Dê um exemplo de erro de retroação do sistema de medição sobre um mensurando (diferente do texto da apostila)

Passo 1

O exercício pede um exemplo de erro de retroação (ou “back-action”) do sistema de medição sobre o mensurando. Isso faz parte da matéria de Instrumentação e Teoria de Medição, onde vemos que o próprio sensor pode alterar o que está medindo. Para resolver, a gente vai precisar entender:
  1. o conceito de mensurando e sensoreamento;
  2. o que é erro de retroação;
  3. leis básicas de transferência de calor (no nosso exemplo).

Passo 2

Erro de retroação é quando o instrumento de medição interfere no mensurando e, por isso, altera o valor que quer medir. Em vez de só “observar”, o sensor puxa ou injeta energia (ou matéria) no sistema, gerando um viés na leitura.

Passo 3

Exemplo: medir a temperatura de um líquido usando um termopar de metal. O termopar precisa entrar em contato com o líquido, e aí ele rouba um pouquinho de calor para chegar ao equilíbrio térmico. Esse fluxo de calor faz a região do líquido ao redor do termopar esfriar um tiquinho, alterando a própria temperatura que queremos medir.

Passo 4

Para ver direitinho como isso acontece, usamos a Lei de Resfriamento de Newton:
dot Q = h,A,l(Tlíquido - Ttermoparr) í
onde
  • é a taxa de calor retirada do líquido,
  • é o coeficiente de troca térmica por convecção,
  • é a área de contato,
  • í é a temperatura original do líquido,
  • é a temperatura inicial do termopar.
Esse fluxo faz cair a temperatura local do líquido em torno do sensor de um valor . Se você não compensar esse efeito, a leitura do termopar vai indicar um valor menor do que o verdadeiro í.

Resposta

Um termopar imerso num líquido gera erro de retroação porque rouba calor do fluido para equilibrar sua própria temperatura, resfriando localmente o líquido e fazendo a leitura ficar abaixo da temperatura real.

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