Questões de Engenharia de Controle e Automação (ENADE)

O transporte de um fluido entre dois pontos no interior de um tubo ocorre simultaneamente, com perda de energia, devido ao atrito do fluido com a parede e ao escoamento turbulento. Portanto, quanto maior for a rugosidade da parede da tubulação ou mais viscoso for o fluido, maior será a perda de energia. A forma de determinação do fato de atrito for estabelecida em 1939, por intermédio da equação de Colebrook-White, apresentada a seguir. em quem A resolução desse equação requer um processo iterativo, pois a função é implícita em relação ao fator de atrito (presente nos dois membros da equação).Em 1939, a resolução de equações por procedimentos iterativos demandava excesso de tempo, mas, com o desenvolvimento dos conhecimentos de computação, esse problema foi solucionado. As etapas de um algoritmo que soluciona a equação, sem ordenação lógica, assim como seu fluxograma são apresentados a seguir

Com base nessas informações, verifica-se que a solução da equação é obtida pela seguinte associação das etapas do algoritmo com o fluxograma.

Um engenheiro, preocupado com o uso racional de energia, desenvolveu para a sala de sua residência um sistema micro- controlado para ajuste gradativo da iluminação por meio do acionamento de sete diferentes circuitos de iluminação e da abertura ou fechamento de janelas. O sistema contempla: 1.sensores analógicos de luminosidade interna e externa com variação linear nominal do sinal de 0 a 5 V;

2.sensor digital de chuva, com nível alto quando está chovendo. O tratamento deste sinal deve ter prioridade sobre qualquer outra atividade do programa; 3.sistema de comando para abertura e fechamento da janela, realizado com um motor CC de 6 V com consumo de 30 W, acionado por um sinal PWM com frequência de chaveamento de 1 kHz e resolução de 1% na variação da largura dos pulsos; 4.comando digital de cada um dos circuitos de iluminação, possibilitando ajuste total da iluminação artificial do ambiente em diferentes níveis. Para seleção e programação do microcontrolador, avalie afirmações a seguir. I. O microcontrolador deve possuir no mínimo uma entrada com função de interrupção externa. II. Um circuito externo ao microcontrolador deve ser utilizado para acionar o motor. III. O sensor de luz utilizado possui variação nominal de 0 a 5 V, porém, na sua calibração no ambiente real, suponha que o engenheiro observou que a variação limita-se a valores entre 2 V e 3 V. Nesse caso, para realizar a aquisição desta informação com 10 níveis de sensibilidade, é necessário que o conversor A/D tenha resolução mínima de 10 bits. É correto o que se afirma em

O estudo da cinemática direta de um manipulador robótico tem como objetivo obter equações para o cálculo da posição e da orientação do efetuador do robô em relação à sua base como função das variáveis das juntas. Para determinar as equações da cinemática direta de manipuladores robóticos de cadeia aberta, usualmente são utilizados os parâmetros de Denavit-Hartenberg. O quadro abaixo traz esses parâmetros para um robô comercial específico. Parâmetros de Denavit-Hartenberg Com base na situação descrita, avalie as asserções a seguir e a relação proposta entre elas. I. O robô comercial apresentado possui cinco graus de liberdade, sendo classificado como robô do tipo polar. PORQUE II. Das cinco variáveis do robô, as que correspondem às três primeiras juntas são: uma de rotação e duas de translação, respectivamente. A respeito dessas asserções, assinale a opção correta.

Existem controvérsias acerca da magnitude dos fatores que influenciam o voto do eleitor. Embora, atualmente, as pesquisas eleitorais possam ser divulgadas próximo ao dia da eleição, durante muito tempo essa divulgação não era permitida sob a alegação de que as mesmas influenciavam a decisão de um tipo particular de eleitor, o qual desejava "votar no candidato ganhador" e tendia a votar nos candidatos cuja suposta probabilidade de vitória é maior, independentemente do conteúdo da proposta política apresentada. Considerando que o Candidato B esteja interessado no voto do tipo de eleitor mencionado no texto e esteja examinando os dois gráficos acima para apresentar, em seu material de propaganda, os resultados de uma pesquisa eleitoral, avalie as afirmações que se seguem. I. Os dois gráficos apresentam resultados diferentes. II. Em relação aos objetivos do Candidato B, o gráfico I é mais adequado que o II. III. A decisão a ser tomada apresenta implicações de natureza ética, além das de natureza técnica. É correto o que se afirma em

