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MARINHA DO BRASIL

DIRETORIA DE ENSINO DA MARINHA

PROCESSO SELETIVO PARA INGRESSO NO CORPO DE ENGENHEIROS DA MARINHA

(PS-EngNav/2008)

ENGENHARIA NAVAL

1" PARTE

INSTRUÇÕES GERAIS

1- A duração da prova será de 04 horas e não será prorrogada. Ao término da prova, entregue o caderno ao Fiscal, sem

desgrampear nenhuma folha;2- Responda as questões utilizando caneta esferográfica azul ou preta. Não serão consideradas respostas e desenvolvimento

da questão a lápis. Confira o número de páginas de cada parte da prova;3- Só comece a responder a prova ao ser dada a ordem para iniciá-la, interrompendo a sua execução no momento em que for

determinado;4- O candidato deverá preencher os campos:

- PROCESSO SELETIVO/CONCURSO; NOME DO CANDIDATO; NÚMBRO DA INSCRIÇÃO e DV;

5- Iniciada a prova, não haverá mais esclarecimentos. O candidato somente poderá deixar o seu lugar, devidamente

autorizado pelo Supervisor/Fiscal, para se retirar definitivamente do recinto de prova ou, nos casos a seguir especifi-

cados, devidamente acompanhado por militar designado para esse fim: atendimento médico por pessoal designado pela

Marinha do Brasil; fazer uso de banheiro e casos de força maior, comprovados pela supervisão do certame, sem que aconteça

saída da área circunscrita para a realização da prova.

Em nenhum dos casos haverá prorrogação do tempo destinado à realização da prova e, em caso de retirada definitiva do

recinto de prova, esta será corrigida até onde foi solucionada;6- A solução deve ser apresentada nas páginas destinadas a cada questão;

7- Não é permitida a consulta a livros ou apontamentos;8- A prova não poderá conter qualquer marca identificadora ou assinatura, o que implicará na atribuição de nota zero;

9- Será eliminado sumariamente do processo seletivo e as suas provas não serão levadas em consideração, o candidato que:

a) der ou receber auxílio para a execução de qualquer prova;

b) utilizar-se de qualquer material não autorizado;c) desrespeitar qualquer prescrição relativa à execução das provas;

d) escrever o nome ou introduzir marcas identificadoras noutro lugar que não o determinado para esse fim; e

e) cometer ato grave de indisciplina.10- E PERMITIDO O USO DE CALCULADORA E REGUA SIMPLES.

NÃO DESTACAR A PARTE INFERIOR

RUBRICA DO PROFESSOR ESCALA DE NOTA USO DA DEnsM

000 A 100

PROCESSO SELETIVO:

NOME DO CANDIDATO:

N° DA INSCRIÇÃO DV ESCALA DE NOTA USO DA DEnsM

000 A 100

13 PARTE: CONHECIMENTOS PROFISSIONAIS (VALOR: 80 PONTOS)

1* QUESTÄO (10 pontos)

Um eixo de 30mm de diâmetro gira em um mancal de 30,1mm de

diâmetro interno e 60mm de comprimento com a freqüência de 5.000

rpm, conforme ilustrado na figura 1. A essa freqüência pode-se

supor que o efeito da excentricidade seja nula. O lubrificante

utilizado é o óleo SAE-30 a 60°C (viscosidade: µ = 4-10-2Nm¯2s) . Qual é

a potência absorvida pelo mancal?

60mm

30mm | 30,1m

Figura 1: Representação do mancal

Prova: 1. PARTE Concurso: PS-EngNav/ 08

Profissão: ENGENHARIA NAVAL

1 de 31

2 a QUESTÄO (10 pontos )

Uma embarcação de 30,48m de comprimento (L); 5,49m de boca;

2,40m de calado e 200tf de deslocamento, se encontra em operação

desenvolvendo uma velocidade de cruzeiro de 12 nós com uma rotação

do hélice de 250 rpm.

Quanto ao hélice, sabe-se que seu diâmetro é de 1,9m; possui 4

pás; tem razão (área expandida) / (área do disco) (Ae/Ao) de

aproximadamente 0,55 e razão passo-diâmetro de aproximadamente

0,8.

Quer-se considerar a possibilidade de se trocar o motor para

que a embarcação passe a atingir velocidade de cruzeiro de 15 nós,

mantendo o mesmo propulsor .Para analisar o problema, o projetista dispõe de dados

de ensaio de reboque (ver figura 1) e de auto-propulsão (ver

tabela 1) para um navio semelhante e das curvas de água aberta da

série sistemática de propulsores B-Troost (ver figura 2).

