Questões de Concurso Público Petrobras 2022 para Engenharia Naval

Na construção da embarcação, a flutuabilidade depende da estanqueidade do casco, o qual é construído com vários formatos, a depender da carga a ser transportada. Em geral, o casco é constituído de fundo, que é a parte mais baixa, de costado, que é a parte lateral, e de encolamento, que faz a ligação entre o fundo e o costado. O casco completo tem, portanto, duas laterais e dois encolamentos. O pavimento que fecha a parte superior do casco é denominado de convés, o qual pode contribuir para o fechamento completo do casco, como nos navios petroleiros, ou pode ter aberturas para a admissão de carga, como nos navios graneleiros e porta-contenedores.

Julgue o item subsecutivo acerca da nomenclatura e da função dos elementos estruturais de uma embarcação.

 A quilha é uma viga-mestra que percorre todo o comprimento do navio, e as longarinas são vigas horizontais que, no plano longitudinal da embarcação, unem entre si as cavernas, as quais designam as peças de reforço colocadas transversalmente que formam o arcabouço do navio e servem para dar apoio ao forro exterior. Na direção transversal do casco, posicionam-se os vaus, que são vigas horizontais que unem as cavernas entre si e dão suporte a pavimentos. Já as anteparas são paredes de chapa longitudinais ou transversais cuja função é delimitar espaços, fortalecer a estrutura ou garantir a estanqueidade de um compartimento.

Na construção da embarcação, a flutuabilidade depende da estanqueidade do casco, o qual é construído com vários formatos, a depender da carga a ser transportada. Em geral, o casco é constituído de fundo, que é a parte mais baixa, de costado, que é a parte lateral, e de encolamento, que faz a ligação entre o fundo e o costado. O casco completo tem, portanto, duas laterais e dois encolamentos. O pavimento que fecha a parte superior do casco é denominado de convés, o qual pode contribuir para o fechamento completo do casco, como nos navios petroleiros, ou pode ter aberturas para a admissão de carga, como nos navios graneleiros e porta-contenedores.

Julgue o item subsecutivo acerca da nomenclatura e da função dos elementos estruturais de uma embarcação.

O pontal é a dimensão vertical entre a face externa do fundo do casco e a face superior do convés, ao passo que a boca é a dimensão horizontal entre as faces externas das laterais do casco, cuja medida é importante na decisão sobre a passagem da embarcação em eclusa marítima ou canal marítimo navegável; já o comprimento entre perpendiculares é a distância horizontal, medida entre pontos, entre a proa e a popa, as quais entram em contato com a linha de flutuação. 

Um navio-tanque de 60.000 dwt tem casco que oferece resistência a pressões externas de até 200 kN/m² . Ao se aproximar do berço, em manobra de atracação, com velocidade regulamentar, essa embarcação pressiona a defensa do tipo SCK Cell Fender, modelo SCK 1000, que consiste em cilindro de borracha natural ou sintética com malha de aço interna, com medidas de 1,1 m de diâmetro e 1,0 m de altura. O eixo longitudinal do cilindro posiciona-se segundo uma perpendicular à face externa do berço. O cilindro está protegido por placa de aço quadrada, com lado de 1,2 m, fixada no seu topo, cujo objetivo é distribuir tensões no momento da atracação. Ao tocar a defensa, o casco do navio-tanque pressiona a placa de aço contra o cilindro de borracha e produz deformação que reduz a sua altura em 10%.

Considerando-se essas informações, julgue o item subsequente quanto à Lei de Hooke.

Caso a constante elástica do cilindro de borracha seja de 3.000 kN/m, o lado da placa quadrada de aço deve ter 1,6 m de comprimento, para que a tensão sobre o casco do naviotanque seja de 200 kN/m² e a deformação do cilindro atinja 15% de sua altura.

Um navio-tanque de 60.000 dwt tem casco que oferece resistência a pressões externas de até 200 kN/m² . Ao se aproximar do berço, em manobra de atracação, com velocidade regulamentar, essa embarcação pressiona a defensa do tipo SCK Cell Fender, modelo SCK 1000, que consiste em cilindro de borracha natural ou sintética com malha de aço interna, com medidas de 1,1 m de diâmetro e 1,0 m de altura. O eixo longitudinal do cilindro posiciona-se segundo uma perpendicular à face externa do berço. O cilindro está protegido por placa de aço quadrada, com lado de 1,2 m, fixada no seu topo, cujo objetivo é distribuir tensões no momento da atracação. Ao tocar a defensa, o casco do navio-tanque pressiona a placa de aço contra o cilindro de borracha e produz deformação que reduz a sua altura em 10%.

