Edital Nº. 04/2009-DIGPE 10 de maio de 2009

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1 Caderno de Provas REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO Edital Nº. 04/2009-DIGPE 10 de maio de 2009 INSTRUÇÕES GERAIS PARA A REALIZAÇÃO DA PROVA Use apenas caneta esferográfica azul ou preta. Escreva o seu nome completo e o número do seu documento de identificação no espaço indicado nesta capa. A prova terá duração máxima de 4 (quatro) horas, incluindo o tempo para responder a todas as questões do Caderno de Provas e preencher as Folhas de Respostas. Ao retirar-se definitivamente da sala, entregue as Folhas de Respostas ao fiscal. O Caderno de Provas somente poderá ser levado depois de transcorridas 3 (três) horas do início da aplicação da prova. Confira, com máxima atenção, o Caderno de Provas, observando o número de questões contidas e se há defeito(s) de encadernação e/ou de impressão que dificultem a leitura. A quantidade de questões e respectivas pontuações desta prova estão apresentadas a seguir: Tipo de questão Total de Pontuação por Total de questões questão pontuação Discursiva 02 questões 15 pontos 30 pontos Múltipla escolha 20 questões 3,5 pontos 70 pontos INSTRUÇÕES REFERENTES ÀS QUESTÕES DE MÚLTIPLA ESCOLHA Confira, com máxima atenção, se os dados (nome do candidato, inscrição, número do documento de identidade, matéria/disciplina e opção de campus) estão corretos. Em havendo falhas na Folha de Respostas, comunique imediatamente ao fiscal de sala. Assine, no espaço apropriado, a Folha de Respostas. A Folha de Respostas não poderá ser rasurada, dobrada, amassada ou danificada. Em hipótese alguma, será substituída. Para cada questão, há apenas uma resposta certa. Transfira as respostas para a Folha de Respostas somente quando não mais pretender fazer modificações. Não ultrapasse o limite dos círculos. OBSERVAÇÃO: As instruções referentes às questões discursivas encontram-se na capa das Folhas de Respostas Discursivas. NOME COMPLETO: DOCUMENTO DE IDENTIFICAÇÃO:

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3 QUESTÕES DISCURSIVAS ESTAS QUESTÕES DEVERÃO SER RESPONDIDAS NAS FOLHAS DE RESPOSTAS DAS QUESTÕES DISCURSIVAS. 1. (15 pontos) Monte um esquema de um sistema de refrigeração por expansão indireta utilizando, inclusive, um reservatório para termoacumulação. Mostre, nesse esquema, o circuito de água gelada (para horário de maior consumo e horário normal), o circuito de água de condensação e o circuito de ar condicionado para o ambiente climatizado. 2. (15 pontos) Embora o ciclo de uma máquina de refrigeração (ciclo real) possa se desviar um pouco do ciclo de refrigeração saturado simples (ciclo teórico), a análise desse ciclo teórico é de grande importância. Esquematize um ciclo de refrigeração saturado simples no diagrama PxH (Pressão versus Entalpia), indicando os principais componentes desse ciclo, e explicando, do ponto de vista termodinâmico, os eventos ocorridos neles. PROFESSOR_REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO.DOC 2

