m Aquinas de Fluxo

CONCURSO PETROBRAS E NGENHEIRO ( A ) D E E QUIPAMENTOS J ÚNIOR - M ECÂNICA E NGENHEIRO ( A ) J ÚNIOR - Á R E A : M ECÂNICA

T F A R D Máquinas de Fluxo Questões Resolvidas

Q UESTÕES RETIRADAS DE PROV PROVAS DA BANCA CESGRANRIO

Eng. Juliano Nunes Eng. Roni G. Rigoni www.exatasconcursos.com.br

Introdução

T F A R D

Recomendamos que o candidato primeiro estude a teoria referente a este assunto, e só depois utilize utilize esta apostila. apostila. Recomendamo Recomendamoss também também que o candidato candidato primeiro tente resolver resolver cada questão, sem olhar a resolução, e só depois observe como nós a resolvemos. Deste modo acreditamos que este material será de muito bom proveito.

Não será dado nenhum tipo de assistência pós-venda para compradores deste material, ou seja, qualquer dúvida referente às resoluções deve ser sanada por iniciativa própria do comprador, seja consultando consultando docentes docentes da área ou a bibliogr bibliografia. afia. Apenas serão considerad considerados os casos em que o leitor encontrar algum erro (conceitual ou de digitação) e desejar informar ao autor tal erro a fim de ser corrigido.

Os autores deste material não tem nenhum tipo de vínculo com a empresa CESGRANRIO. As resoluções aqui apresentadas foram elaboradas por Juliano de Paula Nunes, formado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Paraná e aprovado em primeiro lugar no concurso Petrobras 2012 para o cargo de Engenheiro( Engenheiro(a) a) de Equipament Equipamentos os Júnior - Mecânica. A organização organização,, edição edição e revisão do material foi feita pelo Eng. Roni Gabriel Rigoni. Este material material é de uso exclusivo exclusivo do Comprador Comprador Cód. T64TRJ73YN T64TRJ73YNKS. KS. Sendo vedada, vedada, por quaisquer meios e a qualquer título, a sua reprodução, cópia, divulgação e distribuição. Sujeitando-se o infrator à responsabilização civil e criminal. Faça um bom uso do material, e que ele possa ser muito útil na conquista da sua vaga.

Introdução

T F A R D

Recomendamos que o candidato primeiro estude a teoria referente a este assunto, e só depois utilize utilize esta apostila. apostila. Recomendamo Recomendamoss também também que o candidato candidato primeiro tente resolver resolver cada questão, sem olhar a resolução, e só depois observe como nós a resolvemos. Deste modo acreditamos que este material será de muito bom proveito.

Não será dado nenhum tipo de assistência pós-venda para compradores deste material, ou seja, qualquer dúvida referente às resoluções deve ser sanada por iniciativa própria do comprador, seja consultando consultando docentes docentes da área ou a bibliogr bibliografia. afia. Apenas serão considerad considerados os casos em que o leitor encontrar algum erro (conceitual ou de digitação) e desejar informar ao autor tal erro a fim de ser corrigido.

Os autores deste material não tem nenhum tipo de vínculo com a empresa CESGRANRIO. As resoluções aqui apresentadas foram elaboradas por Juliano de Paula Nunes, formado em Engenharia Mecânica pela Universidade Federal do Paraná e aprovado em primeiro lugar no concurso Petrobras 2012 para o cargo de Engenheiro( Engenheiro(a) a) de Equipament Equipamentos os Júnior - Mecânica. A organização organização,, edição edição e revisão do material foi feita pelo Eng. Roni Gabriel Rigoni. Este material material é de uso exclusivo exclusivo do Comprador Comprador Cód. T64TRJ73YN T64TRJ73YNKS. KS. Sendo vedada, vedada, por quaisquer meios e a qualquer título, a sua reprodução, cópia, divulgação e distribuição. Sujeitando-se o infrator à responsabilização civil e criminal. Faça um bom uso do material, e que ele possa ser muito útil na conquista da sua vaga.

Índice de Questões

T F A R D Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - Petrobras 2012/1

Q41 (pág. Q41 (pág. 1), Q42 1), Q42 (pág. (pág. 2), Q43 2), Q43 (pág. (pág. 2), Q44 2), Q44 (pág. (pág. 3).

Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - Petrobras 2011

Q48 (pág. Q48 (pág. 4), Q49 4), Q49 (pág. (pág. 5), Q50 5), Q50 (pág. (pág. 5), Q55 5), Q55 (pág. (pág. 6).

Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - Petrobras 2010/1

Q15 (pág. Q15 (pág. 7), Q27 7), Q27 (pág. (pág. 8), Q28 8), Q28 (pág. (pág. 9), Q47 9), Q47 (pág. (pág. 10), Q56 10), Q56 (pág. (pág. 12), Q57 12), Q57 (pág. (pág. 11). Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - Petrobras 2006

Q38 (pág. Q38 (pág. 13), Q39 13), Q39 (pág. (pág. 14), Q41 14), Q41 (pág. (pág. 15).

Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Mecânica - Petrobras 2006

Q43 (pág. Q43 (pág. 16).

Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Pleno - Mecânica - Petrobras 2005

Q42 (pág. Q42 (pág. 17), Q45 17), Q45 (pág. (pág. 18), Q46 18), Q46 (pág. (pág. 19), Q49 19), Q49 (pág. (pág. 20), Q50 20), Q50 (pág. (pág. 21), Q51 21), Q51 (pág. (pág. 22).

Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - Petrobras Biocombustível 2010


Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - Termoaçu 2008

Q39 (pág. Q39 (pág. 24), Q40 24), Q40 (pág. (pág. 26), Q41 26), Q41 (pág. (pág. 25), Q42 25), Q42 (pág. (pág. 27), Q60 27), Q60 (pág. (pág. 28).

Prova: Engenheiro(a) de Termelétrica Júnior - Mecânica - Termorio 2009


Prova: Engenheiro(a) de Equipamentos Júnior - Mecânica - REFAP 2007 Q31 (pág. Q31 (pág. 31), Q32 31), Q32 (pág. (pág. 32). Prova: Engenheiro(a) de Manutenção Pleno - Ênfase Mecânica - PetroquímicaSuape 2011 Q44 (pág. Q44 (pág. 33), Q45 33), Q45 (pág. (pág. 34), Q46 34), Q46 (pág. (pág. 35).

MÁQUINAS MÁQUINAS DE FLUXO

www.ExatasConcursos.com.br

Prova: Engenheiro(a) Júnior - Área: Mecânica - Transpetro 2012 Q56 (pág. Q56 (pág. 36), Q57 36), Q57 (pág. (pág. 37), Q60 37), Q60 (pág. (pág. 38). Prova: Engenheiro(a) Júnior - Área: Mecânica - Transpetro 2008 Q29 (pág. Q29 (pág. 38), Q30 38), Q30 (pág. (pág. 39), Q31 39), Q31 (pág. (pág. 40). Prova: Engenheiro(a) Júnior - Área: Mecânica - Transpetro 2006 Q36 (pág. Q36 (pág. 41), Q37 41), Q37 (pág. (pág. 42). Prova: Engenheiro(a) Pleno - Área: Mecânica - Transpetro 2006

T F A R D Q28 (pág. Q28 (pág. 43), Q36 43), Q36 (pág. (pág. 44).

Número Número total de questões resolvidas nesta apostila: 50

Material de uso exclusivo do Comprador Cód. T64TRJ73YNKS. Sendo vedada, por quaisquer meios e a qualquer título, a sua reprodução, cópia, divulgação e distribuição. Sujeitando-se o infrator à responsabilização civil e criminal.

Máquinas de Fluxo S K N Y 3 7 Questão 1 ( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2012/1 ) J R T 4 6 T S K N Y 3 7 J R T Resolução: 4 6 T I - FALSA. Os compressores têm por objetivo promover um aumento na pressão S do gás. K N II - VERDADEIRA. O pistão se desloca em um sentido ao admitir o gás, e no Yoposto ao comprimi-lo por redução de volume. sentido 3 7 III - J VERDADEIRA. A compressão pode ocorrer em mais de um estágio, quando R apenas um estágio for insuficiente para se obter a razão de compressão de T 4 sejada. 6 T Com relação ao compressor alternativo de pistão, considere as afirmações abaixo.

I - É uma máquina de deslocamento positivo que utiliza um pistão inserido em um cilindro para produzir um aumento de temperatura. II - O pistão se desloca no interior de um cilindro num determinado sentido, admitindo o gás à pressão de admissão, e, em seguida, se desloca no sentido contrário, fazendo a compressão através da redução de volume. III - Dependendo da razão total de compressão que se deseja obter, pode haver mais de um estágio. É correto o que se afirma em (A) I, apenas. (B) II, apenas. (C) I e III, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III.





Alternativa (D) 



MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 2

2


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2012/1 )

O fenômeno da cavitação pode ocorrer em bombas centrífugas, afetando-lhes o desempenho. Tal fenômeno consiste na (A) solidificação de um líquido que está em movimento, devido a alterações na sua condutividade térmica, que, no caso, aumenta e alcança a condutividade térmica de sólido, correspondente à sua pressão. (B) solidificação de um líquido que está em movimento, devido a alterações na sua temperatura, que, no caso, diminui e alcança a temperatura de sólido, correspondente à sua pressão. (C) vaporização de um líquido que está em movimento, devido a alterações na sua massa específica, que, no caso, aumenta e alcança a massa específica de vapor, correspondente à sua temperatura. (D) vaporização de um líquido que está em movimento, devido a alterações na sua pressão, que, no caso, diminui e alcança a pressão de vapor, correspondente à sua temperatura. (E) vaporização de um líquido que está em movimento, devido a alterações no seu volume específico, que, no caso, diminui e alcança o volume específico de vapor, correspondente à sua temperatura.