Considerando-se essas informações, julgue o item subsequente quanto à Lei de Hooke.

Para que seja exercida a tensão máxima sobre o casco do navio-tanque, mantida a deformação de 10% da altura do cilindro de borracha, a constante elástica do cilindro de borracha será de 3.000 kN/m.

A partir dessas informações, julgue o próximo item acerca de flexão pura em vigas, tensão de cisalhamento e deflexão de viga.  

Quando a embarcação navega em mar e recebe ondas cujas ortogonais às cristas estão alinhadas com o seu eixo longitudinal, o momento fletor a meio navio será determinado por valor proporcional a qL² /8, desde que haja uma crista à proa e outra crista à popa e o casco fique apoiado majoritariamente sobre essas duas cristas, o carregamento da embarcação possa ser representado por carga (q) uniformemente distribuída ao longo do casco e o comprimento da onda seja de (L) metros e igual ao comprimento da embarcação. Com essa abordagem, admite-se que o movimento predominante dessa embarcação seja o caturro, e que o casco esteja submetido a flexão composta reta. 

A partir dessas informações, julgue o próximo item acerca de flexão pura em vigas, tensão de cisalhamento e deflexão de viga.  

Quando a embarcação navega em mar e recebe ondas altas cujas ortogonais às cristas fazem ângulo com seu eixo longitudinal, o esforço cortante que se manifesta a 1/3 do comprimento do casco, a contar da proa, será determinado por valor proporcional a qL/3, desde que haja uma crista a 1/3 do comprimento da embarcação, próximo à proa, e outra crista à popa, ficando o casco apoiado majoritariamente sobre essas duas cristas, o carregamento da embarcação possa ser representado por carga (q) uniformemente distribuída ao longo do casco e o comprimento da onda seja de (2L/3) metros, com o terço frontal do casco funcionando como balanço, já que esse comprimento se projeta sobre a cava entre cristas a barlamar. Com essa abordagem, admite-se que os movimentos predominantes da embarcação sejam o caturro e o balanço, e que o casco, nessas condições, esteja submetido a forças cisalhantes que podem ser combatidas por anteparas e cavername. 

A partir dessas informações, julgue o próximo item acerca de flexão pura em vigas, tensão de cisalhamento e deflexão de viga.  

Quando a embarcação navega em mar e recebe ondas cujas ortogonais às cristas estão alinhadas com o seu eixo longitudinal, a deflexão a meio navio será determinada por valor proporcional a d = (5qL⁴ )/(384EI), desde que haja uma crista à proa e outra crista à popa, e o casco fique apoiado majoritariamente sobre essas duas cristas, o carregamento da embarcação possa ser representado por carga (q) uniformemente distribuída ao longo do casco, o comprimento da onda seja de (L) metros e se iguale ao comprimento da embarcação, E seja o módulo de elasticidade e I seja o momento de inércia de uma seção caixão (ou retangular oca) de eixo vertical maior que o eixo horizontal, o momento de inércia da seção seja calculado por I = (bp³ – b_mp_m ³ )/12, em que (b) é a boca, (p) é o pontal, (b_m) é a boca moldada e (p_m) é o pontal moldado. Com essa abordagem, admite-se que o movimento predominante dessa embarcação seja o caturro. 

O momento de inércia mede a resistência à flexão da seção de viga em relação a eixo que passa pelo seu centro de gravidade. Quanto maior for o valor do momento de inércia da seção, mais resistente será a viga para suportar as forças externas. O módulo de resistência à flexão é a relação entre o momento de inércia da seção em relação a um eixo e a distância do ponto mais afastado da seção àquele eixo. A respeito dessa temática, julgue o item subsequente.