Um projeto de automação de um sistema consiste em botoeiras de liga e desliga locais com requisito de desligamento seguro, de modo que, em caso de desconexão da botoeira de desliga do CLP, o sistema deverá desligar automaticamente e não permitir novo ligamento local até que a botoeira de desliga seja destravada. Considerando que BL é a botoeira de liga, BD é a botoeira de desliga e K1 é a carga a ser acionada, o circuito que implementa a lógica de liga/desliga com selo e com o desligamento seguro requisitado é

Suponha que a distância percorrida por um ciclista que pedala regularmente pode ser inferida pela variável aleatória x, com densidade de probabilidade normal, com ? = 25km e ? = 25km 2 . A duração média do seu treino é de 1h15min. Com base nesses dados, avalie as afirmações abaixo. I. A velocidade média de cada treino é de 21,7 km/h. II. A distância média percorrida em cada treino é de 25 km. III. A área média percorrida em cada treino é de 25 km 2 . IV. A distância percorrida de cada treino, em um desvio-padrão, está entre 20 km e 30 km. V. A velocidade média de cada treino, em um desvio-padrão, está entre 16 km/h e 24 km/h. É correto apenas o que se afirma em

A partir desses textos, avalie as afirmações a seguir. I. Os benefícios da biodiversidade e dos serviços ecossistêmicos são de difícil valoração econômica. II. As mudanças climáticas resultantes da emissão de gases de efeito estufa têm gerado oportunidades para o desenvolvimento e a utilização de fontes renováveis de energia, como alternativas ao uso de combustíveis fósseis. III. A degradação ambiental pode ocasionar limitações ao crescimento econômico sustentável. IV. A geração de riqueza e desenvolvimento sem a elevação do padrão de consumo dos recursos naturais constitui impedimento para o crescimento de países em desenvolvimento. V. Os tratados internacionais ambientais exigem entrelaçamento entre lucros obtidos, desenvolvimento social de comunidades tradicionais e conservação dos ecossistemas. É correto apenas o que se afirma em

Suponha que determinado programa de computador seja executado por meio de 13 etapas, com tempo médio de 50 segundos ao todo e dispersão relativa de 10% em torno da média. Considere que uma equipe de engenharia propõe um novo algoritmo que reduz em 30% o tempo de execução de todas as 13 etapas desse programa. Nesse contexto, avalie as afirmações a seguir, a respeito do tempo de execução do novo algoritmo. I. O tempo médio por etapa será de 32,5 segundos. II. O desvio-padrão permanecerá inalterado. III. A dispersão relativa em torno da média permanecerá inalterada. É correto o que se afirma em

A descrição dos movimentos de robôs pode ser realizada por meio do modelo cinemático direto. Uma das ferramentas desse modelo, a matriz de transformação, converte coordenadas de um ponto em um sistema fixo ao robô P (u, v, w) para o sistema de coordenadas global P(x,y,z). Os movimentos de rotação ao redor dos eixos principais, normalmente, são chamados de guinada, arfagem e rolamento. Assim, caso se considere o deslocamento de um robô móvel, o ângulo ?1 , definido como guinada, consiste na rotação em torno do eixo vertical do veículo, ou seja, a rotação será executada no eixo z; o ângulo ?2 , definido como arfagem, consiste na rotação em torno do eixo transversal, ou seja, o movimento será feito no eixo x; por fim, o ângulo ?3 , definido como rolamento, consiste na rotação em torno do eixo longitudinal, ou seja, o deslocamento será executado no eixo y, conforme a figura a seguir. Considerando que um robô móvel descreve os seguintes deslocamentos angulares durante a sua locomoção: ?1 = 15°, ?2 = 10°, ?3 = 3°, assinale a opção em que é apresentada a sequência correta das matrizes de transformação.

