Questões de Concurso Para engenheiro mecânico

O tema central do texto é:

Quanto à falha de materiais de construção mecânica, é correto afirmar que:

Um sistema composto por uma mola e uma massa m = 150 g, tal como mostrado na figura, é submetido a uma força de excitação f(t) com frequência de 4/π Hz, a qual causa a sua ressonância. 


Sobre o assunto, é correto afirmar que: 

Um motor elétrico trifásico de dois polos, que gira nominalmente a 3.505 rpm e gera uma potência de 2,2 kW, aciona uma bomba de engrenagens através de uma transmissão por correias tipo V. Considerando que a transmissão por correias tenha um rendimento mecânico de 80% e que o torque exigido pela bomba seja de 17,6 N.m, é correto afirmar que: 

Na viga representada abaixo, uma massa de 600 kg é colocada no ponto C.

Considerando que a aceleração da gravidade vale aproximadamente 10 m/s² e atua na direção do eixo y, assinale a alternativa correta a respeito das reações vinculares, em valores absolutos. 

Sobre a usinagem de materiais, indique se as afirmativas abaixo são verdadeiras (V) ou falsas (F) e assinale a alternativa com a sequência correta de cima para baixo.
( ) Usinabilidade é a propriedade dos materiais de poderem ser trabalhados por ferramentas de corte. Em alguns materiais ocorrem problemas de usinabilidade, tais como desgaste acentuado ou aquecimento excessivo da ferramenta, necessidade de grande força ou potência de usinagem, empastamento ou enganchamento da ferramenta pelo material, lascamento do gume de corte e acabamento inadequado da peça usinada.
( ) Durante o corte de metais, existe geração de energia térmica devido à deformação da raiz do cavaco, o atrito entre a peça e a ferramenta e o atrito entre o cavaco e a ferramenta. Alta temperatura é o principal fator limitante da utilização das ferramentas de corte em regimes de trabalho elevados, portanto, fixando as condições máximas de produtividade.
( ) Para aumentar a produtividade da ferramenta, deve-se aumentar a velocidade, o avanço e a profundidade de corte. Todos esses fatores aumentam a temperatura da ferramenta. Portanto, deve-se procurar empregar materiais de corte resistentes a altas temperaturas e ao desgaste e reduzir a temperatura durante a usinagem, por exemplo, com a utilização de fluidos de corte.
( ) Ferramentas de aço rápido exibem maior resistência à abrasão, a qual permite a utilização de velocidades de corte maiores que aquelas para os aços ferramenta. O revestimento com TiN leva à redução do desgaste da face e do flanco, pelo aumento da dureza, e à diminuição do coeficiente de atrito, reduzindo a força de corte e melhorando o acabamento superficial das peças.
( ) O conhecimento da força de usinagem não é importante para o projeto de uma máquina ferramenta, apenas para determinar as condições de corte em condições de trabalho, para avaliar a precisão de uma máquina ferramenta e para quantificar os mecanismos de desgaste.  

Com relação às funções e atividades que cabem aos serviços de manutenção, indique se os itens abaixo são verdadeiros (V) ou falsos (F) e assinale a alternativa com a sequência correta de cima para baixo.
( ) Identificar as áreas e os locais nos quais poderão ser implementados programas de manutenção preventiva e implementar modificações em equipamentos e instalações que reduzam a necessidade futura de manutenção corretiva.
( ) Favorecer fornecedores na especificação de sobressalentes, suprimentos, ferramentas e equipamentos de forma a garantir que estes sejam vitoriosos em processos licitatórios e tomadas de preço.
( ) Adequar as oficinas para realizar as manutenções, garantir a disponibilidade das ferramentas e equipamentos apropriados, prever necessidades de fornecimento de sobressalentes e auxiliar na aquisição com antecedência adequada, organizar o estoque e identificar excesso de estoque quando este ocorrer.
( ) Obter as normas e padrões para o trabalho de manutenção, operar de acordo com princípios adequados de segurança das instalações e dos trabalhadores e treinar o pessoal de manutenção.
( ) Planejar o cronograma de manutenções, prever variações de demanda anual dos trabalhos de manutenção e analisar as demandas futuras e os efeitos gerados por elas. 

