Motores - Eng Mec Estacio

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Tema 1: Motores de Combustão Interna
01 - Um motor com 4 cilindros em linha possui um diâmetro de 81mm e seu curso mede 96,9mm. A taxa de compressão é de 10,6:1. Calcule a cilindrada total do motor:
Resposta: 2,0L
02 - Componente do motor fabricado em chapa que tem por finalidade armazenar o óleo de lubrificação do motor é chamado de:
Resposta: Cárter
Observações: O cárter está localizado na parte de baixo do motor e possui a função de armazenar o óleo que lubrifica o motor, sendo fabricado em chapa estampada.
03 - Considere o diagrama pressão-volume do ciclo a ar Otto a seguir:
Sabendo que a pressão e a temperatura no ponto 2 valem, respectivamente, 150kPa e 160K, e que a temperatura em 3 é de 320K, qual é a pressão em 3?
Resposta: 300kPa
04 - Considere o diagrama pressão-volume do ciclo a ar Diesel a seguir:
Sabendo que a pressão e o volume no ponto 3 valem, respectivamente, 260kPa e 20cm3, e que o volume em 4 é 45cm3, qual é a pressão em 4?
Resposta: 83,5kPa
05 - Pode-se dizer que a principal característica do motor de 2 tempos é:
Reposta: Completar um ciclo termodinâmico a cada dois cursos do pistão.
Observações: Nos motores de 2 tempos, com dois cursos do pistão, ou seja, o ciclo motor é completado quando o pistão é deslocado do ponto morto inferior (PMI) até o ponto morto superior (PMS) e em seguida desloca-se do ponto morto superior até o ponto morto inferior. Isso implica uma rotação da árvore de manivelas.
06 - Entre as assertivas a seguir, assinale a opção verdadeira:
Resposta: Os motores boxer são também conhecidos como motores de cilindros opostos. 
Observações: Estes tipos de motores eram utilizados em fuscas.
07 - Qual é a principal função dos motores industriais?
Resposta: Suprir a demanda de energia quando o fornecimento pela concessionária de energia eventualmente for cessado.
Observações: Os grandes geradores industriais são movidos à Diesel e produzem mais de 1.600 kVA. Esses geradores são estacionários e muito utilizados para suprir a demanda de energia elétrica em caso de pane da rede elétrica. São fundamentais para hospitais, laboratórios e frigoríficos.
08 - O maior motor do mundo é empregado em: 
Resposta: Navios cargueiros
Observações: O maior motor do mundo é o Wärtsilä-Sulzer 14RT-flex96C, com impressionantes 14 cilindros, mais de 13 metros de altura e 26 metros de comprimento. Sua potência ultrapassa os 100.000 CV (exatos 108. 878 CV!) e o consumo de combustível (Diesel) é de 14.000 litros por hora. Esses motores equipam porta-contêineres, com quase 400 metros de comprimento.
Tema 2: Modelos Ideais de Motores Térmicos (ciclos Teóricos)
09 - Um inventor que não estudou as propriedades termodinâmicas dos ciclos-padrão a ar, resolveu criar um motor de combustão interna baseado no ciclo Otto com alto rendimento. Dentre as premissas a seguir, assinale a opção que apresenta deficiência ao tentar aumentar o rendimento térmico do motor.
Resposta: Eliminar o calor rejeitado.
Observações: Não existe máquina térmica com 100% de aproveitamento. Isso quer dizer que não existe uma máquina térmica capaz de transformar toda a energia térmica em trabalho. E o que comprova essa constatação é a segunda lei da termodinâmica.
10 - Considere um motor de combustão interno revolucionário que funciona aproximadamente com o ciclo de Carnot. Esse motor possui uma temperatura de combustão de 1800ºC. Sabendo que o rendimento térmico é de 45%, qual é a temperatura do escapamento?
Resposta: 867°C
11 - Rudolf Christian Karl Diesel foi um engenheiro mecânico franco-alemão e inventor do motor a Diesel no século XIX. A principal característica que difere o ciclo Diesel do ciclo Otto é:
Resposta: O fornecimento de calor a pressão constante.
Observações: No ciclo Otto, o fornecimento de calor é a volume constante e no ciclo Diesel, o fornecimento de calor é a pressão constante.
