Em um projeto de infraestrutura pública de um Tribunal, um engenheiro mecânico é responsável por garantir que as especificações técnicas atendam aos padrões de segurança e sustentabilidade. No entanto, ele descobre que uma das empresas licitantes está oferecendo um material que, embora seja mais barato, não atende plenamente aos requisitos de durabilidade e resistência exigidos. Considerando os princípios éticos de transparência, equidade e responsabilidade, a ação mais apropriada que o engenheiro deve tomar é

Um trocador de calor de tubos concêntricos resfria água quente de 80 °C para 40 °C, utilizando água fria que entra a 20 °C. O coeficiente global de transferência de calor de projeto referido ao diâmetro externo é U_limpo = 400 W/m² • K A área de troca térmica é 10 m². Após um período de operação, observaram-se fatores de incrustação de 0,00070 m² • K/W (lado da água quente) referidos ao diâmetro externo e 0,00080 m² • K/W. (lado da água fria) também referidos ao diâmetro externo. A água quente tem uma vazão mássica de 0,2 kg/s e um calor específico de 4,18 kJ/kg • K \( \Delta \)T LMTO_atual = 40 K. Nessas condições, o coeficiente global corrigido após considerar a incrustação, referido ao diâmetro externo, e a nova taxa de transferência de calor do equipamento são, respectivamente:

Uma caldeira elétrica de um Tribunal foi projetada para produzir vapor a uma taxa de 50 kg/h, com uma pressão de trabalho de 10 bar e uma temperatura de saturação correspondente de 180,44 °C. A água de alimentação entra a 20 °C. A eficiência da caldeira é de 95%, e o poder calorífico do elemento aquecedor é de 1.000 W/m² · K. A potência elétrica necessária para operar a caldeira, considerando que a entalpia do vapor saturado a 10 bar é de 2603,91 kJ/kg e a entalpia da água a 20º é de 83,91 kJ/kg, é:

Uma bomba centrífuga opera em uma instalação hidráulica de um Tribunal com água a 20 ºC, que tem uma pressão de vapor de 2,34 kPa. A bomba está localizada a 5m abaixo do nível do reservatório de sucção. A perda de carga na tubulação de sucção é de 1,5m de coluna de água. A pressão atmosférica local é de 101,3 kPa (10 mca). O NPSH requerido pela bomba é de 6,5m de coluna de água. O NPSH (em m) disponível no sistema e a condição operacional da bomba frente à cavitação são, respectivamente:

Dados:
\( \gamma \)= 10 kN/m³:
h_y = 2,34 m (altura correspondente à pressão de vapor da água a 20°C).

Em uma instalação predial de gás canalizado de um Tribunal a pressão do gás no ponto de consumo é de 1,5 kPa. A instalação possui uma tubulação de cobre com diâmetro interno de 20 mm, área de escoamento 3 · 10^-4 m² e comprimento total de 50 m, e possui uma perda de carga adicional de 10 m de tubulação equivalente. O gás utilizado é metano, com densidade de 0,075 kg/m³ a 15°C e pressão de 1 atm. A vazão mássica de gás necessária é de 0,00045 kg/s. A viscosidade do gás é 0,011 cP e a rugosidade da tubulação como 0,046 mm. O coeficiente de atrito calculado pela fórmula de Colebrook-White é f = 0,020. Nestas condiç:ões, usando g = 10 m/s², a perda de carga total em kPa na tubulação pela equação de Darcy-Weisbach e a pressão no início da tubulação em kPa necessária para garantir a pressão no ponto de consumo de 1,5 kPa no final da linha são, respectivamente:

Uma esfera de raio R = 10 m tem centro no ponto C = (4,7,5). Um plano dado pela equação x + 2y + 2z = 10 intercepta a esfera. A interseção entre a esfera e o plano forma um círculo de raio r. O volume do cone, em m³, de vértice no ponto C e base sendo o círculo de raio r é:

Uma empresa de manufatura está monitorando o diâmetro de um componente crítico (alvo: 100 mm ± 0,05 mm) usando gráficos de controle \( \overline {X} \) e R. A análise inicial revelou:

• Média global (\( \overline {X} \)): 100,02 mm
• Amplitude média (\( \overline {R} \)): 0,04 mm
• Tamanho do subgrupo: n = 4

Os fatores para cálculo dos limites de controle são: A₂ = 0,729; D₃ = 0 e D₄ = 2,282. Um subgrupo apresentou os seguintes valores: \( \overline {X} \)= 100,07 mm e R = 0,09 mm. Nessa situação

Um material compósito é formado por uma matriz polimérica reforçada com fibras de carbono. A matriz tem uma densidade de 1,2 g/cm³ e uma condutividade térmica de 0,5 W/m·K, enquanto as fibras de carbono têm uma densidade de 1,8 g/cm³ e uma condutividade térmica de 100 W/m·K. O compósito tem uma fração volumétrica de fibras de 30% e uma fração volumétrica de matriz de 70%. A partir dessas informações, a condutividade térmica efetiva do compósito em W/m·K, considerando que ele segue a regra das misturas para condutividade térmica, é:

Um componente metálico, inicialmente com uma espessura de 1,00 cm e uma superfície quadrada de 1,00 m², tem sua superfície quadrada soldada a uma máquina industrial que se encontra protegida de corrosão e desgaste. Suas outras superfícies podem estar afetadas por desgaste e corrosão. Para avaliar o estado da superfície, foram realizados ensaios de rugosidade e dureza. Os resultados mostraram uma rugosidade média de R_a = 2,5 μm e uma dureza superticlal de HRC = 55. Um ensaio metalográfico revelou uma microestrutura com grãos de tamanho médio de 10 μm e uma porosidade de 2%. Considerando a taxa de corrosão de 0,05 mm/ano/lado e densidade do material de 7,8 g/cm³, a perda de material em um ano, devido à corrosão (em kg) é: