A preocupação em relação à eficiência dos processos é constante e, no que diz respeito às máquinas

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PROVA CURSO DE QUALIFICAÇÃO - EMEC - MÁQUINAS TÉRMICAS - JANEIRO/2024
Período:22/01/2024 12:00 a 30/01/2024 23:59 (Horário de Brasília)
Status:ABERTO
Gabarito:Gabarito não está liberado!
1ª QUESTÃO
Para o perfeito funcionamento de uma máquina térmica, o fluido de trabalho deve passar por várias etapas
que constituem um processo cíclico. Uma dessa etapas é o processo de compressão, cujo objetivo é alterar
a pressão do fluido de trabalho. No entanto, os mecanismos de operação dos compressores são distintos, o
que permite a classificação dos compressores segundo o seu princípio de funcionamento. Devido a essas
diferenças, cada tipo de compressor atende a uma demanda específica. Desse modo, é fundamental que o
engenheiro conheça as diferenças e especificidades de funcionamento de cada compressor, para que ele
possa fazer uma escolha mais viável e com maior segurança.
A respeito dos compressores, é correto o que se afirma em:
ALTERNATIVAS
Um compressor de palhetas pode ser descrito como uma máquina geratriz de deslocamento positivo com os maiores
níveis de ruídos e vibração.
Em um compressor parafuso, o fluido de trabalho tem seu volume reduzido pelo seu deslocamento centrífugo
através dos lóbulos.
Nos turbocompressores, o fluido de trabalho é comprimido sem alterar a energia cinética do fluido.
Nos compressores dinâmicos de fluxo contínuo, o aumento da pressão decorre da conversão da energia da
aceleração dos fluidos em entalpia.
Os compressores estáticos permitem que o processo opere com as vazões e razões de compressão mais altas que os
compressores dinâmicos.
2ª QUESTÃO
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Para que o ar opere dentro da zona de conforto térmico, ele deve passar por processos psicrométricos para
que suas propriedades termodinâmicas sejam transformadas por meio de operações de aquecimento,
resfriamento, umidificação e desumidificação.
 
 
RODRIGUEZ, J.M.F. Máquinas Térmicas. Maringá - PR: Unicesumar, 2021, p.105.
 
Diante do exposto, e com base no diagrama representado acima, é correto o que se afirma em:
 
ALTERNATIVAS
Independente se o ar utilizado for seco ou úmido, eles terão as mesmas propriedades termodinâmicas.
Em um processo de compressão de ar úmido a temperatura constante, a umidade absoluta e a umidade relativa
aumentam.
O ar úmido nem sempre será utilizado em sistemas de climatização e refrigeração, já que ele possui uma força
motriz do processo menor.
Em um processo de aquecimento e/ou resfriamento de ar úmido a pressão constante em que a umidade absoluta
permanece constante, a umidade relativa se altera.
Em um processo de expansão de ar úmido a temperatura constante, tem-se um processo de umidificação e a
umidade absoluta e a umidade relativa diminuem.
3ª QUESTÃO
O fluido de trabalho de uma máquina térmica recebe de uma fonte quente 50 J de calor. Ao receber o calor,
o fluido de trabalho percorre as etapas do ciclo termodinâmico e, em uma das etapas, ele perde 20 J de
calor para o ambiente externo.
Qual é o trabalho fornecido pela vizinhança ou realizado pela máquina térmica?
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ALTERNATIVAS
Recebe 30 J de trabalho da vizinhança.
Fornece 30 J de trabalho para a vizinhança.
Recebe 70 J de trabalho da vizinhança.
Fornece 70 J de trabalho para a vizinhança.
Recebe 50 J de trabalho da vizinhança.
4ª QUESTÃO
Toda máquina térmica necessita de uma fonte de calor e de um fluido de trabalho capaz de ser comprimido
ou expandido e, consequentemente, movimentar algum dispositivo, como pás, válvulas ou pistões.
 
Elaborado pelo autor, 2023.
 