S K N Y 3 Resolução: 7 J A cavitação consiste na vaporização do líquido em movimento, formando R T bolhas de ar que podem se chocar contra a carcaça e as pás da bomba, gerando 4 vibrações e desgastes. 6 T Este fenômeno ocorre quando a pressão de sucção da bomba é tão ele S vada que reduz a pressão do líquido até a pressão de vapor correspondente à K temperatura na qual se encontra. N Y 3 Alternativa (D) 7 J R T Questão 3 4 Jr - Mecânica - Petrobras 2012/1 ) ( Eng. de Equipamentos 6 T S K N Y 3 7 J R T 4 6 T 







Com relação ao compressor de diafragma, considere as afirmações abaixo.

I - O compressor de diafragma é uma máquina alternativa de deslocamento positivo que utiliza um pistão para deslocar um fluido hidráulico que aciona um diafragma que realiza a compressão do gás. II - O emprego de materiais de alta resistência na fabricação do diafragma permite a compressão de gases quentes e a utilização de elevadas razões de compressão no compressor de diafragma. III - A configuração do elemento de compressão em diafragma não exige lubri ficação para as vedações do pistão e da haste, como ocorre nos compressores alternativos de pistão. É correto o que se afirma em (A) I, apenas. (B) II, apenas. (C) I e III, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III.

Resolução: I - VERDADEIRA. A compressão do gás é feita por um diafragma, cujo deslocamento é gerado pelo movimento de um pistão, sendo que a transmissão Material de uso exclusivo do Comprador Cód. T64TRJ73YNKS. Sendo vedada, por quaisquer meios e a qualquer título, a sua reprodução, cópia, divulgação e distribuição. Sujeitando-se o infrator à responsabilização civil e criminal.

MÁQUINAS DE FLUXO

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da pressão ao diafragma é realizada por um fluido hidráulico. II - VERDADEIRA. Materiais resistentes a altas temperaturas e elevados esforços mecânicos podem ser utilizados nos diafragmas, permitindo que o compressor opere sob condições mais severas. III - VERDADEIRA. Como as extremidades do diafragma são fixas ao cilindro, não ocorre movimentação relativa entre ambos. Portanto, não é necessário o uso de lubrificantes.

S K N Alternativa (E) Y 3 7 J R Questão 4 ( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2012/1 T ) 4 6 T S K N Y 3 7 J Resolução: R T Para escoamentos incompressíveis (cujo número de Mach é menor que 0,3), 4 a equação da conservação 6 Tda massa fornece: A v = A v S K Dessa N forma, a velocidade do vapor ao escoar pelo bocal aumenta, uma vez Y que a área da seção do bocal decresce. Pela equação de Bernoulli, considerando 3 7de corrente que passa pelo eixo do bocal: uma linha J R p v p v + = + T ρ 2 ρ 2 4 6 Como a velocidade do vapor aumenta ao longo do bocal, sua pressão deve T 







Nas turbinas de ação, o jato de vapor incide diretamente sobre as palhetas. Tais turbinas são constituídas de bocais fixos onde o vapor, ao passar, (A) se expande, o que diminui a pressão e aumenta a velocidade. (B) se expande, o que aumenta a pressão e diminui a velocidade. (C) se expande, o que aumenta a pressão e aumenta a velocidade. (D) é comprimido, o que aumenta a pressão e aumenta a velocidade. (E) é comprimido, o que diminui a pressão e diminui a velocidade.

1

1

1

2

2 1

2

2

2 2

cair, caracterizando uma expansão.





Alternativa (A) 




MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 5

4


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2011 )

O diagrama pressão-volume, abaixo, ilustra a redução do trabalho de compressão numa compressão em três estágios, com arrefecimento do gás ao sair na descarga de cada estágio.

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

SILVA, N. F. Compressores Alternativos Industriais. Rio de Janeiro: Interciência, 2009.

Parte 1

A área que representa a redução do trabalho adiabático reversível, devido à refrigeração do gás ao ser descarregado pelo 2o estágio, corresponde a

S K N Y 3 7 J R Resolução: T 4 O arrefecimento após o gás sair do segundo estágio é o processo 2b 2b , 6 T estágio é o processo 2b 2c . já a compressão do terceiro S Dessa forma, para que seja obtida a pressão p não será necessário K realizar sobre o gás o trabalho correspondente à área superior direita, N A . Tal trabalho seria necessário caso não houvesse arrefecimento. Y 3 7 J Alternativa (E) R T 4 6 T (A) A1-2a-4a-4-1

(B) A2a’-2b’-4b-4a-2a’ (C) A2a-2b-2b’-2a’-2a (D) A2b”-2c’-3-4b-2b” (E) A2b-2-2c’-2b”-2b





−

−





d3

2−2c −2b −2b −2b










MÁQUINAS DE FLUXO

5


Parte 2

A área A 1-2-3-4-1 representa o trabalho (A) adiabático reversível de compressão realizado no caso de um único estágio, sendo o processo que consome a maior quantidade de energia. (B) adiabático reversível de compressão realizado no caso de um único estágio, sendo o processo que consome a menor quantidade de energia. (C) adiabático irreversível de compressão realizado no caso de um único estágio, sendo o processo onde a temperatura de descarga é mantida constante e igual à temperatura de admissão. (D) isométrico irreversível de compressão realizado em múltiplos estágios, sendo o processo que consome a menor quantidade de energia. (E) isométrico de compressão realizado em múltiplos estágios, sendo que a energia consumida nesse processo corresponde à soma da energia consumida em cada um dos estágios envolvidos.

S K Resolução: N Y A área A representa o trabalho adiabático reversível de com 3 7 pressão com estágio único, uma vez que o processo 1-2 representa a compressão J R adiabática em um único estágio, e os processos de admissão e descarga são T ideais (isobáricos e adiabáticos). 4 6 Como não há trocas de calor no ciclo, os processos Tsão reversíveis. A quantidade de energia consumida nesse caso é maior, pois, como pode ser observado S no diagrama, essa é a maior área, ou seja, K mais trabalho deverá ser realizado N sobre o gás. Y 3 7 Alternativa (A) J R T 4 Questão 6 6 ( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2011 ) T S K N Y 3 7 J R T 4 6 T 1−2−3−4−1









Relacione as bombas centrífugas da coluna à esquerda com suas respectivas características, apresentadas na coluna à direita. I – Radial

II – Helicoidal III – Diagonal IV – Axial

P – Toda a energia recebida pelo fluido é obtida por meio de forças centrífugas aplicadas no líquido devido à rotação. Utilizada quando se necessita de cargas manométricas mais significativas do que as vazões. Também denominada centrífuga pura. Q – Parte da energia fornecida ao fluido é devida à força centrífuga, e parte é devida à força de arrasto. Utilizada para cargas manométricas e vazões com valores médios. R – Parte da energia fornecida ao fluido é devida à força centrífuga, e parte é devida à força de arrasto. Utilizada para vazões mais significativas do que às cargas atendidas. S – A energia transmitida ao fluido é devida puramente às forças dearrasto. Utilizada para vazões mais significativas do que para as cargas atendidas. T – Toda a energia recebida pelo fluido é obtida por meio de forças centrífugas aplicadas no líquido devido à rotação. Utilizada quando se necessita de baixas cargas manométricas e baixas vazões.

A associação correta é (A) I – P , II – Q , III – R (B) I – P , II – R , III – S (C) I – Q , II – R , III – S (D) I – Q , II – S , III – R (E) I – T , II – Q , III – P

e e e e e

IV – S IV – T IV – P IV – T IV – S


MÁQUINAS DE FLUXO

6


Resolução: Nas bombas radiais, a energia recebida pelo fluido é devia às forças centrífugas, e elas são utilizadas para altas cargas e baixas vazões. Nas axiais, a energia recebida é devida às forças de arrasto, e elas são utilizadas para altas vazões e baixas cargas. Nas bombas diagonais e helicoidais, a transferência de energia ocorre por forças de arrasto e centrífuga, no entanto a bomba diagonal é utilizada para altas vazões e baixas cargas, e a helicoidal para vazões e cargas moderadas.

Questão 7

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K N Y 3 Alternativa (A) 7 J R T 4 6 T 







( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2011 ) As turbinas a vapor de vários conjuntos de pás no mesmo eixo, conforme o modo de disposição dos estágios, são classificadas como turbinas de estágios de:

(A) temperatura; velocidade; e temperatura e velocidade. (B) temperatura; pressão; e temperatura e pressão. (C) pressão; entropia; e pressão e entropia.

(D) pressão; velocidade; e pressão e velocidade.

S K N Resolução: Y 3 7 As variáveis de interesse nos estágios das turbinas são a pressão e a ve J locidade do vapor. Dessa forma, elas são classificadas em turbinas com estágios R T de pressão (Rateau), de velocidade (Curtis), e de pressão e velocidade (Curtis 4 Rateau). 6 T (E) pressão; entalpia; e pressão e entalpia.





Alternativa (D) 




MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 8

7


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2010/1 ) No que se refere a bombas centrífugas e às leis de semelhança para a determinação de um novo ponto de trabalho, analise as afirmativas abaixo. I

- A vazão

volumétrica aumenta cubicamente com a velocidade de rotação do impelidor. A ca rg a hi dr áu li ca da bo mb a au me nt a quadraticamente com a velocidade de rotação do impelidor. A potência da bomba aumenta li nearmente com a velocidade de rotação do impelidor.