4 QUESTÕES DE MÚLTIPLA ESCOLHA AS RESPOSTAS DESTAS QUESTÕES DEVERÃO SER ASSINALADAS NA FOLHA DE RESPOSTAS DAS QUESTÕES DE MÚLTIPLA ESCOLHA. 1. (3,5 pontos) Em uma discussão sobre quantidade de água presente em certa quantidade de ar seco, dois engenheiros de manutenção não entram em consenso. Um terceiro profissional é consultado. Nesse caso você é o interlocutor. Determine a quantidade de água presente em cada kg de ar seco para a condição de 60% de umidade relativa a 30 C, e pressão de 101,3 kpa e encerre a discussão entre os dois. a) 0,004 kg H 2 O/kg ar seco. b) 0,016 kg H 2 O/kg ar seco. c) 0,023 kg H 2 O/kg ar seco. d) 0,031 kg H 2 O/kg ar seco. 2. (3,5 pontos) Um jovem engenheiro mecânico que trabalha com refrigeração e climatização, mais precisamente com manutenção preventiva e instalações de centrais de ar condicionado sempre se depara com unidades do tipo: TR, lbf/in 2 e segundo. As unidades básicas do sistema citado correspondem, no Sistema Internacional (SI), respectivamente a a) BTU/h; atm e segundo. b) Kcal/h; N/m 2 e hora. c) Joule/s; Kgf/cm 2 e segundo. d) Joule/s; Pa e segundo. 3. (3,5 pontos) A rapidez com que o calor sensível e latente é retirado do espaço refrigerado, mantendo as condições de temperatura e de umidade desejadas, denomina-se carga térmica. Dessa forma, é considerada carga com calor latente a) carga devido à insolação e carga devido à tubulações de água quente. b) carga devido aos motores elétricos e carga devido às pessoas. c) carga devido às pessoas e carga devido à infiltração de ar. d) carga devido à iluminação e carga devido aos dutos de retorno de ar. 4. (3,5 pontos) A conversão correta das grandezas 2300 BTU/h para Kcal/h e 4,5 KW e para TR seria, respectivamente, a) 524 Kcal e 1,78 TR. b) 579,6 Kcal/h e 1,28 TR. c) 600 Kcal/h e 3 TR. d) 653,3 Kcal e 2,23 TR. PROFESSOR_REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO.DOC 3

5 5. (3,5 pontos) Considere o gráfico para responder esta questão. Considerando-se a passagem da fase sólida para líquida de 200 g de uma determinada substância, em função do calor Q absorvido, representada no gráfico abaixo, é correto afirmar que os calores específicos dessa substância, nas fases sólida e líquida, em cal/gºc é a) 0,8 e 0,2 b) 0,6 e 0,2 c) 0,2 e 0,8 d) 0,2 e 0,6 6. (3,5 pontos) Um equipamento condicionador de ar que utiliza R22 como fluido refrigerante, apresenta queima do motor do compressor hermético. Após recolhimento do R22 em equipamento adequado, alguns procedimentos são recomendados para efetuar a substituição do mesmo. Sobre esses procedimentos, analise os itens abaixo. I. Substituir o compressor original por outro com as mesmas características, aplicar fluido de limpeza específico no sistema, efetuar evacuação no equipamento com o próprio compressor, adicionar carga de refrigerante R22, monitorando a corrente elétrica do motor do compressor até atingir valor da corrente nominal do equipamento. II. Retirar o compressor danificado e efetuar a limpeza do sistema com fluido aprovado para este fim, aplicar o novo compressor com as mesmas características do anterior, efetuar vácuo no interior do sistema com bomba de vácuo e vacuômetro e adicionar fluido refrigerante R22 com balança ou cilindro graduado de acordo com a massa recomendada pelo fabricante. III. Substituir o compressor por outro de mesma potência elétrica, efetuar evacuação dos gases não condensáveis no interior do equipamento com bomba de vácuo e vacuômetro, introduzir álcool metílico para absorver água, adicionar fluido refrigerante R22 através do monitoramento das pressões de sucção e descarga. Em relação a essas assertivas, a) apenas o item II é correto. b) os itens I, II e III estão corretos. c) apenas o item I é correto. d) apenas o item III é correto. 7. (3,5 pontos) Uma parede de alvenaria, construída exclusivamente por tijolos estruturais, encontra-se com temperatura de 38 C e 14 C em suas faces. Sabe-se que a condutividade térmica do tijolo é 1,32 W/m.K e a parede possui área de 20 m 2 com espessura de 30 cm, é correto afirmar que a transferência do calor pelo interior da parede é a) 1234 W b) 1516 W c) 1940 W d) 2112 W PROFESSOR_REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO.DOC 4