Pergunta-se:

a) qual o valor dos coeficientes de redução de força propulsora

e de esteira da embarcação em questão? (3 pontos)

b) qual a potência do motor original (BHP) ? (3 pontos)

c) qual deverá ser a potência do novo motor (BHP) e a rotação do

hélice para que a embarcação opere com velocidade de cruzeiro

de 15nós? (4 pontos)

Considere:- Densidade da água do mar: p= 1025kg/ m3

- Viscosidade cinemática do mar: v= 1-104m27,

- Estimativa do Coeficiente de Atrito segundo ITTC-57:

0,075Cg = ; onde Re é o número de Reynolds

log - 2

- Eficiência de transmissão do sistema propulsivo: % = 0,95

- 1nó = 0,5148m / s ; 1ft = 0.3048m ; 1HP = 750W

Prova: la PARTE Concurso: PS-EngNav/ 08


2 de 31

Continuação da 2 a questão

Ensaio de Reboque - navio semelhante

2.00E-02

1.80E-02 -

1.60E-02 -

1.40E-02 -

1.20E-02 -

1.00E-02 -

8.00E-03 -

6.00E-03 -

4.00E-03 -

2.00E-03

0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

V / raiz(L)

Figura 1: Coeficiente de resistência residual em função de

para um navio semelhante

Tabela 1: Resultados do ensaio de auto-propulsão de um navio

semelhante (modelo)

Escala: 1: 30

Comprimento do modelo: 1, 5m

Área molhada do modelo: 0,5m2

Hélice série B; 4 pás; A3/Ao= 0, 55;

passo/Diâmetro= 1, O

Diâmetro do propulsor: 0,095m

Velocidade do modelo: 1,5m/ s

Rotação do propulsor 1100 rpm (18, 3rps)

Força propulsora: 0, 70 Kgf

Torque motor: 8, 4x10-3 Kgf .m



3de31

Continuação da 2a questão

Curvas Características Série B-Troost

1

0.9

0.8

0.7

(U

'5 0.6

0.3

0.2

0.1

0 '0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5

J=V/(n.D)

Figura 2: Curvas de água aberta da Série B-Troost

(KT: coeficiente de força propulsora; Kg: coeficiente de torque;

J: coeficiente de avanço; V: velocidade de avanço; n: rotação do

propulsor; D: diâmetro dp propulsor)

T- KT = onde T é o empuxo fornecido pelo propulsor

pn2DE

Q- Kg =- onde Q é o torque resistente do propulsor

pn2D5



4 de 31



Prof is são: ENGENHARIA NAVAL

5de31

Continuação da 2 * questão



6 de 31




7 de 31

3. QUESTÄO (10 pontos)

Considere uma embarcação com a geometria submersa apresentada

na figura. Pede-se:

a) esboce o plano de linhas . Faça uso da nomenclatura e

convenções tradicionais. (2 pontos)

b) Sendo o peso leve da embarcação 1500t, a densidade da água

1000Kg/m3 e calado máximo de operação de 10 m, estime a

quantidade máxima de carga a ser transportada. (2 pontos)

c) Determine o coeficiente de bloco, o coeficiente prismático

(considerando a baliza de maior área) e o coeficiente de

linha d'água para o calado máximo de operação. (2 pontos)

d) Considerando o peso leve da embarcação uniformemente

distribuído ao longo do comprimento da embarcação (Centro de

Gravidade do navio leve a meia nau), a espessura do casco

desprezível e o comprimento do porão igual ao comprimento do

corpo paralelo médio da embarcação, determine a altura mínima

do porão a ser utilizado para o transporte da carga máxima.

Sabe-se que se trata de granel com densidade de 1500 Kg/m3.

(2 pontos)

e) Determine o trim da embarcação com a geometria do porão

definida no item anterior quando carregando a carga máxima.

(2 pontos)



8de31


10m

10m50m

Vista lateral Vista frontal

100m

Vista de topo

Figura: Geometria submersa da embarcação



9 de 31




10 de 31




11 de 31

4 a QUESTÃO (10 pontos)

Considerando uma determinada embarcação com altura do centro

de gravidade KG= 20ft; comprimento La = 100m e deslocamento total

a = 10.000t :

a) Esboce a curva de estabilidade estática da embarcação,

considerando as curvas cruzadas de estabilidade apresentadas

na figura 1. Explique o procedimento utilizado. (3 pontos)

braço de endireitamento (ft)

GZ (ft'

5 -60°

2 4 6 8 10 12 14 16 Deslocamento emmilhares de tons

Figura 1: Curvas cruzadas de estabilidade

b) Com base na figura 1, estime a altura metacentrica na

condição sem banda e sem trim. Justifique sua resposta.