II

-

S K N Y 3 7 J R T 4 Resolução: 6 T As leis de semelhança para bombas centrífugas são baseadas em três grupos adimensionais: S K N Coeficiente de vazão: Y 3 Coeficiente de carga: 7 J Coeficiente de potência: R T 4aumenta linearmente, a carga hidráulica aumenta Dessa forma, a vazão 6 T aumenta cubicamente com a velocidade de rotação quadraticamente, e a potência do impelidor. S K N Alternativa (B) Y 3 7 J R T 4 6 T III

-

Está correto o que se afirma em (A) I, apenas. (B) II, apenas. (C) III, apenas. (D) I e II, apenas. (E) I, II e III.

•

Q nD 3

•

H n2 D2

•

P ρn3 D5










MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 9

8


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2010/1 ) A carg a hidráu lica forneci da por uma b omba cent rífuga é igual a 100 m. A vazão de água bombeada é igual a 0,0002 m3/s, sendo a eficiência da bomba igual a 0,8 e a velocidade angular do impelidor da bomba igual a 0,5 rad/s. O torque no eixo da bomba, em Nm, é de Dado: peso específico da água igual a 10.000 N/m 3.

(A) (B) (C) (D) (E)

100 200 300 400 500

Resolução: A potência hidráulica da bomba é:

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K Como a eficiência da bomba é 0,8, a N potência efetiva no eixo da bomba será: Y P 3 200 P = = = 250W η 70, 8 J R A potência necessária para manter uma velocidade angular constante é T dada por: 4 6 T P = T ω 250 = T 0, 5 S K T = 500N m N Y 3 Alternativa (E) 7 J R T 4 6 T P h = γQH = 10000 × 0, 0002 × 100 = 200W

h

ef

ef

×










MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 10

9


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2010/1 ) Considerando as bombas centrífugas operando com água líquida, analise as afirmativas a seguir. I

-

II

-

III

-

O NPSH requerido aumenta com o aumento da vazão volumétrica da água. O NPSH requerido aumenta com o aumento da temperatura da água. O NPSH disponível aumenta com o aumento da temperatura da água.

Está correto APENAS o que se afirma em (A) I. (B) II. (C) III. (D) I e II. (E) I e III.

Resolução:

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K N Yapenas das características da bomba, II - FALSA. O NPSH requerido depende 3 7 e da pressão de vapor da água. não sofrendo influência da temperatura J R da água leva a uma maior pressão de III - FALSA. Um aumento na T temperatura 4 da energia de sucção da bomba deverá ser vapor. Logo, o valor máximo 6 menor, a fim de queT não haja cavitação. S Alternativa (A) K N Y 3 7 J R T 4 6 T I - VERDADEIRA. Para uma maior vazão de água, é necessária uma maior energia de sucção da bomba, logo o NPSH requerido aumenta.










MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 11

10



Dentre os diagramas Pressão – Velocidade apresentados a seguir, aquele que corresponde a uma turbina a vapor com escalonamento de pressão (turbina Rateau) é

VELOCIDADE R O P O A Ã V S O I S D M O D Ã A S A S N E R P

(A)

S Á P S A N

S I A S C O O N B

O Ã S S E R P

VELOCIDADE DO VAPOR AO ENTRAR

S I S A O C N O B

(C)

R O P A V O D O Ã S S E R P

R A R T N E O A

S Á P S A N

R O P A V O D O Ã S S E R P

R A R T N E O A

E D A D I C O L E V


NAS PÁS MÓVEIS

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T NAS PÁS FIXAS

VELOCIDADE DO VAPOR AO SAIR

PRESSÃO DO CONDENSADOR

NAS PÁS MÓVEIS

O Ã S S E R P


R O P O A Ã V S O I S D M O D Ã A S A S N E R P

(B)


E D A D I C O L E V

NOS BOCAIS

PRESSÃO

O A D D Í E A D S A A D I N C R O O L P E A V V

S I A C O B S O N

E D A D I C O L E V

R I A S O A R O P A V O D

R O P O A Ã V S O I S D M O D Ã A S A S N E R P

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T (D)



NAS PÁS FIXAS

P R E S S Ã O

VELOCIDADE DO VAPOR NA SAÍDA

VELOCIDADE


NAS PÁS MÓVEIS

NAS PÁS FIXAS . C O L E V

VELOCIDADE DO VAPOR NA SAÍDA

S K N Y 3 7 J Resolução: R T Turbina a vapor com escalonamento de pressão é aquela em que a pressão 4cai a cada estágio, apenas nos bocais fixos. O diagrama da alternativa (A) corre 6 T sponde a uma turbina elementar de ação (único estágio); a (B) é uma turbina com (E)

PRESSÃO

1º DEGRAU

VELOCIDADE DO VAPOR NA ADMISSÃO

2º DEGRAU


estágios de velocidade (Curtis), pois a velocidade do vapor cai a cada estágio, nas pás móveis; a (D) corresponde a uma turbina de reação, uma vez que a pressão cai tanto nas pás fixas quanto nas pás móveis; e a (E) representa uma turbina com estágios de pressão e de velocidade (Curtis-Rateau). A alternativa (C) apresenta Material de uso exclusivo do Comprador Cód. T64TRJ73YNKS. Sendo vedada, por quaisquer meios e a qualquer título, a sua reprodução, cópia, divulgação e distribuição. Sujeitando-se o infrator à responsabilização civil e criminal.

MÁQUINAS DE FLUXO

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um diagrama correspondente a uma turbina com estágios de pressão (Rateau). 



Alternativa (C) 



S K Questão 12 ( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2010/1 ) N Y 3 7 J R T 4 6 T S K N Resolução: Y 3 O grau de reação de um estágio de uma turbina a vapor corresponde à 7 fração da variação de entalpia total J que ocorre nas pás móveis, ou seja: R ∆h T GR = 4 ∆h 6 T GR = 10 10+ 15 GR = 0, 4 = 40% S K N Alternativa (B) Y 3 7 J R T 4 6 T Se a variação de entalpia através das pás móveis e das pás fixas de um estágio de uma turbina a vapor é, respectivamente, 10 kJ/kg e 15 kJ/kg, então, o grau de reação do estágio é (A) 33% (B) 40% (C) 50% (D) 60% (E) 67%

pasmoveis total










MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 13


O mapa de desempenho abaixo corresponde a um compressor centrífugo de pequeno porte e de um único estágio, utilizado para comprimir o ar associado a motores. O eixo vertical indica a relação de compressão e o horizontal indica a vazão mássica aspirada. As linhas inclinadas correspondem à rotação e as pontilhadas correspondem à eficiência isentrópica. Com base nas características desse tipo de compressor, analise as afirmativas que se seguem. 1.6 0 3 0 .

o ã s s e r p m o c e d o ã ç a l e R

1 4 0 r e v / s

4 0 0.

1.4

0. 5 0 n C =

I

-

II

-

III

6 0 4 0

1.3

1 2 0

1 0 0

8 0

1.5

12


5 0 . 5

-

Esse compressor deve operar com uma rotação relativamente alta para apresentar um bom rendimento adiabático e, por causa disso, quando utilizado na compressão de ar em motores de combustão interna, ele é mais adequado para funcionar conectado a uma turbina do que acionado pelo próprio motor. As curvas características mostradas no mapa podem ser utilizadas para a determinação do ponto de operação desse compressor para qualquer tipo de gás, desde que conhecidas a vazão mássica de aspiração e a relação de compressão, uma vez que as curvas independem da natureza do gás aspirado. Considerando-se que esse compressor opere em um sistema sob uma dada relação de compress ão e uma dada rotação, se uma manobra no processo r eduzir a pressão de descarga sem que nenhuma outra perturbação ocorra, então a rotação será reduzida.

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

Está correto o que se afirma em (A) I, apenas. (B) II, apenas. (C) I e II, apenas. (D) I e III, apenas. (E) I, II e III.

2 0

1.2

S K N Y 3 Resolução: 7 J R I - VERDADEIRA. O compressor atingirá rendimentos adiabáticos maiores para T uma faixa de rotações 4 mais elevadas, entre 8 0 e 100rev/s. 6 II - FALSA. O mapa de T desempenho de um compressor é diferente para gases diferentes, uma vez que o rendimento adiabático, por exemplo, depende das S propriedades Ktermodinâmicas do gás aspirado. N III - VERDADEIRA. Uma redução na pressão de descarga leva a uma redução Y 3 na relação de compressão. Quando isso ocorre, o normal é que a rotação 7 J seja reduzida, a fim de manter a vazão de gás constante. R T 4 Alternativa (D) 6 T 1.1 0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

Vazão mássica, kg/s










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Questão 14

13


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2006 ) Em compressores, a relação de compressão é definida pela razão entre a pressão de descarga e a pressão de sucção do gás. Acerca das características de operação de um compressor alternativo, é correto afirmar que: (A) o compressor de duplo efeito, quando comparado ao de simples efeito, oferece maior pressão de descarga para um certo volume da câmara de compressão, maior rendimento mecânico do compressor e maior regularidade da solicitação ao acionador. (B) a operação do compressor, em uma temperatura menor do que a temperatura máxima prevista para a descarga do gás, resulta num aumento da resistência mecânica do material, permitindo a elevação da pressão acima da pressão máxima de descarga do sistema. (C) se a relação de compressão for alterada pela mudança apenas da pressão de descarga, o pico de consumo de potência pelo compressor não corresponderá, necessariamente, ao valor máximo da pressão de descarga. (D) se a relação de compressão for alterada pela mudança apenas da pressão de sucção, o valor máximo desta relação corresponderá ao pico de consumo de potência pelo compressor. (E) quando o gás é uma substância pura, o trabalho por unidade de massa adiabático consumido pelo compressor é obtido através do diagrama pressão-entalpia, a partir do conhecimento da temperatura e pressão de sucção e da relação de compressão.

