Resoluções das EDs do Curso de Engenharia Elétrica (Eletrônica) UNIP

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Exercício 1:
O maciço investimento em robôs industriais no processo produtivo observado nas últimas décadas deve-se principalmente às crescentes necessidades impostas pelo mercado de se obter sistemas de produção cada vez mais automatizados e dinâmicos. Devido às características de flexibilidade de programação e adaptação a sistemas integrados de manufatura, o robô industrial tornou-se um elemento importante neste contexto.
O uso de robôs industriais no chão-de-fábrica de uma empresa está diretamente associado aos objetivos da produção automatizada, a qual visa (BOUTEILLE at al., 1997):
I - Reduzir custos dos produtos fabricados, através de: diminuição do número de pessoas envolvidas no produção, aumento da quantidade de produtos em um dado período (produtividade), melhor utilização de matéria-prima (redução de perdas, otimização do aproveitamento), economia de energia e etc.;
II - Melhorar as condições de trabalho do ser humano, por meio da eliminação de atividades perigosas ou insalubres de seu contato direto;
III - Melhorar a qualidade do produto, através do controle mais racional dos parâmetros de produção;
IV - Realizar atividades impossíveis de serem controladas manualmente ou intelectualmente, como por exemplo, a montagem de peças em miniatura, a coordenação de movimentos complexos e atividades muito rápidas (deslocamento de materiais).
 
É(São) correta(s) APENAS a(s) justificativa(s)
A)
I
 
B)
I E II
 
C)
III E IV
 
D)
I, III E IV
E)
I, II, III E IV
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(B)
Comentários:
E) Todas as alternativas estão corretas
B) O mundo contemporâneo exige cada vez mais produtos de qualidade e inovações tecnológicas. Este contexto gera a necessidade de plantas fabris ágeis, com grande produtividade e um número de paradas muito pequeno. Tudo isso foi conseguido graças à integração de sistemas e distribuição da inteligência em diversos pontos da cadeia produtiva.
Exercício 2:
Analise as afirmações a seguir:
 
I - Segundo a Robotic Industries Association (RIA), robô industrial é definido como um
"manipulador multifuncional reprogramável projetado para movimentar materiais, partes, ferramentas ou peças especiais, através de diversos movimentos programados, para o desempenho de uma variedade de tarefas” (RIVIN, 1988).
II - Uma definição mais completa é apresentada pela norma ISO (International Organization for Standardization) 10218, como sendo: "uma máquina manipuladora com vários graus de liberdade controlada automaticamente, reprogramável, multifuncional, que pode ter base fixa ou móvel para utilização em aplicações de automação industrial".
III - Um robô industrial é formado pela integração dos seguintes componentes: manipulador mecânico, atuadores, sensores, unidade de controle, unidade de potência, e atuador final (RIVIN, 1988, SEERING, SCHEINMAN, 1985, WARNECKE et al., 1985, SCIESZKO, 1988, BORODIN, 1988).
 
É(São) correta(s) APENAS a(s) afirmativa(s):
A)
I
 
B)
II
 
C)
III
 
D)
I E II
E)
I, II E III
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(E)
Comentários:
E) Todas as afirmativas estão corretas
Exercício 3:
A maioria das atividades relacionadas a robôs industriais em processos de produção envolvem operações de movimentação, processamento e controle de qualidade. A seguir são apresentadas algumas destas atividades:
 
I - movimentação de peças entre posições definidas;
II - soldagem por resistência elétrica (pontos) ou a arco (contínua);
III - transporte de peças entre esteira transportadora e máquinas operatrizes;
IV - fixação de circuitos integrados em placas;
V - carregamento e descarregamento de peças em máquinas operatrizes;
VI - pintura e envernizamento de superfícies;
VII - carregamento e descarregamento de peças em magazines;
VIII - montagem de peças;
IX - paletização.
X - acabamento superficial;
XI - inspeção por visão;
XII - limpeza através de jato d'água e abrasivos;
XIII - verificação dimensional de peças através de sensores.
XIV - corte através de processos por plasma, laser, oxi-corte ou jato d'água;
XV - empacotamento.
XVI - fixação de partes com parafusos, deposição de cola, rebites;
 