(3 pontos)

c) Considerando as Curvas Hidrostáticas fornecidas na figura 2,

estime novamente a altura metacêntrica na condição sem banda

e sem trim. (4 pontos)



12 de 31

Continuação da 4. questão

scale for Transverse Metacenter Scale for LC.B.Above e in Feet Forward of station to, in Feet

22 il3 24 25 26 27 28 29 3 4 5 6 7 0 9 10

24 -

18

- 16

14

2 -J Scale for Moment/ scale f r Tonspi'

,to Tpm gne ipen

Scale for Displacement in Tons

Figura 2: Curvas Hidrostáticas

Onde:

"TRANS. K.M." representa a distância do metacentro à quilha.

"Total Displacement in S.W." representa a curva do deslocamento do

navio em água salgada.

"Scale for Transverse Metacenter Above B in feet" representa a

escala que deve ser utilizada para a leitura da altura

metacêntrica transversal acima da quilha, em pés.

"Scale for Molded Draft" representa o calado moldado da

embarcação.

"Scale for Displacement in tons" representa a escala que deve ser

utilizada para a leitura do deslocamento do navio em tons.



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Sa QUESTÄO (10 pontos)

Sabe-se que a movimentação transversal de um bloco de 1000 Kg

localizado a meia nau, 2 metros perpendicularmente ao eixo

longitudinal de uma embarcação resulta em uma banda de 4 graus.

Sendo a embarcação prismática de seção retangular com 10m de boca,

100m de comprimento e deslocamento correspondente a 10.000 t,

estime a altura do centro de gravidade da embarcação. Considere a

densidade da água como sendo 103Kg/m3.



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6a QUESTÄO (10 pontos)

Uma pequena balsa necessita ser embarcada com um veículo de

transporte de carga conforme esquematizado na figura. Para um

calado operacional (calado correspondente ao peso leve acrescido

do peso do veículo) de 1.0 m e trim nulo, determine:

a) O diagrama de equilíbrio de forças agentes sobre a viga navio

da embarcação. (2 pontos)

b) O diagrama de esforços cortantes (primários) agentes sobre a

viga navio. (2 pontos)

c) O diagrama de momentos fletores (primários) agentes sobre a

viga navio. (2 pontos)

d) A altura da linha neutra da seção transversal da embarcação

(composta pelo casco em aço e superestrutura em alumínio) em

relação à linha de base. (2 pontos)

e) A distribuição de tensões primárias normais agentes na seção

de máximo momento fletor. (2 pontos)

Considere a carga do veículo concentrada sobre as suas rodas e

igualmente distribuída.



16 de 31


6m I i

Veículo II I

S er ru ur nvés

1 m

e 2 m 4 m Casco

9m 1m (Aço)

Casco(Aço)

Calado operacional 6 m

Seção a meio navio

Dados adicionais:

• Deslocamento leve: 18 toneladas

• Densidade da água: 1 ton/m3

• Espessura do chapeamento do easco e convés: t = 20 mm

• Espessura do chapeamento da superestrutura: t = 30 mm

• Módulodeelasticidadedoaço: E.= 210 GPa

• Módulo de elasticidade do alumínio: Es = 70 GPa



17 de 31

Continuação da 6. questão

Prova: 1.a PARTE Concurso: PS-EngNav/ 08


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Uma turbina a gás é representada por um ciclo Brayton padrão,

ideal, fechado e reversível ilustrado na figura abaixo. Considere

o ciclo consistindo dos seguintes processos: a) compressão

adiabática 142; b) introdução ou adição de calor sob pressão

constante 243; c) expansão adiabática 344 e d) rejeição de calor

sob pressão constante 441.

a) Construa um diagrama esquemático da variação da

Temperatura vs. Entropia para esta turbina a gás e posicione

os processos 1-+2->3-+4->1. (5 pontos)

b) Compare sucintamente o uso de uma turbina a gás em relação a

um motor Diesel em uma instalação propulsora marítima em

termos de sua eficiência e peso de equipamento (assuma mesma

potência nominal para a turbina a gás e motor Diesel).

(5 pontos)



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Introdução de Calor

Compressor Turbina

Rejeição de Calor

Prova: 1" PARTE Concurso: PS-EngNav/ 08


22 de 31




23 de 31

Ba QUESTÄO (10 pontos)

Compare sucintamente os processos de soldagem a arco submerso

e soldagem TIG em termos de:

a) tipo de proteção da poça de soldagem. (2 pontos)

b) Aporte de calor. (2 pontos)

c) Taxa de deposição. (2 pontos)

d) Posição de soldagem. (2 pontos)

e) Aplicabilidade do processo à soldagem de materiais não

ferrosos. (2 pontos)



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MARINHA DO BRASIL

DIRETORIA DE ENSINO DA MARINHA

PROCESSO SELETIVO PARA INGRESSO NO CORPO DE ENGENHEIROS DA MARINHA

(PS-EngNay/2008)

ENGENHARIA NAVAL

22 PARTEINSTRUÇÕES GERAIS

1- Você está iniciando a 2" parte da prova (parte básica);

2- Confira o número de páginas desta parte da Prova;

3- O candidato deverá preencher os campos:- PROCESSO SELETIVO;- NOME DO CANDIDATO; e- N° DA INSCRIÇÃO e DV.