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K N Y 3 Resolução: 7 J R (A) INCORRETA. O compressor de duplo efeito oferece uma menor pressão de T descarga para o mesmo 4 volume da câmara de combustão. 6 T mecânica do material é maior para temperaturas (B) INCORRETA. A resistência mais baixas, mas isso não implica que a pressão possa ser elevada acima da S K de descarga do compressor. pressão máxima N (C) INCORRETA. Y Nessa situação, o pico de consumo de potência corresponde 3 ao máximo valor da pressão de descarga. 7 J (D) INCORRETA. Nessa situação, o pico do consumo de potência pode não cor R T responder à máxima relação de compressão. 4 6 T (E) CORRETA. Para uma substância pura, o trabalho pode ser obtido através do diagrama p-h, dadas as informações necessárias (temperatura e pressão de sucção, e relação de compressão). 



Alternativa (E)  


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Questão 15

14


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2006 ) Acerca das turbinas a vapor, assinale a afirmativa correta. (A) As turbinas de reação apresentam menor número de estágios do que as de impulsão para uma mesma energia disponível. (B) O estágio de reação é o que apresenta o menor salto entálpico, quando comparado com os Estágios Curtiss e Rateau nas mesmas condições. (C) O estágio de velocidade ou Estágio Curtiss é constituído por uma ordem de expansores e uma ordem de palhetas móveis. (D) O rendimento do Estágio Curtiss é maior do que o de um estágio de pressão, por operar com velocidades mais elevadas. (E) No estágio de pressão ou Estágio Rateau, o decréscimo de energia ocorre apenas no expansor do estágio e o decréscimo de velocidade ocorre nas palhetas móveis, enquanto nas palhetas guias a pressão e a temperatura permanecem constantes.

Resolução:

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K N (B) CORRETA. Como nas turbinas de Y reação a expansão do vapor ocorre tanto 3 nas pás fixas quanto nas móveis, o salto entálpico em cada estágio é menor 7 do que nas turbinas de ação. J R (C) INCORRETA. A turbina T Curtis possui uma ordem de expansores, duas de 4 palhetas móveis, e entre elas uma de palhetas guias. 6 T (D) INCORRETA. O rendimento de uma turbina Curtis é menor do que de uma S turbina com estágios K de pressão (Rateau). N (E) INCORRETA. Na turbina Rateau, a cada estágio existem bocais, onde ocorre Y a expansão do vapor, e não existem palhetas guias. Tal descrição corre 3 7 a uma turbina com estágios de velocidade (Curtis). sponde J R T Alternativa (B) 4 6 T (A) INCORRETA. As turbinas de reação possuem mais estágios.










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Questão 16

15


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Petrobras 2006 ) Observe as afirmações a seguir acerca de uma bomba centrífuga e assinale a única INCORRETA. (A) A determinação da vazão máxima permissível da bomba de um sistema é obtida pela interseção das curvas de NPSH disponível versus vazão e de NPSH requerido versus vazão. (B) O aumento da vazão implica o aumento do NPSH disponível e a redução do NPSH requerido. (C) O NPSH requerido em função da vazão é fornecido pelo fabricante da bomba e pode ser reduzido com a utilização de pás guias na entrada do impelidor, gerando, assim, uma pré-rotação, ou ainda através do uso de um rotor axial colocado na frente do impelidor convencional de uma bomba. (D) Como, em regra, a vazão e a carga são proporcionais à rotação e ao seu quadrado, respectivamente, para um mesmo ponto de trabalho, é preferível usar rotações altas, pois conduzem a bombas menores. (E) Utilizam-se rotações baixas em situações onde as condições de sucção são desfavoráveis porque o NPSH requerido varia com o quadrado da rotação.

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K N Resolução: Y 3 7não ocorra cavitação é que NPSH > (A) CORRETA. A condição para J que NPSH , logo a intersecção R das curvas representa a vazão máxima para qual T tal condição é satisfeita. 4 6 T diminui e o NPSH aumenta com o aumento da (B) INCORRETA. O NPSH vazão. S (C) CORRETA. K O uso de pás guias ou um rotor axial diminui o NPSH da bomba, N permitindo a utilização de vazões maiores. Y 3 7 A vazão e a carga também crescem com o aumento do diâmetro (D) CORRETA. J do rotor, mas é preferível que se utilizem maiores rotações para que as bom R T bas tenham dimensões menores. 4 6 T (E) CORRETA. Quando as condições são desfavoráveis (baixo NPSH ), o d

r

d

r

r

d

NPSH r deve ser baixo, logo são utilizadas baixas rotações.





Alternativa (B)  


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Questão 17

16


( Eng. de Equipamentos Pleno - Mecânica - Petrobras 2006 ) Os dados abaixo são referentes a uma bomba centrífuga operando com uma vazão de 10 m3 /h e uma eficiência de 50%. Seção de Seção de entrada saída Pressão Manométrica, P (kPa) 100 440 Altura em relação ao solo, z (m) 1,8 3,2 Velocidade média do escoamento V (m/s) 2 4

S K N Y 3 7 Resolução: J R A carga hidráulica será calculada pelo método manométrico, sabendo que o T 4 peso específico da água é 10000N/m : 6 T p p v v H = + + (z z ) γ 2g S 440000 100000 4 2 H = + K+ (3, 2 1, 8) 10000 2 10 N H = 34 + 0, 6 + 1, 4 Y 3 H = 36m 7 J R A seguir calcula-se a potência hidráulica, com o cuidado de mudar a unidade T 4 da vazão para m /s: 6 T 10 P = γQH = 10000 36 = 1kW 3600 S K A potência efetiva necessária para acionar a bomba será, portanto: N Y P 1 P = = = 2kW 3 η 0, 5 7 J R Alternativa (C) T 4 6 T Considerando a aceleração da gravidade como sendo de 10 m/s2, a potência necessária para acionar a bomba (kW) é: (A) 0,2 (B) 0,5 (C) 2,0 (D) 2,6 (E) 3,3

3

r

−

2

s

r

−

2

s

r

2

−

−

−

s

2

−

×

3

×

h

×

h

ef










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Questão 18

17


( Eng. de Equipamentos Pleno - Mecânica - Petrobras 2005 ) Deseja-se bombear óleo cru (peso específico igual a 9000 N/m3) ao nível do mar entre dois tanques grandes e abertos para a atmosfera através de uma tubulação de aço de 1 m de diâmetro e 100 km de comprimento. A vazão de óleo na tubulação é de 2,4 m3 /s, ou seja, a velocidade média do escoamento é igual a 3 m/s. O coeficiente de atrito, nesta situação, é de 0,01 e, como a tubulação é praticamente reta e muito longa, as perdas de carga singulares são desprezíveis. A aceleração da gravidade pode ser aproximada por 10 m/s2. Se, de forma ideal, toda a operação fosse efetuada por uma única bomba operando num ponto onde a eficiência é , a carga fornecida pela bomba seria: (A) menor do que 500 m e a potência de eixo fornecida à bomba seria menor do que 10 MW. (B) menor do que 500 m e a potência transferida ao óleo seria menor do que 10 MW. (C) menor do que 500 m mas a potência transferida ao óleo depende do valor de . (D) dependente do valor de , assim como a potência transferida ao óleo. (E) maior do que 500 m e a potência de eixo fornecida à bomba seria menor do que 10 MW.

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K N Resolução: Y 3 A carga fornecida pela bomba 7 ao óleo para manter a sua vazão constante J deve ser igual à perda de carga R na tubulação, ou seja:  L  4  T v 100000 3 h = f = 0, 01 = 450m D 62g 1 2 10 T A potência hidráulica transferida ao óleo é dada por: S KP = γQH = 9000 2, 4 450 = 9, 72M W N Y 3 A potência efetiva que deve ser transmitida ao eixo da bomba é: 7 J P 9, 72 P = = MW R η η T 4 Portanto, a carga fornecida pela bomba é menor que 500m, a potência 6 T 2

2

×

L

×

h

×

×

×

h

ef

fornecida ao óleo é menor que 10M W , e a potência de eixo fornecida à bomba depende de η . Logo a única alternativa correta é a letra (B). 



Alternativa (B)  


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Questão 19

18


( Eng. de Equipamentos Pleno - Mecânica - Petrobras 2005 ) As bombas centrífugas radiais são máquinas que, normalmente, operam acopladas diretamente aos motores de acionamento, formando um grupo motor-bomba. As curvas características de desempenho de uma bomba em função da vazão, fornecidas pelo fabricante, normalmente apresentam as rotações padronizadas de 1120 rpm, 1750 rpm e 3500 rpm, devido à utilização de motores elétricos de indução nos ensaios realizados. Se o acionamento de um grupo motorbomba for efetuado com uma rotação não padronizada, as curvas de catálogo podem ser corrigidas, mantidas as condições de semelhança física, através das expressões para os pontos homólogos. Neste caso, é correto afirmar que: (A) a vazão é inversamente proporcional à rotação.

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

(B) a altura manométrica é diretamente proporcional ao cubo da rotação. (C) a potência absorvida é proporcional ao quadrado da rotação.

(D) os rendimentos de dois pontos homólogos são diferentes.

S K N Resolução: Y 3 7 para bombas centrífugas, a vazão De acordo com as leis de semelhança J é proporcional à rotação; a altura manométrica é proporcional ao quadrado da R T rotação; e a potência da bomba é proporcional ao cubo da rotação. 4 6 Logo, as três primeiras alternativas estão incorretas. Para pontos homólogos T obtidos pelas leis de semelhança, os rendimentos são iguais, logo a alternativa S correta é a letra (E). K N Y Alternativa (E) 3 7 J R T 4 6 T (E) os rendimentos de dois pontos homólogos são iguais.










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Questão 20

19


( Eng. de Equipamentos Pleno - Mecânica - Petrobras 2005 ) Um ventilador centrífugo foi especificado para circular 1200 m3 /h de ar, calculada a pressão barométrica de 1 bar e 15 °C. Ele deverá operar em um local onde a pressão barométrica e a temperatura valem 0,8 bar e 15 °C, mantendo constante sua rotação. Nesta perspectiva, é correto afirmar que a vazão:

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

(A) em massa circulada e a pressão estática fornecida aumentam.

