Avaliação Continua AVC Sistemas Térmicos EAD - Estudo de Caso SPV

NOME RA CURSO DISCIPLINA AVC Sistemas Térmicos EAD Folha de Respostas Avaliação Contínua AVC CRITÉRIOS PARA AVALIAÇÃO DAS ATIVIDADES DISSERTATIVAS Conteúdo as respostas não possuem erros conceituais e reúnem todos os elementos pedidos Linguagem e clareza o texto deve estar correto quanto à ortografia ao vocabulário e às terminologias e as ideias devem ser apresentadas de forma clara sem incoerências Raciocínio o trabalho deve seguir uma linha de raciocínio que se relacione com o material didático Coerência o trabalho deve responder às questões propostas pela atividade Embasamento a argumentação deve ser sustentada por ideias presentes no conteúdo da disciplina A AVC que atender a todos os critérios sem nenhum erro conceitual de ortografia ou concordância bem como reunir todos os elementos necessários para uma resposta completa receberá nota 10 Cada erro será descontado de acordo com sua relevância CRITÉRIOS PARA AVALIAÇÃO DAS ATIVIDADES CÁLCULO Caminho de Resolução O trabalho deve seguir uma linha de raciocínio e coerência do início ao fim O aluno deve colocar todo o desenvolvimento da atividade até chegar ao resultado final Resultado Final A resolução do exercício deve levar ao resultado final correto A AVC que possui detalhamento do cálculo realizado sem pular nenhuma etapa e apresentar resultado final correto receberá nota 10 A atividade que apresentar apenas resultado final mesmo que correto sem inserir as etapas do cálculo receberá nota zero Os erros serão descontados de acordo com a sua relevância INFORMAÇÕES IMPORTANTES LEIA ANTES DE INICIAR A Avaliação Contínua AVC é uma atividade que compreende a elaboração de uma produção dissertativa É importante que leia e compreenda as intruções de avaliação descritas antes do enunciado disponível no AVA Estudo de Caso Problematização Identificar os equipamentos que compõem um Sistema de Potência a Vapor SPV seus respectivos esquemas de montagem seus diagramas bem como as suas equações que compõem cada equipamento do ciclo térmico Os sistemas de potência a vapor ou simplesmente SPV são instalações industriais nas quais a energia de um combustível fóssil renovável ou nuclear é convertida em energia mecânica utilizando um fluido de trabalho que é vaporizado e condensado de modo alternativo Na prática esse sistema é usado na geração de energia elétrica mais especificamente nas usinas termelétricas Sendo a etapa inicial de um projeto de engenharia a modelagem dos sistemas termodinâmicos e a modelagem dos sistemas de potência a vapor requerendo o uso de simplificações devido à complexidade ainda assim a aplicação dos modelos simplificados contribui para o estudo comportamental do sistema SANCHEZ R de B Sistemas Térmicos São Paulo Unisa 2022 p 29 Muitos são os sistemas de geração de energia como as aplicadas em usinas termelétricas que são possíveis utilizando os princípios gerados através do Ciclo de Carnot mas sabemos que este ciclo é teórico ou seja é impossível obter um rendimento de 100 do sistema conforme previsto Sendo assim para as usinas termelétricas que são acionadas durante uma escassez de períodos de chuva e redução de níveis de água impossibilitam a utilização da capacidade total das hidroelétricas para a geração de energia elétrica Com base nas informações acima faça o que se pede 20 pontos Questão 1 Montar a representação do esquema do Ciclo de Carnot com os equipamentos que o compõem e definir em quais destes há entrada e saída de Taxa de Calor no Sistema e em quais há entrada e saída de Trabalho no Sistema 20 pontos Questão 2 Montar a representação do Diagrama característico do ciclo de Carnot 20 pontos Questão 3 Determinar qual o sistema de geração de vapor que foi descrito no texto ou seja qual é o ciclo térmico utilizado na geração de energia elétrica nas usinas termelétricas e montar a representação do esquema do ciclo bem como os equipamentos que o compõem e definir em