Mês
T421
Março
Abril
Maio
Junho
Julho
Agosto
Setembro
Outubro
Novembro
4
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6
3
1
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2
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4
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10
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9
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11
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15
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17
19
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21
18
T422
25
- 5 12 19 26
- 4
22 29 2 9 16 23 30 1
27
- 7 14 21 28
- 6
24
- 4 11 18 25
- 3
- 2
- 1
26
- 6 13 20 27
- 5
23 30 3 10 17 24
- 2
28
- 1 8 15 22 29 7
25
- 5 12 19 26
- 4
T511 (semanal)
11
8
13
10
12
9
14
11
18
15
20
17
19
16
21
18
T411 e
T511 (quinzenal)
25
- 9 16 23 30
22 29 6 13 20 27
27
- 4 11 18 25
24
- 1 8 15 22 29
- 6
26
- 3 10 17 24 31
23 30 7 14 21 28
28
- 5 12 19 26
25
- 2 9 16 23 30
Horas-aula antes da P1: 27/27; antes da P2: 18/22; antes da P3; 21/21; antes da P4: 15/21 (integral/noturno)
Notação:
Sem aula
Testes, provas, exames
Aulas de MT (511)
Datas de entrega dos testes (entregar na secretaria do DEN ou ao professor), provas e exames:
Mecânica (quartas-feiras, de 19h15 às 21h10, com exceção de E2):
T1: 29/04/2009
T4: 02/09/2009
P1: 06/05/2009
P3: 23/09/2009
T2: 27/05/2009
T5: 07/10/2009
P2: 01/07/2009
P4: 04/11/2009
T3: 24/06/2009
T6: 04/11/2009
E1: 18/11/2009
E2: 04/12/2009
Produção (segundas-feiras, de 7h30 às 9h05, com exceção da P4, E1 e E2:
T1: 29/04/2009
T4: 02/09/2009
P1: 04/05/2009
P3: 21/09/2009
T2: 27/05/2009
T5: 07/10/2009
P2: 29/06/2009
P4: 04/11/2009 (14h00)
T3: 24/06/2009
T6: 04/11/2009
E1: 18/11/2009
E2: 04/12/2009
1º sem. – 25/06/09 – (90º dia letivo)
2º sem. – 07/11/09 (180º dia letivo)
Turma 421 – marcar uma reposição do dia 28/10 nesta mesma semana
Observações importantes:
•
A presença é verificada em todas as aulas programadas e ao final do mês lançadas na intranet
para acompanhamento dos interessados; uma vez lançadas na intranet, as faltas não serão
retiradas do sistema pelo Professor sob qualquer pretexto;
•
As datas e horários de testes, provas e exames não serão alteradas, salvo motivo de força
maior, a critério do Professor;
•
As provas e exames das turmas de Mecânica 421 (integral), 421 (integral) e 511 (noturno)
serão conjuntas nas quartas-feiras, de 19h15 às 21h10, à exceção do Exame 2, que será numa
sexta-feira (04/12/2009), de 19h15 às 21h10;
•
As provas da turma de Produção 411 será no horário de aula, à exceção da P4, E1 e E2;
•
Nenhum aluno poderá fazer prova fora de sua turma sob qualquer pretexto;
•
A média dos 6 testes propostos compõe a nota P5 (aos testes não entregues pelos alunos será
atribuída nota zero);
•
Detalhes sobre a resolução dos testes poderão ser solicitados nas provas P1, P2, P3 e P4;
•
Conforme o Plano de Ensino da disciplina, a nota P4 não é substituível pela nota P5;
•
Os testes deverão ser entregues na secretaria do DEN ou diretamente ao Professor até a data
limite, no horário de funcionamento da Universidade (limite 22h50) – testes colocados sob a
porta da sala durante a madrugada receberão nota zero;
•
Atendimento aos alunos para tirar dúvidas da teoria, dos exercícios propostos, estruturação
das atividades propostas nos testes e vista de provas e exames serão feitos na sala do
Professor, nos seguintes dias e horários:
Turmas 411, 421 e 422:
quartas-feiras, de 16h00 às 18h00
Turma 511:
quartas-feiras, de 20h00 às 21h00
•
O atendimento a dúvidas de exercícios e testes no horário previsto pressupõe que o aluno,
antes de ir à sala do Professor, desenvolveu parte de sua solução, buscando estruturá-los
minimamente – esta não é uma atividade de resolução de exercícios;
•
No 2º semestre, os alunos poderão solicitar, durante o horário de atendimento, que sejam
apresentados os softwares comerciais que o Professor dispõe para projeto de ciclos térmicos;
•
Revisões de notas serão realizadas nas quartas-feiras seguintes à publicação da nota, na
sala do Professor, no horário reservado ao atendimento aos alunos, para grupos conjuntos de
até quatro alunos simultaneamente. Pedidos extemporâneos de revisão de notas não serão
aceitos a qualquer tempo;
•
Casos omissos serão decididos pelos Professor a seu tempo.