4- A solução deve ser apresentada nas páginas destinadas a cada questão; e

5- Não é permitida a consulta a livros ou apontamentos.

NÃO DESTACAR A PARTE INFERIOR

NOTA

RUBRICA DO PROFESSOR ESCALA DE USO DA DEnsM

000 A 100

o o + PROCESSO SELETIVO:a oE NOME DO

CANDIDATO:

N° DA INSCRIÇÃO DV ESCALA DE NOTA USO DA DEnsM

000 A 100

2a PARTE: CONHECIMENTOS BÁSICOS (VALOR: 20 PONTOS)

la QUESTÃO (4 pontos)

Uma chapa quadrada de lado 6 cm tem vértices A= (0,0),

B= (6,0), C= (6,6) e D= (0,6). Uma partícula Pi de massa m parte do

vértice A, no instante to= 0, em movimento retilíneo em direção ao

centro da placa, com velocidade constante v de módulo 1 cm/ seg . Ao

atingir o centro da placa, P2 choca-se com duas outras partículas

P2 e P3, ambas de massa m. Após o choque Pi fica em repouso,

P2 move-se com velocidade constante v2 paralelamente ao lado AB

aproximando-se de CD, enquanto P3 move-se com velocidade constante

v3 paralelamente a AD na direção de BD. Suponha que o sistema dado

é isolado.

a) Determine a equação horária de P2 no movimento entre A e o

centro da placa. (1 ponto)

b) Calcule o tempo gasto por P2 para ir de A até o centro da

placa. (1 ponto)

c) Calcule as velocidades v2 e v3 de P2 e P3 após o choque.

(2 pontos)

Prova: 2a PARTE Concurso: PS-EngNav/ 08


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Um elétron de 10eV gira com velocidade v= (1.9)x106 m/ seg num

plano perpendicular a uma indução magnética de 10" weber/m2.

Dados: massa do elétron: m= (9.1)x10-3ikg

intens idade da carga do elétron: q= (1. 6) x10~19C

a) Determine o raio da órbita. (1 ponto)

b) Calcule a freqüência do elétron. (1 ponto)

c) Determine o sentido da rotação do elétron visto por um

observador que olha na mesma direção e sentido do campo

magnético. (1 ponto)



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Um recipiente cilíndrico contém 20 gramas de um gás de calorespecífico co=0.169 cal/g°C. Um âmbolo move-se verticalmente norecipiente e através dele distribuem-se forças perpendiculares deintensidade 60 N enquanto o volume do gás é reduzidoadiabaticamente. Supondo que o embolo deslize 10cm, determine avariação da temperatura do gás .

Dado: 1J=0.24cal.

Prova: 2a PARTE Concurso: PS-EngNav/ 08Profissão: ENGENHARIA NAVAL

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4 a QUESTÄO (2 pontos)

Considere f (x)=sin x e g: R -+ R uma função derivável tal que

g' (0)=2.

a) Considere h(x)=g(f(x)) e calcule h'(0). (1 ponto)

b) Calcule xf (x2) dx. (1 ponto)



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Sa QUESTÃO (2 pontos)

Seja H: [ -JI, JI] -> R, definida por H (x) = -1, se -JI & x < 0,

H(x)= 1, se O 5 x 5 E.

Determine a expansão em série de Fourier de H(x).



29de31

Sa QUESTÃO (3 pontos)

Sejam P(x, y)=2xy, Q(x, y)=y+x2,2

6 Q ô Pa) Calcule V(x, y) = -(x, y) - -(x, y) . (1 ponto)

8 x 8 y

b) Considere F(x, y)= (P(x, y), Q(x, y)) e calcule a integral de

linha JF.dl, onde c é o contorno do trapézio de vértices

C

A= (0,1), B= (17,1), C= (5,0) e D= (0,0), percorrido uma vez no

sentido anti-horário. (2 pontos)



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Considere a tabela da função f(x)

x 0 1 2 | 3

f(x) -1 a+ 1 1 | a+3

onde a é um parâmetro real.

2

a) Calcule ff (x) dx pelo método de Simpson. (1, 5 ponto)

0

b) Calcule o valor do parâmetro a para o qual o grau do polinômio

interpolador da tabela acima é o menor possível. (1,5 ponto)

Prova: 2a PARTE Concurso: PS-EngNavf08


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