Um sistema de controle digital tem capacidade de receber informação de sensores analógicos e, para isso, utiliza conversores analógico-digital (A/D) que aceitam entradas em tensão na faixa entre 0 e 5 V. Existem sensores analógicos que produzem saída em tensão na faixa entre -500 mV e +500 mV de modo proporcional à variável medida. A utilização de um circuito de condicionamento analógico de sinais com amplificadores operacionais possibilita que a tensão de saída desses sensores seja adequada para que possa ocupar toda a faixa dinâmica dos conversores A/D. Com base no exposto, assinale a opção em que é apresentado o circuito capaz de fazer o acoplamento adequado entre a tensão de saída desses sensores analógicos e as entradas dos conversores A/D do sistema de controle.

As figuras 1 e 2, a seguir, ilustram, respectivamente, um diagrama de blocos de um sistema de controle e topologias típicas de compensadores analógicos que utilizam amplificadores operacionais, capacitares e resistores.

Considerando as informações apresentadas, assinale a opção que corresponde à sequência correta dos compensadores segundo a ordem numérica apresentada.

Os motores de passo (MP), dispositivos eletromecânicos que convertem pulsos elétricos digitais em movimentos mecânicos discretos do eixo, são utilizados em aplicações em que se deseja fazer posicionamentos, como equipamentos de informática, instrumentos médicos, automação industrial, equipamentos aeroespaciais etc. O acionamento de um MP de quatro fases é feito a partir da aplicação de sinais discretos (pulsos) nos enrolamentos do motor, para que este gire na direção desejada. A figura 1, a seguir, ilustra esses pulsos, cuja frequência determina a velocidade de rotação do motor. Tais pulsos podem ser gerados a partir de um microcontrolador, conforme evidenciado na figura 2. Posteriormente, os pulsos gerados pelo microcontrolador são amplificados através de transistores e injetados nas chaves do circuito de potência, conforme representado na figura 3. A lógica dos pulsos que devem ser enviados para o circuito de potência está demonstrada no quadro 1. Os transistores T1, T2, T3 e T4 são ligados (através do estágio de amplificação) aos pinos RB0, RB1, RB2 e RB3 do microcontrolador. Conforme demonstrado no quadro 1, o acionamento foi dividido em 4 estágios de energização das fases. No primeiro estágio, as fases 1 e 4 devem ser desenergizadas e as fases 2 e 3 devem ser energizadas. No segundo estágio, as fases

1 e 2 permanecem no mesmo estado e as fases 3 e 4 mudam de estado.

Com base nesse contexto, avalie as afirmações a seguir; a respeito dos programas 1 e 2 acima apresentados.

I. O Programa 01 gera os pulsos de disparo para as chaves T1, T2, T3 e T4 fazendo o motor de passo girar em determinada direção; sua velocidade de giro dependerá do valor fornecido à variável "tempo". II. O Programa 02 tem a função de acionar o motor de passo e, conforme o valor da variável "x", o motor poderá girar nos sentidos horário ou anti-horário. III. Nos Programas 01 e 02, os pinos RBO, RB1, RB2 e RB3, fornecem os pulsos de comando das fases do motor de passo. É correto o que se afirma em

Uma equipe de engenharia foi encarregada de realizar a automação de um processo de dosagem e expedição, conforme ilustrado na figura a seguir. O referido processo tem início quando pressionado um botão Liga (BT_Liga). As balanças BM1 e BM2 funcionam em paralelo, de maneira semelhante: primeiro, é despejado o material de um dos silos até que seja disparado o sinal correspondente ao peso desejado do produto; em sequência, é despejado o material do segundo produto até que se obtenha um outro sinal correspondente ao peso desejado do produto. Após ser feita a dosagem de cada um dos produtos, as válvulas de saída das balanças (VBM1 e VBM2) devem ser abertas por 10 segundos para o seu esvaziamento e para a destinação ao carregamento de um caminhão na etapa de expedição. Para realizar uma nova dosagem, o botão Liga deve ser acionado novamente. Considerando a situação descrita, assinale a opção em que é apresentada a implementação correta, em Grafcet, desse processo.