12 - A eficiência térmica é uma das principais características dos ciclos-padrão e busca-se aumentar ao máximo seu valor para que os motores de combustão interna apresentem melhores desempenhos. Para aumentar a eficiência térmica do ciclo-padrão a ar Diesel, deve-se: 
Resposta: Aumentar o fornecimento de calor.
Observações: Sabemos que em um ciclo térmico existe uma porcentagem do calor que é convertida em trabalho, e outa que é rejeitada, “escoando” pela fonte fria. Essa porcentagem não se altera durante a repetição do ciclo, sendo assim, para que haja mais realização de trabalho, e por sua vez, maior eficiência, é necessário aumentar o fornecimento de calor ao sistema.
13 - Nos motores de combustão interna, nem o ciclo-padrão a ar a volume constante e nem o ciclo-padrão a ar Diesel ocorrem durante o funcionamento do motor. Pode-se considerar que, de fato, ocorre: 
Resposta: Um repentino aumento de pressão a volume constante e um patamar de pressão constante.
Observações: No mundo real em qualquer ciclo de motores, há um repentino aumento de pressão no início da combustão (início do ciclo), que em geral, é considerado como um aumento de pressão isocórico. Em seguida, observa-se uma curva com pressão constante. O ciclo de Sabathé possui essas considerações apresentadas por um ciclo termodinâmico misto.
14 - O ciclo termodinâmico que mais se aproxima do funcionamento real de um motor de combustão interna é o ciclo misto, também conhecido como ciclo Sabathé. Dentre as afirmações abaixo, é uma característica do ciclo misto: 
Resposta: O fornecimento de calor a pressão e a volume constantes.
Observações: O ciclo de Sabathé é o ciclo que mais se assemelha ao funcionamento real de um motor a combustão, por apresenta um ciclo misto. Esse ciclo é capaz de fornecer calor a pressão e volume constantes. Ele faz rejeição de calor a volume constante e também possui compressão e expansão com transformações adiabáticas.
15 - Na comparação dos ciclos-padrão a ar, para concluir qual é o mais eficiente, verifica-se o ciclo que: 
Resposta: Recebe mais calor no tempo referente a combustão.
Observações: A temperatura de funcionamento pode ser a mesma e as eficiências diferentes. A entropia pode ser a mesma e as eficiências diferentes. Já os ciclos-padrão a ar não possuem entrada nem saída de ar, sendo o ciclo mais eficiente aquele que recebe mais calor, por ciclo de combustão.
16 - As principais comparações feitas dos ciclos-padrão a ar são entre os ciclos:
Resposta: Otto e Diesel
Observações: Para realizar a comparação, precisamos fazer testes controlados, e fazemos isso fixando algumas propriedades, tal como a pressão, por exemplo. Quando o assunto é ciclo a ar, os mais comparados no mundo, por sua eficiência, são os ciclos de Otto e Diesel.
Tema 3: Princípios da Combustão
17 - A indústria petrolífera é uma das propulsoras da economia no mundo todo, sendo o petróleo uma das mais importantes fontes de energia. A indústria de petróleo se constitui de várias atividades que se integram ao longo da cadeia produtiva. A seguir, são apresentados alguns combustíveis. Preencha as lacunas com P quando o combustível for derivado do petróleo e NP, quando o combustível não for derivado.
( P ) Gasolina
( P ) Óleo diesel
( NP ) Metanol
( P ) Nafta
( P ) Hidrocarbonetos
A sequência correta do preenchimento é:
Resposta: P P NP P P. 
Observações: O metanol (HC3OH) é obtido de gás de síntese de monóxido de carbono com hidrogênio, gás natural (correspondendo a aproximadamente 95% da produção no mundo), carvão, ou, como antigamente, a partir de madeira.
18 - Estequiometria vem do grego stoikheion e metriā. O termo "estequiométrico" é usado com frequência em termodinâmica para referir-se à "mistura perfeita" de um combustível e o ar. Seja a combustão do metanol (CH4O) abaixo:
CH4O+O2→CO2+H2O
Sabendo que se trata de uma reação estequiométrica, caso sejam usados 7 mols de metanol, quantos mols de água serão produzidos?
Resposta: 14 mols.
Observações: A reação estequiométrica da combustão completa do metanol é:
CH4O+O2→CO2+2H2O
Ou seja, para 1 mol de CH4O são produzidos 2 mols de H2O. Logo, para 7 mols de CH4O são produzidos 14 mols de H2O.