Aula Programação de atividades
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Apresentação da disciplina; histórico das MT; introdução às MT
Revisão de Termodinâmica; fundamentos do EES
Combustão e combustíveis; exercícios
Análise exergética; exercícios
Fundamentos do projeto de ciclos térmicos; equipamentos essenciais e auxiliares
Ciclos térmicos a vapor: modelagem
Ciclos térmicos a vapor: caldeiras – classificação, conceitos, projeto, seleção
Ciclos térmicos a vapor: turbinas – classificação, conceitos, projeto, seleção
Exercícios
Prova 1
Ciclos térmicos a gás: modelagem
Ciclos térmicos a gás: compressores – classificação, conceitos, projeto, seleção
Ciclos térmicos a gás: compressores – projeto, seleção
Ciclos térmicos a gás: conjuntos a gás – classificação, conceitos, projeto, seleção
Ciclos térmicos a gás: conjuntos a gás – projeto, seleção
Exercícios
Prova 2
Ciclos combinados gás/vapor: modelagem da caldeira de recuperação; pinch point
Ciclos térmicos com MCI: modelagem, classificação
Ciclos térmicos com MCI: condições operacionais, seleção, ciclo combinado com MCI
Exercícios
Semana de Ciência e Tecnologia (sem atividade de MT em sala de aula)
Ciclos térmicos de refrigeração: modelagem
Ciclos térmicos de refrigeração: ciclo de compressão mecânica
Prova 3
Ciclos térmicos de refrigeração: ciclo de absorção
Sistemas de ar condicionado: conceitos, psicrometria
Sistemas de ar condicionado: dimensionamento do sistema de refrigeração
Sistemas de ar condicionado: cálculo de carga térmica
Prova 4
Nota: Este plano de aulas considera uma aula equivalente a 3 horas-aula (ha); na Engenharia Mecânica Noturno, este
plano deve ser adequado à disponibilidade de aulas quinzenais.
Teste 1: Uma empresa do setor siderúrgico apresenta disponibilidade de um gás, cuja composição é
dada na Tabela 1. A partir das informações fornecidas:
•
Apresente a composição do gás siderúrgico em base mássica;
•
Monte a equação de combustão em caldeira do gás siderúrgico com ar atmosférico em
condição estequiométrica e com 10% de excesso de ar; a seguir, calcule a razão de
equivalência;
•
Calcule a razão ar/combustível do processo de combustão;
•
Empregando o software EES (download da versão demo em www.fchart.com), estime o
calor específico médio a pressão constante dos gases de sua combustão para temperaturas
entre 1100ºC e 500ºC;
•
Estime o poder calorífico inferior do gás siderúrgico para uma temperatura de combustão de
1100ºC.
Anexe cópia de informações que julgar relevantes para a análise do projeto.
Tabela 1 – composição molar do gás siderúrgico (gás de alto forno)
Composição
CO
H2
CO2
O2
Percentual
22,0
2,0
22,5
53,5
Fonte: MUILAERT, M.S. Análise dos acordos internacionais sobre mudanças climáticas sob o ponto de vista do uso do conceito de
ética. Tese (Doutorado em Ciências em Planejamento Energético). Universidade Federal do Rio de Janeiro, 2000. Disponível em:
http://www.forumclima.org.br/arquivos/A0509201.pdf. Acesso em: 08/01/2009.