A resposta em frequência de um sistema linear invariante no tempo é apresentada pelo seguinte diagrama de Bode. A função de transferência que melhor se encaixa no diagrama de Bode apresentado acima é

Suponha que, em uma indústria, seja necessário especificar um sistema eletrônico de acionamento eficiente para uma máquina elétrica de indução trifásica. Além disso, considere que: ? o sistema seja capaz de realizar a partida evitando picos de corrente e mantendo o torque constante. ? seja necessário, durante a operação, variar, de modo controlado, a velocidade da máquina. ? a máquina opere em regime de carga variável. Com base nessa situação, avalie as afirmações a seguir. I. Um inversor de frequência pode ser utilizado para realizar o acionamento descrito, pois possibilita tanto a partida do motor em torque constante, quanto o controle da velocidade em condições de carga variável. II. Um sistema de partida suave (soft-starter) pode ser utilizado para realizar o acionamento descrito, pois possibilita tanto a partida do motor em torque constante, quanto o controle da velocidade em condições de carga variável. III. Para realizar o controle de velocidade em condições de carga variável, é necessário utilizar um sensor de velocidade ou alguma forma indireta para estimação dessa grandeza. IV. Caso a indústria disponha apenas de um sistema elétrico monofásico, é possível alimentar o motor de indução trifásico a partir de um inversor de frequência alimentado pela fonte monofásica. É correto apenas o que se afirma em

A medida de profundidade em ambientes aquáticos está relacionada à pressão hidrostática, através da relação aproximadamente linear P = f (z), em que z é a profundidade e P é a pressão. Assuma que a densidade da água do mar ? = 1,025 x 10 3 kg·m -3 , que não há variação dessa densidade com a profundidade e que o valor da aceleração da gravidade g = 9,8 m·s -2 . Nesse contexto, assinale a opção cujo gráfico relaciona adequadamente a profundidade com a pressão hidrostática.

Os veículos espaciais apresentam estrutura externa constituída por um conjunto de blocos que formam um escudo térmico, cuja função é proteger motores e demais componentes de possíveis danos causados pelo calor, além de reduzir a temperatura interna do veículo. Esses escudos térmicos são construídos com material

Fieldbus Foundation é uma arquitetura aberta para integrar informação, cujo objetivo principal é interconectar equipamentos de controle e automação industrial, distribuindo funções de controle pela rede e fornecendo informações a todas as camadas do sistema, conforme representado na figura a seguir. A respeito dessa temática e com base nas informações apresentadas, avalie as afirmações a seguir. I. A topologia de barramento com Spurs se caracteriza pela ligação em série de todos os instrumentos utilizados na aplicação. II. A rede de serviço HSE baseia-se na mesma camada física Ethemet, operando com o protocolo TCP/IP. III. As redes H1 e HSE pertencem a diferentes camadas físicas e ambas as redes operam com a mesma velocidade de transmissão. IV. A rede H1 representa uma solução de comunicação digital para o chão de fábrica em áreas classificadas. É correto apenas o que se afirma em

Em um sistema integrado de manufatura, engenheiros de controle e automação devem organizar e propor layouts fabris que incorporem a tecnologia de grupo. O objetivo é melhorar, por exemplo, a programação da produção, a redução de tempo de início de processo, a redução de movimentação de material e a padronização de ferramental. Para implementar a tecnologia de grupo, é importante que o engenheiro identifique as famílias de peças produzidas pela empresa e também consiga diferenciar equipamentos que proporcionem maior flexibilidade e/ou maior produtividade em função de demandas específicas da produção. Considerando as características de flexibilidade e produtividade, identifique os equipamentos que correspondem , respectivamente, à sequência 1, 2, 3 e 4, no gráfico acima.

O ensaio de flexão é utilizado em materiais frágeis ou de alta dureza, tais como cerâmicas estruturais ou aços-ferramenta. Em uma de suas modalidades mais comuns, o ensaio de flexão a 3 pontos, é provocada uma flexão ao se aplicar o carregamento em 3 pontos, o que causa uma tensão de tração surgida no ponto central e inferior da amostra, onde a fratura do material terá início. Assumindo-se um comportamento de tensão de formação linear, a tensão de flexão ? do material pode ser obtida por meio da fórmula: em que F é a carga, d é a distância entre os pontos de apoio, w é a largura do corpo de prova e h é a espessura do corpo de prova. Considere dois corpos de prova A e B do mesmo compósito reforçado com fibras de vidro, cuja resistência à flexão é de 290 MPa. O corpo de prova A tem o triplo da largura e a metade da espessura do corpo de prova B e ambos são submetidos ao mesmo ensaio de flexão. Nessa situação, qual porcentagem da força necessária para o rompimento do corpo de prova B deverá ser aplicada ao corpo de prova A para que este também se rompa?

Uma máquina utilizada para a injeção de matéria-prima de polímeros no processamento de produtos plásticos é controlada por um controlador lógico programável (CLP). Durante o processo de fabricação, essa máquina simplesmente parou de acionar o pistão pneumático (51) responsável pela abertura do molde e retirada das peças produzidas. Na manutenção corretiva do referido equipamento, foi realizada inspeção por meio do software de supervisão do próprio CLP. A sequência de instruções em programação Ladder para a inspeção está ilustrada na figura a seguir. Considerando as possíveis causas de o molde não ter sido aberto, avalie as afirmações a seguir. I. O sensor C está em sinal baixo, pois não reconheceu o final do processo. II. O sensor B está em sinal baixo, pois não atingiu a temperatura necessária para a abertura do molde de injeção. III. O sensor D está em sinal alto, pois reconheceu que a matéria-prima ainda estava no compartimento do molde. É correto o que se afirma em

Em um processo de transporte, produtos chegam por uma esteira transportadora, são elevados por meio de um cilindro pneumático A e empurrados pelo cilindro pneumático B para dentro da embalagem. Devido a condições do projeto, a haste do cilindro B somente poderá retornar após a haste do cilindro A ter retornado. A figura a seguir representa esse processo.

Considerando o exposto, assinale a opção em que o diagrama trajeto-passo para o processo descrito está corretamente representado.

A Internet das Coisas (IoT - Internet of Things) pode ser conceituada como a comunicação de objetos diversos via internet, que trocam informações como medições, localização, funcionalidades, falhas etc. Tais dados permitem, em determinadas situações, que o próprio sistema tome decisões sem intervenção humana. Suponha o desenvolvimento de um sistema IoT para monitorar o consumo de energia elétrica residencial com sensores, microcontroladores e módulos de comunicação sem fio. Como teste inicial, será monitorado o consumo de energia elétrica de uma lâmpada, como mostra o diagrama simplificado da figura 1. O sistema coleta os dados e os envia a cada 24 horas para uma plataforma na internet. As informações enviadas para o módulo de comunicação sem fio devem estar organizadas em um quadro (frame) de dados obedecendo à estrutura mostrada na figura 2.

Considere que o módulo de comunicação sem fio já está configurado, e que ao receber os dados do microcontrolador ele os envia automaticamente para a internet . A figura 3 mostra o código desenvolvido para o microcontrolador. Considere que as funções utilizadas no código fazem parte da biblioteca "iot.h". A respeito do código apresentado na figura 3, avalie as afirmações a seguir. I. A instrução da linha 30 é utilizada de maneira correta para a precificação da energia. II. Devido à configuração da comunicação serial do microcontrolador, o frame precisa ser fragmentado para o envio de dados. III. O programa faz uso de interrupção, o que torna o microcontrolador mais eficiente em termos de processamento e consumo de energia. É correto o que se afirma em

A importância da otimização no processo produtivo é inegável. Do ponto de vista matemático, para otimizar determinada grandeza, é necessário modelá-la de acordo com uma função e, a partir daí, conforme a situação, procurar um máximo ou um mínimo. Uma das formas usadas para minimizar funções é o método dos multiplicadores de Lagrange. Um fabricante de latinhas de refrigerante deve propor uma lata cilíndrica de volume V0. Essa lata será fabricada usando-se duas ligas metálicas distintas, sendo uma para a parte lateral e outra para a base e a tampa. Ele deseja calcular o raio (r) e a altura (h) da lata para que o custo de sua produção seja o menor possível. Sabe-se que a área total da lata é dada por A(r,h) e que o custo total de produção da lata, que depende apenas do material utilizado na sua produção, é C(r,h). Para a solução desse problema, será utilizado o método dos multiplicadores de Lagrange. Com base nessa situação, avalie as afirmações a seguir, acerca da solução desse problema. I. O custo de produção da lata pode ser expresso por C( r, h) = 2 ? (K1rh + K2r 2 ), em que K1 e K2 são constantes que dependem do custo de cada uma das ligas metálicas por unidade de área. II. A função a ser minimizada da área total da lata é A(r,h) = 2? rh + 2? r 2 . III. O vínculo na minimização, relacionado ao volume da lata, é dado por g(r,h) = ? r 2 h-V0. IV. O sistema de equações a ser montado é C(r,h) = ?g(r,h), no qual ? é denominado multiplicador de Lagrange. É correto apenas o que se afirma em

