ATIVIDADE 2 - MÁQUINAS TÉRMICAS - 52_2024

ATIVIDADE 2 – MÁQUINAS TÉRMICAS – 52_2024

1ª QUESTÃO

Nos projetos de sistemas de refrigeração, deve-se levar em consideração diversos aspectos tanto do sistema quanto do ambiente/processo. Um dos principais parâmetros que precisam ser avaliados é a carga térmica, sendo um passo fundamental para dimensionar corretamente o sistema e garantir seja o conforto dos ocupantes, ou o sucesso de um determinado processo.

Fonte: Elaborado pelo professor, 2024.

A respeito de carga térmica, assinale a alternativa correta.

ALTERNATIVAS

	A radiação solar não influencia na carga térmica para conforto em edificações.
	O dia e horário de cálculo não são parâmetros que precisam ser considerados nos cálculos.
	O uso de isolamento térmico nas superfícies impacta diretamente no resultado de carga térmica.
	A localização geográfica é importante para os cálculos apenas quando se determina a carga térmica de inverno.
	A taxa de ocupação é um parâmetro que não deve ser levado em conta nos cálculos de carga térmica para conforto.

2ª QUESTÃO

1) Com relação à máquina térmica, é correto afirmar:

ALTERNATIVAS

	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.

3ª QUESTÃO

Uma ferramenta bastante importante para análise de desempenho de um ciclo de refrigeração é o diagrama que relaciona a pressão do sistema com sua respectiva entalpia, também conhecido como “Diagrama P-H”, pois a partir dele é possível coletar informações importantes para os cálculos de eficiência e dimensionamento de cada componente do sistema. Considere o Diagrama P-H representado na figura a seguir.

Fonte: Elaborado pelo professor, 2024.

Fonte: acervo do autor (2021).

Sobre o Diagrama P-H, assinale a alternativa correta:

ALTERNATIVAS

	A evaporação acontece do ponto 4 até o ponto 1.
	A compressão acontece do ponto 3 até o ponto 4.
	O processo que ocorre do ponto 2 até o ponto 3 é chamado de EXPANSÃO.
	O processo que ocorre do ponto 1 até o ponto 2 é chamado de EVAPORAÇÃO.
	O processo que ocorre do ponto 3 até o ponto 4 apresenta variação na entalpia.

4ª QUESTÃO

O conforto térmico é um aspecto importante a ser considerado para um projeto de sistema de climatização em edificações. Ao projetar um sistema de condicionamento de ar, o engenheiro mecânico deve levar em conta alguns fatores importantes para garantir o conforto térmico aos ocupantes.

Fonte: Elaborado pelo professor, 2024.

A respeito de conforto térmico, assinale a alternativa correta:

ALTERNATIVAS

	O conforto pode ser alcançado apenas por estratégias ativas de conforto.
	O conforto deve ser alcançado exclusivamente com aplicação de estratégias passivas de conforto.
	Utilizar isolamento térmico nas construções não alteram as perdas de calor através de paredes e tetos.
	Aumentar o desempenho do sistema de climatização (COP) não influencia no conforto térmico dos ocupantes.
	Apesar de ser classificada como uma condição subjetiva, pode-se aplicar estratégias no projeto, que melhorem a sensação de conforto e bem-estar dos ocupantes.

5ª QUESTÃO

Os processos de condicionamento de ar podem ser aplicados para diversas situações, seja para o resfriamento de ambientes, com o objetivo de garantir o conforto térmico dos ocupantes, quanto para aplicações em processos industriais, onde seja necessário manter a qualidade do ar para que determinados processos possam ocorrer.
A respeito de sistemas de condicionamento de ar, considere as seguintes afirmativas:

I – Os sistemas de ar condicionado do tipo “split” consistem em unidades divididas em duas partes, uma instalada no interior do ambiente a ser climatizado e outra instalada externamente, onde acontece a rejeição de calor do ambiente.
II – O sistema de ar condicionado central é ideal para edifícios comerciais, pois utilizam uma única unidade central para refrigerar diversos ambientes através de dutos e difusores.
III – Os sistemas de ar condicionado do tipo “janela” são unidades compactas instaladas diretamente em aberturas nas paredes, sendo mais adequados para espaços pequenos e de fácil instalação.
IV – O ciclo de refrigeração em um sistema de ar condicionado é composto por compressão, evaporação, compressão e expansão do gás refrigerante

Fonte: Elaborado pelo professor, 2024.

É correto o que se afirma em:

ALTERNATIVAS

	I e II, apenas.
	II e III, apenas.
	III e IV, apenas.
	I, II e III, apenas.
	I, II, III e IV.

6ª QUESTÃO

“A psicrometria compreende o estudo quantitativo das propriedades termodinâmicas do ar e a aplicação dessas características na análise dos processos de condicionamento de ar. As principais propriedades termodinâmicas do ar são a temperatura de bulbo seco, a temperatura de bulbo úmido, a temperatura de orvalho, o conteúdo de umidade, a umidade relativa, a entalpia específica e o volume específico. As relações entre as propriedades do ar podem ser representadas por meio de um diagrama denominado carta psicrométrica.”

Rodriguez, J. M. F. Máquinas Térmicas. Maringá – PR: Unicesumar, 2021, p. 97.

