351814_Lista de exercícios 02_2o_2010

Pontifcia Universidade Catlica de Minas Gerais PUC Minas Contagem Curso de Engenharia Mecnica

Disciplina: Instrumentao Segunda lista de exerccios

Luiz Carlos Figueiredo

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1-) O tubo de Pitot simples mede a: a) Presso esttica b) Presso dinmica c) Presso total d) Diferena entre a presso esttica e a dinmica e) Velocidade no ponto de estagnao

2-) Que volume de gua em m3 escoar em 1 hora por um tubo de comprimento 200 m e dimetro interno 12 cm, se a diferena de presso medida nas duas extremidades de 220 mmHg (milmetros de mercrio)? Adote a viscosidade da gua a 25oC como 0.894x10-3N.s/m2.

a) 175 b) 173,7 c) 8,35 d) 180 e) Nenhuma das respostas anteriores

Lei de Poseuille o fluxo de um fludo atravs de um tubo cilndrico de comprimento L e raio de seo transversal r dado por:

fluidodoidadevisL

pprQ

cos8

)( 214

=

3-) Um tubo de Venturi utilizado para medir a vazo em uma tubulao cujo dimetro interno o mesmo de entrada do Venturi (12,5 cm) cuja garganta tem dimetro 6,25 cm. Sabendo que o Nmero de Reynolds para esse escoamento R= 3x105 e a altura manomtrica h=28cm, qual ser esse valor da vazo em m3/h?

a) 0,00718 b) 25,88 c) 3,50 d) 0,073 e) Nenhuma das respostas anteriores

A equao para obteno da vazo a partir desse tipo de medidor Venturi uma funo da seo transversal da garganta A2, altura manomtrica h, relao entre os dimetros D2/D1 (D2 menor dimetro e D1 o maior), sendo corrigida ainda por um coeficiente de vazo C obtido de um grfico (considerar C = 0,968 para o nmero de Reynolds R= 3x105 e g=9,81m:s2):

4

1

2

2

1

2

=

DD

ghCAQ

4-) Um bocal utilizado para medir a vazo de gua em uma tubulao de dimetro interno 135mm. Sabendo que o dimetro do furo do bocal 100mm, o Nmero de Reynolds 5x106 e




2

que ele est equipado com um manmetro de mercrio cuja leitura 25 cm, qual ser o valor do fluxo Q para esse escoamento, em m3/s?

a) 0,007 b) 0,068 c) 0,061 d) 0,860 e) Nenhuma das respostas anteriores

= 12 02

ghCAQ

onde: 0 = massa especfica do fluido manomtrico em kg/m3; = massa especfica do fluido circulante na tubulao em kg/m3 0 > ; h = altura manomtrica em m; g = acelerao da gravidade 9,81 m / s2 A2 = rea do furo do bocal em m2.

5-) Com relao aos rotmetros pode-se afirmar que:

a) Podem ser utilizados em uma ampla gama de vazes com qualquer tipo de fluido. b) O aumento da seo transversal do rotmetro inversamente proporcional elevao

do fluxo. c) O peso do flutuador no tem relao nenhuma com o processo de medio. d) H uma proporcionalidade direta entre o aumento do fluxo do fludo que por ele

circula e o aumento da sua seo transversal. e) Nenhuma das respostas anteriores

6-) Dois vertedores retangulares, sendo um deles com contrao e outro sem, tm medidas (B=1m) e (H=30cm). Suas vazes sero respectivamente:

a) 0,283 e 0,302 b) 0,518 e 0,551 c) 0,265 e 0,302 d) 0,302 e 0,356 e) Nenhuma das respostas anteriores

Vertedor retangular sem contrao

3838,1 HQ = Quando o vertedor no ocupa toda a largura do canal, aparecem contraes laterais. Uma correo emprica conseguida subtraindo-se 0,1H de L para cada contrao.

( ) 32,0838,1 HHBQ = sendo: Q = vazo em m3/s; B = largura do canal em metros (m); H = altura da lmina mnima dgua sobre a crista do vertedor em metros (m)




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7-) O princpio de medio de presso utilizando tubos de Bourdon est baseado no fenmeno de:

a) Dilatao dos fludos que por ele passam b) Dilatao do material pelo qual o Bourdon composto c) Deformao do Bourdon em funo da presso interna. d) Relao de transmisso entre o setor dentado e o ponteiro. e) Nenhuma das respostas anteriores.