19- Durante o funcionamento do motor a combustão interna, estão presentes no interior do cilindro gases residuais da combustão e umidade, além do ar e do combustível. Sobre as substâncias apresentadas como produto da reação de combustão, são apresentadas algumas.
I - Monóxido de carbono – dióxido de carbono - enxofre
II - Dióxido de carbono – água - nitrogênio
III - Monóxido de carbono – água - enxofre
Resposta: Apenas nas alternativas I e II temos produtos da combustão.
20 - O tipo de mistura ar-combustível que está presente no interior do cilindro do motor impactará diretamente no comportamento e desempenho do veículo. A proporção entre o ar e o combustível deve ser dosada para o fim desejado. O efeito de explosão na saída do escapamento, em alguns casos labaredas, ocorre em função de qual tipo de mistura?
Resposta: Mistura pobre
Observações: Uma característica da mistura pobre é a chama excessivamente lenta, mantendo-se durante grande parte do curso de expansão e com possibilidade de se manter até o início do tempo de admissão. Isso gera um aquecimento além do normal na câmara de combustão, o que causa o retorno da chama (back fire). Esse fenômeno é característico pelos barulhos de explosão no escapamento do veículo.
21 - Os motores ciclo Otto podem admitir somente ar, no caso dos motores de injeção direta, ou a mistura ar-combustível, nos motores carburados ou com injeção de combustível no coletor de admissão. Nos motores de injeção direta, pode ser empregada uma estratégia de mistura em que o combustível é injetado ao final do tempo de compressão, permitindo que ocorra a combustão com uma quantidade menor de combustível e, consequentemente, menor consumo. O nome dessa mistura é: 
Resposta: Mistura estratificada.
Observações: A mistura estratificada é formada na fase de compressão, isto é, o pistão comprime o ar sem combustível e, na etapa de compressão, ocorre a injeção de combustível. Isso gera uma nuvem de mistura ar-combustível concentrada na região próxima à vela de ignição, o que permite uma explosão com uma quantidade de combustível menor. Essa estratégia consome menos combustível que a mistura homogênea.
22 - Os motores que funcionam com ciclo Diesel apresentam a ignição ocorrendo por autoignição, quando o combustível injetado entra em contato com ar quente proveniente da compressão realizada pelo pistão. Assim como nos motores ciclo Otto, nos motores ciclo Diesel o espaço de tempo entre o início da injeção e o início da combustão de fato é composto por dois processos: um retardamento físico e um retardamento químico. Caso esse retardamento seja demasiadamente grande, isso pode ocasionar a:
Resposta: Aumento brusco da pressão.
Observações: Assim como nos motores ciclo Otto, nos motores ciclo Diesel o espaço de tempo entre o início da injeção e o início da combustão de fato é composto por dois processos: um retardamento físico e um retardamento químico. Esses dois somados representam o retardamento total em que ocorre a injeção do combustível sem que ocorra um aumento de pressão e temperatura no interior do cilindro.
Caso o retardamento seja prolongado por um tempo além do esperado, ocorre um acúmulo do combustível injetado na camada que, ao entrar em combustão, causa um aumento muito acentuado da pressão.
23 - Durante uma reação química pode ocorrer uma liberação de energia ou uma absorção de energia. No primeiro caso, trata-se de uma reação exotérmica e no segundo caso, endotérmica. Para calcular a quantidade de energia liberada ou absorvida em uma reação química, utiliza-se:
Resposta: A variação de entropia.
Observações: Durante a reação de combustão ocorre uma liberação de energia conhecida como variação da entalpia (ΔH), ou seja, a diferença da energia dos produtos da reação (Hp) e a energia dos reagentes (Hr):
ΔH=Hp−Hr
Quando a variação da entalpia é positiva (ΔH>0), temos que a energia do produto (ou produtos) da reação é mais alta que a energia do reagente (ou reagentes). Essa reação é denominada endotérmica, isto é, ela absorve calor (energia) do meio ambiente.
24 - Determinada substância química, após sofrer combustão, apresenta na reação química uma variação de entalpia de -3201,4 kJ/mol. Pode-se afirmar que:
Resposta: Se trata de uma reação exotérmica.