Teste 2: Considere que uma caldeira convencional como produtividade 1,5 é adequada para a
queima do gás siderúrgico apresentado na Tabela 1 para produzir vapor vivo a 2,1 MPa e 300ºC para
uso em dado processo, a partir de água a 30ºC, recalcada de um tanque aberto à atmosfera, através de
uma bomba com 65% de eficiência e pressão de saída de 2,5 MPa. Com base nestas informações,
calcule a temperatura de saída da água da bomba e a eficiência da caldeira. Anexe cópia de
informações que julgar relevantes para a análise do projeto.
Teste 3: Suponha que, ao invés de empregar uma caldeira convencional queimando o gás
siderúrgico para gerar vapor para o referido processo, seja proposta a queima do gás natural,
conforme composição apresentada na Tabela 2, em um conjunto a gás, aproveitando-se os gases
produtos da combustão em uma caldeira de recuperação de calor. Modelo no EES os componentes
do conjunto a gás (compressor, câmara de combustão e turbina a gás) e da caldeira de recuperação
que atendam em paridade térmica 4,0 kg/s de vapor a 2,1 MPa e 300ºC; admita os seguintes
parâmetros: a água de alimentação encontra-se na temperatura calculada no Teste 2; a eficiência da
caldeira de recuperação é de 80 %, a temperatura da chaminé está inicialmente estimada em 150 ºC;
os gases entra na turbina a gás com TIT= 1100ºC e saem com Tg= 500ºC; a perda de carga na
câmara de combustão é de 5%; a eficiência do compressor é de 75%; a condição do ar ambiente é de
15ºC e 100 kPa. Calcule a razão ar/combustível na turbina a gás. Anexe cópia de informações que
julgar relevantes para a análise do projeto.
Dados:
Poder calorífico superior a 9400kcal/m3
Limite de inflamabilidade: 5-15% em volume
Temperatura de ignição espontânea: 540ºC
Velocidade de chama: 35 a 50 cm/s
Temperatura de chama: 1.945ºC com ar e 2.810ºC com oxigênio
Ponto de ebulição: -162°C
Ponto de Fulgor: - 189°C
Densidade absoluta: 0,766 kg/m3 (@ 20°C; 1 atm a)
Tabela 2 – composição molar do gás natural
Composição
Metano
Etano
Propano
C4+
CO2
N2
Percentual
89,0%
6,0%
1,8%
1,0%
1,5%
0,7%
Fonte: http://www.comgas.com.br/conheca_gasnatural/conheca/composicao.asp. Acesso em 08/01/2009
Teste 4: Com base nos resultados obtidos para a modelagem da caldeira de recuperação do Teste 3,
selecione seis (6) conjuntos a gás, dos quais pelo menos quatro (4) estejam abaixo da curva teórica
de seleção em paridade térmica, projetada inicialmente para Tch=150ºC. Analise os parâmetros
técnicos dos 6 conjuntos a gás selecionados e escolha um deles para avaliar a curva térmica do ponto
de pinch. Considerando a faixa aceitável para Tpp, verifique se a temperatura da chaminé
inicialmente adotada é adequada para a seleção do conjunto a gás. Se não for adequada, trace a nova
curva de seleção para paridade térmica na nova temperatura de chaminé, analise novamente os
conjuntos a gás. Quando a temperatura fixada se mostrar adequada, fixe-a em função dos parâmetros
da caldeira de recuperação e verifique se a queima suplementar encontra-se em uma faixa aceitável;
para tanto, considere o gás siderúrgico da Tabela 1 como combustível suplementar. Anexe cópia de
informações que julgar relevantes para a análise do projeto.
Teste 5: Com base nos resultados obtidos para a modelagem da caldeira de recuperação do Teste 3,
selecione três (3) motores de combustão interna em paridade térmica queimando o gás natural da
Tabela 2. Os três motores devem ser necessariamente de três fabricantes diferentes. Anexe cópia de
informações que julgar relevantes para a análise do projeto. Apresente na solução do problema
cópias impressas das planilhas de dados técnicos dos motores (“data sheets”) que comprovem as
condições dos balanços de energia e consumos específicos utilizados em seus cálculos (não utilize
em hipótese alguma valores típicos para a solução do seu problema).
