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e.BOOK: QUESTÕES DO ENADE COMENTADAS

Curso: Engenharia de Controle e Automação

Organizador(es): Vitor Hugo Martins e Resende

SUMÁRIO

DISCUSIVA 03

Autor(a): Prof. Marcos Antônio de Sousa

DISCUSIVA 04

Autor(a): Prof. Bruno Quirino

QUESTÃO 05

Autor(a): Mirian Gusmão QUESTÃO Nº 09

Autor(a): NDE/Colegiado do curso de Engenharia Ambiental

QUESTÃO Nº 10

Autor(a): NDE/Colegiado do curso de Engenharia Ambiental

QUESTÃO Nº 11

Autor(a): NDE/Colegiado do curso de Engenharia Ambiental QUESTÃO Nº 12

Autor(a): NDE/Colegiado do curso de Engenharia Ambiental QUESTÃO Nº 13

Autor(a): Vitor Hugo Martins e Resende

QUESTÃO Nº 14

Autor(a): Mecânica Geral QUESTÃO Nº 15

Autor(a): Marcos Antônio de Sousa

QUESTÃO Nº 16

Autor(a): Cassio Hideki Fujisawa QUESTÃO Nº 17

Autor(a): Wanderson Rainer e Marcos Antônio de Sousa

QUESTÃO Nº 18

Autor(a): Mecânica dos Sólidos QUESTÃO Nº 19

Autor(a): Antônio Marcos de Melo Medeiros QUESTÃO Nº 20

Autor(a): Bruno Fagundes QUESTÃO Nº 21

Autor(a): Bruno Quirino de Oliveira

QUESTÃO Nº 22

Autor(a): Antônio Marcos de Melo Medeiros

DISCURSIVA Nº 03

Os motores CC são usados em diversos dispositivos, tais como brinquedos infantis e manipuladores industriais. A relação entre a tensão aplicada na armadura e o ângulo de rotação do motor pode ser modelada como um sistema linear invariante no tempo dado pela seguinte função de transferência:

Para o controle de posição do motor descrito, considere o sistema com realimentação unitária representado na figura a seguir.

Neste contexto, faça o que se pede nos itens a seguir.

a) Considerando Kc = 1 , calcule o erro estacionário para uma entrada do tipo rampa unitária. (valor: 6,0 pontos) b) Considerando ação integradora, isto é, Kc = 1/s , calcule o erro estacionário para uma entrada do tipo rampa unitária. (valor: 4,0 pontos).

Gabarito: Questão discursiva

Tipo de questão: Média

Conteúdo avaliado:

• Classificação dos tipos de sistemas de controle;
• Tipos de sinais de teste para sistemas de controle;
• Cálculo do erro de estado estacionário;
• Controlador proporcional;
• Controlador integrador.

Autor(a): Marcos Antônio de Sousa

Comentário: Conforme o próprio gabarito disponibilizado pelo INEP, o padrão de resposta esperado fica:

Letra a)

Considerando que o sistema de controle possui um sinal de entrada r(t) e um sinal de saída c(t) e que Kc=1, a Função de Transferência de Malha Fechada (FTMF) do sistema fica:

O sinal de erro do sistema de controle é dado por e(t)=r(t) – c(t). Logo:

Para uma entrada tipo rampa unitária R(s)=1/s^2 tem-se:

Finalmente, pelo Teorema do Valor Final, o erro estacionário vale:

Como forma alternativa de cálculo do erro estacionário de sistemas de controle de malha fechada com realimentação unitária negativa basta empregar a definição de tipo de sistema. O sistema em questão é do Tipo 1 - possui uma integração pura (um integrador) na função de transferência do ramo direto G(s). Logo, o erro de estacionário pode ser calculado por:

Na qual KV é a constante de erro estático de velocidade, dada por:

Para o sistema de controle em questão, onde Kc =1, tem-se que:

Portanto o erro estacionário vale:

Letra b)

Para Kc=1/s (controlador integrador) tem-se que o sistema passa a ser do Tipo 2, com duas integrações puras no ramo direto:

O sistema Tipo 2 possui erro estacionário nulo para o sinal de entrada rampa unitária, uma vez que a contante de erro estático de velocidade, KV , tem valor infinito.