(B) volumétrica circulada e a potência consumida diminuem.

(C) em massa circulada e a potência consumida diminuem.

(D) volumétrica circulada e a potência consumida não variam.

(E) em massa circulada diminui e a pressão estática fornecida aumenta.

Resolução:

S K N Y 3 Q 7 JnD R T Para uma rotação constante, a vazão volumétrica de ar circulado deve per 4 manecer constante. Já a 6 densidade do ar varia de acordo com a equação dos T gases ideais: p = ρRT S K Dessa N forma, para uma pressão ambiente menor, a densidade do ar será Y menor, uma vez que a temperatura é a mesma nas duas situações. A vazão más 3 7ser calculada por: sica pode J R m = ρQ ˙ T 4 Dessa forma, a vazão mássica de ar circulado será menor. Ainda pelas leis 6 T As leis de semelhança dos ventiladores determinam que os grupos adimensionais em condições distintas de operação devem permanecer constantes. O fator de vazão para um ventilador é: 3

de semelhança, a potência consumida pelo ventilador irá variar de forma a manter constante o fator de potência: P ρn3 D5

Como a densidade do ar diminui, a potência consumida também irá diminuir.


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20


A alternativa que expressa corretamente esses resultados é a (C). 



Alternativa (C) 



Questão 21

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

( Eng. de Equipamentos Pleno - Mecânica - Petrobras 2005 ) A curva carga (H) x vazão (Q) de uma bomba, quando apresenta uma grande diferença entre a carga desenvolvida na vazão zero (shutoff ) e a desenvolvida na vazão de projeto, ou seja, quando apresenta uma grande inclinação, recebe o nome de curva tipo steep . Por outro lado, a curva H x Q, onde a carga varia muito pouco com a vazão, desde o shutoff até o ponto de projeto, recebe o nome de curva tipo flat . Em relação à curva do sistema, quanto maior a perda de carga, mais acentuada será a sua curvatura. Em uma instalação de bombeamento industrial, a associação de bombas centrífugas iguais: (A) em paralelo é vantajosa quando a curva H x Q da bomba for uma curva tipo steep e a curva do sistema não apresentar uma curvatura acentuada. (B) em paralelo é vantajosa quando a curva H x Q da bomba for uma curva tipo flat e a curva do sistema apresentar uma curvatura acentuada. (C) em paralelo é vantajosa quando a curva H x Q da bomba for uma curva tipo steep e a curva do sistema apresentar curvatura acentuada. (D) em paralelo tem como objetivo principal o aumento da carga fornecida ao sistema. (E) em série tem como objetivo principal o aumento da vazão de bombeamento.

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K N Y 3 7 J Para curvas do tipo flat , vazões maiores não levam a grandes quedas na R carga, logo a associação em paralelo não é tão vantajosa. Porém, quando a T 4curva da bomba for do tipo steep , é vantajoso utilizar a associação em paralelo, 6 T pois maiores vazões podem ser obtidas sem que haja uma grande perda na carga Resolução:

A associação de bombas em série tem como objetivo aumentar a carga fornecida ao sistema, e a associação em paralelo tem por objetivo aumentar a vazão, logo as duas últimas alternativas estão incorretas.

manométrica. Para que seja atingido um ponto de operação de alta vazão, a curva da instalação não deve possuir uma curvatura muito acentuada. 



Alternativa (A) 




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Questão 22

21


( Eng. de Equipamentos Pleno - Mecânica - Petrobras 2005 ) O golpe de aríete em instalações de bombeamento: (A) é um fenômeno transitório que ocorre apenas em situações de interrupção da corrente elétrica que alimenta o motor de uma bomba, ou eventualmente, devido a um defeito mecânico na bomba. (B) não deve ser combatido com o uso de válvulas de retenção devido ao risco de uma onda de sobrepressão no líquido, quando este encontra a válvula fechada. (C) pode ser reduzido com o emprego de chaminés de equilíbrio, desde que as linhas de recalque sejam curtas e sem declividade. (D) pode ser reduzido com o emprego de válvulas de retenção com mola, que produz o fechamento da válvula no instante da velocidade nula. (E) pode ser reduzido com a adaptação de volantes de grande inércia, que reduzem tanto o efeito da subpressão quanto o da sobrepressão, principalmente em linhas de recalque muito longas.

Resolução:

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S Kem outras situações, como, por (A) INCORRETA. O golpe de aríete pode ocorrer N exemplo, abertura e fechamento bruscos de válvulas. Y 3 (B) INCORRETA. As válvulas de retenção são utilizadas para combater as sobre 7 Jdo fluxo de líquido. pressões, ao evitar as inversões R T (C) INCORRETA. As chaminés de equilíbrio são instaladas próximas às válvulas 4 de retenção, no início 6 da tubulação de recalque, logo não há necessidade de T a tubulação ser curta ou não possuir declividades. S (D) CORRETA. K As válvulas de retenção com mola fecham no momento em que a N velocidade do líquido é nula, amenizando o golpe de aríete. Y 3 (E) INCORRETA. Os volantes de inércia servem para reduzir os efeitos da sub 7 J pressão, ao retardar a queda na rotação do rotor. R T 4 Alternativa (D) 6 T 








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Questão 23

22


( Eng. de Equipamentos Pleno - Mecânica - Petrobras 2005 ) Em uma instalação de compressão industrial, a associação de compressores centrífugos: (A) em paralelo permite a obtenção de uma relação de compressão elevada, impossível de ser atingida por um único compressor. (B) em paralelo permite a injeção ou extração de fluxo em um nível intermediário de pressão. (C) em série estabelece ampla flexibilidade operacional por possibilitar o desligamento de um ou mais compressores, se necessário. (D) em série permite a obtenção de uma vazão elevada, impossível de ser atingida por um único compressor. (E) em série permite a realização de um resfriamento intermediário do gás, com o propósito de reduzir a potência de compressão.

Resolução:

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K N (B) INCORRETA. Na associação em paralelo, em cada compressor o gás é ad Y mitido na pressão inicial, e descarregado na pressão final, não havendo 3 7 pressões intermediárias. J R (C) INCORRETA. Na associação em série, não é possível desligar um compres T 4 do sistema seja interrompido. sor sem que o funcionamento 6 T (D) INCORRETA. Na associação em série, a vazão é a mesma que seria obtida S se houvesse apenas um compressor. K (E) CORRETA. Na associação em série, é possível que haja um resfriamento N Y que reduz o trabalho de compressão realizado sobre o gás na intermediário, 3 7 seguinte. compressão J R T Alternativa (E) 4 6 T (A) INCORRETA. A associação em paralelo permite maiores vazões, mas com a mesma taxa de compressão.










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Questão 24

23


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - PetroBio 2010 ) Quando se necessita de cargas manométricas mais significativas do que as vazões, em geral, utiliza-se a bomba (A) axial. (B) centrífuga helicoidal. (C) centrífuga diagonal. (D) centrífuga radial. (E) centrífuga, de qualquer tipo, associada em paralelo com outra bomba idêntica.

S K Resolução: N Y 3 As bombas axiais e diagonais são projetadas para atender a altas cargas e 7 e as baixas vazões, as helicoidais para atender a cargas e vazões intermediárias, J R radiais para atender a altas cargas e baixas vazões. A associação em paralelo de T bombas aumenta a vazão sem aumentar a carga. 4 6 Logo, para uma carga mais significativa do que T a vazão, geralmente são utilizadas bombas centrífugas radiais. Alternativa (D) S K N Questão 25 Y- PetroBio 2010 ) ( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica 3 7 J R T 4 6 T S K N Y Resolução: 3 7 J Os ventiladores com as pás curvadas para a frente possuem custos de insta R lação mais baixos do que os ventiladores com pás curvadas para trás, tamanhos T 4reduzidos, baixos níveis de ruído, e são utilizados para serviços intermitentes. 6 T Já para instalações com elevada demanda de potência e operação contínua, 











Os ventiladores centrífugos com pás curvadas para frente, em geral, NÃO são indicados (A) quando se deseja baixo custo inicial de instalação. (B) quando se deseja tamanho reduzido. (C) para serviço intermitente. (D) para aplicações em condicionamento de ar de modo a minimizar ruído. (E) para instalações com elevada demanda de potência e operação contínua.

os ventiladores com pás curvadas para trás são mais indicados. Alternativa (E) 




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Questão 26

24


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - PetroBio 2010 ) Associe os equipamentos da primeira coluna às características apresentadas na segunda coluna. Equipamentos I - Compressor II - Turbina III - Bomba

Características P - Equipamento rotativo dedicado à produção de trabalho de eixo, produzido a partir da queda de pressão do fluido de trabalho. Q - Equipamento que opera com gases e é utilizado para aumentar a pressão no fluido pela adição de trabalho de eixo. R - Equipamento que opera com líquidos e é utilizado para aumentar a pressão no fluido pela adição de trabalho de eixo. S - Equipamento onde ocorre a transferência de calor de um fluido para outro.

A associação correta é (A) I – P , II – Q e III – R. (B) I – Q , II – P e III – R. (C) I – Q , II – S e III – P. (D) I – R , II – Q e III – S. (E) I – S , II – P e III – R.