 A respeito das máquinas térmicas, avalie as alternativas abaixo:
 
I.  No processo de combustão em caldeiras e motores a combustão, um dos mecanismos de transferência de
calor presente é a radiação.
II. As máquinas de potência retiram calor do ambiente quente e fornecendo trabalho para a vizinhança ao
converter a energia térmica em energia mecânica.
III. Para determinar a carga térmica de uma máquina térmica, não é necessário conhecer os mecanismos de
transferência de calor com o ambiente.
IV. O escoamento do fluido de trabalho está relacionado com a convecção e deve ser considerado para se
obter a carga térmica de uma máquina térmica.
V. Qualquer material presente em um ambiente ou máquina térmica irá oferecer uma resistência a troca
térmica por condução.
VI. A carga térmica é fundamental para dimensionar uma máquina térmica e selecionar os equipamentos
adequados.
 
É correto o que se afirma em:
 
ALTERNATIVAS
II, IV e VI, apenas.
IV, V e VI, apenas.
II, III e V, apenas.
I, II, IV, V e VI, apenas.
I, II, III, IV, V e VI.
5ª QUESTÃO
Os evaporadores e os condensadores são os elementos responsáveis pelos processos de vaporização e
condensação do fluido refrigerante nos sistemas de condicionamento de ar. Os evaporadores e os
condensadores podem ser classificados em função do tipo e da magnitude do processo em que esses
elementos serão empregados. A respeito dos evaporadores e condensadores, é correto afirmar que:
ALTERNATIVAS
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Nos evaporadores de expansão indireta, o calor é retirado do ambiente refrigerado pela ação direta do fluido
refrigerante.
Nos evaporadores de expansão direta, a produção de frio é centralizada em uma casa de máquinas onde está o
resfriador.
Os evaporadores e os condensadores são trocadores de calor e a configuração contracorrente assegura uma maior
taxa de transferência de calor.
Nos condensadores, a troca térmica ocorre no sentido de absorver o calor do ambiente externo, promovendo a
condensação do fluido refrigerante.
A torre de resfriamento é um tipo de condensador cuja finalidade é a redução da temperatura do fluido de trabalho.
6ª QUESTÃO
O calor é um tipo de energia que pode ser transferido de um corpo para o outro quando há diferença de
temperatura entre eles por diferentes procecessos, um deles é o processo de transferência que ocorre entre
um sólido e um líquido quando o líquido, a uma determinada temperatura, passa para o estado gasoso,
portanto ocorre um processo de resfriamento do sólido que perde calor para o líquido.
 
SALIBA, T. M. Manual prático de avaliação e controle de calor: PPRA. LTr Editora, 2021. (Adaptado)  
  
Com base no texto, assinale a alternativa que corresponde ao processo de transferência térmica citado:
ALTERNATIVAS
Radiação.
Condução.
Convecção.
Evaporação.
Metabolismo.
7ª QUESTÃO
1) Com relação à máquina térmica, é correto afirmar:
ALTERNATIVAS
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A máquina térmica que opera segundo o ciclo de Carnot é uma máquina térmica ideal e o trabalho líquido de uma
"máquina térmica real" sempre será maior que o da "máquina térmica de Carnot".
As máquinas térmicas podem operar segundo os ciclos termodinâmicos de refrigeração ou de potência. As máquinas
de refrigeração retiram calor do ambiente quente utilizando o trabalho fornecido pela vizinhança e as máquinas de
potência retiram calor da fonte fria fornecendo trabalho para a vizinhança.
Em uma máquina térmica o trabalho pode ser facilmente convertido em calor, mas para realizar o processo contrário
é necessário o uso de dispositivos especiais, sendo a eficiência da máquina térmica independente da diferença de
temperatura entre as fontes quentes e frias.
As máquinas térmicas podem ser classificadas em máquinas térmicas de ciclo aberto e de ciclo fechado. O ar-
condicionado e as centrais de vapor são exemplos de máquina térmica de ciclo aberto e os motores a combustão
externa e interna são exemplos de máquina térmica de ciclo fechado.
O trabalho líquido de uma máquina térmica será sempre menor que a quantidade de calor fornecida ao sistema,
visto que nem todo o calor transferido será convertido em trabalho e a fração do calor convertida em trabalho é
chamada de eficiência térmica.8ª QUESTÃO
Nenhum fluido refrigerante consegue reunir todas as características desejáveis, por isso, um bom
refrigerante é aquele que consegue atender o maior número de propriedades, levando em conta a
finalidade desse fluido. Devido às diferenças nas aplicações, um refrigerante utilizado em um determinado
tipo de refrigeração, pode não ser bom o suficiente para outro fim, algumas das características ideais são o
intervalo de pressão correspondente às temperaturas no evaporador e no condensador, o calor latente de
vaporização, estabilidade química, custo, toxidade, porte do sistema, entre outras. 
  