O módulo de resistência — definido, para a seção caixão (ou retangular oca), pela relação W = I/(p/2) = (bp³ - b_mp_m ³ )/6p, em que b é a boca, p é o pontal, b_m é a boca moldada e p_m é o pontal moldado — é útil em pré-dimensionamentos de seções simples por representar a capacidade de resistência da viga e requerer cálculos mais simples, mas, para a seção caixão, essa vantagem aparentemente inexiste.

O momento de inércia mede a resistência à flexão da seção de viga em relação a eixo que passa pelo seu centro de gravidade. Quanto maior for o valor do momento de inércia da seção, mais resistente será a viga para suportar as forças externas. O módulo de resistência à flexão é a relação entre o momento de inércia da seção em relação a um eixo e a distância do ponto mais afastado da seção àquele eixo. A respeito dessa temática, julgue o item subsequente.

Se a seção caixão (ou retangular oca) representa adequadamente o casco da embarcação, quanto maior for a altura da seção (equivalente ao pontal), mais resistente será o casco, e quanto maior for a boca da embarcação, mais estável ela será em relação ao emborcamento. Assim, para conferir maior estabilidade, as embarcações que transportam granéis e contenedores devem ser construídas mantendo-se a relação entre boca e calado igual a sete. 

Para testar as primeiras hipóteses de cálculo do projeto do navio, o casco é assemelhado a uma viga de seção caixão, em geral, com altura maior do que a largura, a qual é submetida à ação de forças distribuídas e pontuais que promovem esforços cortantes e momentos que deverão ser resistidos pelo casco. Considerando-se o tema, especificamente quanto a dimensionamento da seção mestra, momento fletor, esforço cortante na viga e resistência primária do navio, julgue o item que se segue.

O casco deve resistir às forças estáticas, em águas tranquilas, simulando-se o cenário de carregamento no berço, momento em que devem ser consideradas forças representativas da estrutura vazia (peso próprio), da ação uniformemente distribuída da água sobre o casco (de baixo para cima), da carga (granel ou carga geral) depositada no interior dos segmentos do casco e das cargas referentes ao combustível e ao lastro, de modo que as forças estáticas sejam consideradas em separado das forças dinâmicas.

Para testar as primeiras hipóteses de cálculo do projeto do navio, o casco é assemelhado a uma viga de seção caixão, em geral, com altura maior do que a largura, a qual é submetida à ação de forças distribuídas e pontuais que promovem esforços cortantes e momentos que deverão ser resistidos pelo casco. Considerando-se o tema, especificamente quanto a dimensionamento da seção mestra, momento fletor, esforço cortante na viga e resistência primária do navio, julgue o item que se segue.

São exemplos de esforços sobre a estrutura da embarcação provocados pela carga o racking, consistente em deformação na estrutura do casco causada pela ação estática (empilhamento) ou dinâmica da carga (ação da onda), e o sloshing, ou movimento de fluido no interior de tanques meio cheios, que pode entrar em ressonância com o movimento de rolamento do casco e causar inclinações laterais indesejáveis. 

Para testar as primeiras hipóteses de cálculo do projeto do navio, o casco é assemelhado a uma viga de seção caixão, em geral, com altura maior do que a largura, a qual é submetida à ação de forças distribuídas e pontuais que promovem esforços cortantes e momentos que deverão ser resistidos pelo casco. Considerando-se o tema, especificamente quanto a dimensionamento da seção mestra, momento fletor, esforço cortante na viga e resistência primária do navio, julgue o item que se segue.

O slamming (invasão da água sobre o convés), o impacto da onda sobre o casco e o greenwater (proa emergente) são fatores de carga a serem considerados devido à ação das ondas do mar, que podem causar tensões no convés e no fundo da embarcação.

Cada carga requer casco com características adequadas às condições específicas de carregamento e descarregamento e durante o transporte dessa carga. A respeito desse tema e de seções típicas, julgue o seguinte item.

A seção alongada do compartimento de carga do casco do Valemax difere da seção tradicional do bulk carrier, ou graneleiro, já que aquela segue a direção horizontal, para facilitar as operações de carregamento e descarregamento, ao passo que o graneleiro é identificado pela disposição e forma do convés, com tampas deslizantes, ou hatch covers, que dão acesso às câmaras do interior do casco. Já os contenedores são dispostos em camadas e fileiras, para que seja possível conhecer a posição de cada container, individualmente. 