Observações: O valor negativo da variação de entalpia indica uma reação exotérmica, ou seja, uma reação que apresenta liberação de calor. A energia de formação do oxigênio é zero.
Tema 4 - Parâmetros de Projeto e de Funcionamento
25 - Um engenheiro está fazendo testes de bancada com um motor de combustão interna e, baseado em sua experiência anterior, o valor da potência efetiva medida está bem abaixo do esperado. Assinale a alternativa que aponta uma das causas desse valor abaixo do esperado:
Resposta: As perdas por atrito estarem acima do previsto.
Observações: O poder calorífico do combustível ser maior que o especificado implica maior energia produzida pela combustão, o que aumentaria a potência efetiva. A mistura rica significa mais combustível e, consequentemente, mais energia produzida pela combustão. Mais combustível significa mais energia produzida. A potência indicada é a potência gerada pelo ciclo termodinâmico e não pode ser menor que a potência efetiva pelas leis da termodinâmica.
26 - Nos veículos, o grande objetivo é fazer com que o carro percorra uma distância maior com o mínimo de combustível, normalmente em km/litro. Para analisar a eficiência de um motor separadamente em bancada, esse conceito não é aplicável, pois o motor está estacionário. Utiliza-se então o consumo específico. Um motor que desenvolve um torque de 250 N.m a 4000 rpm e consome 0,555 kg/min terá um consumo específico de:
Resposta: 320g/KWh.
Observações:
27 - Para se determinar a eficiência da admissão de ar em um motor, utiliza-se o rendimento volumétrico. Esse rendimento é a relação entre a massa de ar admitida no cilindro e o volume deslocado do pistão. Sobre o rendimento volumétrico, pode-se afirmar:
Resposta: Em motores com compressores volumétricos, o rendimento volumétrico é maior que 1.
Observações: O rendimento volumétrico mede a eficiência de se admitir ar no cilindro, mas não é uma medida absoluta de eficiência, portanto, pode apresentar valores maiores que a unidade, como no caso dos motores com compressores volumétricos. Quanto mais ar tem dentro do cilindro, mais combustível pode ser injetado. O rendimento volumétrico independe do tamanho do motor, e sim da proporção de ar que está dentro do cilindro em relação a quanto ar pode estar nas condições de pressão e temperatura padrão. Com uma temperatura maior, o ar fica menos denso e menos massa de ar é admitida, logo o rendimento volumétrico é menor.
28 - A cilindrada do motor está diretamente ligada à potência e ao torque que o motor é capaz de produzir, pois pode-se admitir mais ar e, consequentemente, mais combustível, que é a fonte da energia produzida nos motores de combustão interna. Qual o valor da cilindrada total de um motor de 4 cilindros cujo diâmetro do pistão mede 81 mm e seu curso mede 96,9 mm?
Resposta: 2,0L
Observações:
29 - As propriedades de desempenho dos motores de combustão interna variam por toda faixa de rotação de funcionamento, e não somente em pontos característicos, de forma a ser necessário analisar seu comportamento por todo espectro de rotações para definir seu nível de performance. Para fazer essa análise, utilizam-se as curvas características, e os principais parâmetros analisados são:
Reposta: Torque, potência e consumo específico.
Observações: As características dos motores de combustão interna, incluindo potência, torque e consumo específico, apresentam variações conforme as condições de operação. A fim de analisar o desempenho do motor em toda a sua gama de funcionamento, são empregadas curvas características, obtidas por meio de testes experimentais realizados em bancadas laboratoriais. As principais curvas abordam a potência efetiva (Ne), o torque (T) e o consumo específico de combustível (Ce).
30 - O mapa de desempenho do motoré uma maneira de agrupar as principais características de desempenho do motor em um único gráfico, como mostrado na imagem.
Sobre o gráfico, podemos afirmar que:
Resposta: Para uma rotação constante, á medida que o torque do motor aumenta, o consumo de combustível diminui.
Observações: Quando um motor entra em uma condição de potência (rotação) constante, quanto maior a marcha, menor será o consumo de combustível, já que a hipérbole de potência constante move o ponto de funcionamento do motor para regiões com menor consumo específico. O consumo específico de 250 g/kWh, apesar de ser o menor valor do mapa de desempenho, não é alcançado para as relações de transmissão definidas, já que a 5ª marcha limita a região de funcionamento e não alcança o valor de 250 g/kWh. Para a potência de 80 kW, não é possível que o motor funcione nas 2ª e 3ª marcha. Dependendo da potência produzida, o motor pode alcançar consumos específicos melhores em marchas inferiores a 5ª. Por exemplo, o ponto b destacado na imagem, na 4ª marcha, tem consumo específico menor que o ponto a que está na 5ª marcha.