Comentário: Para resolução do exercício é necessário saber conceitos de instrumentação industrial e sistemas digitais. Nos livros indicados na bibliografia básica e complementar da disciplina, estes tópicos são encontrados nos capítulos iniciais. a) Variável de Processo: Temperatura. Variável Manipulada: Vazão de vapor. Variável de Perturbação: Temperatura ambiente/vapor. b) A resolução da aquisição da temperatura é (256-0)/2^10 resultando em 0,250oC.

Referências: BALBINOT, A. Instrumentação e Fundamentos de Medidas - Vol. 2. Rio de Janeiro: LTC, 2010.

TOCCI, R. J.; WIDMER, N. S.; MOSS, G. L. Sistemas Digitais - Princípios e Aplicações. Rio de Janeiro: Ed. 2011.

DISCURSIVA 05

Gabarito: Questão discursiva

Tipo de questão: Médio

Conteúdo avaliado: Cinemática Inversa de um robô SCARA (RRP) e análise e de layout de uma célula robótica cuja aplicação é pick-and-place.

Autor(a): Mírian Sandra Rosa Gusmão

Comentário:

A) Está questão trata-se da análise de movimento de um robô para cálculo de tempo de produção, neste caso, deslocamento de objetos de uma esteira a outra, aplicação conhecida como pick-and-place. A seguir são listados os movimentos necessários para que o robô pegar um objeto em uma esteira e colocá-lo em outra.

1. O robô desce para pegar o objeto, fecha a ferramenta e sobe com o objeto em 1,5 segundos (conforme enunciado)
2. O robô movimenta girando o eixo em 180 graus, ou seja, π, para outra esteira que está paralela uma da outra. A velocidade que o robô foi programado é de π rad/s, portanto ele gasta 1 segundo para percorrer a distância de π (180 graus).
3. O robô desce para largar objeto, abre aferramenta e sobe sem o objeto em 1,5 segundos (conforme enunciado)
4. O robô volta para pegar outro objeto girando o eixo em 180 graus, ou seja, em 1 segundo. (ver explicação no passo 2)

Somando os passos 1 a 4, temos um tempo total de 5 (1,5 + 1 +1,5 + 1)

segundos para transportar o objeto de uma esteira a outra. Em um minuto ( segundos) ele transporta 12 peças (60 segundos dividido por 5 segundos).

Para conseguir transportar 15 peças necessitaria de dois robôs, que

transportaria 24 peças por minuto. Outra solução seria mudar as distancias

entre as esteiras e a velocidade do robô para que ele possa transportar as 15

peças solicitadas na questão. Com dois robôs teremos tempos inativos para

transportar produzir somente 15 peças.

B) Representação de um robô SCARA (RRP)

Conforme o enunciado, temos os dois primeiros ângulos rotacionais e o terceiro prismático com movimento somente de descida e subida. Portanto podemos representar o robô em plano conforme figura seguinte:

A figura a seguir representa o diagrama de tensão σ versus deformação Ɛ para diferentes materiais poliméricos.

Assinale a opção que apresenta, respectivamente, o módulo de elasticidade e o nível de deformação de uma das curvas do diagrama apresentado.

A) Curva I – alto e grande.

B) Curva II – baixo e grande. C) Curva III – baixo e pequeno. D) Curva IV – alto e grande E) Curva V – baixo e pequeno

Gabarito: E.