Para um navio de grande porte, que pode ter hélice com alcance de 10 m de diâmetro, o comprimento do eixo é o necessário para estabelecer a ligação entre a casa de máquinas e a popa da embarcação. O ângulo de torção do eixo (φ), de comprimento (L), com seção circular uniforme e maciça, com raio (c), sujeito ao momento de torsão (T), é determinado por meio da equação φ = (TL)/(JG), com J = πc⁴ /2, em que J é o momento de inércia polar de círculo de raio c e G é o módulo de elasticidade transversal, de valor G = 75 GPa (para o aço).
Considerando-se as informações anteriores, julgue o item a seguir acerca de torção de tubos.


Um eixo de seção circular uniforme, construído em aço, com comprimento de 10 m, raio de 10 cm e módulo de elasticidade transversal G = 75 GPa, submetido ao momento T = 10⁶ N.m., tem ângulo de torção igual a 0,63 radianos. 

A respeito de resistência primária de navios, julgue o item seguinte.

Diversos modelos de viga caixão, concebidos em material homogêneo, projetados para resistir ao momento fletor longitudinal e às forças cortantes do carregamento solicitante primário, geram resultados diferentes quanto à resistividade e à economia construtiva. Nesse caso, a eficiência estrutural será determinada ao se comparar os diversos arranjos estruturais de resistência compatível para indicar aquele que tiver o menor peso. 

Com relação à curva S-N, proposta na regra de Palmgreen-Miner, julgue o próximo item.

Uma estrutura, durante sua vida de serviço, experimenta solicitações não homogêneas que prejudicam o uso da curva S-N. Para aplicar a regra do dano acumulado linear, que considera essa alteração no decorrer do tempo, com base na curva S-N, é necessário criar um conjunto de solicitações uniformes a serem aplicadas em blocos de amplitudes diferentes que simulem a ação do carregamento randômico, conforme proposto no método Rainflow.

No que se refere a propriedades mecânicas de materiais estruturais, julgue o item seguinte.

Na construção naval, o processo mais empregado para a união das chapas que formam o casco da embarcação é a soldagem por indução de alta frequência.

No cálculo das cargas que agem sobre as IP4 (Instalações Portuárias Públicas de Pequeno Porte), são consideradas as cargas permanentes (massa própria e dos poucos equipamentos instalados sobre o convés), a carga hidrostática sobre a estrutura, a corrente fluvial (que, no rio Amazonas, é uma variável importante), a ação dos ventos sobre o flutuante e sobre as embarcações aportadas, a ação de ondas ocorridas em tempo de banzeiro, o impacto de embarcações na operação de atracação, o trânsito de pessoas, as cargas e os veículos sobre o convés e os esforços aplicados pelos cabos que mantêm o flutuante em posição. Quanto a esse assunto e ao cálculo de cargas em estruturas flutuantes, julgue o próximo item.


A força aplicada pela corrente sobre as obras vivas da embarcação e do flutuante podem ser determinadas pela equação FL = (1+ c/d) × 52,5 × (Vsenα)² × A_L e pela equação F_T = [1+ (1+c/d)³ ] × 52,5 × (Vcosα)² × A_T, em que F_L é a componente longitudinal da força aplicada pela corrente de velocidade V, A_L é a área submersa longitudinal que recebe a ação da corrente, F_T é a componente transversal da corrente de velocidade V, A_T é a área submersa que recebe a ação transversal da corrente, c é o calado e d é a profundidade local. 

No que concerne a tensões primárias, secundárias e terciárias, julgue o item seguinte.

A tensão terciária que se instala na chapa pode ser determinada usando-se a equação Sigma = k.p [lado menor/t]² , em que Sigma é a tensão a ser calculada, k = f(a/b), em que a e b são os lados da chapa, p é a pressão hidrostática aplicada sobre a placa e t é a espessura da chapa.  

Para atender a demanda por motores para novos navios, tem sido adotada a solução tradicional que recomenda a instalação de motor a diesel, de dois tempos, de baixa rotação, movendo um hélice (single skeg). Acerca de instalações propulsoras de navios, julgue o item a seguir.

O motor a diesel é a máquina principal de menor consumo específico de combustível e utiliza combustível de menor preço (óleo pesado), sendo esta a opção que resulta no menor gasto anual com combustível.