Teste 6: Com base no ciclo a gás modelado nos Testes 3 e 4, componha um ciclo térmico para
atender à demanda de 4,0 kg/s de vapor a 2,1 MPa e 300ºC juntamente com a demanda de ABC
toneladas de refrigeração, gerados por um sistema de refrigeração por absorção acionado por água
quente a 90ºC, sabendo-se que esta tecnologia apresenta uma queda de 10ºC no gerador quando um
COP de 0,7 é obtido em um sistema baseado em brometo de lítio e água com simples efeito. Admita
que a nova pressão do vapor vivo seja D,E MPa e admita que o condensador receba F kg/s.
Selecione três (3) conjuntos a gás a partir de curva de seleção teórica para Tch=150ºC; apresente o
diagrama h-s da turbina a vapor nas condições do seu projeto e calcule as eficiências isentrópica e
exergética. Verifique a temperatura do ponto de pinch e a necessidade de queima suplementar,
analisando se a queima suplementar encontra-se em uma faixa aceitável; para tanto, considere o gás
siderúrgico da Tabela 1 como combustível suplementar. Anexe cópia de informações que julgar
relevantes para a análise do projeto. Para saber qual o ciclo térmico a ser utilizado, empregue a letra
G do seu CPF, conforme o esquema a seguir:
Valor de G
0e1
2e3
4e5
6e7
8e9
Ciclo térmico a ser utilizado
Ciclo a vapor com turbina de condensação e extração
Ciclo combinado gás/vapor com turbina de condensação e extração
Ciclo combinado gás/vapor com turbina de contrapressão e extração
Ciclo combinado MCI/vapor com turbina de condensação e extração
Ciclo combinado MCI/vapor com turbina de contrapressão e extração
Notas: as letras A, B, C, D, E e F se referem aos dígitos ABC.DEF.GHI-JK do seu CPF (é obrigatório incluir
cópia XEROX do CPF junto com o Teste 6 para validação no ato da entrega; não serve imagem do
documento escaneada ou sua entrega posterior; para tais casos, será atribuída nota zero); se F=0, substitua por
H, e assim sucessivamente (por I, J ou K) até que não mais seja igual a zero.
a) Os testes são individuais e serão aceitos até a data limite prevista para cada um;
b) a entrega dos testes não é obrigatória; para efeito da composição da P5, será atribuída nota
zero para cada teste não entregue;
c) a média das 6 notas dos testes comporá a P5;
d) a estrutura do texto a ser entregue deverá conter: número do teste; nome e número do aluno;
descrição do problema; desenvolvimento (modelagem e cálculos); análise dos resultados e
conclusões; referências; anexos.
e) toda informação empregada deve ser referenciada de acordo com as normas da ABNT;
f) o emprego do software EES é altamente recomendável em todos os testes; se empregado,
cópia da listagem do programa desenvolvido individualmente deve ser anexado ao teste;
g) será atribuída nota zero aos trabalhos com flagrantes evidências de cópia, plágio ou uso
comum de informações, valores, e mesmo de recursos computacionais;
h) as notas dos testes poderão ser revistas a posteriori caso o aluno demonstre, em questões das
provas P1, P2, P3 e P4 que contenham perguntas específicas sobre os mesmos,
desconhecimento dos detalhes sobre a resolução dos testes;
i) para cada vez que um dos seguintes erros for cometido, será penalizado com perda de
no mínimo 0,5 ponto:
•
falta de unidade em valores numéricos;
•
falta de referência bibliográfica ao citar informações textuais;
•
falta de referência ao arbitrar valores numéricos;
•
falta de referência bibliográfica segundo norma da ABNT;
j) para cada vez que um dos seguintes erros for cometido, será penalizado com perda de
no mínimo 1,0 ponto:
•
erro de interpretação sobre o que pode ou não arbitrar em um problema;
•
valores incoerentes de resultados numéricos;
•
erros conceituais de Máquinas Térmicas,Termodinâmica ou Mecânica dos Fluidos.