Qual das alternativas a seguir melhor representa as atividades de movimentação:
A)
 I, III, IV, V, VI
 
B)
 I, III, V, VII, IX
 
C)
 II, IV, VI, VIII, X
 
D)
III, V, X, XII, XV
E)
III, IV, VII, XIV
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(B)
Comentários:
B) As atividades I, III, V, VII e IX são as que representam as atividades de movimentação de robôs industriais
Exercício 4:
O atuador final do robô industrial, é na prática muitas vezes responsável por realimentar de informações o controlador do robô ou do processo industrial, através de transdutores nele instalados. Sendo assim qual transdutor é utilizado para indicar deformações na superfície de uma peça mecânica e em aplicações robóticas é montado na garra do robô:
A)
 Potenciômetro
 
B)
Tacogerador
 
C)
Strain Gauge
 
D)
Encoder Incremental
E)
Encoder Absoluto
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(C)
Comentários:
C) O strain gauge é um dispositivo utilizado para indicar deformações na superfície de uma peça mecânica, e em aplicações robóticas pode ser montado na garra do robô
Exercício 5:
Adotando como referência a figura de um robô com 6 graus de liberdade, qual dos elementos a seguir, representa mais de um grau de liberdade:
 
A)
Shoulder
 
B)
Elbow
 
C)
Base
 
D)
Wrist
E)
Pitch
Comentários:
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Exercício 6:
De acordo com a Federação Internacional de Robótica (International Federation of Robotics - IFR), diversas combinações de elementos (juntas e elos) podem ser realizadas para se obter uma configuração desejada de estrutura mecânica para a área robótica. A configuração básica a seguir se refere ao robô:
A)
De coordenadas cartesianas;
 
B)
De coordenadas cilíndricas;
 
C)
De coordenadas esféricas;
 
D)
De coordenadas horizontais;
E)
De coordenadas verticais.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(B)
Comentários:
B) Nesta configuração, os eixos de movimento podem ser descritos no sistema de coordenadas de referência cilíndrica. É formado por duas juntas prismáticas e uma de rotação (PPR), compondo movimentos de duas translações e uma rotação. Neste caso, o volume de trabalho gerado é cilíndrico.
Exercício 7:
Como é de conhecimento do Engenheiro Elétrico, a finalidade principal de todo o conjunto do braço mecânico é posicionar corretamente o atuador final. Este posicionamento depende de parâmetros como: resolução, repetibilidade e precisão, e por sua vez, dos acionamentos, que podem ser eletromagnéticos, pneumáticos, hidráulicos ou híbridos. Determine a seguir qual alternativa corresponde a uma desvantagem da adoção dos acionamentos eletromagnéticos na área robótica:
A)
momento variável em diferentes velocidades de revolução
B)
controle preciso e eficiente
C)
estrutura simples
D)
custo relativamente baixo
E)
fácil manutenção
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(A)
Comentários:
A) com aumento de carga ocorre aumento de corrente e queda de velocidade
Exercício 8:
Analisando as informações relativas aos robôs industriais apresentados a seguir e suas trajetórias podemos afirmar:
I - Robô de Coordenadas Cartesianas/Pórtico (cartesian/gantry robot) é um tipo de robô que possui três juntas prismáticas (PPP), resultando num movimento composto de três translações, cujos eixos de movimento são coincidentes com um sistema de coordenadas de referência cartesiano. Uma variante deste robô é a configuração tipo pórtico (gantry). O volume de trabalho gerado é retangular;
II - Robô de Coordenadas Cilíndricas (cylindrical robot), nesta configuração, os eixos demovimento podem ser descritos no sistema de coordenadas de referência cilíndrica. É formado por duas juntas prismáticas e uma de rotação (PPR), compondo movimentos de duas translações e uma rotação. Neste caso, o volume de trabalho gerado é cilíndrico;
III - Robô de Coordenadas Esféricas (spherical robot), neste tipo de robô os eixos de movimento formam um sistema de coordenadas de referência polar, através de uma junta prismática e duas de rotação (PRR), compondo movimentos de uma translação e duas rotações. Para esta configuração, o volume de trabalho gerado é aproximadamente uma esfera.
 