6 8. (3,5 pontos) O sistema de refrigeração mostrado na figura abaixo pode ser classificado como Fonte: Instalações de Ar Condicionado, Hélio Creder. a) sistema de condicionamento de ar por expansão indireta, utilizando condensador resfriado à água. b) sistema de condicionamento de ar por expansão indireta, utilizando condensador resfriado a ar. c) sistema de condicionamento de ar por expansão direta, utilizando condensador resfriado à água. d) sistema de condicionamento de ar por expansão direta, utilizando fan-coil como unidade evaporadora. 9. (3,5 pontos) As assertivas seguintes referem-se a sistemas de refrigeração por compressão de vapor. I. Os compressores mais comumente usados para serviço de refrigeração são classificados como alternativo, rotativo e centrífugo. II. Existem condensadores a ar com circulação natural, aquele tipo que não necessita utilizar ventilação forçada (moto-ventilador). III. Os tubos capilares são dispositivos utilizados em sistemas de refrigeração de pequeno porte. Em relação a essas assertivas, a) os itens I, II e II estão certos. b) apenas os itens I e II estão certos. c) apenas os itens I e III estão certos. d) apenas os itens II e III estão certos. 10. (3,5 pontos) No Sistema Métrico, a energia térmica, equivalente a uma energia mecânica de lb.pé corresponde a a) 11,66 cal. b) 36,80 cal. c) 77,8 BTU. d) 85 BTU. PROFESSOR_REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO.DOC 5

7 11. (3,5 pontos) As centrais de condicionamento de ar podem ser classificadas por expansão direta e expansão indireta. No sistema por expansão indireta, a água gelada é o elemento que absorve o calor do ar, atuando indiretamente como agente frigorígeno. Fonte: SENAI SP Baseado no equipamento (water-chiller) mostrado na figura acima, analise as afirmações. I. Os trocadores de calor (condensador e evaporador) têm configuração do tipo Shell & Tube. II. Esses sistemas não necessitam de tratamento adequado de água. III. Esse sistema possui condensação a água, necessitando de torre de resfriamento. Em relação a essas assertivas, a) apenas um item está certo. b) apenas os itens I e II estão certos. c) apenas os itens I e III estão certos. d) apenas os itens II e III estão certos. 12. (3,5 pontos) Uma mistura de ar seco e vapor d água, tendo uma umidade relativa de 50% e temperatura de bulbo seco de 45 C, passa por um sistema de resfriamento até sua temperatura de bulbo seco chegar a 5 C. Calcular pelo diagrama psicrométrico a quantidade de água retirada do ar por quilograma de ar seco. a) 0,033 Kg H 2 O/Kg de ar seco b) 0,026 Kg H 2 O/Kg de ar seco c) 0,018 Kg H 2 O/Kg de ar seco d) 0,009 Kg H 2 O/Kg de ar seco PROFESSOR_REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO.DOC 6

8 13. (3,5 pontos) Pretende-se instalar um sistema de refrigeração por compressão de vapor no qual a temperatura de evaporação do refrigerante R 1 é 10 ºC e a sua temperatura de condensação, 40 ºC. As características desse sistema estão apresentadas na tabela abaixo. Numa análise preliminar, considerase que o processo de compressão é isentrópico e que o refrigerante entra no compressor como vapor saturado e deixa o condensador como líquido saturado, conforme representado no diagrama temperatura versus entropia. Refrigerante R 1 trabalho isentrópico de compressão (kj/kg) 20 entalpia específica do líquido saturado a 10 C (kj/kg) 214 entalpia específica do vapor saturado a 10 C (kj/kg) 404 entalpia específica do líquido saturado a 40 C (kj/kg) 256 entalpia específica do vapor saturado a 40 C (kj/kg) 420 O valor do COP (coeficiente de desempenho) para essa situação é a) 2,3. b) 3,7. c) 4,6. d) 7, (3,5 pontos) Antes do advento da refrigeração mecânica, a água era mantida fria e guardada em jarros de barro semi-porosos, de modo que a água escapava por infiltração através das paredes, e se evaporava. A evaporação dissipava calor e resfriava a água. Esse era um dos métodos utilizados pelas civilizações antigas. Nos dias atuais existem modernos sistemas de refrigeração por compressão mecânica e por absorção. Analise as afirmações seguintes. I. Refrigeração por compressão necessita de algum dispositivo de expansão do gás refrigerante, enquanto por absorção não. II. Compressores do tipo parafuso podem ser utilizados em sistema de grande porte, como por exemplo, os sistemas com termoacumulação. III. Uma das maneiras de aumentar o COP de um sistema de refrigeração seria utilizar condensador resfriado à água. Em relação a essas afirmações, a) apenas os itens I e II estão certos. b) apenas os itens I e III estão certos. c) apenas os itens II e III estão certos. d) os itens I, II e III estão certos. PROFESSOR_REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO.DOC 7

