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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ORION1
04/07/2023
MAPA – MÁQUINAS TÉRMICAS
MAPA – FUNDIÇÃO E SOLDAGEM
Imagine que você trabalha como Engenheiro de Projetos em uma empresa do ramo frigorífico na região central do Brasil. Determinado dia, um dos equipamentos que está sob seu cuida, conhecido como quebrador de ossos, parou de funcionar devido ao tempo de uso. O quebrador de ossos pertence à empresa e trabalha continuamente há 10 anos. Uma vez que a máquina não está em funcionamento, o prejuízo é grande já que não existe outra máquina que possa substituir sua função, provocando a pausa da linha. Para conhecimento, observe a imagem abaixo, onde é possível observar um quebrador de ossos.
Fonte: O autor, 2023
Com o intuito de iniciar o processo de resolução do problema, você resolve realizar a primeira análise visual. Ao realizar esta análise você constata a presença de trincas em mais de um dos quebradores. Como a trinca era generalizada e presente em muitos dos elementos, dado o tempo de vida da máquina e sua importância para o processo você opta por obter uma nova máquina semelhante a já existente. Há, contudo, um ponto mais emergencial a ser resolvido. Uma vez que só há uma máquina quebradora de ossos, não podemos ter a linha parada até a chegada da nova máquina. Neste caso, será necessárias algumas ações imediatas e momentâneas para seguir com a produção. A ação a ser tomada consiste na substituição dos quebrados de ossos que quebraram. Para isso, você mandará sua equipe de usinagem produzir novos e soldar no lugar como plano de ação imediato.
Como a máquina apresenta mais de 10 anos, você não foi capaz de achar o manual de instrução/manutenção da mesma e o fornecedor já não existe mais. Você sabe que o quebrador é fabricado com ferro fundido, mas não sabe qual o tipo. Diante do cenário apresentado, leia as fases 1 e 2 abaixo:
FASE 1 Como este modelo de quebrador de ossos te atende bem e supri suas necessidades, você resolve não alterar o projeto. Além disso, para evitar erros no processo de reparação provisória do seu equipamento, você necessita saber o material para aplicar o melhor tipo de solda. Com base nisso, responda as seguintes questões:
a) Qual(is) técnica(s) ou processo você, na condição de líder de manutenção, pode pedir para que seu time de colaboradores realize para determinar o tipo de ferro fundido, sendo que está, deverá ser uma técnica de baixo custo e rápido resultado? Explique sua resposta.
b) Uma vez determinado o tipo de material do quebrador de ossos, você resolve realizar um estudo para que, o novo equipamento, tenha um tempo de vida útil maior que o antigo. Para isso, você identifica que seu equipamento quebrou justamente em uma de suas garras que é utilizada para quebrar os ossos pois não aguentou tanto impacto. Sabendo que a ideia é continuar utilizando ferro fundido, qual tipo de ferro fundido (maleável, branco, cinzento ou nodular) você aconselharia para a fabricação desta nova garra? Por qual motivo?
FASE 2 Suponha agora que outro problema surgiu neste mesmo frigorifico que você trabalha. Desta vez, uma peça,produzida em alumínio, quebrou no interior de uma das máquinas. Esta peça é relativamente pequena, pesando aproximadamente 8 quilos. Ela apresenta muitos detalhes, rebaixos e seções finas. É uma peça única que necessita de alto rigor dimensional.
Para evitar futura dor de cabeça, sabendo que esta peça é um item praticamente impossível de se encontrar no mercado, você irá mandar produzir duas réplicas, uma para substituir a peça quebrada e outra para deixar em estoque. Com base nas informações apresentadas, responda:
a) Levando em conta o custo-benefício, qualidade e quantidade, qual processo de fundição você utilizaria para a fabricação do item em questão? Por qual motivo? OBS: por processo de fundição entende-se os processos de modelamento como microfusão, areia verde e outros. Não sendo, portanto, os processos de fusão como alto forno e cadinho.
b) De acordo com o processo escolhido, descreva as etapas do processo determinado.
c) Com base no que foi apresentado, quais processos de fundição você não utilizaria para a produção do item quebrado? Explique o motivo.