Tipo de questão: Fácil

Conteúdo avaliado: Resistencia dos materiais

Autor: NDE/Colegiado do curso de Engenharia Ambiental

Comentário: Os polímeros são macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais menores (os monómeros). A reacção pela qual os monómeros se unem para formar o polímero recebe o nome de polimerização Os polímeros possuem propriedades físicas e químicas muito distintas das que têm os corpos formados por moléculas simples. Assim, por exemplo, são muito resistentes à rotura e ao desgaste, muito elásticos e resistentes à acção dos agentes atmosféricos. Estas propriedades, juntamente com a sua fácil obtenção a baixas temperaturas, têm possibilitado a sua fabricação em grande escala.

O comportamento mecânico de um material reflete a relação entre sua resposta ou deformação a uma carga ou força que esteja sendo aplicada, algumas importantes propriedades mecânicas são a resistência, a dureza, a ductilidade e a rigidez. Dentre os fatores que devem ser considerados incluem- se a natureza da carga aplicada e sua magnitude que podem ser de tração, de compressão, ou de cisalhamento.

Referências:  CANEVAROLO JÚNIOR, Sebastião V.. Ciência dos polímeros: um texto básico para tecnólogos e engenheiros. 2. ed. rev. e ampl São Paulo: Artliber, 2006. 280 p.  SOUZA, Líria Alves de. "Materiais Poliméricos"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/materiais-polimericos.htm. Acesso em 04 de junho de 2019.

QUESTÃO Nº 10

A forte inserção brasileira no comercio internacional e a crescente preocupação mundial com os problemas ambientais desfiam o Brasil para construir uma politica de integração entre o setor produtivo e o meio ambiente.

O meio ambiente é fornecedor de matéria prima e, ao mesmo tempo, receptor de resíduos oriundos das atividades produtivas, o que deve ser necessariamente considerado para o estabelecimento de politicas ambientais e econômicas mais eficientes na gestão e uso dos recursos naturais.

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:

A) I e IV B) I e V C) II, III e IV D) I, II, III e V E) II, III, IV e V

Gabarito: D

Tipo de questão: Facil

Conteúdo avaliado: Sobre economia e desenvolvimento sustentável

O sistema Toyota de produção apresenta-se como uma alternativa mais eficiente ao modelo fordista de produção, que explora as vantagens de produção em série. O modelo toyotista consiste em cadeia de suprimentos enxuta, flexível e altamente terceirizada, que prevê a eliminação quase total dos estoques e a busca constante pela agilização do processo produtivo.

O sistema logístico e produtivo conhecido como just in time é uma filosofia de administração da produção baseada no modelo Toyota de produção. Esse novo enfoque na administração da manufatura surgiu de uma visão estratégica e inovadora das pessoas envolvidas na gestão empresarial, buscando vantagem competitiva por intermédio de uma melhor utilização do processo produtivo.

Com base nas informações apresentadas, avalie as afirmações a seguir, a respeito do sistema produtivo just in time.

I. Estimula o desenvolvimento de melhorias constantes, não apenas dos procedimentos e processos, mas também do homem dentro da empresa, o que permite desenvolver o potencial humano dentro das organizações e ampliar a base de confiança obtida pela transparência e honestidade das ações. II. A implementação dos princípios da organização começa pela fábrica e suas repercussões estendem-se por toda a empresa, o que caracteriza o princípio da visibilidade, fundamentado no objetivo de tornar visíveis os problemas onde quer que possam existir. III. Tem como objetivo administrar a manufatura de forma bem simples e eficiente, otimizando o uso dos recursos de capital, equipamento e mão de obra, o que resulta em um sistema capaz de atender às exigências do cliente, em termos de qualidade e prazo de entrega, ao menor custo. É correto o que se afirma em:

Gabarito: C

Tipo de questão: fácil

Conteúdo avaliado: Processo produtivo: Logística empresarial

Autor: NDE/Colegiado do curso de Engenharia Ambiental

Comentário: Just in Time é um termo inglês, cuja tradução é “no momento certo”. Trata-se de um sistema de administração da produção que determina que nada deve ser produzido, transportado ou comprado antes do “momento certo”. É um conceito relacionado a produção por demanda, onde primeiramente vende-se o produto para depois comprar a matéria-prima, e só depois fabricá-lo ou montá-lo. Neste sistema, não existe estoque parado. Isso porque o produto ou matéria-

prima chega ao local de utilização somente no momento exato da produção ou montagem. Referências:  ALVAREZ-BALLESTEROS, Maria Esmeralda; Administração da qualidade e produtividade: abordagens do processo administrativo, São Paulo: Atlas,

