Considere um sistema de controle de temperatura de um tanque industrial. Sobre esse sistema, considere as seguintes afirmações:
I. Um sensor de temperatura do tipo termopar pode ser empregado para evitar o problema de atraso de transporte;
II. Uma resistência elétrica é frequentemente utilizada como atuador do sistema, de modo a gerar fluxo de calor à partir de uma tensão aplicada;
III. A capacitância térmica independe do fluido presente no tanque, mas depende da geometria do tanque. São verdadeiras as afirmações:
a) I
b) II
c) III
d) Todas
e) Nenhuma
I. Um sensor de temperatura do tipo termopar pode ser empregado para evitar o problema de atraso de transporte;
II. Uma resistência elétrica é frequentemente utilizada como atuador do sistema, de modo a gerar fluxo de calor à partir de uma tensão aplicada;
III. A capacitância térmica independe do fluido presente no tanque, mas depende da geometria do tanque. São verdadeiras as afirmações:
a) I
b) II
c) III
d) Todas
e) Nenhuma
Passo 1
Beleza, vamos lá. O enunciado fala de um sistema de controle de temperatura num tanque industrial e pede pra gente avaliar três afirmações sobre sensor, atuador e capacitância térmica. O conteúdo aqui é de sistemas de controle e modelagem térmica:
- Sensor (delay, tipo termopar)
- Atuador (resistência elétrica, geração de calor)
- Capacitância térmica (depende de massa e calor específico)
Pra resolver, vamos analisar cada frase à luz da teoria de medição e transferência de calor.
Passo 2
Afirmação I: “Um sensor de temperatura do tipo termopar pode ser empregado para evitar o problema de atraso de transporte.”
- Termopar é um sensor que gera uma tensão proporcional à diferença de temperatura em suas junções.
- Teoria do atraso: todo sensor tem algum tempo de resposta e, no caso de tanques, a temperatura medida pode demorar a “chegar” da região interna até o ponto de medição (atraso de transporte).
- Um termopar não elimina esse atraso de transporte: ele só mede mais ou menos rápido, mas o fluido ainda leva tempo pra esquentar ou resfriar até o ponto do termopar.
Conclusão: a I é falsa.
Passo 3
Afirmação II: “Uma resistência elétrica é frequentemente utilizada como atuador do sistema, de modo a gerar fluxo de calor à partir de uma tensão aplicada.”
- Atuador é o dispositivo que aplica ação sobre o processo (aqui, aquece o fluido).
- Resistência elétrica: quando você aplica uma tensão
, passa uma corrente e dissipa potência
em forma de calor (efeito Joule).
3) Isso casa certinho com a ideia de gerar fluxo de calor controlável.
Conclusão: a II é verdadeira.
3) Isso casa certinho com a ideia de gerar fluxo de calor controlável.
Conclusão: a II é verdadeira.
Passo 4
Afirmação III: “A capacitância térmica independe do fluido presente no tanque, mas depende da geometria do tanque.”
- Capacitância térmica (ou massa térmica) é a “quantidade de calor necessária para mudar a temperatura do sistema”.
- Em modelagem simples temos
onde
é a massa do fluido e
é seu calor específico.
3) Logo, ela depende sim do fluido (pois muda e
se trocar o fluido) e também pode depender da massa e geometria do tanque, mas não só da geometria.
Conclusão: a III é falsa.
3) Logo, ela depende sim do fluido (pois muda
Conclusão: a III é falsa.
Resposta
A única afirmação verdadeira é a II. Portanto, a resposta correta é a opção b).