MAPA – GESTÃO DE PESSOAS E DESENVOLVIMENTO DE EQUIPES
A possibilidade de trabalhar em casa é uma ideia que tem animado cada vez mais trabalhadores e empresas. Nos últimos anos, o número de trabalhadores que não se veem compelidos a se deslocar de suas residências para realizar as atividades laborais tem crescido significativamente, seja trabalhando por conta própria, seja por ter essa modalidade de trabalho disponibilizada por seus empregadores. Com o enorme desenvolvimento e a popularização das tecnologias de informação e comunicação (TIC), a possibilidade de poder trabalhar em qualquer lugar se tornou uma realidade bastante acessível e, muitas vezes, atrativa.
Assim, o tema teletrabalho (também denominado home office, trabalho remoto, trabalho a distância, entre outros termos) mostra-se bastante atual. Ao se aproximar mais do tema, porém, pode-se constatar que, muitas vezes, ele tem sido tomado como uma grande panaceia: uma modalidade capaz de resolver todos os problemas do trabalho e que só apresenta vantagens a todos os interessados, uma prática que pode chegar a mascarar questões preocupantes sobre o mundo do trabalho contemporâneo. A própria conceituação de teletrabalho ainda se mostra bastante heterogênea; existem diferentes nomenclaturas se referindo às mesmas práticas, bem como situações bastante divergentes referidas pelos mesmos termos. Então, esta revisão de literatura investiga o estado da arte das produções sobre o conceito de teletrabalho e das diferentes aplicações que vêm sendo observadas, assim como o que tem sido discutido na literatura científica acerca do tema. Além disso, textos midiáticos são discutidos para ilustrar questões atuais que têm circulado sobre o assunto. Demonstra-se que, longe de ser mera novidade, essa modalidade de trabalho tem trazido à tona diversas questões que devem ser cuidadosamente analisadas.”
“(…) O termo teletrabalho está associado ao trabalho realizado remotamente, por meio de TIC, possibilitando a obtenção dos resultados do trabalho em um local diferente daquele ocupado pela pessoa que o realiza (ROSENFIELD; ALVES, 2011). Há registros sobre a realização do trabalho a distância desde os anos 1950, sendo que nas décadas de 1960 e 1970 não era incomum a prática do trabalho em casa para a produção de vestuário, têxteis e calçados, embalagem e montagem de materiais elétricos.”
Diante do contexto apresentado sobre o teletrabalho, essa atividade de aprendizagem prática tem como objetivo te levar a buscar informações sobre este assunto. Assim, nesta atividade MAPA seu desafio consiste em:
1) Encontrar uma empresa que adotou o regime de teletrabalho e conversar com o gestor de pessoas levantando as seguintes informações:
a) Fazer uma breve apresentação da empresa, do ramo, localização, tempo no mercado, catálogo de produtos, quantidade de trabalhadores etc.
b) Identificar como são dispostos os cargos da organização de maneira gráfica, isto é, fazendo a estrutura organizacional hierárquica (organograma).
c) Especificar dois cargos dentro dessa organização. Considere o conteúdo do cargo, quais são os métodos e processos de trabalho, as responsabilidades e a autoridade.
2) Agora que você já conhece um pouco da empresa, a(o) questione sobre a realização dos treinamentos em teletrabalho:
a) Quais foram os maiores desafios?
b) Quais os pontos positivos?
Caso a empresa não tenha realizado nenhum, pergunte ao Gestor de Pessoas os motivos que levaram a empresa e o gestor a não implementar programas de treinamento neste período.
3) Agora, faça um texto apresentando um treinamento que fora elaborado, ou, caso a empresa ainda não tenha elaborado um, pergunte como o gestor de pessoas da empresa o faria.