Qual(is) está(ão) correta(s)?
A)
Apenas a I e a II.
B)
Apenas a II e a III.
C)
Apenas a I e a III.
D)
Apenas a III.
E)
A I, a II, e a III.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(E)
Comentários:
E) Todas as informações a respeito de robôs industriais estão corretas
Exercício 9:
Analisando a figura do robô industrial a seguir, podemos afirmar quanto a sua trajetória:
 
A)
O volume de trabalho gerado é cilíndrico.
B)
O volume de trabalho gerado por este tipo de robô é aproximadamente cilíndrico.
C)
Seu volume de trabalho apresenta uma geometria mais complexa em relação às outras configurações, mas pode ser considerado como esférico.
D)
O volume de trabalho gerado é aproximadamente uma esfera.
E)
O volume de trabalho resultante é aproximadamente semi-esférico.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(C)
Comentários:
C) Nesta configuração, existem ao menos três juntas de rotação. O eixo de movimento da junta de rotação da base é ortogonal às outras duas juntas de rotação que são simétricas entre si. Este tipo de configuração é o que permite maior mobilidade a robôs
Exercício 10:
O diagrama abaixo representa um sistema utilizado para o controle de velocidade do motor de corrente contínua de um robô industrial.
Circuitos em Ponte-H, em conjunto com o sinal modulado em PWM, são utilizados para o acionamento de motores de corrente contínua.
PORQUE
A velocidade e o sentido de rotação do motor de corrente contínua podem ser controlados em malha fechada de forma eficiente, mesmo sem a adição de um sensor de velocidade no motor do robô.
 
Analisando essas afirmações, conclui-se que:
A)
as duas afirmações são verdadeiras, e a segunda justifica a primeira.
B)
as duas afirmações são verdadeiras, e a segunda não justifica a primeira.
C)
a primeira afirmação é verdadeira, e a segunda é falsa.
D)
a primeira afirmação é falsa, e a segunda é verdadeira.
E)
as duas afirmações são falsas.
Comentários:
Essa disciplina não é ED ou você não o fez comentários
Exercício 11:
Quando planejamos a adoção de sistemas de controle em processos industriais, são necessárias diversas justificativas. A esse respeito, analise as justificativas a seguir:
 
 
 
I - Assegurar estabilidade no processo;
 
 
 
II - Eliminar a influência de distúrbios;
 
 
 
III - Maximizar os lucros;
 
 
 
IV - Melhorar a qualidade dos produtos;
 
 
 
V - Maximizar a interferência nos processos.
 
 
 
É(São) correta(s) APENAS a(s) justificativa(s)
A)
 I.
B)
I e III.
C)
III e IV.
D)
I, II, III e IV.
E)
II, III, IV e V.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(D)
Comentários:
D) Todas as alternativas estão corretas menos a V pois quando se adota um sistema de controle não é interessante aumentar a interferência nos processos, o desejável é justamente o contrário
Exercício 12:
Em relação à automação de processos industriais, identifique a alternativa cujas afirmações estejam corretas:
 
 
 
I - Nos dias atuais o Controlador Lógico Programável (CLP) é um componente indispensável em sistemas automatizados.
 
 
 
II - Os transdutores são os componentes utilizados como atuadores em processos industriais automatizados.
 
 
 
III - Em um Diagrama Funcional Seqüencial (SFC), a etapa inicial é ativada a partir de alguma condição pré-definida.
 
 
 
IV - Em um Diagrama Funcional Seqüencial (SFC), podem existir tantas etapas iniciais quantas se fizerem necessárias e o ativamento incondicional de todas elas, simultaneamente, não gera ambigüidades.
 
