Questões de Concurso

Um engenheiro projeta a parede plana de um forno industrial com duas camadas X₁ e X₂ de refratários. A camada X₁ tem espessura de 0,05 m e condutividade térmica de 1,0 W/(m.K). A camada X₂ tem espessura de 0,10 m e condutividade térmica de 0,5 W/(m.K). A temperatura da superfície externa da camada X₁ (lado quente) é de 100 °C, e a da superfície externa da camada X₂ (lado frio) é de 20 °C.
A taxa de transferência de calor por unidade de área dessa parede composta, em W/m², é

Um engenheiro está projetando um trocador de calor (casco e tubos) para resfriar óleo de um motor industrial. Para dimensionar a área de troca térmica necessária, ele precisa primeiro calcular o Coeficiente Global de Transferência de Calor (U), que representa a resistência total à transferência de calor. Nesse trocador, o calor passa por duas etapas principais de convecção, sendo a primeira a convecção interna, do fluido interno para a parede do tubo, com coeficiente de 100 W/(m² ·K), e a segunda a convecção externa, da parede do tubo para o óleo externo, com coeficiente de 50 W/(m² ·K).
Desprezando-se a resistência térmica da própria parede do tubo (condução) e qualquer efeito de sujeira (incrustação), o Coeficiente Global de Transferência de Calor (U) do trocador, em W/(m² ·K), é

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?