ORTIZ, E. G. et al. Análisis Comparativo De Las Características Básicas De Los Fluídos Refrigerantes Más
Utilizados. VI Jornadas Nacionales de Ingeniería Termodinámica At: Córdoba, 2009. (Adaptado) 
  
Com base nas informações apresentadas, avalie as afirmações a seguir:  
  
I. O fluido refrigerante em sistemas de grande porte deve apresentar um alto valor para calor latente.  
II. O fluido refrigerante com menor taxa de compressão, apresentam um alto consumo de potência e baixa
eficiência volumétrica.  
III. O fluido refrigerante pode apresentar um certo nível de toxidade, desde que seja levando em conta a
ausência de odor específico.  
IV. O fluido refrigerante composto por hidrocarbonados apresentam poucos riscos, por isso sua utilização é
recomendada para sistemas residenciais. 
  
É correto o que se afirma em:  
ALTERNATIVAS
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I, apenas.
II e IV, apenas.
III e IV, apenas.
I, II e III, apenas.
I, II, III e IV.
9ª QUESTÃO
A preocupação em relação à eficiência dos processos é constante e, no que diz respeito às máquinas
térmicas, não é diferente. Assim sendo, a eficiência de uma máquina térmica pode ser expressa em termos
do coeficiente de performance (COP), de acordo com o princípio da conservação de energia.
 
RODRIGUEZ, J. M. F. Máquinas Térmicas. Maringá - PR: Unicesumar, 2021, p.137.
 
Um determinado ambiente possui 100 m e apresenta uma carga térmica de refrigeração de 1 TR por metro
quadrado e a instalação opera aproximadamente 100 horas por mês com um coeficiente de performance do
ciclo igual a 3,52 e possui um custo da energia elétrica de R$ 150,00 por MWh.
Dados:  
Considere a eficiência dos equipamentos como sendo 100%.
1 TR = 1 Tonelada de Refrigeração = 12.000 BTUs/h = 3517 W.
 
A respeito da instalação apresentada, avalie as afirmações apresentadas abaixo:
 
I. A máquina térmica de refrigeração retira 351,7 kW de calor do ambiente a ser refrigerado.
II. A máquina térmica em questão recebe aproximadamente 100 kW de trabalho para retirar calor do
ambiente a ser refrigerado.
III. O consumo de energia mensal da máquina térmica é dado pela potência e tempo de operação da
máquina, sendo aproximadamente 10 MWh.
IV. A máquina térmica apresentada é uma máquina de refrigeração e o custo mensal de energia para a
instalação é de aproximadamente R$ 1500,00.
V. A máquina térmica apresentada possui um custo anual de energia para a instalação de aproximadamente
R$ 15000,00.
 
É correto o que se afirma em:
 
ALTERNATIVAS
I, III, IV e V, apenas.
I, II, III e IV, apenas.
II, III, IV e V, apenas.
I, II, IV e V, apenas.
I, II, III, IV e V.
10ª QUESTÃO
2
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Existem quatro componentes principais em um sistema de refrigeração, eles são o evaporador,
condensador, compressor e válvula de expansão. Cada um desses componentes funciona em sincronia entre
si e tem uma função específica a fazer para manter o ambiente refrigerado. O refrigerante é comprimido no
compressor e transformado em um líquido quente de alta pressão. Em seguida, este líquido flui em direção
às serpentinas do condensador e é resfriado com a ajuda de um grande ventilador. Assim, vem a válvula de
expansão, que expande rapidamente o refrigerante, convertendo-o em um gás frio e de baixa pressão.
Como pode ser visto na imagem:
  
 
  
  
Com base nas informações apresentadas, avalie as afirmações a seguir:  
  
I. Do ponto 1’ para o ponto 1 o fluido refrigerante se torna superaquecido.  
II. Do ponto 2 para o ponto 3 o fluido refrigerante recebe calor do ambiente.  
III. Do ponto 4 para o ponto 5 é originada um mistura de líquido e vapor a alta pressão.  
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IV. Do ponto 5 para o ponto 1’ a mistura de líquido e vapor libera calor atingindo o estado de vapor.  
  
É correto o que se afirma em:
ALTERNATIVAS
I, apenas.
II e IV, apenas.
III e IV, apenas.
I, II e III, apenas.
I, II, III e IV.