, isto é, ela produz trabalho a partir da expansão do vapor em seu interior. Na entrada da turbina a vapor, o vapor se encontra superaquecido e em alta pressão. Por outro lado, na saída da turbina, o vapor se encontra saturado e em baixa pressão. No processo de expansão, a turbina dissipa 50 kW de calor para o meio e a razão entre as pressões de operação na saída e na entrada é igual a 10%.

O vapor saturado que sai da turbina segue para um trocador de calor que opera a pressão atmosférica e possui um coeficiente global de transferência de calor igual a 35 kcal.h-1.m-2.oC-1. Após a troca térmica no trocador de calor, o vapor saturado condensa e a água a 60oC segue para a bomba e é retroalimentada na caldeira, fechando o ciclo.

A partir do problema exposto, elabore uma ficha técnica contendo as informações a seguir e explique o que você faria para aumentar a eficiência do ciclo termodinâmico em estudo. Como bom(a) engenheiro(a), não deixe de demonstrar os seus cálculos e explicar todas as considerações e o passo a passo utilizado para obter as informações.

Para auxiliá-lo(a) na execução das suas atividades, além do livro, utilize a plataforma Minha Biblioteca para utilizar materiais complementares. Para isso, entre no Studeo e acesse a Biblioteca Digital Unicesumar ou a plataforma Minha Biblioteca e busque pelo livro Máquinas Térmicas Estáticas e Dinâmicas (FFILIPPO FILHO, G. Máquinas Térmicas Estáticas e Dinâmicas: fundamentos de termodinâmica, características operacionais e aplicações. São Paulo: Érica, 2014.).

 
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01/07/2023

MAPA – FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL II – 52/2023 [LIBERADO]

Você foi contratado(a) como trainee na empresa X e para avaliar o seu potencial como colaborador para a possibilidade de efetivação na empresa, a gerência solicitou que você fizesse uma avaliação de alguns processos e setores, buscando melhorias que possam beneficiar a empresa. Para tanto, é necessário que você cumpra as quatro etapas que estão descritas a seguir:

ETAPA 1 A sala dos engenheiros é iluminada por um circuito com três lâmpadas incandescentes em paralelo, cada lâmpada possui uma resistência de 10 Ω e uma potência de 60 W. Por razões de economia, a gerência solicitou a substituição das lâmpadas por lâmpadas led com 20 Ω e 10 W.

1.a. Considerando que a tensão da rede seja de 110 V, determine quantas lâmpadas led serão necessárias para substituir as lâmpadas incandescentes.
1.b. Sabendo que cada lâmpada nova custou R$ 20,00, quantos dias serão necessários para que as novas lâmpadas se paguem com a economia de energia? Suponha que o preço por kWh seja de R$ 0,50 e que a lâmpada fique acesa 8 horas por dia.

ETAPA 2 A empresa X está buscando padronizar seus procedimentos. Diante disso, você notou que na sala em que está trabalhando possui um gerador cujas características da força eletromotriz ε e resistência interna não foram especificadas. Para resolver esse problema você foi até o laboratório e por meio de várias medidas de potencial entre os terminais desse gerador e da corrente elétrica que passa neste circuito obteve a seguinte curva característica:

Analisando Analisando o gráfico obtido no experimento, determine:
2.a. A força eletromotriz do gerador.
2.b. A resistência interna do gerador.
2.c. A equação característica desse gerador.
2.d. A corrente de curto-circuito.

ETAPA 3 Uma das salas de produção de componentes da empresa X tem as seguintes dimensões: 10 m x 10 m x 3 m. Essa sala produz alguns componentes sensíveis à temperatura e para isso deve ser mantida em 15 °C. Atualmente, o controle diário da temperatura da sala está indicando média de 28 °C. Diante disso, a gerência solicitou que você que fosse instalado um segundo sistema para lidar com o excesso de calor. Para tanto, determine a potência necessária desse novo sistema para manter a sala em 15 °C, sabendo que o sistema funciona continuamente. Considere a densidade do ar 1,225 kg/m³ e calor específico do ar 1000 J/kg.K.