Em um determinado processo, ar a 25^oC e UR de 10% é umidificado adiabaticamente até sair com UR de 50%. Em seguida, o ar com UR de 50% é aquecido ao ser soprado sobre resistências elétricas até atingir 35^oC. A respeito do processo descrito e, considerando um desvio de 5% para mais e para menos, avalie as alternativas abaixo:

I. O ar entra no processo de umidificação com uma umidade de 2kg por kg de ar seco.
II. A entalpia do ar no processo de umidificação é constante e igual a aproximadamente 30,5 kJ por kg de ar seco.
III. Após o processo de umidificação, o ar adquire uma umidade de aproximadamente 5,8 g de água por kg de ar seco.
IV. O ar sai do processo de umidificação com temperatura de bulbo úmido de 16^oC.
V. Após o processo de umidificação e aquecimento, o ar adquire uma umidade relativa abaixo de 13%.
VI. Para o aquecimento da corrente ar foi necessário fornecer ao sistema aproximadamente 20 kJ por kg de ar seco.

A respeito das alternativas acima, é correto o que se afirma em:

ALTERNATIVAS

	I, IV e V, apenas.
	I, II, III e V, apenas.
	III, IV e VI, apenas.
	I, II, IV e V, apenas.
	II, III e VI, apenas.

7ª QUESTÃO

“Os conceitos da termodinâmica podem ser aplicados na geração de potência e na refrigeração. Esses processos, geralmente, operam como um ciclo termodinâmico e podem ser divididos em ciclos de potência e ciclos de refrigeração. Os dispositivos utilizados para produzir potência são comumente chamados de motores ou máquinas e operam em ciclos denominados ciclos de potência. Já os sistemas ou os equipamentos destinados à refrigeração são chamados de refrigeradores, condicionadores ou bombas de calor e operam em ciclos denominados ciclos de refrigeração.”

Rodriguez, J. M. F. Máquinas Térmicas. Maringá – PR: Unicesumar, 2021, p. 139.

Em um determinado ciclo termodinâmico, o calor é transferido de uma fornalha para uma máquina térmica a uma taxa de 100 MW e 70 MW é rejeitado para um rio próximo. A respeito do ciclo apresentado, é correto afirmar:

ALTERNATIVAS

	A eficiência energética da máquina é de 0,3.
	O rio serve como reservatório quente (fonte quente).
	O trabalho líquido realizado pela máquina é de 70 MW.
	A fornalha serve como reservatório de baixa temperatura (fonte fria).
	O processo citado trata-se de um ciclo termodinâmico de refrigeração.

8ª QUESTÃO

“Diversos exemplos de máquina térmica podem ser encontrados no nosso dia a dia como, por exemplo, em um sistema de condicionamento de ar ou em um central de geração de energia termelétrica. Uma máquina térmica pode ser classificada quanto ao ciclo, ao trabalho e ao tipo de transformação de energia.”

Elaborado pelo autor, 2023.

Com relação à máquina térmica, analise as afirmações abaixo:

I. As máquinas térmicas obedecem a Primeira Lei da Termodinâmica, pois ela é capaz de transformar parte da energia térmica em trabalho mecânico.
II. O trabalho líquido de uma “máquina térmica real” sempre será menor do que o trabalho líquido do ciclo ideal de Carnot.
III. O ar-condicionado e as centrais de vapor são exemplos de máquina térmica de ciclo fechado e os motores a combustão interna são exemplos de máquina térmica de ciclo aberto.
IV. O equacionamento de uma máquina térmica se baseia nos balanços de massa e nos balanços de energia segundo as leis termodinâmicas.
V. 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.
VI. Em uma máquina térmica, a fração do calor convertido em trabalho é chamada de eficiência térmica.

É correto o que se afirma em:

ALTERNATIVAS

	I, III, V e VI, apenas.
	II, III, IV e V, apenas.
	I, II, III, IV e VI, apenas.
	I, II, IV, V e VI, apenas.
	I, II, III, IV, V e VI.

9ª QUESTÃO

Os sistemas de condicionamento de ar, refrigeração comercial e industrial operam segundo o ciclo de compressão a vapor, onde o fluido refrigerante constantemente sofre alterações, como por exemplo processos sucessivos de expansão e compressão, além de alterar sua forma, mudando do estado líquido para o estado gasoso.

Fonte: Elaborado pelo professor, 2024.

Sobre o ciclo correspondente aos exemplos citados, assinale a alternativa correta:

ALTERNATIVAS

	O ciclo de refrigeração é composto por 3 etapas: evaporação, compressão e condensação.
	Uma das etapas do ciclo é a CONDENSAÇÃO, onde o fluido refrigerante passa do estalo líquido para o gasoso.
	Uma das etapas do ciclo é a EXPANSÃO, onde o fluido refrigerante tem sua pressão aumentada gradativamente.
	Uma das etapas do ciclo é a EVAPORAÇÃO, onde o fluido refrigerante rejeita todo o calor absorvido do ambiente.
	Uma das etapas do ciclo é a COMPRESSÃO, onde o fluido refrigerante é comprimido até atingir determinada temperatura e pressão.

10ª QUESTÃO

Atualmente, cada vez mais os ambientes comerciais e residenciais são climatizados a fim de garantir melhores condições para as pessoas que circulam. Com relação aos sistemas de climatização e refrigeração, pode-se afirmar:

ALTERNATIVAS

	O sistema de climatização e refrigeração sempre irá utilizar ar seco, uma vez que a força motriz do processo será maior.
	Mesmo tendo uma menor força motriz, o sistema de climatização e refrigeração utiliza ar úmido.
	Independentemente se o ar utilizado for seco ou úmido ele terá as mesmas propriedades termodinâmicas.
	As relações entre as propriedades da mistura ar e vapor de água independem da pressão atmosférica.
	A carta psicrométrica é um diagrama que representa apenas as relações entre as propriedades do ar seco.

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