OBSERVAÇÃO: as perguntas a serem feitas ao gestor devem ser com relação à metodologia de treinamento, ou seja, o alinhamento com o planejamento estratégico da empresa, a necessidade que se pretende atender (o problema que será resolvido), seu planejamento (se os cursos foram/serão escritos, a sequência de temas, como esses temas foram/serão abordados), como fora/será a execução deste treinamento (agenda, infraestrutura, instrutor e participantes) e se no final ocorreu/ocorrerá alguma prova prática ou teórica sobre o conteúdo, isto é, uma avaliação geral do treinamento. Baseie-se na breve metodologia para montagem de um programa de treinamentos mencionada na página 54 de seu livro da disciplina.
4) Agora, coloque-se como gestor de pessoas dessa organização. Você faria algo diferente neste treinamento que fora citado? Se sim, apresente as fragilidades encontradas e as soluções de melhoria. Caso sua resposta seja não, elenque e discorra sobre os acertos deste.
MAPA – EMPREENDEDORISMO [LIBERADO]
Startup é uma empresa emergente que busca identificar oportunidades de negócios em mercados em transformação ou ainda pouco explorados. Normalmente, as startups são criadas por empreendedores que desejam inovar, desenvolvendo novos produtos, serviços ou modelos de negócios. Elas são caracterizadas por uma cultura ágil, flexível e inovadora, onde o foco está em identificar as necessidades dos clientes e criar soluções que atendam a essas demandas de forma personalizada e inovadora. Como é o caso da Apple, que transformou o segmento de comunicação ao criar o iPhone.
Por outro lado, a empresa tradicional é uma organização estabelecida que opera em mercados consolidados, com uma estrutura de custos já definida. Normalmente, essas empresas têm uma cultura mais conservadora e uma estrutura organizacional mais rígida, com diversos níveis hierárquicos e departamentos claramente definidos (departamento comercial, marketing, contabilidade, recursos humanos etc.). Elas têm uma estrutura de financiamento mais estável, com acesso a fontes de capital próprio e empréstimos bancários, o que lhes permite manter suas operações em longo prazo. A exemplo, na mesma área de comunicação, podemos destacar como empresa tradicional a gigante da telefonia Vivo.
Fonte: MAGNO NETO, W. B. Empreendedorismo. Maringá: UniCesumar, 2018.
ETAPA 1: Durante nossas aulas, já compreendemos melhor quais são as principais diferenças entre empresa tradicional e startup. Durante a nossa atividade prática MAPA, o objetivo é que você compreenda melhor quais são as principais diferenças no desenvolvimento de um produto ou serviço de uma empresa tradicional e startup de mesmo segmento. Dessa forma, você terá condições de pensar em melhores formas de promover ganho de produtividade no seu segmento de trabalho. Para isso, veja as orientações a seguir:
a) Com base nos nossos estudos sobre o tema “Diferenças entre startup e grande empresa”, identifique como uma empresa tradicional desenvolve e faz o lançamento de um novo produto, explicando com suas palavras pelo menos dois dos "pecados mortais" no modelo de lançamento de um produto.
b) Para uma melhor compreensão, agora, você vai realizar uma pesquisa para identificar e descrever o processo de desenvolvimento do cliente de uma startup.
c) Na sequência, você vai identificar e descrever três diferenças nas formas de desenvolvimento e lançamento de produto/serviço de uma startup e uma empresa tradicional. Essas diferenças entre empresa tradicional e startup não podem ser as mesmas que já foram mencionadas nas questões anteriores.
