Questões de Engenharia Mecânica da Instituto Brasileiro de Educação e Gestão (IBEG)

A termodinâmica aplicada é utilizada como base de conhecimento para o desenvolvimento da maioria das instalações termomecânicas. Identifique a alternativa correta, tomando como base os conceitos básicos de termodinâmica e seus ciclos térmicos.

• A. A termodinâmica aplicada é utilizada como base de conhecimento para o desenvolvimento da maioria das instalações termomecânicas. Identifique a alternativa correta, tomando como base os conceitos básicos de termodinâmica e seus ciclos térmicos.
• B. Mesmo para pontos acima da temperatura crítica, a substância condensa-se por simples aumento de pressão.
• C. A primeira lei da termodinâmica argumenta que, durante um processo cíclico qualquer, a integral cíclica de calor é proporcional à integral cíclica do trabalho. Já a segunda lei da termodinâmica nos afirma que é possível transferir calor de uma fonte fria para uma fonte quente sem fornecer trabalho ao sistema.
• D. No ciclo de compressão a vapor, quanto menor a temperatura do evaporação e maior a temperatura do condensação, menor será o coeficiente de performance (COP) do ciclo.
• E. O rendimento de ciclo de Rankine pode ser aumentado pela redução da pressão de saída da turbina. No ciclo Brayton, quanto maior a relação de pressão menor será o seu rendimento.

A teoria básica de mecânica dos fluidos serve como referência para o conhecimento da operação de máquinas utilizadas na engenharia. Utilizando os conceitos básicos da mecânica dos fluidos, Identifique a alternativa correta.

• A. Os fluidos não-Newtonianos dilatantes são aqueles em que a viscosidade dinâmica aparente diminui com o aumento da taxa de cisalhamento imposta ao fluido.
• B. Para um corpo totalmente submerso, sua estabilidade é alcançada quando o centro de gravidade está abaixo do centro de empuxo. Já para o corpo (não esbelto) flutuante num fluido em repouso, a estabilidade pode ser estabelecida mesmo com centro de gravidade acima do centro de empuxo.
• C. Levando em consideração o fenômeno da capilaridade, quanto menor o peso específico do fluido e o raio do tubo, menor a altura da coluna de fluido no tubo capilar.
• D.

  Os números de Reynolds, Euler e Froude podem ser representados, respectivamente, pelas seguintes razões:

  

• E. A carga piezométrica representa a soma da carga de pressão e de elevação. Assim, em casos de aumento da velocidade do escoamento em virtude da redução do diâmetro da tubulação, verifica-se um aumento dessa carga piezométrica.

A teoria de hidráulica é constantemente utilizada pelos engenheiros como base para análise e dimensionamento de máquinas de fluxo em geral. Tendo como base sistemas composto por bombas centrífugas, identifique o item correto.

• A. A equação de Bernoulli modificada (considera a perda de energia devido à viscosidade do fluido), utilizada para instalações hidráulicas em geral, somente pode ser aplicada para escoamento em regime turbulento.
• B. No caso de um escoamento viscoso em instalação hidráulica com máquina de fluxo, no trecho com presença de bomba aumentará apenas a linha de energia total enquanto que a linha de energia piezométrica se manterá constante.
• C. Em sistemas hidráulicos com várias bombas centrífugas, a associação dessas bombas em paralelo é utilizada para fornecer maiores cargas manométricas.
• D. A variação da rotação do rotor da bomba não é capaz de variar o valor NPSHr_equerido em sua operação usual.
• E. Tanto a redução da rotação quanto a redução do diâmetro da bomba fazem a sua curva característica se deslocarem no mesmo sentido.

A resistência dos materiais é utilizada para avaliar as solicitações mecânicas que agem sobre um determinado sistema e auxilia o engenheiro mecânico na escolha da melhor solução técnica para seus problemas práticos, sejam eles, vaso de pressão, estruturas metálicas, equipamentos, etc. Diante da teoria de resistência dos materiais, indique a alternativa correta.