 Baranger, P., Huguel G., Gestão da Produção: Actores, técnicas e políticas, Edições Sílabo, Lda., 1994.  CORRÊA, L Henrique; Gianesi, Irineu G N; Just in Time, MRPII e OPT: um enfoque estratégico, 2ª ed., São Paulo: Atlas, 1993.  POZO, Hamilton; Administração de recursos materiais e patrimoniais: uma abordagem logística, 3 ed., São Paulo: Atlas, 2004.

QUESTÃO Nº 12

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:

Gabarito: A

Tipo de questão: Fácil

Conteúdo avaliado: Termodinamica - transferência de calor, condução térmica

Autor: NDE/Colegiado do curso de Engenharia Ambiental

escudo de calor, é projetado para proteger uma substância da absorção excessiva de calor. O estudante deve se atentar para as propriedades atômicas do material. No problema apresentado, a característica desejada é que o material a ser utilizado deve ser um ótimo isolante térmico. Dos materiais apresentados nas alternativas o que atende melhor a essa característica é o material cerâmico poroso.

Referências:

LAWRENCE H. VAN VLACK, LUIZ PAULO CAMARGO FERRAO Princípios de Ciência dos Materiais. 13ª Edição. Editora Edgard Bluicher. 2000.

SILVA, JUDSON RICARDO RIBEIRO. Caracterizaçăo físico-química de massas cerâmicas e suas influęncias nas propriedades finais dos revestimentos cerâmicos. Dissertaçao (mestrado) - Universidade Federal do Paraná, Setor de Tecnologia, Programa de Pós-Graduaçao em Engenharia - PIPE. Defesa: Curitiba, 2005. Disponível em < https://acervodigital.ufpr.br/handle/1884/6289>. Acessado em: 20 de Junho de

QUESTÃO Nº 14 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 ρ = 1,025 x 103 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.

Gabarito: A

Tipo de questão: Facil

Conteúdo avaliado: Mecânica dos fluidos.

Autor(a): NDE/Colegiado do curso de Engenharia Ambiental

Comentário: Pressão hidrostática é a pressão que ocorre no interior dos líquidos, sendo exercida pelo peso do próprio líquido. Seu valor depende da profundidade do ponto considerado. Desta forma, em diferentes pontos dentro de um mesmo líquido, a pressão hidrostática terá maior intensidade nos pontos de maior profundidade. Como a pressão hidrostática depende da profundidade, se multiplicarmos os valores dados, temos que:

P = 1,025.10³. 9,8. z

P = 10045z

absoluta, e o seu cálculo depende da média estatística da série de dados avaliada. Logo, se muda a média, muda o desvio padrão. III. Afirmação correta. Na dispersão relativa, conforme o próprio nome diz: o seu cálculo é relativo à média estatística da série de dados avaliada. O seu cálculo é realizado dividindo-se a dispersão absoluta pela média estatística da série. Desta forma, ao reduzir em 30% o tempo médio de processamento das etapas, reduz também em 30% a sua dispersão absoluta. Ao realizar o cálculo da divisão da nova dispersão absoluta pela nova média estatística, sendo que as duas foram reduzidas proporcionalmente, a dispersão relativa mantem-se inalterada.

Referências: DEVORE, Jay L. Probabilidade e estatística para engenharia e ciências. São Paulo: Thomson, c2006. xiii, 692 p. ISBN 9788522104598 (broch.). MONTGOMERY, Douglas C. Estatística aplicada à engenharia. 2. ed. Rio de Janeiro: LTC, c2004. 335 p. HINES, William W. Probabilidade e estatística na engenharia. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2006. 588 p.