Um sistema massa-mola-amortecedor é descrito pela seguinte equação diferencial linear de segunda ordem: em que x representa o deslocamento do objeto; f, a força aplicada; m, a massa do objeto; b, o coeficiente de amortecimento; e k, a constante da mola; m, b e k são constantes reais positivas e, conforme os valores desses três parâmetros, o sistema apresenta formas distintas de resposta. Considerando que o referido sistema está inicialmente em repouso e uma força em degrau unitário é aplicada à massa, avalie as afirmações a seguir. I. Caso os três parâmetros (m, b, k) sejam unitários, o sistema possuirá um par de polos complexos conjugados e, portanto, sua resposta será do tipo oscilatória com amplitude decrescente ao longo do tempo. II. Caso o coeficiente de amortecimento seja nulo, a resposta do sistema será oscilatória com amplitude crescente ao longo do tempo. III. Caso os três parâmetros (m, b, k) sejam tais que o sistema possua dois polos reais, a resposta não apresentará oscilações. É correto o que se afirma em

De acordo com a Lei de Resfriamento de Corpos, a taxa de variação da temperatura de um corpo em relação ao tempo é proporcional à diferença entre a temperatura do corpo e a temperatura ambiente. Considere que T( t) é a temperatura do corpo em função do tempo, A é a temperatura do ambiente, t é o tempo e k é a constante de proporcionalidade.

Nesse contexto, o modelo matemático correspondente à Lei de Resfriamento de Corpos e à função resultante de sua resolução são dados, respectivamente, por

A figura a seguir apresenta os diferentes níveis hierárquicos de um sistema de automação industrial. Considerando a figura apresentada e os diferentes padrões utilizados para redes de comunicação industrial, avalie as afirmações a seguir. I. Os protocolos de comunicação projetados para os níveis 1 e 2 devem atender a critérios relacionados à velocidade de transmissão e à imunidade ao ruído. II. Protocolos de comunicação como CAN e AS-I são utilizados para estabelecer a comunicação entre os níveis hierárquicos 2 e 3. III. A complexidade da informação transmitida aumenta com o nível hierárquico, ao passo que os requisitos de resposta em tempo-real diminuem. IV. Se a comunicação entre os níveis 2 e 3 for interrompida, recomenda-se, por segurança, interromper também a comunicação entre os níveis 1 e 2. É correto apenas o que se afirma em

No início da década de 1950, época em que os recursos computacionais ainda eram precários para as demandas dos projetos de controle, Walter R. Evans criou um método para determinar graficamente como mudanças em um dos parâmetros do sistema modificavam a posição de seus polos de malha fechada, alterando, assim, a resposta dinâmica do sistema. Tal método foi chamado de Lugar das Raízes e, em geral, o parâmetro escolhido para variar era o ganho de malha aberta. Considerando o método criado por Evans, assinale a opção em que o gráfico do Lugar das Raízes está associado ao sistema de controle exibido na figura acima.

Considere um sistema de controle em malha fechada conforme a figura a seguir. Sabe-se que C(s) é um controlador proporcional e integral (PI) ideal com ganho proporcional Kp e ganho integral Ki, conforme a equação: Deseja-se implementar um controlador digital equivalente em um sistema microprocessado, fazendo-se necessária a sua transformação para equação a diferenças. Utilizando-se o método de Tustin para a discretização do controlador, onde

, em que ?t é o período deamostragem, qual é a equação a diferenças para o controlador PI?

Um sistema de controle monovariável representado pelo diagrama de blocos a seguir. Definindo-se a saída da planta como x1 , a saída do controlador como x2 e a saída do sensor como x3 , o modelo no espaço de estados do sistema descrito será dado por