2. Questões de Concurso

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Um engenheiro precisa calcular a perda de carga em um trecho de um oleoduto. Nesse oleoduto, flui um óleo com viscosidade dinâmica de 0,5 Pa·s e densidade de 800 kg/m³, que escoa em regime laminar por uma tubulação horizontal de diâmetro de 0,1 m e comprimento de 10 m. A velocidade média do escoamento é de 1,0 m/s.
Qual é a perda de carga devido ao atrito ao longo da tubulação, em metros?
Dado g = 10m/s²

Um engenheiro de manutenção precisa especificar a capacidade máxima de um chiller (refrigerador industrial) de 5 kW para resfriar o fluido de corte de um centro de usinagem. O chiller deve operar no limite teórico (Ciclo de Carnot) entre a temperatura ambiente (fonte quente) e a temperatura do fluido (fonte fria). Para isso, o engenheiro considerou um ciclo de refrigeração ideal (Ciclo de Carnot) que opera entre uma fonte fria a -23,15 °C e uma fonte quente a 26,85 °C.


Se o refrigerador opera com uma potência de entrada de 5 kW, qual é a taxa máxima de remoção de calor que o equipamento pode fornecer ao ambiente frio, em kW?

Um engenheiro projeta um atuador pneumático (sistema pistão-cilindro) para uma linha de montagem. O sistema deve realizar trabalho ao expandir o ar (gás ideal) para empurrar uma peça. Durante a expansão, o sistema é aquecido para manter a pressão constante. Para essa solução, adotou-se o modelo de um gás ideal contido em um cilindro com pistão que sofre uma expansão isobárica reversível a uma pressão constante de P = 200 kPa. O volume inicial do gás é 0,5 m³, e o final,1,5 m³ . Durante esse processo, o gás recebe Q = 350 kJ de calor.
Qual é a variação da energia interna do gás durante essa expansão, em kJ?
Um estudante de engenharia mecânica está aprendendo os quatro processos fundamentais que compõem o ciclo de uma usina termelétrica a vapor (Ciclo de Rankine): bombeamento, aquecimento, expansão e condensação.
No ciclo de Rankine ideal, que modela o funcionamento de usinas termelétricas a vapor, o processo de compressão do fluido de trabalho (água) ocorre em qual equipamento e sob quais condições termodinâmicas?
Um engenheiro precisa selecionar um motor elétrico para acionar uma bomba centrífuga em um sistema de irrigação. O motor deve ter potência suficiente para fornecer a energia hidráulica necessária ao fluido, compensando as perdas de eficiência da bomba. Essa bomba centrífuga deve elevar uma vazão mássica de água de 10 kg/s a uma altura manométrica total de 20 m. A eficiência total da bomba é de 80%, e a aceleração da gravidade é de 10 m/s² .
A potência elétrica necessária para acionar a bomba, em kW, é
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