ETAPA 2: Com 19 unicórnios, Brasil fica em 10º lugar no ranking global
País desceu uma posição em 2023 após ser desbancado pela Coreia do Sul; lista compara startups consideradas como unicórnio. A startup é considerada unicórnio quando o seu valor de mercado ultrapassa US $1 bilhão. O Brasil desceu uma posição no ranking de países com mais startups unicórnios em 2023. Agora, está em 10º lugar com 19 empresas de inovação avaliadas em mais de US $1 bilhão. Marcas como iFood, Quinto Andar e Loft estão entre os representantes do país. A Coreia do Sul agora ocupa o 9º lugar, com 22 unicórnios. A lista é encabeçada pelos Estados Unidos, que contam com 712 companhias do tipo. China (248) e Índia (85) vêm em seguida. Os números são de um levantamento da Tipalti feito a partir de dados da Crunchbase.
Fonte: https://www.poder360.com.br/poder-empreendedor/com-19-unicornios-brasil-fica-em-10o-lugar-no-ranking-global/>. Acesso em: 23 abr. 2023.
Partindo da compreensão que você já possui sobre as diferenças entre empresa tradicional e startup, e com base no texto apresentado sobre o posicionamento do Brasil no ranking de maiores startups, você vai continuar a desenvolver seu MAPA conforme as orientações a seguir:
a) Realize uma pesquisa dentro do segmento da sua área de formação e identifique uma startup que está crescendo no Brasil. Faça uma breve explicação sobre essa startup, apresente qual é o segmento de clientes que ela possui e qual a proposta de valor que ela tem.
b) Permanecendo dentro do segmento da sua área de formação, identifique dois problemas relevantes que existem no segmento dessa startup que você apresentou.
c) Agora, você vai desenvolver uma proposta de valor para solucionar um desses dois problemas levantados anteriormente, a qual possa proporcionar ganho de produtividade ao segmento da sua área de formação.
03/07/2023
MAPA — FÍSICA GERAL E EXPERIMENTAL I
Os veículos têm diversos componentes de segurança, sendo um dos principais o sistema de freios, que pode ser a disco ou a tambor, com acionamento hidráulico, pneumático e/ou sistemas ABS. No sistema de freio a tambor, a frenagem ocorre quando as pastilhas de freio são pressionadas contra um tambor de freio que está preso à roda. O sistema de freio a disco, por outro lado, funciona com um disco de freio preso à roda e pastilhas de freio que são pressionadas contra o disco para desacelerar o carro. Quando o motorista pisa no pedal do freio, um pistão é acionado e empurra as pastilhas de freio contra os discos (ou tambores) de freio, criando atrito e desacelerando o carro. O fluido de freio também desempenha um papel importante no sistema, transmitindo a força do pedal de freio para as pastilhas de freio.
O sistema de frenagem também é equipado com um sistema de assistência ao freio, como o sistema ABS (Sistema de Freios Antibloqueio), que ajuda a prevenir o bloqueio das rodas e permite que o motorista mantenha o controle do veículo durante a frenagem. Além do sistema de frenagem do veículo, aconselha-se aos condutores realizarem a técnica de freio motor, a qual diminui a velocidade do veículo sem precisar utilizar os freios de forma intensa; o freio motor é realizado ao desacelerar o veículo por meio da redução de marchas, aproveitando a resistência oferecida pelo motor e pela transmissão para diminuir a velocidade do veículo.
Fontes: Disponível em: https://autoesporte.globo.com/servicos/noticia/2021/11/pisou-no-freio-e-o-pedal-tremeu-se-seu-carro-tem-abs-esta-tudo-certo.ghtml. Acesso em: 20 abr. 2023.
Disponível em: https://blog.nakata.com.br/sistema-de-freio-tudo-o-que-voce-precisa-saber-para-nao-correr-perigo/. Acesso em: 20 abr. 2023.