Os materiais de construção mecânica são normalmente classificados como metais e ligas metálicas, cerâmicas, polímeros, compósitos e materiais avançados. Sobre as propriedades dos materiais, analise as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta.
I. Os metais têm como propriedades típicas altas condutividades elétrica e térmica, elevadas ductilidade, tenacidade, dureza e resistência, podem ser processados por usinagem, fundição, conformação e soldagem e podem ser sujeitos à corrosão.
II. Cerâmicas apresentam baixa densidade, alta dureza, alta resistência sob esforços de compressão, mas não de tração e apresentam ruptura frágil, baixas condutividades elétrica e térmica, alto ponto de fusão e resistência à corrosão e ao desgaste.
III. Comparativamente aos metais, os polímeros apresentam baixa densidade, baixa tenacidade e elevada plasticidade, elevada expansão térmica e resistência à corrosão, baixas condutividades elétrica e térmica e baixo ponto de fusão.
IV. Compósitos são combinações de dois ou mais materiais para atingir propriedades melhores que as dos seus constituintes isoladamente. A principal finalidade dos compósitos é obter uma elevada razão entre resistência e massa. Os compósitos necessariamente apresentam propriedades isotrópicas, as quais dependem do tipo de enchimento e do método de fabricação utilizado.
V. Materiais avançados incluem semicondutores, biomateriais, materiais inteligentes e nanomateriais. Normalmente são obtidos a partir de materiais tradicionais cujas propriedades são melhoradas por processos de síntese específicos e são usados para atender aplicações em alta tecnologia.  

Durante 5 anos, foram analisados 2.000 condicionadores de ar, cada qual contendo um compressor, e esses equipamentos apresentaram 50 falhas no decorrer do período. Em média, durante cada ano, cada condicionador opera o equivalente a 12 horas por dia, 30 dias por mês, 6 meses. Com base nesses dados, a taxa de falha individual, o tempo médio até falha (MTTF) de cada unidade e a quantidade provável de unidades que deverão falhar nos próximos 30 dias são, respectivamente (em valores aproximados):

Sobre o projeto de tubulações de distribuição de vapor, analise as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta.
I. O volume específico do vapor saturado seco diminui com o aumento da pressão. Portanto, a distribuição de vapor em pressão mais elevada reduz as dimensões da tubulação e componentes, reduzindo o custo de investimento em tubulações, componentes e isolamento térmico. A pressão de distribuição é então reduzida no ponto de utilização para as pressões de operação dos equipamentos.
II. O sistema de classificação de tubos de aço carbono do Instituto de Petróleo Americano (API) (normalizado pelas normas NBR 5580 e NBR 5590) identifica as tubulações pelo seu diâmetro nominal em milímetros e pelo schedule (SCH), o qual se relaciona com a máxima pressão nominal de operação da tubulação.
III. O isolamento térmico em tubulações de vapor é utilizado para reduzir a transferência de calor para o ambiente, proteger a tubulação da ação do meio ambiente e evitar a exposição ao contato da tubulação quente. O isolamento é formado usualmente por uma camada de isolante em lã de rocha ou lã de vidro, coberta externamente por uma chapa fina de alumínio liso ou corrugado.
IV. A pressão de fornecimento de vapor necessária na caldeira é especificada como 20% maior que a pressão na entrada dos equipamentos que serão alimentados, como forma de prover uma margem de operação segura.  

Um motor a combustão interna de ignição por compressão a quatro tempos, operando com óleo diesel, apresenta consumo específico de 200 g/kWh. Esse motor é acoplado diretamente ao eixo de um gerador operando a 1.800 rpm e produzindo 172 kW de potência. Considere que a massa específica do óleo diesel é 860 kg/m³ . O consumo total de óleo diesel do motor, durante a operação contínua por oito horas, é aproximadamente: 

