Questões de Engenharia Mecânica do ano 2010

A figura acima ilustra, de forma esquemática, um sistema de controle de volume de ar variável (VAV). Com referência a essa figura e a esse sistema, assinale a opção correta.

• A.

  O número 4, na figura, corresponde ao sinal proveniente do termostato que se encontra no local climatizado, tipicamente um sinal analógico de 0 a 10 V proporcional à diferença entre o set-point e a temperatura do local.

• B.

  Identifica-se na figura, pelo número 1, uma borboleta primária de controle de vazão que é acionada pelo atuador mostrado na figura pelo número 2, de acordo com o sinal analógico associado à umidade relativa no local climatizado que alimenta o dispositivo mostrado no ponto 4.

• C.

  A borboleta secundária de controle da vazão, localizada na posição indicada pelo número 6, é acionada pelo atuador indicado pelo número 5 em função das posições da borboleta primária identificadas na figura pelos números 1 e 2.

• D.

  O sinal de saída indicado na figura pelo número 3 é de natureza pneumática e propicia pressão modulante para o acionamento do atuador indicado na figura pelo número 5.

• E.

  O atuador, identificado na figura pelo número 5, aciona a borboleta indicada na figura pelo número 6 de maneira inversamente proporcional à carga térmica no ambiente atendido, isto é, quanto menor a carga térmica mais aberta é posicionada a borboleta para garantir uma maior vazão (e vice-versa).

O conforto térmico mantido em um ambiente é comumente caracterizado com o auxílio dos índices PMV e PPD (o gráfico acima mostra a relação entre esses índices). Com relação a esse assunto e tendo como referência o gráfico apresentado, assinale a opção correta.

• A.

  Os limites apresentados na abscissa que representa o PMV estão errados. O PMV varia entre os limites !3 e +3.

• B.

  O gráfico mostrado na figura está incorreto, pois, para PMV = 0, tem-se que PPD = 5%.

• C.

  O gráfico mostrado na figura está incorreto, pois, para PMV = 0, tem-se que PPD = 10%.

• D.

  O valor de PMV independe da atividade exercida pelos ocupantes do ambiente climatizado, dependendo, apenas, das condições ambientes mantidas, como a temperatura e a umidade.

• E.

  Em uma situação ideal de conforto térmico, que corresponde a uma sensação neutra (nem frio, nem calor), o PMV é igual a zero. Nesse caso, 100% dos ocupantes se sentirão termicamente confortáveis, ou seja, o percentual de insatisfeitos será nulo (PPD = 0).

Em relação aos sistemas de termoacumulação, assinale a opção correta.

• A.

  Para uma mesma capacidade de energia armazenada, a instalação de um sistema de termoacumulação a água gelada requer menor espaço de instalação que um sistema de termoacumulação em que se use gelo.

• B.

  A utilização de sistemas de termoacumulação proporciona, como vantagem principal, a redução do consumo de energia do sistema de ar-condicionado.

• C.

  Uma vantagem do sistema de termoacumulação latente é que maiores COPs são possíveis, graças às menores temperaturas de evaporação mantidas durante a produção de gelo.

• D.

  A concentração de anticongelante (glicol) na solução com a água, além de baixar a temperatura de solidificação, permite atingir uma viscosidade menor que a da água pura, favorecendo a redução da perda de carga e, consequentemente, da energia gasta no bombeamento.

• E.

  concentração de anticongelante (glicol) utilizada em um sistema de termoacumulação deve ser a menor possível, pois sua adição acarreta maiores perdas de carga e menor transferência de calor.

Acerca dos métodos de dimensionamento de dutos, assinale a opção correta.

• A.

  O dimensionamento de dutos pelo método das velocidades baseia-se na adoção de uma velocidade constante recomendada pela prática, a qual é imposta por todo o sistema de distribuição de ar.

• B.

  Pela facilidade de aplicação e por conduzir a dutos mais econômicos, o método das velocidades é o mais adequado para o dimensionamento de sistemas de dutos complexos de grande porte de baixa velocidade.

• C.

  No método da igual perda de carga, os dutos são dimensionados para uma igual perda de pressão por unidade de comprimento que é aplicada para os outros trechos dos dutos, obtendo-se assim a velocidade e o diâmetro para um duto circular equivalente. A partir desse diâmetro, são obtidas as dimensões correspondentes para dutos retangulares ou ovais.

• D.

  O objetivo do método da recuperação estática é fazer que a diminuição de pressão estática causada pela redução de velocidade seja inferior às perdas por atrito causadas ao longo dos diversos trechos dos dutos bem como em curvas, difusores e derivações.

• E.

  No método de otimização dos tês (ou método T), o sistema como um todo é dimensionado como resultado da otimização de ramificações de extração ou admissão (Ts), que são pontos críticos para a perda de carga. Esse método dispensa as iterações nos cálculos.

Um novo sistema de ventilação deve ser instalado, para atender satisfatoriamente um edifício sujeito a uma reforma de ampliação. Para a situação existente (antes da ampliação), um ventilador do fan-coil, acionado por um motor elétrico capaz de fornecer uma potência máxima de 5 kW, funcionava em 1.230 rpm e consumia 3,375 kW. Em uma primeira análise, verificou-se que o fan-coil existente possuía capacidade suficiente para atender a carga térmica adicional gerada pela expansão, sendo necessário apenas ajustar a vazão de ar de 700 m3.h^-1 para 850 m3.h^-1. O engenheiro mecânico responsável pela obra foi questionado a respeito da possibilidade de ajustar a vazão desse ventilador por meio da modificação da relação de transmissão entre o motor e o ventilador. Para atender ao novo sistema de ventilação, será necessário

• A.

  ajustar a relação de transmissão, de forma a elevar a rotação do ventilador para aproximadamente 1.500 rpm.

