Ficha 01 · Grandezas, unidades, calor e gases na oficina
Exercício 1 · A ficha técnica de uma unidade de água gelada
A ficha técnica de uma unidade de água gelada indica: capacidade frigorífica 6,0 TR; caudal de água 12 m³/h; pressão máxima de serviço do lado de alta 30 bar (relativos); temperatura máxima de descarga 130 °C; potência elétrica absorvida 6,6 kW. Exprime a capacidade em kW e em BTU/h, o caudal em L/s, a pressão em MPa absolutos e a temperatura em K. Calcula a energia elétrica consumida em 8 horas de funcionamento, em kWh e em MJ, e a razão entre a capacidade e a potência elétrica.
Exercício 2 · A força sobre o visor de uma câmara de vácuo
O visor de vidro de uma câmara de ensaio de vácuo tem 120 mm de diâmetro. Dentro faz-se vácuo até 500 mícrons (pressão absoluta); fora está a atmosfera, a 1,013 bar. (a) Calcula a força que a pressão exerce sobre o visor e diz a que massa corresponde. (b) Noutro ensaio, a mesma câmara fica com azoto a 3,0 bar (relativos) no interior. Qual é a força líquida e em que sentido atua? (c) Em qual dos dois casos a pressão relativa é negativa?
Exercício 3 · Arrefecer leite num tanque
Um produtor quer arrefecer 120 L de leite de 32 °C para 4 °C em 2 horas. Considera massa volúmica 1,03 kg/L e calor específico 3,9 kJ/(kg·K). Calcula o calor a retirar, a potência média necessária e a potência a especificar se se quiser uma margem de 25 %.
Exercício 4 · Congelar carne: sensível, latente e sensível
Uma câmara tem de congelar 40 kg de carne desde +2 °C até -18 °C. Dados do produto: calor específico antes de congelar 3,2 kJ/(kg·K); temperatura de início de congelação -1 °C; calor latente de congelação 250 kJ/kg; calor específico depois de congelar 1,7 kJ/(kg·K). Calcula o calor total a retirar e o tempo necessário com 2,0 kW de capacidade útil.
Exercício 5 · Ensaio de estanquidade: fuga ou só temperatura?
Uma tubagem é posta a 15,0 bar (relativos) com azoto às 18:00, com a oficina a 22 °C. Às 08:00 do dia seguinte a oficina está a 12 °C e o manómetro marca 14,2 bar (relativos). (a) Que pressão devia marcar o manómetro se não houvesse fuga? (b) Concluis que há fuga? Tem em conta que a incerteza de leitura do manómetro é de cerca de 0,1 bar. (c) Que fração da massa de azoto se perdeu, se houver fuga?
Exercício 6 · Quanto azoto gasta o ensaio?
Uma botija de azoto de 10 L está a 200 bar (relativos) e 20 °C. Vai usar-se para pôr uma tubagem de 25 L a 20 bar (relativos), tudo a 20 °C, e a tubagem está inicialmente em vácuo (considera 0 bar abs). (a) Que volume de azoto à pressão atmosférica a 20 °C equivale ao que está na botija? (b) Que pressão marca a botija depois de a tubagem ficar a 20 bar (relativos)? (c) Que limitação tem este cálculo a 200 bar?
Exercício 7 · Uma botija de dióxido de carbono
Numa oficina encontras uma botija de R744 (dióxido de carbono), cuja temperatura crítica é 31,0 °C e pressão crítica 73,8 bar abs. A botija está ao sol, a 35 °C. Um colega diz: "tem líquido e vapor lá dentro, a pressão diz-nos o que sobra". Concordas? Justifica.
Exercício 8 · Sobreaquecimento e subarrefecimento com R407C
Um equipamento com R407C e válvula de expansão termostática lê 3,5 bar (relativos) na baixa e 17,0 bar (relativos) na alta; a corrente do compressor é 112 % da nominal. A aspiração está a 5,5 °C e a linha de líquido a 28 °C. Para estas pressões o R407C tem: baixa, bolha -6,9 °C e orvalho -0,6 °C; alta, bolha 41,2 °C e orvalho 46,1 °C. O R407C é uma mistura zeotrópica. Calcula o SH e o SC corretos e os valores errados que resultariam de usar a coluna trocada. O que sugerem os valores corretos?