Desbalanceamento é a perturbação gerada na movimentação de rotores pela não coincidência do eixo principal de inércia com o eixo de rotação do rotor. O objetivo do balanceamento de rotores é reduzir essa condição a um nível em que o funcionamento da máquina rotativa não seja impactado negativamente. A esse respeito, analise as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta.
I. Se a distribuição de massa no corpo do rotor for uniforme, as componentes da força de inércia centrífuga atuando sobre direções radiais diferentes se cancelam e não há deslocamento do centro de massa do rotor em relação ao eixo de rotação. Nesse caso, o rotor se encontra balanceado.
II. Algumas possíveis causas de desbalanceamento de um rotor são existência de vazios, furos e porosidade decorrentes do processo de fabricação, tolerâncias dimensionais radiais exageradas entre o eixo do rotor e o mancal, rasgos de chaveta mal dimensionados, presença de danos gerados por corrosão, cavitação ou desgaste após prolongado tempo de operação.
III. A operação de um equipamento com um rotor desbalanceado leva à indução de vibrações que podem causar danos nos mancais de sustentação e nos demais componentes da máquina.
IV. Se uma massa excêntrica se encontra em uma posição radial deslocada em relação ao eixo de rotação, surge uma força de inércia independente da velocidade angular do rotor, gerando o seu desbalanceamento.
V. A adição de grandes massas em pontos específicos de grandes rotores para corrigir um desbalanceamento estático resulta em aumento dos esforços sobre a estrutura do rotor e nos apoios, os quais podem comprometer a integridade estrutural da máquina. 

Um sistema massa-mola com massa m (kg), constante de rigidez k (N/m), coeficiente de amortecimento c (N.s/m) e 1 grau de liberdade, com frequência angular natural ω_n (rad/s), sofre vibração forçada amortecida excitada por uma força harmônica F (N) com frequência angular ω(rad/s). O fator de amortecimento é expresso matematicamente como ζ = c / (2mω_n). Sobre a resposta desse sistema, após cessado o efeito de condições iniciais, indique se as afirmativas abaixo são verdadeiras (V) ou falsas (F) e assinale a alternativa com a sequência correta de cima para baixo.

( ) A amplitude da vibração tende para o infinito quando a frequência da excitação coincide com a frequência natural do sistema (ω = ω_n) (por exemplo, como ocorreu com a ponte do estreito de Tacoma nos EUA).
( ) Na resposta em frequência, quando ω < ω_n e cresce na direção de ω_n, a amplitude máxima de vibração do sistema cresce.
( ) Na resposta em frequência, quando ω > ω_n, a amplitude máxima de vibração do sistema decresce quando ω cresce.
( ) Quando ω = ω_n, a amplitude da vibração é limitada somente pelo valor do fator de amortecimento ζ .
( ) O sistema oscila em movimento harmônico com frequência ω e fase, com relação à força, que depende de ζ e ω/ω_n. 

Um sistema simples massa-mola com 1 grau de liberdade apresenta uma mola com massa desprezível, constante de rigidez k = 16 N/m e comprimento L = 0,06 m presa a um corpo com massa m = 1 kg. A frequência angular natural do sistema é calculada por:
ω_n = √ k/m

A massa é posicionada na vertical e deixada entrar em equilíbrio com a gravidade. Esta é a posição de deslocamento nulo. Partindo da posição de deslocamento nulo, aplica-se uma força que desloca o corpo até a posição de deslocamento máximo. Então, libera-se o corpo e ele é deixado oscilar livremente. Negligenciam-se todas as formas de atrito. Para a vibração livre, não amortecida, desse sistema, analise as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta.


I. O corpo oscila em movimento harmônico simples na frequência de 4 radianos por segundo. II. As oscilações do sistema decairão com o tempo à medida que ocorra a dissipação da sua energia cinética. III. A força peso não afeta a amplitude de oscilação do corpo. IV. A cada instante de tempo, existe conservação da energia total, formada pela soma da energia cinética do corpo e da energia potencial elástica da mola. V. A velocidade máxima do corpo ocorre na posição onde o deslocamento é nulo. 

Duas molas com rigidez igual (k₁ = k₂ = k = 100 N/m) são arranjadas de duas formas. No sistema (i), elas são arranjadas em série, enquanto no sistema (ii) elas são arranjadas em paralelo. Em ambos os sistemas, aplica-se uma força F = 10 N e aguarda-se atingir o equilíbrio estático. O deslocamento do ponto de aplicação da força, medido em relação à posição original antes da aplicação da força, é x. Sobre o assunto, indique se as afirmativas abaixo são verdadeiras (V) ou falsas (F) e assinale a alternativa com a sequência correta de cima para baixo.  


