N1_Lista_Exercícios_MEC23 Bruno

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Instrumentação Industrial 
Lista de Exercícios 
EQUIPE: 
Aluno 1: BRUNO FREITAS DA COSTA Matrícula: 202234040024
Aluno 2: KAYKY IURY BARBOSA DA CRUZ Matricula: 202334040033
Aluno 3: RILTON DIAS ROCHA. Matrícula: 202234040001
 
Questões Teóricas (0,5 pto.) 
 
1) Qual a Diferença entre Erro e Incerteza? E por que não pode existir medida sem Erro? Justifique sua resposta. 
• Erro: Representa a diferença entre o valor medido e o valor verdadeiro ou aceito. É o desvio do valor “correto”.
• Incerteza: Representa a faixa de valores dentro da qual o valor verdadeiro provavelmente está. Ela quantifica a dúvida sobre o resultado de uma medição, ou a dispersão de valores possíveis.
• Por que a medição sempre contém algum erro?
Todo equipamento está sujeito a limitações, e isso inclui o instrumento, o ambiente e o observador. Por mais precisa que uma medição seja, sempre haverá algum grau de erro.
 
2) Qual a diferença entre ERRO Sistemático e ERRO Aleatório? Cite pelo menos um exemplo de cada um. 
• Erro Sistemático: Um erro constante que afeta todas as medições da mesma forma. Pode ser causado por um instrumento defeituoso ou um viés experimental.
Exemplo: Uma balança que sempre marca 1g a mais.
• Erro Aleatório: Um erro imprevisível que varia de medição para medição. É causado por flutuações aleatórias nas condições da medição.
Exemplo: Variações sutis na leitura de um termômetro devido a mudanças pequenas no ambiente.
 
3) Qual a diferença entre Incerteza do Tipo A e Incerteza do Tipo B? Cite pelo menos dois exemplos de cada um. 
• Incerteza do Tipo A : Determinada por análise estatística de uma série de medições repetidas. Baseia-se no desvio padrão dos dados.
Exemplo: Calcular a incerteza na altura média de um grupo de pessoas com base em várias medições repetidas.
• Incerteza do Tipo B : Determinada por outras fontes que não a análise estatística, como certificados de calibração, especificações do fabricante etc.
Exemplos:
Incerteza especificada pelo fabricante de um instrumento.
Incerteza associada à resolução de um instrumento de medição (por exemplo, uma régua com marcações de 1 mm).
 
4) Crie um exemplo numérico com as medições de um instrumento de medição de irradiação solar com Indicação Corrigida. 
Usando um medidor de irradiância: realizamos várias medições e encontramos que o medidor marca consistentemente um valor 5% maior do que a irradiância real.
Irradiância verdadeira: 1000 W/m²
Leitura do medidor: 1050 W/m²
Fator de correção: 0,95 (1000 / 1050)
Leitura corrigida: 1050 W/m² × 0,95 = 997,5 W/m²
 
5) O que é repetibilidade? Crie dois exemplos numérico de uma balança rodoviária. Um exemplo onde a o sistema de medição apresenta boa repetibilidade e outro que não. 
 
• Repetibilidade: É o grau de concordância entre os resultados de medições sucessivas do mesmo valor sob as mesmas condições. Em termos simples, mede o quão consistentes são os resultados ao repetir a medição.
• Exemplo 1: Boa Repetibilidade
Um caminhão é pesado várias vezes em uma estrada bem conservada, sob mesmas condições.
Medição 1: 25.000 kg
Medição 2: 25.010 kg
Medição 3: 24.995 kg
Resultado: As medições são muito próximas, indicando boa repetibilidade.
• Exemplo 2: Má Repetibilidade
Um caminhão é pesado em uma estrada com manutenção ruim, com muito desgaste.
Medição 1: 25.000 kg
Medição 2: 25.300 kg
Medição 3: 24.700 kg
Resultado: As medições variam significativamente, indicando baixa repetibilidade.
6) Descreva o princípio básico do funcionamento de um Opacímetro e cite aplicações industriais deste instrumento. 
 
• Princípio do Opacímetro: Um opacímetro mede a opacidade de uma substância. Isso é tipicamente feito ao brilhar uma luz através da substância e medir quanta luz é bloqueada ou espalhada. Quanto mais luz for absorvida ou espalhada, maior a opacidade.
Aplicações industriais:
• Monitoramento da Qualidade do Ar: Medir a opacidade de gases de escape de chaminés ou processos industriais para avaliar os níveis de poluição.
Controle de Processos: Monitorar a concentração de sólidos em líquidos (por exemplo, na indústria alimentícia, processos químicos).
Controle de Qualidade: Verificar a clareza ou turbidez de líquidos (ex.: na indústria de bebidas).
• Automotiva: Medir a opacidade da fumaça de escape para verificar a conformidade com emissões.
7) Descreva o que existe em comum entre os instrumentos para medição de: Deslocamento, Força e Deformação. Cite aplicações industriais destes instrumentos. 
• Em comum: Essas medições estão todas relacionadas ao comportamento mecânico de materiais e sistemas. Frequentemente envolvem o uso de sensores que convertem mudanças físicas (deslocamento, força, deformação) em sinais elétricos. Todos são usados para entender como uma estrutura responde a tensões ou forças externas ou mudanças.
Aplicações industriais:
Ensaios de Materiais:
• Deslocamento: Medir o posicionamento de braços robóticos.
• Força: Monitorar o movimento de peças em linhas de montagem automatizadas.
• Deformação: Monitorar a tensão em pontes ou edifícios.
• Controle de Qualidade:
 Teste de dureza: Medir o peso aplicado aos materiais.
Testes de tração: Determinar a resistência de materiais.
• Monitoramento de Máquinas:
Células de carga: Monitorar a força exercida por máquinas.
Extensômetros: Medir a deformação em estruturas mecânicas.
Strain gauges: Medir a tensão em estruturas.
 Controle de Qualidade:
 Verificar a precisão dimensional de peças fabricadas.
 