8-) A escala de um termmetro de um equipamento mede a faixa de 40 a 176oF. Para converter os valores deste termmetro para C, precisa-se construir uma escala alternativa, abrangendo a mesma faixa de medio. Os valores inicial e final desta escala so, respectivamente, iguais a:

a) 72 e 76 b) 40 e 80 c) 32 e 88 d) 8 e 136 e) 0 e 160

9-) Para um sistema de controle contnuo da temperatura de um tanque, utiliza-se um sensor que fornece uma diferena de potencial eltrico relacionada temperatura. Este tipo de sensor o:

a) pirmetro b) termgrafo c) termmetro analgico d) termopar e) termostato.

10-) O que e para que serve os cabos de compensao utilizados em termopares. 11-) Em qual situao mais conveniente usar pirmetro em vez de outros termmetros. 12-) Descreva trs esquemas bsicos de instrumentos para medio de fora. 13-) Como podemos amenizar o efeito do sinal pulsante nas medidas com manmetro? 14-) Numa ponte de Wheatstone, R1 = 3000 , R4 = 4000 , R2 = 6000 , e R3 = 8000 quando ela est balanceada. Determine a tenso na sada da ponte se R1 = 30, R2 = -20, R3 = 20, e R4 = -50 e a tenso de alimentao da ponte for de 50 V. 15-) Para um processo com temperatura que varia de 40C ~ 150C, quais sensores poderiam ser utilizados? 16-) Qual a influncia da junta de referncia nas medies utilizando termopares ? 17-) Cite 3 medidores de vazo para cada tipo abaixo:




4

a- vazo volumtrica b- perda de carga constante

18-) Cite 3 medidores de vazo que poderiam ser utilizados nas seguintes condies:

- Fluido: gua - Temp: 45C - Sem slidos em suspenso - Vazo : 0~700 l/h - Presso: 2kgf/cm2

19-) Para medio de vazo sem perda de carga (queda de presso), quais poderiam ser os medidores utilizados? 20-) Podemos utilizar medidores de vazo por ultra-som para medir vazes de lquidos totalmente limpos? Por que? 21-) Cite vantagens e desvantagens entre os medidores de vazo por ultra-som e por eletromagnetismo. 22-) Qual o tipo de medidor de vazo pode ser utilizado para medir fluidos com alto grau de slidos em suspenso? 23-) Quais tipos de medidores de nvel poderiam ser instalados em um reservatrio aberto, armazenando os produtos abaixo?

a- gua pura b- leo mineral (de alta viscosidade) c- Areia

24-) Quais tipos de medidores de nvel poderiam ser utilizados em reservatrios para slidos (Cal, minrio, areia, gros...) ? 25-) Os tipos de analisadores especficos e exclusivos para a medio de oxignio so:

a) Clulas de xido de zircnio e efeito paramagntico. b) Efeito paramagntico e condutividade trmica. c) Condutividade trmica e cromatografia. d) Cromatografia e espectrometria de massa. e) Espectrometria de massa e clulas de xido de zircnio.

26-) Os gases utilizados como gs de arraste nos cromatgrafos so:

a) Hidrognio, oxignio, nitrognio e argnio. b) Oxignio, nitrognio, argnio e hlio. c) Nitrognio, argnio, hlio e hidrognio. d) Argnio, hlio, hidrognio e oxignio. e) Hlio, hidrognio, oxignio e nitrognio.

27-) Denomina-se vlvula de controle as que tm como caracterstica o acionamento:




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a) Automtico, com regulagem de posio de abertura. b) Automtico, com posio aberta ou fechada. c) Manual, com regulagem de posio de abertura. d) Manual, com posio aberta ou fechada. e) Temporizado, com posio aberta ou fechada.

28-) Indicar se as alternativas abaixo so falsas ou verdadeiras:

a) Inversores so tipos de atuadores pneumticos; b) Existem motores hidrulicos. c) Cilindros podem ser classificados como atuadores pneumticos ou hidrulicos

dependendo da fonte de energia. d) Para controlar motores de corrente contnua necessrio o emprego de retificadores

controlados. e) Vlvulas podem ser classificadas como atuadores pneumticos, hidrulicos ou

eltricos dependendo da fonte de energia. f) Vlvulas de controle do tipo globo so compostas por: corpo, castelo, atuador e

internos. g) A vlvula do tipo borboleta se caracteriza por apresentar uma esfera como meio de

controle de fluxo. h) A vlvula agulha similar vlvula globo. Apenas o obturador substitudo por uma

agulha. i) Os atuadores so responsveis pela medio das principais grandezas de um processo

industrial. j) Motores de corrente alternada no podem ser controlados.