quais destes há entrada e saída de Taxa de Calor no Sistema e em quais há entrada e saída de Trabalho no Sistema 20 pontos Questão 4 Montar a representação do Diagrama característico do Ciclo a Vapor que é utilizado nas usinas termelétricas 20 pontos Questão 5 Agora já conhecido o Ciclo a Vapor utilizado nas usinas termelétricas denominar os 4 equipamentos que compõem este sistema e apresentar as respectivas equações que cada um tem ao longo do sistema Resolução NOME RA CURSO DISCIPLINA AVC Sistemas Térmicos EAD Folha de Respostas Avaliação Contínua AVC CRITÉRIOS PARA AVALIAÇÃO DAS ATIVIDADES DISSERTATIVAS Conteúdo as respostas não possuem erros conceituais e reúnem todos os elementos pedidos Linguagem e clareza o texto deve estar correto quanto à ortografia ao vocabulário e às terminologias e as ideias devem ser apresentadas de forma clara sem incoerências Raciocínio o trabalho deve seguir uma linha de raciocínio que se relacione com o material didático Coerência o trabalho deve responder às questões propostas pela atividade Embasamento a argumentação deve ser sustentada por ideias presentes no conteúdo da disciplina A AVC que atender a todos os critérios sem nenhum erro conceitual de ortografia ou concordância bem como reunir todos os elementos necessários para uma resposta completa receberá nota 10 Cada erro será descontado de acordo com sua relevância CRITÉRIOS PARA AVALIAÇÃO DAS ATIVIDADES CÁLCULO Caminho de Resolução O trabalho deve seguir uma linha de raciocínio e coerência do início ao fim O aluno deve colocar todo o desenvolvimento da atividade até chegar ao resultado final Resultado Final A resolução do exercício deve levar ao resultado final correto A AVC que possui detalhamento do cálculo realizado sem pular nenhuma etapa e apresentar resultado final correto receberá nota 10 A atividade que apresentar apenas resultado final mesmo que correto sem inserir as etapas do cálculo receberá nota zero Os erros serão descontados de acordo com a sua relevância INFORMAÇÕES IMPORTANTES LEIA ANTES DE INICIAR A Avaliação Contínua AVC é uma atividade que compreende a elaboração de uma produção dissertativa É importante que leia e compreenda as intruções de avaliação descritas antes do enunciado disponível no AVA Estudo de Caso Problematização Identificar os equipamentos que compõem um Sistema de Potência a Vapor SPV seus respectivos esquemas de montagem seus diagramas bem como as suas equações que compõem cada equipamento do ciclo térmico Os sistemas de potência a vapor ou simplesmente SPV são instalações industriais nas quais a energia de um combustível fóssil renovável ou nuclear é convertida em energia mecânica utilizando um fluido de trabalho que é vaporizado e condensado de modo alternativo Na prática esse sistema é usado na geração de energia elétrica mais especificamente nas usinas termelétricas Sendo a etapa inicial de um projeto de engenharia a modelagem dos sistemas termodinâmicos e a modelagem dos sistemas de potência a vapor requerendo o uso de simplificações devido à complexidade ainda assim a aplicação dos modelos simplificados contribui para o estudo comportamental do sistema SANCHEZ R de B Sistemas Térmicos São Paulo Unisa 2022 p 29 Muitos são os sistemas de geração de energia como as aplicadas em usinas termelétricas que são possíveis utilizando os princípios gerados através do Ciclo de Carnot mas sabemos que este ciclo é teórico ou seja é impossível obter um rendimento de 100 do sistema conforme previsto Sendo assim para as usinas termelétricas que são acionadas durante uma escassez de períodos de chuva e redução de níveis de água impossibilitam a utilização da capacidade total das hidroelétricas para a geração de energia elétrica Com base nas informações acima faça o que se pede 20 pontos Questão 1 Montar a representação do esquema do Ciclo de Carnot com os equipamentos que o compõem e definir em quais destes há entrada e saída de Taxa de Calor no Sistema e em quais há entrada e saída de