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K N Y Resolução: 3 7 J O compressor é utilizado para aumentar a pressão de gases pela adição de R um trabalho de eixo, a turbina produz trabalho de eixo através da queda de pressão T 4 aumenta a pressão de um líquido pela adição de do fluido de trabalho, e a bomba 6 um trabalho de eixo. T S Alternativa (B) K N Y 3 Questão 27 7 J ( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Termoaçu 2008 ) R T 4 6 T 







Nas turbinas a gás, a compressão em vários estágios com resfriamento intermediário favorece o aumento da potência líquida produzida pela turbina ao diminuir o trabalho necessário para a compressão. Esta técnica é empregada porque, desta forma, o processo de compressão aproxima-se de um processo (A) reversível. (B) adiabático. (C) isentrópico. (D) isentálpico. (E) isotérmico.


MÁQUINAS DE FLUXO

25


Resolução: A compressão adiabática leva a um aumento na temperatura do gás. Se a compressão possuir múltiplos estágios com resfriamento intermediário, isso faz com que o processo se aproxime de uma compressão isotérmica. Uma compressão isotérmica consome menos potência do que a adiabática, aumentando o rendimento do compressor.

S Alternativa (E) K N Y 3 7 J R T 4 6 Questão 28 T ) ( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Termoaçu 2008 S K N Y 3 7 J R T Resolução: 4 6 Regeneradores sãoTtrocadores de calor de contra-corrente utilizados nas instalações de geração de potência que utilizam turbinas a gás, e têm por objetivo S aumentar o rendimento K do ciclo, ao utilizar parte da energia do gás que sai da turbina para N pré-aquecer o gás que entrará na turbina, o que diminui a quantidade Ydeverá ser fornecida ao gás na câmara de combustão. de calor que 3 7 J Alternativa (E) R T 4 6 T 















O propósito de um regenerador numa turbina a gás é: (A) acionar o compressor. (B) regenerar o combustível. (C) resfriar o ar de combustão. (D) aumentar a potência produzida pela turbina. (E) aumentar a eficiência do ciclo.


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Questão 29

26


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Termoaçu 2008 ) Uma turbina a vapor, cujo rendimento adiabático vale 80%, tem uma entalpia específica na saída igual a 2.400 kJ/kg quando a turbina é suposta isentrópica. Se o consumo específico de vapor for 2,5 x 104 kg-vapor/kJ, então a entalpia específica real (kJ/kg) na saída da turbina é (A) 2.650 (B) 2.900 (C) 3.400 (D) 3.900 (E) 4.150

S K N Resolução: Y 3 Se o consumo específico de vapor é 2, 5 10 kg/kJ , então a potência 7 J específica gerada na turbina é: R 1 ∆h = = 4000kJ/kg T 2, 5 10 4 6 T Pela definição de rendimento adiabático: S ∆h η = ∆h K N 4000 0, 8 = Y ∆h 3 ∆h 7 J = 5000kJ/kg R A entalpia do vapor na T entrada da turbina pode ser obtida considerando o 4 processo ideal (isentrópico): 6 T ∆h = h h S 5000 = h 2400 K N = 7400kJ/kg h Y 3 7 Considerando o processo real, pode-se agora obter a entalpia real na saída J da turbina: R T 4 ∆h = h h 6 T 4000 = 7400 h ×

real

×

−4

−4

real

ideal

ideal

ideal

ideal

entrada

−

entrada

−

saida,ideal

entrada

real

entrada −

−

saida,real

saida,real

hsaida,real = 3400kJ/kg 



Alternativa (C) 




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Questão 30

27


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Termoaçu 2008 ) Considere as afirmações abaixo acerca das turbinas a vapor. I  Em uma Turbina Curtis-Rateau, o emprego do Estágio Curtis ocasiona grande perda de pressão e de temperatura do vapor permitindo o uso de materiais mais leves e baratos nos Estágios Rateau, assim como turbinas mais curtas. II  Nos estágios de alta pressão de uma Turbina Parsons ocorre fuga de vapor através das folgas entre as palhetas móveis e a carcaça, resultando em perda de eficiência, e, portanto, evita-se usar estágios de reação em turbinas de alta pressão. III  Na Turbina Curtis, a queda de pressão é dividida em duas ou mais fileiras de bocais, o que resulta nu m efeito semelhante ao que se teria com um arranjo de duas ou mais Turbinas de Laval em série.

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s): (A) I, apenas. (B) I e II, apenas. (C) I e III, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III.

S K N I - VERDADEIRA. No Estágio Curtis, a Y queda de pressão e temperatura ocorre apenas uma vez nos bocais fixos, 3 e é elevada, proporcionando condições 7 J menos severas no Estágio Rateau. R T II - VERDADEIRA. As turbinas de reação são mais utilizadas para baixas 4 pressões, uma vez que altas pressões aumentam as perdas por fuga de va 6 T por. S III - FALSA. Na Turbina Curtis, ocorre apenas uma queda de pressão, nos bocais K fixos. N Y 3 Alternativa (B) 7 J R T 4 6 T Resolução:










MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 31

28


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - Termoaçu 2008 )

A figura abaixo mostra uma bomba hidráulica que aciona um motor hidráulico através de uma linha de óleo pressurizado.

Motor hidráulico

Dados:

o n r o t e r

Head da bomba:

e d a h n i L

h = 5m

Motor elétrico Bomba

M

Reservatório de óleo

Vazão na linha Aceleração da gravidade Peso específico do óleo Área da linha

... ... ... ... ... ... ...

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

HB = 200 m Q = 0,005 m3/s g = 10 m/s2 = 10 kN/m3 A = 5,0 cm2

Considerando os dados fornecidos para o sistema hidráulico, a pressão disponível para acionamento do motor hidráulico, em kPa, desprezadas as perdas por atrito na linha, vale (A) 1.500 (B) 1.800 (C) 1.900 (D) 2.000 (E) 2.500

S K N Resolução: Y 3 A velocidade do óleo através da linha é: 7 J5 10 Q v = R = = 10m/s A 5 10 T 4 6 Considerando o nível de referência no reservatório de óleo, e sabendo que a T pressão manométrica no reservatório é zero e a velocidade do óleo no reservatório S é desprezível, o método K manométricop fornece: v N H = + + z Y γ 2g 3 p 10 7 200 = + + 5 J 10 2 10 R p = 1900kP a T 4 6 Alternativa (C) T × ×

−3 −4

2

r

r

r

2

r

×

r










MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 32

29


( Eng. de Termelétrica Jr - Mecânica - Termorio 2009 ) O rotor de um ventilador está operando com uma potência de 1,0 HP, quando sua rotação é alterada de 1.000 rpm para 1.200 rpm. Considerando aplicáveis as leis de semelhança geométrica, cinemática e dinâmica, a potência de operação, em HP, para esta nova rotação será de (E) 1,908 (C) 1,440 (A) 1,034

S K N Resolução: Y 3 Pelas leis de semelhança, o fator de potência do ventilador deve permanecer 7e o diâmetro J constante nas duas condições de operação. Sabendo que o fluido R externo do rotor do ventilador são os mesmos: T 4 P P = 6 ρ(n ) D ρ(n ) D T 1, 0 P = 1000 1200 S K P = 1, 728HP N Y 3 Alternativa (D) 7 J R T Questão 33 4 Jr - Mecânica - Termorio 2009 ) ( Eng. de Termelétrica 6 T S K N Y 3 7 J R T 4 6 T (D) 1,728

(B) 1,200

1

1

3

2

5

2

3

5

2

3

3

2









A Figura 1 mostra, esquematicamente, as curvas características referentes à combinação de duas bombas centrífugas (em série e em paralelo). A Figura 2 mostra uma possível configuração de instalação, onde podem ser realizadas as ligações em série e em paralelo das duas bombas.

H(head)

duas bombas em série

V1

P

Bomba 1

uma bomba

Bomba 2

V2

duas bombas em paralelo

V3

Figura 2

Figura 1

Q(vazão)

O ponto de operação P, indicado na Figura 1, é atendido quando as válvulas V1, V2 e V3 estiverem, respect ivamente, (A) aberta, fechada e fechada. (B) aberta, fechada e aberta. (C) fechada, fechada e aberta. (D) fechada, fechada e fechada. (E) fechada, aberta e fechada.


MÁQUINAS DE FLUXO

30


Resolução: O ponto de operação P é obtido quando as bombas estão associadas em série. Para isso o fluido deve passar pelas 2 bombas sem bifurcações no seu fluxo. Logo, as válvulas V 1, V 2 e V 3 devem estar fechada, aberta e fechada, respectivamente.

S K N Y Questão 34 ( Eng. de Termelétrica Jr - Mecânica - Termorio 2009 ) 3 7 J R T 4 6 T S K N Y 3 7 J R T 4 6 T Resolução: S K N I - VERDADEIRA. Quando ocorre cavitação, a bomba precisará de uma potên Y 3 cia de eixo maior para manter a mesma vazão e carga, o que acarreta uma 7 J queda no rendimento. R T II - FALSA. Um maior número de pás ajuda a evitar a ocorrência da cavitação 4 6 em bombas centrífugas radiais. T 



Alternativa (E) 



O fenômeno da cavitação ocorrente nas instalações de bombeamento que utilizam bombas centrífugas pode provocar corrosão, desgaste, remoção de partículas e destruição de pedaços dos rotores das bombas. A respeito desse fenômeno, analise as afirmativas a seguir. I

– A cavitação provoca a queda do rendimento das instalações de bombeamento. II – Nas bombas radiais, uma das precauções para se evitar que ocorra a cavitação é a utilização de um rotor com poucas pás. III – Nas bombas radiais de múltiplos estágios, a cavitação pode ser evitada adotando-se um pequeno valor para a altura de elevação a cargo de cada rotor. Está(ão) correta(s) a(s) afirmativa(s) (A) II, apenas. (B) I e II, apenas. (C) I e III, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III.

III - VERDADEIRA. Dividindo a quantidade de energia transferida ao fluido ao longo dos estágios da bomba, é mais difícil que ocorra cavitação. 