29-) Faa um quadro com as principais vantagens e desvantagens dos atuadores pneumticos, hidrulicos e eltricos 30-) A relao sinal/rudo utilizada como parmetro de avaliao de instrumentos, equipamentos eletrnicos, cabos, dentre outros. Ela calculada em decibis (dB) e dada pela frmula:

=

rudo

sinal

EE

LogSNR 1020

E deve ser a tenso contnua do sinal ou seu valor RMS para ondas senoidais. Quanto maior a relao, melhor o equipamento. A partir destas informaes, determine qual o nvel mximo de rudo para um sistema cuja sada varia de 0 a 10 V para que se tenha uma relao sinal/rudo de 60dB. 31-) Em um determinado meio de transmisso, existe uma relao sinal-rudo (S/N) de 20 dB. Qual a amplitude da tenso de rudo se desejamos transmitir um sinal variando de 0 a 5 V? Considerando que este meio de transmisso seja um cabo eltrico, cite duas providncias que podem ser tomadas para melhorar a relao sinal-rudo.




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32-) O tipo de protocolo de rede industrial que superpe o sinal eletrnico de 4 a 20 mA com impulsos digitais que transmitem sinais de diagnstico e calibrao o:

a) Ethernet. b) Profibus. c) Modbus. d) Hart e) Foudation Fieldbus.

33-) Existem vrios tipos de sinais de transmisso: pneumticos, eltricos, hidrulicos e eletrnicos. Os transmissores pneumticos geram um sinal varivel, linear, de 3 a 15psi (libras fora por polegada ao quadrado) para uma faixa de 0 a 100% da varivel. Os transmissores eletrnicos tambm geram um sinal varivel, linear, porm eltrico, sendo mais utilizados os de 4 a 20 mA (mili ampre) e o de 1 a 5 V (volts) para uma faixa de 0 a 100% da varivel. Nesta perspectiva, assinale a alternativa que expressa o conceito de zero vivo utilizado nos transmissores.

a) Todos os sinais iniciam a escala de transmisso representando o valor de 0% da varivel medida.

b) Todos os sinais transmitidos tero uma representao a partir de 0% da varivel medida que, em caso de permanncia contnua da varivel neste valor, ir causar um sinal de alarme de zero.

c) Mesmo para o valor de 0% da varivel medida, o transmissor estar emitindo ou no um sinal varivel.

d) O valor de zero unidades de transmisso (psi, mA ou V) no utilizado, pois o mesmo pode ser adulterado por um rudo no canal de transmisso.

e) Em caso de acidentes nas linhas de sada dos transmissores (rompimento de tubos ou cabos), o sinal recebido pelo sistema de controle ser igual a zero, gerando um sinal de alarme.

34-) A opo pela implementao de sistemas de controle baseados em redes requer um estudo para determinar que tipo de rede apresenta as maiores vantagens de implementao ao usurio final, o que requer a anlise dos dois protocolos distintos: HART ( Highway Adress Remote Transducer), que consiste num sistema a dois fios e arquitetura estrela e baseado no sistema mestre/escravo, permitindo a existncia de dois mestres na rede, simultaneamente; _ FIELDBUS (ISA SP-50), que um sistema a dois fios com arquitetura em barramento, que pode ter controle distribudo (cada instrumento tem a capacidade de processar um sinal recebido e enviar informaes a outros instrumentos). Dentre as alternativas abaixo, indique aquela que expressa, corretamente, uma comparao entre estes protocolos.

a) A diferena na quantidade de cabos e caixas de passagem entre os dois protocolos inexistente, j que os dois utilizam dois fios.

b) Os dois podem utilizar sistemas de comunicao via fibra tica, o que implica inexistncia de diferena significativa na quantidade de cabos e caixas de passagem entre os dois protocolos.




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c) O Protocolo HART permite uma grande economia em sua implantao, pela reduo na quantidade de cabos e caixas de passagem, j que a utilizao do sistema mestre/escravo permite uma simplificao nas ligaes.

d) O Protocolo FIELDBUS poderia permitir uma grande economia em sua implantao, pela reduo na quantidade de cabos e caixas de passagem em funo da utilizao da arquitetura em barramento, mas tal fato no ocorre dado a complexidade da implantao do controle distribudo.

e) O Protocolo FIELDBUS permite uma grande economia em sua implantao, devido reduo na quantidade de cabos e caixas de passagem pela utilizao da arquitetura em barramento.

35-) Faa um diagrama de interligao dos instrumentos/dispositivos de uma malha de controle para medio e controle de vazo contendo: placa de orifcio, transmissor diferencial de presso, extrator de raiz quadrada, controlador, registrador, integrador e vlvula de controle. Utilize a norma ABNT e instrumentos/sinais eletrnicos. 36-) Quanto ao sinal de transmisso, quais as vantagens e desvantagens:

do sinal pneumtico sobre o eletrnico analgico? do sinal eletrnico analgico sobre o eletrnico Digital? quais as vantagens e desvantagens do sinal via rdio?

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