Trabalho no Sistema 20 pontos Questão 2 Montar a representação do Diagrama característico do ciclo de Carnot 20 pontos Questão 3 Determinar qual o sistema de geração de vapor que foi descrito no texto ou seja qual é o ciclo térmico utilizado na geração de energia elétrica nas usinas termelétricas e montar a representação do esquema do ciclo bem como os equipamentos que o compõem e definir em quais destes há entrada e saída de Taxa de Calor no Sistema e em quais há entrada e saída de Trabalho no Sistema 20 pontos Questão 4 Montar a representação do Diagrama característico do Ciclo a Vapor que é utilizado nas usinas termelétricas 20 pontos Questão 5 Agora já conhecido o Ciclo a Vapor utilizado nas usinas termelétricas denominar os 4 equipamentos que compõem este sistema e apresentar as respectivas equações que cada um tem ao longo do sistema Questão 1 O ciclo de Carnot é totalmente reversível logo todos os processos podem ser invertidos e nesse caso ele se torna o ciclo de Carnot de refrigeração Para o caso de uma máquina térmica considerando um sistema fechado composto por um gás dentro de um arranjo adiabático temse quatro processos reversíveis dois deles isotérmicos e dois adiabáticos Inicialmente estado 1 a temperatura do gás é T H e o cabeçote do cilindro está em contato íntimo com uma fonte à temperatura T H Deixa se o gás expandir lentamente realizando trabalho sobre a vizinhança À medida que o gás se expande a temperatura do gás tende a diminuir Mas assim que a temperatura cai de uma quantidade infinitesimal dT calor é transferido do reservatório para o gás Desse modo como a diferença de temperatura entre o gás e o reservatório nunca excede um valor infinitesimal dT o processo de transferência de calor é reversível No estado 2 o reservatório que estava em contato com o cabeçote do cilindro é removido e substituído por um isolamento de maneira que o sistema se torna adiabático O gás continua a se expandir lentamente realizando trabalho sobre a vizinhança até que sua temperatura caia de TH para TL Como o pistão é sem atrito e o processo é de quase equilíbrio o processo é reversível e adiabático No estado 3 o isolamento do cabeçote é removido e o cilindro é colocado em contato com um sumidouro à temperatura TL Agora o pistão é empurrado por uma força externa realizando trabalho sobre o gás Quando o gás é comprimido sua temperatura tende a se elevar Mas assim que se eleva de uma quantidade infinitesimal dT calor é transferido do gás para o sumidouro fazendo com que a temperatura do gás permanecesse constante Como a diferença de temperatura entre o gás e o sumidouro nunca excede um valor infinitesimal dT o processo de transferência de calor é reversível O estado 4 é tal que quando o reservatório a baixa temperatura é removido o isolamento é recolocado no cabeçote do cilindro o gás é comprimido de maneira reversível e volta ao seu estado inicial A temperatura sobre de TL para TH durante esse processo de compressão adiabática reversível que completa o ciclo Questão 2 Questão 3 O sistema descrito é relacionado ao Ciclo Rankine ciclo este ideal dos ciclos de potência a vapor ou com mudança de fase Líquido saturado é comprimido de forma isentrópica até a pressão de operação da caldeira onde entra calor através de uma bomba onde entra trabalho Água entra na caldeira como líquido comprimido e sai como vapor superaquecido através da transferência de calor proveniente da combustão Vapor de água superaquecido entra na turbina e se expande de forma isentrópica produzindo trabalho Na entrada do condensador a mistura líquidovapor com alto título é condensada à pressão constante rejeitando calor para algum ambiente externo de temperatura menor Questão 4 Questão 5 De forma ideal na bomba a troca de calor é nula q 0 logo wbomba entrah2h1v P2P1 Na caldeira não há trabalho entrando ou saindo w 0 assim qcaldeiraentrah3h2 Na turbina q 0 também logo wturbina saih3h4 Por fim no condensador w 0 assim qcondensador saih4h1