Ao ser contratado(a) por uma nova montadora de veículos, você tem um novo projeto junto à equipe de Pesquisa e Desenvolvimento da empresa para analisar os sistemas de frenagem já existentes e propor melhorias/atualizações. Nos sistemas de frenagem, diversas são as variáveis que influenciam o desenvolvimento de diferentes tecnologias, como, por exemplo, tempo de frenagem, possibilidades de pista molhada/escorregadia, peso do veículo, durabilidade do equipamento, probabilidade de falhas, otimização de energia etc. São variadas as possibilidades de análises e algumas delas são apresentadas a seguir:
Testes com um sistema de frenagem já aplicado nos veículos atuais da montadora em que você está atuando apresentam os seguintes resultados: o veículo de, aproximadamente, 1100 kg iniciou no repouso e, em seguida, é acelerado uniformemente por 15 segundos, atingindo a velocidade de 30 m/s. Ao atingir essa velocidade, o veículo é freado e atinge o repouso 20 segundos após o início do movimento.
a) Faça o gráfico de velocidade em função do tempo para o movimento descrito, apresentando, no gráfico, o tipo de movimento (progressivo, retrógrado, acelerado, retardado).
b) Calcule a distância total percorrida por esse veículo.
c) Qual é a força do sistema de frenagem, considerando que a força de desaceleração foi totalmente resultante dos freios? Justifique o sinal (+ ou -) da sua resposta.
d) Nos sistemas internos do veículo, após finalizado o teste, foi observado que o freio motor (sistema de redução de marchas) realizou trabalho com intensidade de 99000 J. Assim, conclui-se que a força do sistema de frenagem foi menor que a observada anteriormente, devido à dissipação de energia por aquecimento. A partir dessas informações, qual é a porcentagem de dissipação de energia do sistema de frenagem?
Em outro teste em pistas controladas, um veículo (A) com massa de 1200 kg se movendo a 200 km/h velocidade inicia frenagem com máxima capacidade, reduzindo sua velocidade. Entretanto, em sua frente, há um veículo (B) com massa de 4000 kg e sem velocidade. Há a colisão frontal entre A e B e, após a colisão, os dois veículos se movem juntos com velocidade de 36 km/h. Qual é a variação de velocidade que a frenagem foi capaz de realizar no veículo A imediatamente antes da colisão?
01/07/2023
MAPA – MECÂNICA E RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS [LIBERADO]
Você é engenheiro da Romano Engenharia, empresa que fornece serviços de elaboração de projetos complementares de edificações e estruturas industriais. Você foi contratado como o engenheiro encarregado de realizar cálculos e análises estruturais para os projetos desenvolvidos pela empresa. Sua especialidade é no cálculo de estrutura metálica e, por isso, você está constantemente pesquisando avanços nos materiais associados a esse tipo de estrutura, como concreto e aço. Um cliente contratou o escritório para a elaboração dos projetos complementares de sua residência. Para o projeto estrutural, constatou-se que terá que se desenvolver uma estrutura mista de concreto armado e estrutura metálica, isso porque existem alguns detalhes arquitetônicos na fachada que exigem que o material utilizado seja metálico devido às condições de vinculação desses elementos estruturais. A partir desse contexto, faça o que se pede em cada etapa deste MAPA.
ETAPA 1 Na escolha dos materiais utilizados nos projetos, há uma decisão crucial que afeta diretamente a qualidade do projeto e a execução dos serviços contratados. Para melhorar a viabilidade econômica dos projetos, a equipe do escritório decidiu experimentar novos fornecedores de aço com preços e prazos de entrega mais competitivos. No entanto, há uma especificação que lhe preocupa. Ao analisar a composição da liga metálica, você percebeu que a taxa de carbono é um pouco menor do que a encontrada comumente no mercado, o que teoricamente reduz a resistência à tração do aço. Para garantir que o serviço continue mantendo a qualidade desejada, você levou amostras desses materiais obtidos diretamente do fornecedor para o laboratório da Unicesumar, a fim de verificar suas propriedades. Utilizou-se um corpo de prova de liga metálica, com diâmetro de 11,8 mm e 50 mm de comprimento útil. Tal peça foi submetida a um ensaio de tração, cujos dados de carga e alongamento obtidos durante o ensaio estão descritos na Tabela 1:
1.1 CONSTRUA o gráfico de tensão-deformação.
1.2 DETERMINE o valor de cada item a seguir e justifique a sua resposta:
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