 
 
V - Quando forem usados cabos de dados com fibras óticas, que conduzem essencialmente ondas eletromagnéticas, especial cuidado deve ser tomado em relação à blindagem eletromagnética destes cabos, a fim de controlar os efeitos deste tipo de interferência.
A)
 I e III
B)
 I e V
C)
 I, III e V 
D)
 II, IV e V
E)
 II e III
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(B)
Comentários:
B) Apenas I e V estão corretas pois um transdutor é um dispositivo que transforma um tipo de energia em outro e as outras afirmações acerca dos diagramas funcionais estão incorretas.
Exercício 13:
Qual sistema de controle é aplicado na automação de processos de manipulação em indústrias químicas, farmacêuticas e petroquímicas, possuindo como característica o uso de técnicas de ação de controle do tipo PID:
A)
 contínuo
B)
discreto
C)
monovariável
D)
 malha aberta
E)
booleano
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(A)
Comentários:
A) Controladores de processos contínuos evoluíram juntamente com a microeletrônica e passaram a utilizar circuitos mais complexos, microprocessados de forma a poderem utilizar poderosos recursos e efetuarem técnicas de controle dos mais diversos tipos, tais como: Proporcional-Integral-Derivativo-PID, PID adaptativo (não linear), entre outros.
Exercício 14:
Um fornecedor de robôs dispõe de um modelo com três graus de liberdade, possuindo uma configuração de juntas RRP (seqüência começando da junta mais próxima à base), onde R denota uma junta de rotação e P uma junta de translação ou prismática. 
 Este modelo pode ser utilizado em uma indústria metalúrgica para o corte de chapas.
 PORQUE:
 O espaço de trabalho deste robô é esférico.
 Analisando essas afirmações relativas às informações apresentadas no texto, conclui-se que:
A)
as duas afirmações são verdadeiras e a segunda justifica a primeira.
B)
as duas afirmações são verdadeiras e a segunda não justifica a primeira.
C)
a primeira afirmação é verdadeira e a segunda é falsa.
D)
a primeira afirmação é falsa e a segunda é verdadeira.
E)
 as duas afirmações são falsas.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(C)
Comentários:
C) Juntas esféricas têm 3 graus de liberdade. Parece uma vantagem sobre juntas com 1 grau de liberdade, entretanto, é quase impossível ter três atuadores independentes atuando neste tipo de junta.
Exercício 15:
Tendo em vista o planejamento e a manutenção de células de manufatura robotizadas, os robôs industriais devem ser selecionados em função de suas características particulares, relacionadas às necessidades das atividades a serem por eles desenvolvidas. A esse respeito, considere as afirmações a seguir.
 
 
 
I - Quando o espaço de trabalho é reduzido, e as cargas não necessitam de muita potência para serem movimentadas, recomenda-se utilizar um robô com acionamento hidráulico.
 
 
 
II - Para movimentar cargas médias, com grande necessidade de precisão de repetibilidade e flexibilidade de posicionamento, escolhe-se o acionamento pneumático.
 
 
 
III - Quando se tem grande necessidade de repetibilidade, cargas médias e espaço reduzido, o acionamento escolhido deve ser do tipo servomotor AC.
 
 
 
IV - Quando se tem necessidade de grande potência e precisão de repetibilidade, o tipo de acionamento recomendável é o motor de passo.
 
SOMENTE é correto o que se afirma em:
A)
 III
B)
 IV
C)
 I e II
D)
 I e IV
E)
 II e IV
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(A)
Comentários:
A) Os atuadores hidráulicos permitem a implementação de controlecontínuo e acurado de posicionamento e velocidade devido a incompressibilidade do fluido (óleo hidráulico), resultando numa elevada rigidez, porém isso pode tornar instável o controle de força. Outra característica é a elevada relação entre a potência mecânica transmitida pelo atuador e o seu peso, o que possibilita a construção de unidades compactas de alta potência. Uma bomba é utilizada para fornecer o óleo hidráulico para o atuador hidráulico através das válvulas direcionais. Os atuadores pneumáticos são utilizados em robôs industriais que operam com movimentação de cargas entre posições bem definidas limitadas por batentes mecânicos, o que caracteriza o movimento ponto-a-ponto. A baixa rigidez destes atuadores devido à compressibilidade do fluido (ar comprimido), permite que sejam obtidas operações suaves, porém esta característica o torna pouco preciso quanto ao controle de posicionamento entre as posições limites. A natureza binária do movimento destes atuadores (posição estendida ou retraída) implica em um controle simples e de baixo custo. Utiliza-se um compressor para fornecer o ar comprimido ao atuador pneumático através das válvulas direcionais. Para um correto funcionamento dos atuadores, convém a instalação de unidades de preparação (filtro, dreno, regulador de pressão com manômetro e etc.) no circuito de ar comprimido antes da entrada deste nas válvulas direcionais. Os motores tipo passo podem funcionar em controle de malha aberta em posição e velocidade e são facilmente interligados a unidades de comando de baixo custo, porém a curva de torque decresce com o aumento da velocidade e em baixas velocidades podem gerar vibrações mecânicas. São mais empregados na movimentação de garras.
Exercício 16:
É freqüente a classificação de robôs pelo tipo de junta, ou para ser mais exato, pelas três juntas mais próximas a sua base. Sendo assim, considere as afirmações a seguir:
 
 
 
I - Os tipos de robô existentes são classificados em: cartesiano, cilíndrico, esférico, helicoidal e articulados;
 
 
 
II - A classificação RPP se refere a categoria de robôs cilíndricos;
 
 
 
III - Os robôs esféricos e articulados horizontais possuem a mesma classificação RRP.
 
 
 
Analisando as afirmações concluímos:
A)
Todas estão corretas
B)
Todas estão erradas
C)
Apenas I e II estão corretas
D)
Apenas II e III estão corretas
E)
Apenas III está correta
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(D)
Comentários:
D) A classificação dos robos pelo tipo de junta é: - Cartesiana (PPP) – Cilíndrica (RPP) – Esférica (RRP) – Articulado Horizontal ou SCARA (RRP) – Articulado vertical ou antropomórfico (RRR)
Exercício 17:
A Figura 1 ilustra uma plataforma semi-submersível sendo movimentada pelas ondas. O alarme de nível alto é constantemente atingido por causa do movimento do fluido dentro do separador (tanque de armazenagem e separação de óleo, gás e água). Neste caso, é comumente utilizado um filtro no ladder, onde somente ocorrerá o alarme se o sensor permanecer atuado por 3 segundos ou mais (Figura 2).
 
 
 
 A que tipo de temporizador corresponde esta forma de atuação?
A)
 Timer In-Delay – TIN.
B)
. Timer On-Delay – TON
C)
Timer Off-Delay – TOF.
D)
Timer - Delay – TD.
E)
 Timer - Pulse – TP.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(B)
Comentários:
B) Este tipo de temporizador simplesmente “atrasa o processo de ligar”. Em outras palavras, depois que a entrada (que pode ser um sensor indutivo ou sensor capacitivo) é ativada, este componente espera X segundos antes de ativar a saída (que poderia ser uma válvula solenoide).
Exercício 18:
Os controladores lógicos programáveis (CLP’s) são sistemas eletrônicos digitais que utilizam microprocessadores e executam diversas operações predeterminadas com o objetivo de controlar os mais diversos tipos de máquinas e processos. Julgue os itens abaixo, com relação aos CLP’s:
 
 
 
I - A principal restrição à aplicação dos CLP’s na automação dos processos industriais está relacionada ao atraso de alguns milissegundos, devido ao tempo necessário para a execução do seu ciclo de varredura.
 
 
 
II - Uma vez programado o CLP para a execução de uma determinada tarefa automática de comando e controle, não é mais possível alterar sua programação.
 
 
 
III - Um recurso desejável dos CLP’s é a capacidade de detecção e indicação de eventuais falhas internas, ou seja, a autodiagnóstico.
 
 
 
IV - Para a utilização das interfaces de entrada e saída digitais dos CLP’s, são empregados conversores A/D (analógico/digital) e D/A (digital/analógico) apropriados aos sinais de outros dispositivos.
 
 
 
V - As instruções ou os comandos de programação dos CLP’s denominados temporizador e contador funcionam de forma semelhante, registrando, normalmente, ano, mês, dia, hora, minuto e segundo, em tempo real.
 
 
 
 
Qual(is) está(ão) correta(s)?
A)
Apenas a I e a II.
B)
Apenas a II e a V.
C)
 Apenas a I e a III.
D)
Apenas a III e a IV.
E)
A I, a II, e a III.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(D)
Comentários:
D) O CLP – Controlador Lógico Programável é um dispositivo microprocessado concebido para um ambiente industrial, sendo altamente versátil no modo de programação. Entre suas principais funções temos relações lógicas, matemáticas, números inteiros e binários, ponto flutuante (reais), operações trigonométricas, aritméticas, transporte, armazenamento de dados, comparação, temporização, contagem e sequenciamento. Atualmente, a linguagem ladder, diagrama ladder ou diagrama de escada é um auxílio gráfico para programação de Controladores Lógicos Programáveis (CLPs), no qual as funções lógicas são representadas através de contatos e bobinas, de modo análogo a um esquema elétrico com os contatos dos transdutores e atuadores.
Exercício 19:
Em uma Interface Homem-Máquina (IHM) os gráficos de tendência mostram, através de sua imagem gráfica, como determinadas variáveis de processo mudam ao longo do tempo. Os dados mostrados podem ser obtidos em tempo real, sincronizados com o tempo de varredura do Controlador Lógico Programável (CLP), ou podem advir de um histórico arquivado. Com base nessas informações, considere as afirmações a seguir:
 
 
 
I - Os dados mostrados na IHM podem ser utilizados na análise de tendência do processo.
 
 
 
II - As variáveis de processo podem ser arquivadas para garantir a conformidade com leis federais ou outras regulamentações.
 
 
 
III - Por meio da IHM o operador terá condições de monitorar a eficiência da produção.
 
 
 
IV - Por meio da IHM o operador terá condições de alterar o tempo de varredura do CLP.
 
 
 
São corretas APENAS as afirmações:
A)
 I e IV
B)
II e IV
C)
I, II e III
D)
 II, III e IV
E)
 I, II, III e IV
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(C)
Comentários:
C) IV - falsa, pois depois que a CLP foi programada com todas as funções desejadas, o IHM também precisa ser programado e alimentado com as devidas informações.
Exercício 20:
Em relação a aplicações com CLP, considere as seguintes afirmativas:
 
 
 
1. Para especificar a CPU devem ser determinadas as quantidades de entradas analógicas e digitais.
 
 
 
2. Para especificar a CPU devem ser determinadas as quantidades de saídas analógicas e digitais.
 
 
 
3. A tensão de comando dos contactores de acionamento das cargas é irrelevante para a determinação do CLP nas aplicações.
 
 
 
4. É boa prática utilizar bornes relés, para separar o sinal de campo dos cartões de entrada digital ou saída digital do CLP.
 
 
 
5. O protocolo de comunicação deve ser especificado quando da aquisição do CLP.
 
 
 
Assinale a alternativa correta.
A)
Somente a afirmativa 3 é verdadeira.
B)
 Somenteas afirmativas 1, 2 e 5 são verdadeiras.
C)
Somente as afirmativas 3, 4 e 5 são verdadeiras.
D)
 Somente as afirmativas 3 e 4 são verdadeiras.
E)
 As afirmativas 1, 2, 3, 4 e 5 são verdadeiras.
O aluno respondeu e acertou. Alternativa(E)
Comentários:
E) Todas as alternativas estão corretas.