QUESTÃO Nº 16 Em uma campanha publicitária que visa à redução do consumo de energia elétrica em residências, identificam-se as recomendações a seguir:  substitua lâmpadas incandescentes por fluorescentes compactas ou lâmpadas de LED;  evite usar o chuveiro elétrico com a chave na posição "inverno" ou "quente";  acumule grande quantidade de roupa para ser passada a ferro elétrico de uma só vez;  evite o uso de tomadas múltiplas para ligar vários aparelhos simultaneamente;  utilize, na instalação elétrica, fios de diâmetros recomendados às suas finalidades. A característica comum a essas recomendações é a proposta de economizar energia por intermédio da redução

A) da potência de aparelhos e dispositivos elétricos. B) do tempo de utilização de aparelhos e dispositivos elétricos. C) do consumo de energia elétrica convertida em energia térmica D) do consumo de energia elétrica por correntes de fuga. E) do consumo de energia térmica convertida em energia elétrica.

Gabarito: C

Tipo de questão: Fácil

Conteúdo avaliado: Circuitos Elétricos I: dissipação de energia térmica associada a resistência (lâmpada incandescente, chuveiro elétrico, ferro elétrico. Instalações Elétricas: dimensionamento de condutores, relação entre área de seção transversal do condutor com a resistência, tipos de lâmpadas (incandescente, fluorescente, LED).

Autor(a): Cassio Hideki Fujisawa

Comentário: Para cada recomendação será feito um comentário particular:  na substituição da lâmpada incandescente por fluorescente ou LED, reduz a potência elétrica consumida, pois para uma mesma quantidade de fluxo luminoso (lúmens) é consumido uma potência elétrica menor, logo ocorre uma redução de potência elétrica da nova lâmpada. Isso é justificado pois a lâmpada incandescente transforma boa parte da energia elétrica em energia térmica, aquecendo a lâmpada.  ao evitar o uso do chuveiro na posição “inverno”, reduz a potência elétrica consumida (reduz a potência do aparelho na posição “verão”). E esse aparelho elétrico tem como principal finalidade converter energia elétrica em energia térmica para aquecer a água.  ao acumular a roupa para passar, reduz o tempo em que o ferro elétrico é ligado (ou seja, reduz o tempo de utilização do aparelho), consequentemente reduz o consumo de energia. E esse aparelho elétrico tem como principal finalidade converter energia elétrica em energia térmica para aquecer o ferro.  o uso de tomada múltipla pode sobrecarregar esse dispositivo, e consequentemente aquecê-lo pois ele estará operando acima da sua capacidade de dissipação de calor. Ao aquecer ele estará convertendo energia elétrica em energia térmica, e dessa forma, estará aumentando as perdas. Por isso a recomendação é de se evitar o uso de tomadas múltiplas.  ao utilizar fios de diâmetros menores do que o recomendado pode-se provocar o aquecimento indevido do fio, pois ele trabalhará acima da sua capacidade de dissipação de calor. O diâmetro (ou área de seção transversal) é importante pois é inversamente proporcional a resistência do fio, ou seja, quanto menor o diâmetro (e a área), maior é a resistência e maior será a dissipação de energia elétrica em forma de energia térmica (p = r i^2 ), assumindo a corrente elétrica constante. A corrente está diretamente associada ao aparelho elétrico ligado, por isso ela independe do fio que conecta o aparelho. Portanto, a resposta correta é a alternativa C , pois em todas as recomendações se tem a redução de energia elétrica convertida em energia térmica. As alternativas A e B, de redução da potência do aparelho e redução do tempo de uso, respectivamente, correspondem a apenas algumas das recomendações. A alternativa D está incorreta pois em nenhuma recomendação foi tratada da corrente de fuga. E a alternativa E está incorreta, pois nenhuma recomendação tratou de gerador, no qual converte algum tipo de energia em energia elétrica.