Alternativa (C)  


MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 35

31


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - REFAP 2007 ) Acerca das turbinas a vapor, é correto afirmar que: (A) elas podem ser classificadas, no que se refere à pressão de descarga, em turbinas de pressão ou em turbinas de contrapressão. (B) o Estágio Rateau ou de pressão é aplicado como estágio único de máquinas de pequeno porte ou como primeiro estágio de máquinas de grande potência. (C) o aumento da velocidade, em um estágio de ação, ocorre, em parte, no expansor e, em parte, na palheta. (D) a indução ocorre quando um vapor com pressão intermediária à de entrada e de saída é retirado de uma turbina de múltiplos estágios. (E) a turbina de contrapressão é aquela na qual a pressão é maior do que a pressão atmosférica.

S K N Y 3 7 J R T Resolução: 4 6 T (A) INCORRETA. As turbinas a vapor podem ser classificadas, quanto à pressão de descarga, em turbinas de condensação S ( p < p ) e de contrapressão K ( p > p ). N Ypotência, o Estágio Curtis é utilizado (B) INCORRETA. Em máquinas de grande 3 7 antes do Rateau. J R (C) INCORRETA. Nas turbinas de ação, o aumento de velocidade ocorre apenas T 4 no expansor. 6 T de retirada do vapor com pressão intermediária de (D) INCORRETA. O processo uma turbina de S múltiplos estágios chama-se extração. K (E) CORRETA. Turbinas que descarregam o vapor em uma pressão maior que a N Y são chamadas turbinas de contrapressão. atmosférica 3 7 J Alternativa (E) R T 4 6 T atm

atm










MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 36

32


( Eng. de Equipamentos Jr - Mecânica - REFAP 2007 ) Se a rotação de um ventilador for aumentada em 10%, então a potência mecânica (BHP) e a pressão estática do ventilador, respectivamente: (A) aumentam em aproximadamente 1/3 e 1/5. (B) aumentam em aproximadamente 3/4 e 4/5. (C) diminuem em aproximadamente 1/3 e 1/5. (D) aumenta em 1/3 e diminui em 1/5, aproximadamente. (E) diminui em 3/4 e aumenta em 4/5, aproximadamente.

S K N Resolução: Y 3 De acordo com as leis de semelhança para ventiladores, após 7 uma alteração na rotação, seus grupos adimensionais devem manter o mesmo J valor. O fator de R potência para ventiladores é: T P 4 6 ρn D T Dessa forma, a potência mecânica fornecida ao eixo do ventilador aumenta S proporcionalmente ao cubo da rotação. Para um aumento em 10% da rotação, K tem-se que (n = 1, 1n ), e: N Y  n  3 P 1 = = (1, 1) = 1, 33 P n 7 3 J R O fator de pressão estática para ventiladores é: T 4 p 6 ρn D T S Dessa forma, para um aumento de 10% na rotação do ventilador: K p  n  1 N = = (1, 1) = 1, 21 Y p 5 n 3 7 Assim, a potência mecânica e a pressão estática aumentarão em aproxi J 1 1 R madamente e , respectivamente. 3 5 T 4 6 Alternativa (A) T 3

2

5

1

3

2

2

1

1

3

≈

est

2

2

2

est,2

2

est,1

1

2

≈










MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 37

33


( Eng. de Manutenção Pleno - Mecânica - Suape 2011 ) A figura ao lado ilustra uma associação de bombas em série. Pela bomba B1 passa uma vazão Q 1 que recebe uma carga HB1 e a bomba consome uma potência N B1. A bomba B2 fornece uma carga H B2 a uma vazão Q 2, consumindo uma potência N B2. Tais bombas são substituídas por uma bomba equivalente à associação das mesmas,

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

indicada por BA na figura. Essa bomba fornece uma carga HBA a uma vazão Q A e solicita uma potência N BA.

Parte 1

A carga HBA e a vazão Q A da bomba associação são obtidas por (A) HBA = HB1 = HB2

; Q A = Q1 = Q2

(B) HBA = (HB1 + HB2)/2 ; Q A = (Q1+ Q2)/2 (C) HBA = (HB1 + HB2)/2 ; Q A = Q1 = Q2 SANTOS , S.L. dos. Bombas e Instalações Hidráulicas . São Paulo: LCTE Editora, 2007.

(D) HBA = HB1 + HB2 (E) HBA = HB1 = HB2

; Q A = Q1 = Q2 ; Q A = Q1+ Q2

S Ké constante ao longo da tubuNa associação em série, a vazão do fluido N lação, portanto é igual nas duas bombas, sendo limitada pela menor vazão das Y 3 duas bombas, caso fossem tomadas individualmente. 7 J Já a carga fornecida por uma bomba equivalente é igual à soma da carga R fornecida por cada bomba separadamente, uma vez que o líquido recebe energia T 4 da segunda, e as energias se somam. da primeira bomba, e em seguida, 6 T Alternativa (D) S K N Y 3 7 J R T 4 6 T Resolução:










MÁQUINAS DE FLUXO

34


Parte 2

A potência NBA da bomba associação é obtida por (A) N BA = NB1 = NB2 (B) N BA = 2(NB1 + NB2) (C) NBA = NB1 + NB2 (D) NBA = (NB1 + NB2)/2 (E) N BA = NB1 NB2 .

Resolução: A potência hidráulica da associação será: N BA = γQA H BA N BA = γQ1 (H B 1 + H B 2 ) N BA = γQ1 H B1 + γQ2 H B2 N BA = N B 1 + N B2

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T 



Alternativa (C) 




MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 38

35


( Eng. de Manutenção Pleno - Mecânica - Suape 2011 ) O projeto de instalação do sistema de sucção e descarga é tão importante quanto a rotação de uma bomba. Se, no projeto do sistema de sucção, o NPSHA (Net Positive Suction Head Available) é menor do que o NPSHR (Net Positive Suction Head Required) de uma bomba alternativa industrial, um grande número de soluções pode ser oferecido para aumentar o NPSHA da instalação, dentre as quais as sugeridas a seguir. I

-

II III IV

-

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

Reduzir o nível de fluido no interior do tanque de sucção. Aumentar o diâmetro da tubulação de sucção. Elevar a altura do tanque de sucção. Reduzir o comprimento equivalente da sucção através da redução do número de curvas.

Está correto o que se sugere em (A) I e II, apenas. (B) I e IV, apenas. (C) II e III, apenas. (D) II, III e IV, apenas. (E) I, II, III e IV.

S K O NPSH disponível é calculado por: N Y p 3 p NPSH = h h 7 γ J R Portanto, uma das formas de aumentar o NPSH é diminuir a diferença de T 4 da bomba e o tanque de sucção. Isso pode ser altura entre a flange de sucção 6 feito aumentando a alturaTdo tanque de sucção. Outra forma é diminuir as perdas de carga, o que pode ser alcançado aumentando o diâmetro das tubulações, S ou diminuindo o K comprimento equivalente das tubulações, através da redução do número de curvas. Já a redução do nível de fluido é uma medida que reduz o N Yaumenta a diferença de altura entre a flange de sucção da bomba NPSH , pois 3 7montante. Assim, as alternativas que apresentam medidas válidas para e o nível J aumentar o NPSH são a II, III e IV. R T 4 Alternativa (D) 6 T Resolução:

atm

d

−

v

−

−

ps

d

d

d










MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 39

36


( Eng. Júnior - Área: Mecânica - Transpetro 2012 ) Nos sistemas de grande capacidade podem ser utilizados compressores centrífugos em vez de compressores alternativos. Com relação às vantagens de um compressor centrífugo sobre um compressor alternativo de mesma capacidade, considere as afirmativas abaixo. I - As únicas superfícies dos compressores centrífugos com desgaste significativo são as dos mancais principais. II - Os compressores centrífugos são mais leves e mais compactos do que os compressores alternativos. III - Os compressores centrífugos vibram menos do que os compressores alternativos. Está correto o que se afirma em (A) I, apenas. (B) III, apenas. (C) I e II, apenas. (D) II e III, apenas. (E) I, II e III.

Resolução:

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K N Y 3 7 centrífugos necessitam de um volume II - VERDADEIRA. Os compressores J R menor do que os alternativos, sendo menores e mais leves. T 4 III - VERDADEIRA. Os compressores centrífugos apresentarão vibrações signi 6 T um desbalanceamento nos impelidores, enquanto ficativas apenas se houver os alternativos apresentam maiores vibrações. S K N Alternativa (E) Y 3 7 J R T 4 6 T I - VERDADEIRA. O único elemento dos compressores centrífugos que sofre desgaste significativo são os mancais, devido ao movimento de rotação dos impelidores.










MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 40

37


( Eng. Júnior - Área: Mecânica - Transpetro 2012 ) De forma geral, conforme as necessidades de vazão e carga manométrica, tem-se, respectivamente, para as bombas centrífuga radial, centrífuga diagonal e centrífuga helicoidal, o seguinte: (A) cargas manométricas mais significativas do que as vazões; valores médios para as vazões e cargas manométricas; cargas manométricas mais significativas do que as vazões. (B) cargas manométricas mais significativas do que as vazões; vazões mais significativas do que as cargas manométricas; valores médios para as vazões e cargas manométricas. (C) vazões mais significativ as do que as cargas manométricas; valores médios para as vazões e cargas manométricas; cargas manométricas mais significativas do que as vazões. (D) vazões mais significativ as do que as cargas manométricas; valores médios para as vazões e cargas manométricas; vazões mais significativas do que as cargas manométricas. (E) valores médios para as vazões e cargas manométricas; cargas manométricas mais significativas do que as vazões; vazões mais significativas do que as cargas manométricas.

