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:
- o conceito de mensurando e sensoreamento;
- o que é erro de retroação;
- 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:
onde
-
é a taxa de calor retirada do líquido, -
é o coeficiente de troca térmica por convecção, -
é a área de contato, -
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
.
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.