Questões de Engenharia Mecânica da Instituto de Planejamento e Apoio ao Desenvolvimento Tecnológico e Científico (IPAD)

O eixo de um motor deve transmitir 30 kW a 3600 rpm. A máxima tensão de cisalhamento suportada pelo material é 50 MPa. O diâmetro mínimo do eixo é:

• A.

  10 mm

• B.

  15 mm

• C.

  20 mm

• D.

  25 mm

• E.

  30 mm

Um tubo de diâmetro externo D e diâmetro interno d será substituído por um eixo maciço de mesmo comprimento e de mesmo material. Para que o momento de inércia em relação ao eixo axial permaneça constante, o diâmetro do eixo maciço deve ser igual a:

• A.

  

• B.

  

• C.

  

• D.

  

• E.

  

Máquinas de fluxo podem ser classificadas em centrífugas, de fluxo misto, axiais e alternativas. Analise as seguintes afirmativas:

1. Máquinas axiais são as mais apropriadas para grandes fluxos de massa.

2. Máquinas de fluxo misto são as mais apropriadas para grandes diferenças de pressão.

3. Máquinas alternativas têm maior relação peso-potência do que máquinas rotativas.

Assinale a alternativa correta:

• A.

  Apenas a afirmativa II é verdadeira.

• B.

  Apenas a afirmativa III é verdadeira.

• C.

  As afirmativas I e II são verdadeiras.

• D.

  As afirmativas I e III são verdadeiras.

• E.

  As afirmativas II e III são verdadeiras.

As duas bombas adiabáticas apresentadas na figura abaixo consomem exatamente a mesma potência de eixo (W). O fluido, a vazão, a temperatura e a pressão na entrada das bombas também são rigorosamente iguais. Embora sejam bombas bastante parecidas, a eficiência isoentrópica da bomba A ( A η ) é diferente da eficiência isoentrópica da bomba B ( B η ).

Analise as seguintes afirmativas.

1. As entalpias nas saídas das duas bombas são iguais.

2. As entropias nas saídas das duas bombas são iguais.

3. As pressões nas saídas das duas bombas são iguais.

Assinale a alternativa correta:

• A.

  Apenas a afirmativa 1 é verdadeira.

• B.

  Apenas a afirmativa 3 é verdadeira

• C.

  Apenas as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras.

• D.

  Apenas as afirmativas 2 e 3 são verdadeiras.

• E.

  As afirmativas 1, 2 e 3 são verdadeiras.

Uma bomba isoentrópica tem a curva pressão x vazão descrita pela função Δp =ψ − λQ ; onde Δp(em Pa) é a diferença de pressão entre o recalque e a aspiração, Q (em m³ /s) é a vazão, e ψ e λ são coeficientes empíricos constantes conhecidos. A potência máxima (em W) consumida pela bomba é:

• A.

  

• B.

  

• C.

  

• D.

  

• E.

  

Os dois principais ciclos de geração de potência são os ciclos Rankine e Brayton. Estes dois ciclos quando implementados na prática podem apresentar algumas diferenças de comportamento em relação ao previsto nos ciclos ideais. Baseado no comportamento real destes ciclos de potência considere as seguintes afirmativas:

1. Sempre que se promover o aumento de pressão na caldeira de um ciclo Rankine, o seu rendimento térmico será maior.

2. Sempre que se promover o aumento de pressão na câmara de combustão de um ciclo Brayton, o seu rendimento térmico será maior.

3. A diminuição da eficiência da bomba em um ciclo Rankine tem um impacto pequeno sobre o rendimento térmico do ciclo.

4. A diminuição da eficiência do compressor em um ciclo Brayton tem um impacto pequeno sobre o rendimento térmico do ciclo.

Assinale a alternativa correta:

• A.

  Apenas as afirmativas 1 e 2 são verdadeiras.

• B.

  Apenas as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras.

• C.

  Apenas as afirmativas 1 e 3 são verdadeiras.

• D.

  Apenas as afirmativas 2 e 4 são verdadeiras.

• E.

  As afirmativas 1, 2, 3 e 4 são verdadeiras.

O diagrama abaixo representa um ciclo Rankine regenerativo, onde um aquecedor de mistura é utilizado para pré-aquecer a água que entra na caldeira.

A taxa de conversão de energia química em energia térmica, durante o processo de combustão, é comb E_comb . O rendimento térmico deste ciclo pode ser calculado como:

• A.

  

• B.

  

• C.

  

• D.

  

• E.

  

Existem vários fatores que causam a diminuição do rendimento térmico de um ciclo real de potência a vapor. Esses fatores podem ser reunidos em duas categorias de perdas: perdas energéticas devido a um isolamento não apropriado e perdas devido a processos irreversíveis no interior do ciclo. Na lista abaixo, são apresentados três fatores de irreversibilidade que diminuem o rendimento térmico. Fator

I - Perda de carga nas tubulações Fator

II - Transferência de calor no interior da caldeira Fator

III - Turbulência no interior da turbina a vapor Considerando a tecnologia utilizada na segunda metade do século XX para usinas termoelétricas operando em ciclo de vapor, esses fatores devem ser listados em ordem crescente de importância, i.e., do fator que causa menor diminuição do rendimento àquele que causa a maior diminuição do rendimento térmico.

A lista correta é:

• A.

  Fator I, II e II

• B.

  Fator II, III e I.

• C.

  Fator III, I e II.

• D.

  Fator I, III e II.

• E.

  Fator II, I e III.

Em uma termoelétrica a vapor, além dos equipamentos principais (caldeira, turbina, condensador e bomba), existe uma série de equipamentos auxiliares. Alguns são utilizados para promover a correta alimentação dos reagentes na caldeira, outros são utilizados para tratar a água percorrendo o ciclo e outros ainda são instalados para minimizar a emissão de gases na atmosfera. Entre os equipamentos auxiliares está o desaerador, cuja principal função é:

• A.

  Filtrar a água no condensador, com o objetivo de minimizar a presença de partículas sólidas suspensas.

• B.

  Diminuir gases dissolvidos na água, visando minimizar a corrosão..

• C.

  Abaixar a temperatura na entrada da bomba do condensador, visando minimizar a cavitação.

• D.

  Aumentar o grau de vorticidade da água na entrada da turbina, aumentando o número de swirl.

• E.

  Diminuir o excesso de ar na caldeira, de forma a tornar a queima mais próxima da estequiométrica

A tendência à corrosão de um material está intimamente ligada ao ambiente ao qual este material está exposto. Analise as situações abaixo:

1. Ferro submerso em água neutra com oxigênio dissolvido.

2. Ferro dissolvido em água neutra sem oxigênio dissolvido.

3. Cobre submerso em água neutra com oxigênio dissolvido.

4. Cobre dissolvido em água neutra sem oxigênio dissolvido.

5. Cobre submerso em ácido com oxigênio dissolvido.

6. Cobre dissolvido em ácido sem oxigênio dissolvido.

Assinale a alternativa correta

• A.

  O metal apresenta alta tendência à corrosão apenas nas situações 1 e 3.

• B.

  O metal apresenta alta tendência à corrosão apenas nas situações 1 e 5.

• C.

  O metal apresenta alta tendência à corrosão apenas nas situações 3 e 5.

• D.

  O metal apresenta alta tendência à corrosão nas situações 1, 3 e 5.

• E.

  O metal apresenta alta tendência à corrosão nas situações 3, 4, 5 e 6.