( ) A constante de rigidez equivalente para o sistema em série é k_eq = 50 N/m. ( ) O deslocamento do sistema em série resultante da aplicação da força é x = 20 cm. ( ) A constante de rigidez equivalente para o sistema em paralelo é k_eq = 200 N/m. ( ) A constante de rigidez equivalente independe do arranjo das molas, já que se trata de molas iguais. ( ) O deslocamento do sistema em paralelo resultante da aplicação da força é x = 5 cm.

As leis de similaridade para um ventilador envolvendo a rotação n (rpm), a vazão volumétrica Q (m³ /s), a pressão total p (Pa) e a potência Pot (W) são:

Em uma determinada aplicação, um ventilador opera na rotação n = 1.800 rpm, deslocando Q = 10.000 m³ /hora e p = 100 Pa e consumindo Pot = 3 kW. Considerando que a rotação do ventilador seja duplicada e considerando que a massa específica do fluido e as demais características da instalação permaneçam inalteradas, analise as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta.
I. A vazão do ventilador será 20.000 m³ /hora. II. A pressão total na saída será 400 Pa. III. A pressão estática na saída do ventilador permanecerá inalterada. IV. A potência de operação será 24 kW. V. A pressão dinâmica na saída do ventilador aumentará quatro vezes.

Uma caldeira de vapor queima gás natural com poder calorífico inferior de 44 MJ/m³ . O ar e o gás natural entram no queimador na condição padrão de referência (25 °C, 100 kPa). Essa caldeira deve produzir vapor saturado seco na vazão mássica de 1 kg/s. A água líquida entra na caldeira com entalpia de 137 kJ/kg. O vapor saturado seco deixa a caldeira com entalpia de 2.725 kJ/kg. Com base nos dados fornecidos, se a caldeira deve produzir vapor saturado durante 14 horas contínuas de operação em regime permanente por dia e ela tem uma eficiência térmica (ou rendimento térmico), baseada no poder calorífico inferior do combustível, estimada em 84%, o consumo total diário de gás natural é aproximadamente:

Uma peça metálica possui massa de 150 g. A peça é feita de aço inoxidável com calor específico 500 J/(kg.°C) e está na temperatura ambiente de 25 °C. Então, uma tocha de oxiacetileno é aplicada sobre a peça, que atinge a temperatura homogênea de 400 °C após 1,5 min. Assumindo que a transferência de calor para o ambiente seja nula, a taxa média de transferência de calor da tocha para a peça foi aproximadamente:

Duas placas de aço finas com a mesma área superficial são colocadas lado a lado e expostas ao sol. Dessa forma, ambas recebem a mesma irradiação solar. A superfície exposta ao sol de uma das placas é pintada com tinta preta com emissividade de radiação 0,98. A superfície exposta ao sol da outra placa é pintada com tinta branca com emissividade de radiação 0,2. Assuma que ambas as superfícies pintadas se comportem como opacas, difusas e cinzas e estejam limpas. Em condições de regime permanente, analise as afirmativas abaixo e assinale a alternativa correta.
I. A superfície coberta com tinta preta transmitirá uma maior quantidade de radiação em relação à superfície pintada com tinta branca.
II. A superfície coberta com tinta branca refletirá uma maior quantidade de radiação em relação à superfície pintada com tinta preta.
III. A superfície coberta com tinta preta emitirá uma maior quantidade de radiação em relação à superfície pintada com tinta branca.
IV. A superfície coberta com tinta preta absorverá uma maior quantidade de radiação em relação à superfície pintada com tinta branca.
V. Em ambas as superfícies, considerando todos os mecanismos de transferência de calor, a taxa de transferência de calor líquida na superfície é igual à taxa de transferência de calor através do material das placas. 

Um ventilador centrífugo é submetido a um teste no qual aspira ar da atmosfera e despeja ar de volta para a atmosfera por uma tubulação curta com diâmetro 500 mm. Durante o teste, a vazão volumétrica na saída da tubulação é 1,5 m³ /s e o ventilador consome uma potência elétrica de 95 W. Assumindo a massa específica para o ar de 1,8 kg/m³ , a eficiência desse ventilador é aproximadamente: