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Engenharia Elétrica

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Em um processo, deseja-se controlar a temperatura de um fluido aquecido por um trocador de calor a vapor. Inicialmente foi implementado o controle por feedback com ação proporcional – integral (PI). Verificou-se, com essa ação de controle, um offset nulo, no entanto, observou-se um sobressinal (overshoot) e oscilações indesejáveis ao processo. Além disso a variável controlada demorava muito para estabilizar e atingir o valor estacionário. O projetista, visando resolver esta situação deve optar por:

a. Implementar um sistema de controle On-off utilizando um termostato com “zona morta”. Este tipo de controle impede oscilações em torno do set point.
b. Implementar a ação de controle PID, pois o acréscimo da ação derivativa conseguiria amortecer o sistema, reduzir oscilações e o tempo de acomodação.
c. Remover a ação integral, pois esta ação é a responsável pelas oscilações indesejáveis. Para o controle de temperatura apenas o controle proporcional consegue manter o offset nulo.
d. Aumentar a ação do controlador integral, reduzindo o tempo integral (Ti) ou tempo de reset. Com um menor valor de Ti diminui-se as oscilações da variável controlada, melhorando a estabilidade do sistema.
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Analisando as opções apresentadas: a. Implementar um sistema de controle On-off utilizando um termostato com “zona morta”. Este tipo de controle impede oscilações em torno do set point. - O controle On-off pode causar oscilações significativas em torno do set point devido à sua natureza de ligar/desligar. b. Implementar a ação de controle PID, pois o acréscimo da ação derivativa conseguiria amortecer o sistema, reduzir oscilações e o tempo de acomodação. - A ação derivativa do controle PID pode ajudar a amortecer o sistema, reduzindo oscilações e melhorando o tempo de acomodação, o que é adequado para resolver o problema descrito. c. Remover a ação integral, pois esta ação é a responsável pelas oscilações indesejáveis. Para o controle de temperatura apenas o controle proporcional consegue manter o offset nulo. - A ação integral é importante para eliminar o offset, e não é a causa das oscilações. Removê-la pode piorar o problema. d. Aumentar a ação do controlador integral, reduzindo o tempo integral (Ti) ou tempo de reset. Com um menor valor de Ti diminui-se as oscilações da variável controlada, melhorando a estabilidade do sistema. - Reduzir o tempo integral pode realmente ajudar a diminuir as oscilações e melhorar a estabilidade do sistema, mas não aborda diretamente o problema do sobressinal e das oscilações indesejáveis. Portanto, a opção correta para resolver a situação descrita é: b. Implementar a ação de controle PID, pois o acréscimo da ação derivativa conseguiria amortecer o sistema, reduzir oscilações e o tempo de acomodação.

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Conclui-se que:
I. O controle em malha fechada pode ser realizado por um operador humano (controle manual) ou mediante a utilização de instrumentação (controle automático).
II. A função fundamental do sistema de controle em malha fechada é manipular a relação entrada/saída de energia ou material, de maneira que a variável manipulada do processo seja mantida dentro dos limites estabelecidos.
III. O controle por feedforward é aquele no qual a ação de controle depende, de algum modo, do valor de saída.
IV. O controle por feedback é aquele capaz de prever as variações na variável manipulada medindo-se os distúrbios do processo.
a. Apenas a afirmação I está correta;
b. Apenas as afirmacoes I, III e IV estão corretas;
c. Todas as afirmações estão corretas;
d. Apenas as afirmações III e IV estão corretas;

Considerando os sistemas e sensores para medição de temperatura, é INCORRETO afirmar que:
a. Na medição de temperatura por termopar, a compensação da junta de referência é feita pelo próprio instrumento, que eletronicamente, soma ou subtrai da tensão de saída do termopar, que compensa a diferença entre a temperatura ambiente e a de 0°C.
b. A medição de temperatura pelo princípio da dilatação dos sólidos baseia-se no fenômeno da dilatação linear dos metais com a temperatura. É realizada por um dispositivo bimetálico que une duas lâminas de metais de diferentes coeficientes de dilatação.
c. Os pirômetros ópticos medem a temperatura baseados na emissão de radiação no espectro visível. Medem temperaturas onde o material começa a emitir radiação no espectro visível (incandescência).
d. Os termistores são muito utilizados na construção de dispositivos de saída discreta (binária) como os termostatos.
a. Na medição de temperatura por termopar, a compensação da junta de referência é feita pelo próprio instrumento, que eletronicamente, soma ou subtrai da tensão de saída do termopar, que compensa a diferença entre a temperatura ambiente e a de 0°C.
b. A medição de temperatura pelo princípio da dilatação dos sólidos baseia-se no fenômeno da dilatação linear dos metais com a temperatura. É realizada por um dispositivo bimetálico que une duas lâminas de metais de diferentes coeficientes de dilatação.
c. Os pirômetros ópticos medem a temperatura baseados na emissão de radiação no espectro visível. Medem temperaturas onde o material começa a emitir radiação no espectro visível (incandescência).
d. Os termistores são muito utilizados na construção de dispositivos de saída discreta (binária) como os termostatos.

Sobre a medição de temperatura por termorresistência, é correto afirmar que:

a. O sensor PT 100 é um termistor, confeccionado com materiais semicondutores como a platina.
b. A maioria dos termistores são de coeficiente térmico negativo (NTC), o que significa que a resistência decresce com a diminuição da temperatura.
c. A variação da resistência elétrica de um termorresistor devido à temperatura é determinada pelo efeito Seebeck.
d. Para a medição por termorresistência é necessária uma fonte de alimentação. É interessante garantir que a corrente no sensor seja suficientemente pequena para que o auto aquecimento da termorresistência seja desprezível.

Assinale a alternativa correta sobre os medidores de vazão:
a. O tubo Pitot é um dispositivo que serve para medir a pressão estática do fluido em qualquer ponto da seção do escoamento.
b. Os medidores de vazão eletromagnéticos funcionam de acordo com a lei de Faraday, onde uma força eletromotriz é produzida quando o fluido se movimenta por um campo magnético. Para seu correto funcionamento o fluido deve ser condutor de eletricidade.
c. Os medidores tipo turbinas são utilizados para medição apenas de líquidos. Este tipo de medidor é constituído por um rotor montado perpendicular à tubulação.
d. Entre as técnicas de medição de vazão por ultrassom temos: o efeito Joule e o tempo de trânsito.
a. Repetibilidade;
b. Sensibilidade;
c. Histerese;
d. Linearidade;

A seguir encontra-se representada uma malha de controle de pressão e temperatura de um reator industrial. Nessa malha de controle, podemos afirmar que:

a. Todos os equipamentos da malha de controle de temperatura encontram-se montados na sala de controle, sendo que o transmissor dessa malha recebe e envia sinais elétricos.
b. As válvulas e os sensores encontram-se montados em campo, sendo que as válvulas atuam através de sinais pneumáticos.
c. O transmissor de pressão encontra-se montado em campo, recebendo e emitindo sinais elétricos.
d. O controlador de pressão encontra-se montado em campo, recebendo e emitindo sinais pneumáticos.

Podemos concluir que:
I. O controlador PID (proporcional, integral e derivativo) combina características de estabilidade com eliminação do erro em um único controlador. Faz com que o sinal de erro seja minimizado pela ação proporcional, zerado pela ação integral e obtido em uma velocidade antecipada pela ação derivativa.
II. O controlador on-off normalmente é empregado em processos que podem admitir certa oscilação contínua da variável de controle em torno do valor desejado.
III. O controlador PD (proporcional - derivativo) elimina o erro estacionário de forma automática gerando uma resposta transitória adequada pela ação proporcional.
IV. O controlador P (proporcional) fornece uma saída proporcional ao erro permitindo o ajuste do ganho pelo operador, de modo que o erro possa ser compensado. São exemplos de instrumentos utilizados neste tipo de controle os pressostatos, termostatos e chaves de nível.
V. O controlador I (integral), na prática, não pode ser utilizado isoladamente, porém, ao ser utilizado com outro tipo de controle, melhora a estabilidade do sistema.
a. Apenas as afirmacoes I e II estão corretas;
b. Apenas as afirmações III e V estão corretas;
c. Apenas as afirmações I, II e III estão corretas;
d. Apenas as afirmações I e IV estão corretas;

Sobre os transmissores é INCORRETO afirmar que:
a. Os transmissores não possibilitam o controle centralizado, pois geralmente são instalados no campo, próximo ao processo.
b. Os transmissores possibilitam a padronização dos instrumentos, dessa forma, os indicadores, os registradores e os controladores recebem o mesmo sinal padrão dos transmissores de campo.
c. Um transmissor converte um sinal não-padrão em um sinal padrão de natureza igual ou distinta.
d. O sinal padrão da transmissão pneumática frequentemente utilizado é o de 3 a 15 psi, enquanto na transmissão eletrônica é o de 4 a 20 mAcc.
a. Haste e sede;
b. Esfera e gaxeta;
c. Atuador e corpo;
d. Obturador e corpo;

Assinale a alternativa correta sobre os medidores deprimogênios:
a. O tubo de Pitot é um tubo com uma abertura em sua extremidade, sendo esta colocada sempre perpendicular à corrente fluida de um duto;
b. Os tubos Venturi são dispositivos cuja função é acelerar o fluido e baixar sua pressão estática;
c. Placas de orifício são dispositivos que são inseridos em uma tubulação com o objetivo de reduzir a pressão diferencial;
d. As placas de orifício possuem baixa perda de carga e alta rangeabilidade;
a. O tubo de Pitot é um tubo com uma abertura em sua extremidade, sendo esta colocada sempre perpendicular à corrente fluida de um duto;
b. Os tubos Venturi são dispositivos cuja função é acelerar o fluido e baixar sua pressão estática;
c. Placas de orifício são dispositivos que são inseridos em uma tubulação com o objetivo de reduzir a pressão diferencial;
d. As placas de orifício possuem baixa perda de carga e alta rangeabilidade;

Marque a opção que representa corretamente o tipo de válvula mostrada na figura a seguir:

a. Válvula globo de sede simples de atuação pneumática indireta;
b. Válvula globo de sede dupla de atuação pneumática direta;
c. Válvula esfera de atuação pneumática direta;
d. Válvula globo atuada por solenoide;

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