8) É necessário especificar um instrumento para medir a viscosidade da polpa de açaí para uso no processo produtivo de uma indústria de processamento de alimentos. Como um engenheiro responsável você recomendaria que instrumento e por que?
Como engenheiro responsável pelo processo produtivo na indústria de processamento de alimentos, eu recomendaria o uso de um viscosímetro rotacional para medir a proporção da polpa de açaí. O viscosímetro rotacional é um instrumento amplamente utilizado para medir a diversidade de fluidos em diversos setores industriais, incluindo a indústria de alimentos, devido às suas vantagens e capacidades de medição precisas. Existem algumas razões pelas quais o viscosímetro rotacional seria uma escolha adequada para medir a especificidade da polpa de açaí: Precisão e sensibilidade, ampla faixa de específicas, fácil operação. O uso de um viscosímetro rotacional seria altamente recomendado para medir a totalidade da polpa de açaí no processo de produção da indústria de processamento de alimentos. Sua precisão, facilidade de uso, capacidade de medição em uma ampla faixa de peculiaridades e adaptação às necessidades da indústria de alimentos são vantagens significativas que ajudam a garantir a qualidade e a consistência do produto.
Problemas Práticos (1 pto) 
 
9) Uma balança digital com resolução de 0,01 g foi utilizada para medir a massa de uma pequena amostra 10 vezes, obtendo os seguintes valores: [4,51]; [4,52]; [4,50]; [4,52]; [4,51]; [4,49]; [4,53] [4,50] [ 4,51] [4,52] (em gramas). Calcule: 
 
a) A média das medições 
b) O desvio padrão (incerteza tipo A) 
c) A incerteza tipo B (relacionada à resolução da balança) 
d) A incerteza combinada 
e) O resultado final com incerteza expandida (para 95% de confiança). 
 
 x̄ = 
10) Calcular a incerteza expandida de um processo de medição da densidade de um bloco cilíndrico de carbono, considerando 10 medições de massa e dimensões (diâmetro e altura) com propagação de incertezas. 
 
Segue abaixo as medições realizadas: 
 
 
11) Escolha o medidor mais adequado para medir o nível de Silos de Milho de 4000 toneladas, sabendo que cada silo possui 4 bocas para a retirada do material. Justifique a resposta. 
 
 
12) Escolha o tipo de termopar mais adequado para medir a temperatura dos gases de um forno. Sabe-se que: 
· A temperatura alvo para os gases deste forno é de 1100°C; 
· Os limites de processo para a temperatura são 1100 +/- 50°C; 
 
Nota: O setor de compras da empresaé rigoroso e só investe com uma boa justificativa. Em outras palavras, escolha a solução mais econômica que atenda ao processo produtivo. 
 
 
13) Um produto químico de alto valor agregado e altamente tóxico é armazenado em um tanque com capacidade total de estocagem de 100 t. (sendo 10% peso morto e 90% o nível de alarme de tanque cheio). Sabemos que: 
 
a) A temperatura do tanque não deve exceder 250°C devido a haver risco de explosão; 
b) O fluído se armazenado a temperatura inferior a 180°C torna-se muito viscoso e é difícil de escoar; 
c) Como o produto é caro e é necessário ter um controle rigoroso da quantidade vendida; 
d) O caminhão tanque de abastecimento carrega 30t e possui uma frequência de 2 ou 3 vezes por semana. 
 
· Especifique um Sistema de Medição para ser utilizado neste tanque para que a comercialização do referido produto ocorra de maneira segura e eficiente. 
 
· Determine o Nível de estoque máximo e mínimo para cada dia da semana considerando um consumo médio de 70t/semana. 
 
14) Estime a vazão de água num duto de 10 cm de diâmetro que está sendo medida com um venturímetro com 4 cm de diâmetro de garganta, cuja deflexão no manômetro de tubo em “U” com água-mercúrio é de 4,2cm. Nessas condições, estime a perda de carga no medidor. 
 
Dados: γágua =9.810 N/m3 , γmercúrio = 13,6 x γágua , υágua = 10-6 m2/s. 
 
 
 
 
 
Enviem a Lista de Exercícios para o E-Mail: zzdmoura@gmail.com 
 
Nota: Como o arquivo deve ser nomeado: NomeAluno1_Lista.pdf 
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