Tema 5: Motores de Corrente Contínua: Aplicações Industriais
31 - O eletromagnetismo é um princípio básico para o funcionamento dos motores elétricos de corrente contínua. Nos ímãs permanentes, o campo magnético é definido por linhas que saem dos polos norte e sul. Essas linhas são denominadas:
Representação do campo magnético no imã permanente.
Resposta: Linhas de fluxo.
Observações: A resposta correta é linhas de fluxo. Isso porque um imã permanente vai promover uma atração de materiais que são magnéticos quando esses materiais estão próximos ao imã. Quanto mais forte for o campo magnético, mais linhas de fluxo estarão presentes e elas sempre se movem do polo norte (N) para o polo sul (S) do ímã.
32 - Como sabemos, a tensão elétrica fornecida pelas companhias de energia é de corrente alternada. Os motores elétricos de corrente contínua necessitam de uma corrente contínua para funcionarem. O componente responsável por permitir o funcionamento do motor de corrente contínua em rede elétrica com corrente alternada é o (a): 
Resposta: Escova
Observações: A escova permite que o motor CC opere conectado à rede alternada. Uma vez que há alinhamento dos polos, não haverá mais fluxo de corrente elétrica, pois a escova se encontra no intervalo do comutador. A armadura continuará girando e passará por esse ponto neutro, onde não há fluxo produzido, nesse momento, o fluxo é invertido por ação do comutador e continua a rotação no sentido horário.
33 - Um engenheiro está projetando um guindaste para erguer, no máximo, 40 toneladas. Entre as opções de motores para realizar esse serviço, a mais indicada é o: 
Resposta: Motor em série.
Observações: Os motores em série não são indicados para aplicações nas quais a carga é variável e precisa de uma velocidade constante. Além disso, a velocidade é mais alta com pouca carga e mais devagar com mais carga, por isso esses motores são indicados para guindastes, guinchos e elevadores de carga.
34 - Os principais tipos de motores de corrente contínua são série, shunt e composto. As curvas características desses motores são a velocidade e torque em função da corrente. Observando a imagem, é possível afirmar que as curvas 1,2 e 3 e "a","b" e "c" correspondem respectivamente a:
Curvas caraterísticas de velocidade-torque.
Resposta: 
Velocidade (shunt), velocidade (composto), velocidade (série).
Torque (série), torque (composto), torque (shunt).
Observações: O motor série apresenta alta variação de velocidade e torque elevado. Já o motor shunt, no início da operação, em baixa velocidade também possui um torque baixo; na velocidade nominal, o torque atinge seu máximo. A velocidade do motor composto varia menos que a do motor série. Já o torque de partida do motor composto é bem maior que o torque dos motores shunt e menor que o torque do motor série, conforme podemos observar a seguir.
35 - A manutenção preventiva e as inspeções periódicas são fundamentais para o aumento da vida útil de máquinas e equipamentos, incluindo os motores elétricos. Dentre as medidas de inspeção e/ou manutenção dos motores, podemos citar:
Resposta: Excesso de umidade no motor.
Observações: Os motores que funcionam de forma contínua não apresentam problemas de umidade, porém os motores que funcionam de forma intermitente ou os que funcionam em estado de espera para iniciar o funcionamento podem vir a ter problemas desse tipo, sendo assim é preciso colocar o motor em operação por horas para eliminar a umidade. 
36 - Determinado equipamento utiliza um motor de corrente contínua que apresentou uma falha de funcionamento muito antes do tempo previsto. Ao fazer a análise, observou-se que ele está aquecendo além do normal. Assinale a alternativa que apresenta uma possível causa para esse aquecimento.
Resposta: Isolamento no quadro.
Observações: Uma possível causa para o aquecimento é o isolamento do quadro, isso ocorre porque o acúmulo de sujeira esquenta o motor devido ao isolamento do quadro e da obstrução da passagem de ar, o que acarreta redução do resfriamento.