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

S K N Resolução: Y 3 As bombas centrífugas radiais 7 são utilizadas para cargas mais significativas Jvazões mais significativas do que as cargas; do que as vazões; as diagonais para R e as helicoidais para vazões e T cargas intermediárias. 4 6 Alternativa (B) T S K N Y 3 7 J R T 4 6 T 








MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 41

38


( Eng. Júnior - Área: Mecânica - Transpetro 2012 )

Numa bomba centrífuga ideal, supõe-se que o escoamento é unidirecional, congruente com as pás, sem atrito e com fluxo de massa constante. Supõe-se também que o rotor possui um número infinito de pás, que o escoamento mantém-se em regime permanente, e as transformações ocorrem sem perdas energéticas. Em uma máquina real, há muitas perdas, tais como as perdas volumétricas, hidráulicas e mecânicas. As perdas volumétricas têm origem (A) no atrito da corrente fluida com as paredes dos canais do rotor. (B) no choque do fluido contra o bordo de ataque das pás quando a máquina funciona fora do ponto nominal. (C) nos atritos nos mancais e dispositivos de vedação, como selos mecânicos ou gaxetas. (D) na mudança abrupta de direção e seção do fluido através dos canais do rotor. (E) nas folgas necessárias entre as partes rotativas e as partes estacionárias das bombas.

S K N Resolução: Y 3 As perdas volumétricas nas bombas centrífugas ocorrem devido a fugas do 7 J entre as fluido entre o rotor e a carcaça da bomba, por causa das folgas existentes R partes fixas e as partes móveis da bomba. T 4 6 T Alternativa (E) S K Questão 42 N ( Eng. Júnior - Área: Mecânica - Transpetro 2008 ) Y 3 7 J R T 4 6 T S K N Y 3 7 Resolução: J R Nas turbinas tangenciais, ocorre uma composição de escoamento axial e T 4radial; nas axiais o vapor flui axialmente de boquilhas dispostas radialmente em 6 T torno do motor; e nas radiais o vapor se dirige de dentro para fora radialmente, 







Diante da classificação das turbinas a vapor, de acordo com a trajetória descrita por uma partí cula de vapor em relação à base da turbina, é correto afirmar que, nas turbinas (A) axiais, o escoamento no rotor é caracterizado por uma composição de escoamento axial e radial. (B) radiais, o escoamento no rotor é caracterizado por uma composição de escoamento axial e radial. (C) radiais, o vapor se dirige de dentro para fora, radialmente, através de canais formados por palhetas móveis dispostas axialmente. (D) tangenciais, o vapor se dirige de dentro para fora, radialmente, através de canais formados por palhetas móveis dispostas axialmente. (E) tangenciais, o vapor flui axialmente de boquilhas dispostas, radialmente, em torno do rotor.

através de canais formados por palhetas móveis dispostas axialmente. Logo, a única alternativa correta é a (C). 



Alternativa (C) 




MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 43

39


( Eng. Júnior - Área: Mecânica - Transpetro 2008 ) A respeito de uma bomba de deslocamento positivo, com capacidade volumétrica C B L/rot, sabe-se que sua eficiência total é e que está acoplada a um motor que gira a rpm. Parte 1

Nestas condições, a vazão de saída da bomba q B (m3/s) é (A)

2 C  60 B

(B)

10 3 C B 60

(C)

10 3 60 CB

S K N Y 3 7 J R T 4 Resolução: 6 T Como a unidade da capacidade volumétrica é L/rot e a da velocidade angular é rot/min, então multiplicando as unidades S das duas grandezas obtém-se: K L rot N L = rot min min Y 3 7 Logo, a vazão é o produto das duas Ou seja, uma unidade de vazão. J grandezas. Fazendo a conversão de unidades, tem-se: R T       1m 1min L 4 q = C Ω 6 T10 min 1000L 60s q = C Ω m /s 60 S K Alternativa (B) N Y 3 7 J R T 4 6 T (D)

10 2

(E)

60

10

3

CB

3

CB

×

3

B

×

B

×

−3

3

B

B










MÁQUINAS DE FLUXO

40


Parte 2

Quando o torque fornecido pelo motor, medido por uma célula de carga no eixo de conexão, é de Tm N m, a pressão na saída da bomba pB (N/m2) é (A) (C) (E)

Tm

2 10

3

CB Tm

2 10

3

10

3

2

(B) (D)

CB

2 10

3

CBTm

2

Tm

60

CB

Tm CB

S K Resolução: N Y O rendimento de uma bomba é a razão entre a potência hidráulica fornecida 3 7 ao fluido e a potência efetiva no eixo do motor da bomba, ou seja: J R P γQH η = = (1) T P T Ω 4 6 A diferença de pressão manométrica é dada por: T ∆P = ρgH = γH S (2) K N Substituindo 1 em 2, utilizando os Y resultados da questão anterior, e modifi 3 cando a unidade de Ω para o SI, tem-se: 7   J R   η= T T Ω 4   6 T η = p  C  Ω Ω T S 2π T K p = η 10 C N Y 3 Alternativa (A) 7 J R T 4 6 T h

ef

m

∆P

qb

m

2π 60

B

10−3 60

m

B

2π 60

m

B

−3

B










MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 44

41


( Eng. Júnior - Área: Mecânica - Transpetro 2006 ) Considere o modelo dinâmico de uma bomba de deslocamento positivo, dado por 1    (Tm  b  CBp)  J  p  1 (C   1 p  Q ) B 0  C R

S K N Y 3 7 J R T 4 6 T

onde Tm é o torque externo fornecido por um motor; ω é a

velocidade angular da bomba; J é o seu momento de inércia; b representa os atritos internos da bomba; C B é a capacidade volumétrica da bomba; p é a pressão na saída da bomba;

C é a sua capacitância fluida, associada à compressibilidade do fluido e a efeitos de cavitação; R é a perda de carga devida a vazamentos e Q 0 é a vazão na saída da bomba consumida por componentes a ela conectados.

Supondo Tm e Q 0 constantes no tempo, ω e p represen∞

∞

tam as condições deste sistema em regime permanente. Nessas condições, a eficiência total do sistema será dada por: (A) ( Tm

ω

(B) (Q0 p ) / ( Tm

) / (Q0 p )

ω

)

S K N Y 3 Resolução: 7 J O rendimento de uma bomba é definido como a razão entre a potência R hidráulica fornecida ao fluido T e a potência efetiva de eixo no rotor da bomba, ou 4 seja: 6 T η = P P = γQH (3) Tω S A diferença de K pressão manométrica é dada por: N ∆P = ρgH = γH (4) Y 3 7 J Substituindo 4 em 3, tem-se: R ∆P Q Q P T η = = 4 Tω T ω 6 T ∞

∞

∞

(C) (1 - (Q0 p )) / (1 - ( Tm ∞

(E) 1 - ( Tm

ω

ω

∞

))

(D) 1 - (Q0 p ) / ( Tm ∞

∞

ω

)

∞

) / (Q0 p )

∞

∞

h

ef

0

∞

m

∞





Alternativa (B) 




MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 45

42


( Eng. Júnior - Área: Mecânica - Transpetro 2006 ) A fim de prever o comportamento de uma bomba de óleo de densidade relativa igual a 0,9, foram feitos testes em um modelo, usando-se água. A bomba de óleo deve ser acionada por um motor de 1/20 hp a 1800 rpm e um motor de 1/2 hp será necessário para acionar a bomba de água a 600 rpm. É correto afirmar que o tamanho do modelo a ser construído, em relação à bomba de óleo, deverá ser: (A) 2 vezes maior. (B) 3 vezes maior. (C) 9 vezes maior. (D) 3 vezes menor. (E) 9 vezes menor.

S K N Y 3 7 Resolução: J R A semelhança entre a bomba e o modelo será válida se os seus respectivos T 4 grupos adimensionais forem iguais. Igualando-se o fator de potência para a bomba 6 e o modelo, tem-se: T N N S = ρ K (n ) (D ) ρ (n ) (D ) N  = 0, 9 (1800) (D ) Y 1 (600) (D ) 3 1 10 7 = 0, 9 3 (600) J (D ) 1 (600) (D ) R 3 3 (D ) = (D ) T 4 D = 3D 6 T Alternativa (B) S K N Y 3 7 J R T 4 6 T b

b

b

3

m

b

5

m

m

1 20

×

3

3

2

m

5

1 2

3

×

3

×

b

×

b

×

3

5

5

3

×

5

b

3

×

×

m

×

m

5

5

5

m

m

b










MÁQUINAS DE FLUXO

Questão 46

43


( Eng. Pleno - Área: Mecânica - Transpetro 2006 ) A razão entre os heads de uma bomba e seu modelo em escala 1/5 é de 4 para 1. A razão entre a potência da bomba e a do modelo é: (A) 20 (B) 80 (C) 100 (D) 200 (E) 400

S K Como a escala do modelo é de 1:5, então a relação entre os diâmetros dos N rotores é D = 5D . Ainda, a relação entre os heads é tal que H Y = 4H . A semelhança entre a bomba e o modelo será válida se os seus grupos 3 adimension 7 ais forem iguais. Igualando o fator de carga: J R H H T = (n ) (D ) (n ) (D ) 4 6 4H H = T (n ) (5D ) (n ) (D ) 2 S n = n 5 K N Igualando os fatores de potência, Y e considerando que o líquido é o mesmo 3 para a bomba e o modelo (ρ = ρ ): 7 N J N = R ρ T (n ) (D ) ρ (n ) (D ) 4N = N  6 Tn (5D ) (n ) (D ) N = 200N S K Alternativa (D) N Y 3 7 J R T 4 6 T Resolução:

b

m

b

b

b

2

m

b

2

m

2

m

b

2

m

m

m

2

m

m

b

3

m

b

5

m

m

b

2 5

3

m

5

m

3

m

2

m

b

b

2

m

2

b

b

m

m

5

b

m

3

m

5

m










m Aquinas de Fluxo

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