• A. Considerando a teoria de falha estática, em um carregamento para estado duplo de tensão, a teoria da energia de distorção é representada no gráfico por um envoltório elíptico enquanto que a teoria da tensão máxima de cisalhamento é representada por um envoltório hexagonal. Além disso, a teoria da tensão máxima de cisalhamento é considerada mais conservadora que a teoria da energia de distorção.
• B. Um elemento qualquer é considerado estaticamente indeterminado caso o número de reações desconhecidas excede o número de equações de equilíbrio disponíveis. Sendo assim, uma estrutura bidimensional que possui 4 (quatro) reações de força e 1 (uma) de momento desconhecidas, possui grau de indeterminação igual a 1.
• C. O Momento de inércia de área é obtido com o cálculo do momento de segunda ordem de área. Para a obtenção do momento polar de inércia basta multiplicar o momento de inércia de área do eixo x com o do eixo y.
• D. Para uma viga curta submetida a um carregamento combinado de flexão e torção, não haverá tensão em ponto que passa pela linha neutra.
• E. A indústria geralmente utiliza vasos de pressão no formato cilíndrico ou esférico. Tanto nos vasos cilíndricos como esféricos a tensão normal tangencial como a tensão normal longitudinal possuem as mesmas amplitudes.

A seleção de material para determinada aplicação é uma etapa complexa no processo de fabricação de sistemas mecânicos, pois depende de uma série de fatores como fluido de trabalho, pressão e temperatura de operação, do fator de segurança exigido, etc. Diante da teoria de ciência dos materiais e de projetos sistemas mecânicos, indique a alternativa correta.

• A. O elemento silício tem uma função muito especial para a fabricação de elementos de aço carbono. Os aço-carbono Rimed-Steel, aqueles que possuem até 0,1% de Si, possuem a característica de fornecer uma estrutura dos grãos mais fina e uniforme. Sendo assim, recomenda-se a utilização desse tipo de material em condições de temperatura acima de 400º C, mesmo que por tempo curto.
• B. O emprego de materiais plásticos na indústria tem se mostrado excelente substituto dos aços inoxidáveis e metais não-ferrosos. Os materiais plásticos são divididos em termoplásticos e termofixos, em que os termoplásticos são aqueles preferencialmente utilizados em tubulações de grande diâmetro, enquanto que os termofixos são utilizados para pequenos e médios diâmetros.
• C. Os mancais de rolamento de esferas de contato angular podem aguentar cargas axiais mais elevadas que os mancais de esferas de pista profunda, mas somente numa direção. Por isso, aqueles são frequentemente usados aos pares para absorver cargas axiais em ambas as direções.
• D. Os acoplamentos podem ser classificados por fixos, elásticos e móveis. Nos elásticos, existe o acoplamento perflex cuja sua aplicação é ampla, entretanto a sua utilização não permite a transmissão do jogo longitudinal de eixos.
• E. O índice de viscosidade é um número que expressa a taxa de variação da viscosidade com a variação da temperatura de um lubrificante. As análises do índice de viscosidade indica que quanto mais alto seu valor, maior é a variação da viscosidade do lubrificante ao se variar a temperatura.

Os processos industriais exigem um controle cada vez mais rigoroso na fabricação de seus produtos. Nesse processo de fabricação é necessário controlar e manter constantes algumas variáveis, tais como: pressão, vazão, temperatura, nível, etc. Dessa forma, os instrumentos de medição e controle permitem manter constantes as variáveis do processo, objetivando a melhoria em qualidade, o aumento da produção e a segurança. Diante da teoria de instrumentação industrial, indique a alternativa correta.

• A. considerando as definições de instrumentação industrial, o alcance (span) significa o conjunto de valores da variável medida que estão compreendidos dentro do limite superior e inferior da capacidade de medida ou de transmissão do instrumento.
• B. O sistema de medição de pressão que indica um valor negativo é aquele em que a pressão relativa é menor que a pressão atmosférica, ou seja, possui um vácuo. O elemento sensor indicado para medir pressões negativas seria o tubo de Bourdon C, em virtude do gradiente da mola do tubo Bourdon ser alto para medições de pressões menores que 30 psig.
• C. A medição de temperatura por termopar se baseia na militensão gerada pela diferença de temperatura entre as duas junções de dois metais diferentes, conhecido comumente como efeito Seebeck. Apesar da intensa utilização dos termopares na indústria, ele possui uma faixa de medição menor que o sensor RTD (detector de temperatura e resistência).
• D. O sistema de medição de nível indireto é aquele em que o nível é medido por meio de grandezas físicas como: pressão, empuxo, radiação e propriedades elétricas. O sistema de medição de nível por pressão hidrostática possui a limitação de depender das dimensões do tanque, seja ele aberto ou pressurizado.
• E. A placa de orifício é um dos dispositivos de medição de vazão volumétrico mais utilizados na indústria, em virtude do seu baixo custo de instalação e manutenção. Placas de orifício com orifício concêntrico é aquele utilizado para líquidos, gases e vapor que não contenham sólidos em suspensão, em contrapartida, aquelas com orifício excêntrico são aquelas utilizadas quando se utiliza fluidos com sólidos em suspensão.