ETAPA 4 A empresa possui uma máquina térmica que utiliza gás natural como combustível e gera 500 kW de energia elétrica. Buscando otimizar a utilização dos recursos energéticos, a gerência da empresa resolveu aproveitar o calor gerado pela máquina térmica para atender a necessidade de aquecer a água de 20°C para 60 °C.

 
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23/06/2023

ATIVIDADE 3 - FÍSICA II - 52/2023 [RESOLVIDA]

A física térmica estuda a tendência dos processos naturais convergir para uma situação de equilíbrio, isso pode ser observado nos casos em que corpos mais quentes cedem calor aos corpos mais frios. A transferência dessa energia térmica é possível graças a alguns processos.
 
Fonte: GUIMARÃES, José Osvaldo de Souza. Física Geral e Experimental II. Maringá-PR: Unicesumar, 2019. 400 p.

Cenário
Imagine que você está encerrando um churrasco em uma churrasqueira a carvão e percebe que ainda existe uma quantidade considerável de brasas incandescentes. Você então lembra que recentemente viu uma técnica que permitia apagar o carvão e reaproveitá-lo para o próximo churrasco, simplesmente adicionando em cima do braseiro uma sacola plástica com água.
 
Elaborado pelo professor, 2023.

Considerações
- Massa de carvão: 5 kg;
- Temperatura do carvão: 200 °C;
- Temperatura da água: 25 °C;
- Calor específico da água: 1 cal/g °C;
- Calor específico do carvão vegetal: 0,2 cal/g °C;
 
A partir do entendimento deste cenário e considerando os conhecimentos adquiridos por meio da leitura do livro didático, aulas conceituais e ao vivo, responda as seguintes questões:
 
Questão 01: Comparando os calores específicos da água e do carvão, explique como é possível apagar o braseiro com um saco plástico cheio de água.
 
Questão 02: Cite quais são os processos de transmissão do calor envolvidos na redução da temperatura do carvão pelo saco plástico contendo água.
 
Questão 03: Sabendo que, após certo período de tempo, a temperatura do carvão apagado é 30 °C e que a temperatura final da água é de 75 °C, qual o volume em litros de água foi adicionado no saco plástico para que fosse reduzida a temperatura do carvão? Considere a densidade da água 1 g/cm³.

 
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25/05/2023

ATIVIDADE 1 – MÁQUINAS TÉRMICAS [RESOLVIDA]

As máquinas térmicas estão presentes em várias situações do nosso cotidiano. Umas das aplicações é nas centrais termelétricas, em que o ciclo se inicia com a geração de vapor nas caldeiras para a produção de energia mecânica nas turbinas e a subsequente
conversão da energia mecânica em energia elétrica. As caldeiras também são chamadas de geradores de vapor d’água, uma vez que elas se destinam à produção de vapor de água a partir da energia liberada por um combustível. Para a produção de vapor, o fluido quente (gases da combustão) e os fluidos frios (água, vapor e ar) circulam pelos componentes principais de uma caldeira, os quais são dispostos de forma que os fluidos circulem em contracorrente. A partir do exposto e a respeito das máquinas térmicas e das centrais termelétricas, faça uma breve pesquisa sobre as caldeiras. Para auxiliá-lo(a) na execução das suas atividades, além do livro, utilize a plataforma Minha Biblioteca para utilizar materiais complementares.
 

A partir da pesquisa realizada, faça o que se pede:

a) Descreva o funcionamento de uma caldeira, apresentando os seus componentes principais.

b) O que seria a carga térmica de uma caldeira? Explique relacionando a carga térmica com as características operacionais e os mecanismos de transferência de calor presentes em uma caldeira.

 
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RELATÓRIO TÉCNICO [Sistemas Térmicos]

Caros estudantes, a disciplina de Sistemas Térmicos é muito importante para o curso de Engenharia, pois podemos conhecer os diversos tipos de trocadores de calor disponíveis e compreender como cada um deles pode ser aplicado na dissipação do calor gerado em um Sistema Térmico.

 A presente avaliação é baseada na aula prática de Sistemas Térmicos, que tem por objetivo desenvolver a habilidade de analisar e identificar o comportamento de trocadores de calor, considerando a troca térmica apenas com o ar, com a água e em conjunto (ar-água), além de permitir compreender a eficiência da troca térmica quanto à proximidade do condensador a uma fonte de calor ou a uma fonte de perda de calor.

 A avaliação contínua (AVC) é um instrumento avaliativo da UNISA, o qual desenvolve diversas ferramentas de avaliação. Neste caso, baseado em um experimento, serão avaliados os pontos acerca da sua montagem, visualização, acompanhamento e teste, e estes pontos deverão ser registrados em um Relatório de Experiência, o qual deverá ser entregue para avaliação.

Esta AVC experimental ocorrerá presencialmente no polo, devendo ser agendada previamente, conforme o calendário acadêmico da disciplina.

Conforme roteiro de experimento a ser apresentado no polo pelo técnico de laboratório da UNISA.

 
 ATIVIDADE RESOLVIDA
 
    R$60,00
     
    CHAVE PIX
     
    eng.carlosjfilho@hotmail.com

24/05/2023

RELATÓRIO TÉCNICO [Aquecimento, Ventilação, Ar Condicionado]

Caros estudantes, a disciplina de Aquecimento, Ventilação, Ar-condicionado e Refrigeração (AVAC-R) é muito importante para o curso de Engenharia, pois podemos conhecer os diversos tipos de máquinas, equipamentos e dispositivos disponíveis para o aquecimento, a ventilação, o ar-condicionado e a refrigeração, e compreender como cada um deles pode ser aplicado nos sistemas térmicos.
 

A presente avaliação é baseada na aula prática de Sistemas de Resfriamento, que tem por objetivo desenvolver a habilidade de analisar e identificar o comportamento do ciclo termodinâmico associado aos sistemas de refrigeração, operando, simulando o funcionamento e os defeitos em um sistema de compressão mecânica à vapor, além de discutir o funcionamento e a eficiência do evaporador, do condensador, do compressor e da válvula de expansão.
 

A avaliação contínua (AVC) é um instrumento avaliativo da UNISA, o qual desenvolve diversas ferramentas de avaliação. Neste caso, baseado em um experimento, serão avaliados os pontos acerca da sua montagem, visualização, acompanhamento e teste, e esses pontos deverão ser registrados em um Relatório de Experiência, o qual deverá ser entregue para avaliação.

Essa AVC experimental ocorrerá presencialmente no polo, devendo ser agendada previamente, conforme o calendário acadêmico da disciplina.
 

Conforme roteiro de experimento a ser apresentado no polo pelo técnico de laboratório da UNISA, faça o que se pede:

 1) Documente os dados coletados nos passos 5, 6 e 7 do roteiro do experimento.

2) Compare os dados coletados em cada passo e explique como as variáveis de cada passo influencia na eficiência do condensador.


 
 ATIVIDADE RESOLVIDA
 
    R$60,00
     
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04/05/2023

ATIVIDADE 4 - DESENHO TÉCNICO [RESOLVIDA]

  Questão 1 De acordo com a ABNT (1994 apud MONTEIRO, 2018, p. 173-174):

"Em desenho de máquinas, temos símbolos que padronizam o tipo de representação, o que ocorre também na representação das edificações. Elementos que se repetem com frequência, como portas e janelas, são normalizados visando facilitar a representação. Para melhor compreensão do projeto como um todo, assim como nos desenhos de peças e máquinas, podemos inserir cortes, vistas e representações de detalhes tantos quanto necessário. A diferença é que, nas edificações, esses desenhos receberão nomes distintos dos apresentados nas representações ortogonais de peças. ​A forma mais usual de representação de uma edificação é a planta; esse tipo de representação é entendido como sendo uma projeção ortogonal, em que um plano secante paralelo ao piso atravessa a edificação a uma altura de aproximadamente 1,5 m do piso de referência."

Fonte: MONTEIRO, C. V. B. Desenho Técnico. Maringá: UniCesumar, 2018.

Sobre tipos de plantas, analise as afirmativas a seguir:

I. As plantas de situação apresentam ao leitor do projeto como estará disposta a cobertura da edificação; nessa representação, apresenta-se o tipo de telha e a inclinação do telhado. É o equivalente à vista superior do desenho.
II. A planta de situação deve conter o norte indicado, as ruas que estão ao entorno da edificação, o desenho da área do terreno a ser construído, dentre outros dados possíveis.
​III. A planta de locação deve conter, além das distâncias dos afastamentos, as edificações que, porventura, já estejam construídas no terreno; elementos como rampas e vegetações já existentes também devem ser representados.
​IV. As plantas de cobertura mostram os detalhes de posição dos pilares, as dimensões dos cômodos, direção em que as portas e janelas deverão abrir e as ligações da edificação entre os seus cômodos e a área externa do terreno.

É correto o que se afirma em:
Alternativas
Alternativa 1:

I, II e IV, apenas.
Alternativa 2:

II, III e IV, apenas.
Alternativa 3:

IV, apenas.
Alternativa 4:

II, apenas.
Alternativa 5:

II e III, apenas.

Questão 2 O método de projeção ortogonal "consiste, basicamente, em representar de modo mais real possível as dimensões da peça em todas as suas direções, mas, diferentemente do processo em perspectiva, em que todas as vistas estão unidas, neste processo, elas são separadas visando a uma maior clareza. Ao analisarmos um projeto feito utilizando o método de projeção ortogonal, nós percebemos que, apesar de possuir vários desenhos, a separação desses elementos em vistas, resulta em projeto mais limpo e de fácil compreensão".

Fonte: MONTEIRO, C. V. B. Desenho Técnico. Unicesumar, 2018. p. 119.

Com base na projeção ortogonal representada na Figura 1, indique qual é a única perspectiva isométrica correta:


Figura 1 - Projeção ortogonal de uma determinada peça
Fonte: o autor.
Alternativas
 
Questão 3 Segundo Cruz e Amaral (2012), o sistema de projeção utilizado no desenho técnico é o sistema de projeção ortogonal, pensado e idealizado por Gaspar Monge, que foi um matemático, desenhista e inventor francês do século XVIII, considerado um dos pais da Geometria Descritiva. Nesse sistema, os elementos dos objetos são projetados sobre planos por meio de raios projetivos que partem de determinada posição e atingem o plano de representação. Assim, quando fazemos um desenho baseado no sistema de projeção ortogonal, ele costuma ter uma associação de três vistas da peça, e, no Brasil, com o uso das normas da ABNT, representamos utilizando como referência o primeiro diedro.
 
Fonte: CRUZ, D. C.; AMARAL, L. G. H. Apostila de Geometria Descritiva. Barreiras: UFBA, 2012.
 
Com base na representação isométrica, indique qual é a única alternativa que representa corretamente a projeção ortogonal da peça da Figura 1:


Figura 1 - Peça representada em perspectiva isométrica
Fonte: o autor.
Alternativas

 

Questão 4 Segundo Monteiro (2018, p. 159), "os diagramas elétricos são esquemas de desenho que mostram como deve ser feito o projeto elétrico; para tanto, é necessário ao projetista ter construído previamente a planta baixa da edificação, pois é a partir dela que, com símbolos normalizados, propostos pela NBR 5444, definimos quais as condições e elementos necessários à construção do sistema elétrico. ​O padrão para as instalações mais simplificadas é o diagrama Unifilar. Nesse tipo de diagrama, são definidas as posições das tomadas, a menor distância das passagens dos eletrodutos e a posição do quadro de distribuição".

Fonte: MONTEIRO, C. V. B. Desenho Técnico. Maringá: UniCesumar, 2018.


Figura 1 - Representação de instalação elétrica utilizando diagrama unifilar
Fonte: https://portaldaengenharia.com/diagrama-eletrico/diagrama-unifilar/. Acesso em: 15 mar. 2023.

Com base nos conhecimentos de representação de diagramas elétricos unifilares, e tendo como base a Figura 1, assinale a alternativa correta:
Alternativas
 
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