9 15. (3,5 pontos) Durante as aulas de levantamento de carga térmica na disciplina Refrigeração e ar condicionado, um jovem aluno do curso de Engenharia Mecânica encontra um valor de 5040 Kcal/h para o ambiente solicitado pelo professor, já incluídos nesse cálculo os fatores de segurança. O professor da disciplina pede que o aluno especifique o aparelho que irá atender esse ambiente. Para isso, é correto o aluno escolher a) um self-contained de 7,5 TR. b) dois aparelhos de BTU/h cada. c) um split de BTU/h. d) um fan-coil de 3500 W. 16. (3,5 pontos) Para responder esta questão, observe a tabela a seguir. Um sistema de refrigeração emprega R22 e está operando, baseado em um ciclo saturado simples com uma temperatura de evaporação de 12 C e uma temperatura de condensação de 42 C. Ponto T ( C) P (bar) h (kj/kg) S (kj/kg C) Título (%) Estado do fluido , ,39 1, Vapor saturado 2 87,65 16, ,70 1, Vapor superaquecido , ,32 1, Líquido saturado , ,32 1, ,9 Líquido e vapor Considerando o ponto 1 a saída do vapor saturado do evaporador e os dados de entalpia da tabela acima, é correto afirmar que o coeficiente de desempenho (COP) é a) 0,390 b) 1,391 c) 1,789 d) 2, (3,5 pontos) O superaquecimento presente em circuitos, a compressão mecânica de vapor é fonte importante para o profissional de manutenção encontrar o grau de superaquecimento. Com relação a esse assunto, analise as afirmações abaixo I. É produzido somente no final do evaporador e na tubulação de admissão instalada dentro do espaço refrigerado. II. Não pode produzir resfriamento útil, pois é produzido apenas na linha de admissão fora do espaço refrigerado. III. Elimina a possibilidade de o vapor de admissão úmido alcançar a entrada do compressor, evitando prejuízos mecânicos. Em relação a essas assertivas, a) apenas o item III é correto. b) apenas o item II é correto. c) apenas o item I é correto. d) os itens I, II e III estão corretos. PROFESSOR_REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO.DOC 8

10 18. (3,5 pontos) Deseja-se obter ar atmosférico a uma temperatura de 15 C e umidade relativa de 75%. Instala-se um aparelho constituído por um resfriador e um aquecedor. A finalidade do resfriador é retirar a umidade do ar por meio da condensação do seu vapor. Sendo a temperatura na saída do resfriador inferior à temperatura desejada, instalou-se um aquecedor para elevar a temperatura até 15 C. Conhecidas a temperatura do ar e a umidade relativa que entra no aparelho como sendo 30 C e 80%, respectivamente, a 1 atm, é correto afirmar que a temperatura do ar na saída do resfriador é a) 20,5 C. b) 17,0 C. c) 10,5 C. d) 5,0 C. 19. (3,5 pontos) Para responder esta questão, observe a planta baixa e os dados fornecidos a seguir. O Dimensionamento de dutos pelo método da velocidade pode ser usado para pequenos sistemas que tenham poucas bocas de insuflamento, como esse mostrado logo abaixo. Dados Velocidade (m/min) Vazão (m 3 /min) Máquina Trecho A Trecho B Boca 1 Boca 2 Boca As dimensão do duto B e da boca de insuflamento 2, utilizando o método da velocidade são, respectivamente, a) 50 cm x 20 e 25 cm x 20 cm. b) 50 cm x 15 cm e 25 cm x 10 cm. c) 50 cm x 25 cm e 25 cm x 25 cm. d) 50 cm x 10 cm e 20 cm x 20 cm. 20. (3,5 pontos) Utilizando os dados da questão 19 e sabendo também que a renovação de ar para esse sistema é de 10%, é correto afirmar que a dimensão do duto de retorno (vê planta baixa), usando a velocidade do ar de retorno como sendo 5 m/s é a) 60 cm x 45 cm. b) 70 cm x 45 cm. c) 80 cm x 45 cm. d) 90 cm x 45 cm. PROFESSOR_REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO.DOC 9

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12 FOLHA PARA RASCUNHO PROFESSOR_REFRIGERAÇÃO E CLIMATIZAÇÃO.DOC 11