• B.

  ajustar a relação de transmissão, de forma a elevar a rotação do ventilador para aproximadamente 1.250 rpm.

• C.

  ajustar a relação de transmissão, de forma a reduzir a rotação do ventilador para aproximadamente 1.000 rpm.

• D.

  substituir o motor do ventilador.

• E.

  substituir o fan-coil como um todo, uma vez que o sistema com as características acima é inviável.

Com relação às recomendações normativas (ABNT) e às boas práticas de projeto na necessidade de adoção de pré-filtragem do ar externo de renovação, assinale a opção correta.

• A.

  Se o ar exterior puder ser considerado livre de contaminantes, sua pré-filtragem poderá ser omitida.

• B.

  Se o ar exterior é admitido diretamente na sala de máquinas, que serve de plenum de mistura para o condicionador, a pré-filtragem é desnecessária.

• C.

  Se o ar exterior é conduzido diretamente na caixa de mistura do condicionador por um trecho de duto inferior a 2 m dentro da sala do condicionador, a pré-filtragem é obrigatória.

• D.

  Se o ar exterior é suprido por dutos com diversos condicionadores, a partir de um ventilador central, é necessária a instalação de uma veneziana de captação de ar e desnecessária a instalação de um pré-filtro adicional.

• E.

  Quando o ar exterior é captado diretamente na caixa de mistura do condicionador, ou é conduzido a esta por trecho de duto inferior a 2 m dentro da sala do condicionador, o ar exterior é filtrado junto com o ar recirculado, não havendo necessidade de pré-filtro separado.

Considerando diferentes fluidos e os índices ODP, GWP e TEWI, entre outros, assinale a opção correta.

• A.

  Os índices GWP, ODP e TEWI foram introduzidos pelo Protocolo de Montreal.

• B.

  O índice ODP representa o potencial destrutivo de uma substância em relação à camada de ozônio, tendo como referência o CFC₁₂, cujo ODP é unitário.

• C.

  O índice GWP representa o potencial destrutivo de uma substância em relação à camada de ozônio, tendo como referência o CO2, cujo GWP é o maior entre os gases de efeito estufa.

• D.

  O índice TEWI é o índice ambiental mais completo, pois engloba os efeitos direto e indireto combinados do ODP e do GWP.

• E.

  Mesmo que um fluido refrigerante apresente GWP nulo, não é possível garantir que o impacto desse fluido sobre o aquecimento global seja desprezível.

Com relação ao impacto do Protocolo de Kyoto sobre as aplicações de ar-condicionado e refrigeração, assinale a opção correta.

• A.

  Incentivou-se o uso de refrigerantes naturais, tais como o R717, o R744 e o R600a, entre outros, cujo impacto direto sobre o aquecimento global é nulo ou desprezível.

• B.

  Proibiu-se apenas o uso dos CFCs, já que essa família de refrigerantes é responsável pelo buraco na camada de ozônio.

• C.

  Incentivou-se a utilização do gás ecológico R410a, entre outros que atendem perfeitamente às exigências do referido protocolo.

• D.

  Defendeu-se a ampliação do consumo do R134a no mercado mundial.

• E.

  Restringiram-se apenas as emissões de dióxido de carbono para a atmosfera, limitando-se o uso de ar-condicionado e refrigeração aos modelos que usam chillers por absorção de queima direta.

Aços podem passar por processamento térmico para aumentar ou reduzir a sua resistência mecânica. Neste contexto, aponte à correta:

• A.

  Quando se deseja reduzir resistência mecânica e aumentar o alongamento, um dos tratamentos aplicados é o recozimento de esferoidização, o qual altera a morfologia da cementita para o formato globular.

• B.

  Aços com teores de carbono inferiores a 0,3% (em peso) são normalmente indicados para operações de endurecimento por têmpera, por apresentarem alta temperabilidade.

• C.

  Peças que apresentam estruturas grosseiras, tais como aquelas produzidas por fundição, são comumente recozidas em temperaturas abaixo de 700ºC para refinar a sua microestrutura.

• D.

  As operações de têmpera nos aços, principalmente, aquelas que apresentam alto conteúdo de elementos de liga (tais como cromo, molibdênio, vanádio,...), devem ser executadas em resfriamentos com água, para garantir o endurecimento da peça.

Nas operações de soldagem, pode-se afirmar que:

• A.

  Aços de alta temperabilidade normalmente são mais fáceis de serem soldados, uma vez que os elementos químicos adicionados facilitam o processo de união das peças.

• B.

  A utilização de gases inertes nos processos de solda elétrica serve para reduzir a alta temperatura desenvolvida no bico de soldagem, servindo como agente refrigerante.

• C.

  Carbonos - equivalentes maiores do que 0,4% devem apresentar maiores cuidados no momento da soldagem, pois tem grande susceptibilidade para a formação de martensita e o desenvolvimento de tensões internas, que podem culminar com a abertura de trincas no material.

• D.

  A soldagem de materiais dissimilares é um procedimento fácil e comum, sendo normalmente indicada para meios em que há iminência de corrosão.