Questões BNCC EM13CNT308

Em um terminal rodoviário, uma esteira automatizada separa bagagens durante o turno noturno. Seu atuador possui um trecho de fio de 0,40 m, perpendicular a um campo magnético uniforme de 0,50 T. Para mover cada desvio da esteira, o fio deve receber uma força magnética de 12 N. O equipamento atual permanece energizado nos intervalos entre as bagagens, provocando aquecimento. Uma atualização pretende desligar a corrente nesses intervalos e manter o campo com ímãs permanentes, cuja fabricação e cujo descarte também geram impactos ambientais. Considere F = B.I.L.

Qual alternativa apresenta a corrente necessária no atuador e uma avaliação adequada da atualização proposta?

— Se o ar do arquivo aquecer, o ventilador deve ligar antes que os documentos fiquem expostos a temperaturas elevadas — orientou a técnica responsável pela manutenção. O controlador usa um termistor NTC, cuja resistência elétrica diminui quando a temperatura aumenta, e um comparador que aciona o ventilador quando Vsaida é inferior a 5 V. O circuito é alimentado por uma fonte de 10 V. Em 30 graus C, o termistor apresenta resistência de 10 000 ohm. Ele será associado em série a um resistor fixo, formando um divisor de tensão. Quando Vsaida é medida sobre o termistor, vale Vsaida = 10 V x Rterm/(Rfixo + Rterm). O ventilador deve permanecer desligado abaixo de 30 graus C e ser acionado quando a temperatura ultrapassar esse valor.

Analise o circuito descrito e identifique a montagem que permite acionar o ventilador quando a temperatura ultrapassa 30 graus C.

Durante a modernização de um centro de distribuição de livros, uma esteira automatizada passou a separar caixas por meio de um sensor óptico. Ao detectar uma caixa, a controladora fecha uma chave eletrônica e energiza, por 0,40 s, um solenoide que desloca uma guia metálica. A bobina do solenoide foi projetada para operar com tensão constante de 24 V e tem resistência elétrica de 12 ohm. Para evitar falhas durante acionamentos sucessivos, a fonte deve fornecer uma corrente 25% maior que a corrente nominal da bobina. No dimensionamento, usam-se as relações I=U/R e P=U x I, em que I é a corrente, U é a tensão e R é a resistência.

Elabore, com base nos dados do sistema automatizado, a especificação mínima da fonte que assegura o acionamento seguro do solenoide.

— Quando escurece, a iluminação da entrada deve ligar sem que alguém toque no interruptor — explicou a técnica responsável pelo protótipo de uma biblioteca pública. Um sensor de luminosidade envia um sinal de 5,0 V a um relé. A bobina desse relé é percorrida por corrente de 0,020 A e, ao ser acionada, fecha contatos ligados a uma luminária conectada à rede de 127 V. Durante o funcionamento, a corrente elétrica na luminária é de 2,0 A. Para estimar a potência elétrica consumida por um equipamento, utiliza-se P = U x I, em que P é dado em W, U em V e I em A. O circuito do sensor não é conectado diretamente aos condutores da luminária.

Identifique a afirmação que interpreta corretamente a potência da luminária e a função do relé no sistema descrito.

— A irrigação automática parou de novo — reclamou o zelador de uma praça, ao ver que a válvula solenoide não abria.

No abrigo do sistema, a central de automação aciona uma válvula de 12 V que, quando opera corretamente, consome potência elétrica de 24 W. Para evitar aquecimento dos fios e danos à central em caso de travamento mecânico da válvula, o técnico instalou, em série com a alimentação, um componente de proteção que interrompe o circuito ao fundir seu elemento interno sempre que a corrente ultrapassa seu valor nominal. Em um travamento, a corrente pode chegar a 3 A.

O técnico quer que esse componente não interrompa o funcionamento normal, mas atue em caso de falha.

Com base nas informações do texto, determine o valor de corrente nominal mais adequado para esse componente de proteção.

— Por que o cabo do carregador fica morno quando ativo a carga rápida? — perguntou um usuário ao notar aquecimento perto do conector.

Um técnico explicou que alguns carregadores USB com protocolo de negociação (automação) ajustam automaticamente a tensão e a corrente, conforme a combinação aceita pelo celular. No manual do carregador constam cinco perfis possíveis: 5 V e 3 A; 9 V e 2 A; 12 V e 1,5 A; 15 V e 1,2 A; 20 V e 1,0 A. O cabo usado, de 1,5 m, tem resistência elétrica total aproximada de 0,40 ohm (ida e volta). O técnico acrescentou que, durante a carga, parte da energia elétrica fornecida ao conjunto carregador-cabo é dissipada no próprio cabo, contribuindo para o aquecimento observado.

Analise os perfis do texto e conclua qual deles reduz mais a potência dissipada no cabo, associada ao efeito Joule, durante o carregamento.

— A catraca do centro comunitário vai travar de novo? — perguntou o porteiro ao técnico, durante a troca do controlador por um modelo de 3,3 V.

O sistema de automação aciona uma placa de relé alimentada em 12 V, mas, para proteger o microcontrolador, o comando do relé passa por um optoacoplador. No lado do microcontrolador, o optoacoplador se comporta como um LED infravermelho: quando recebe corrente suficiente, ele “liga” e permite que o relé seja acionado no outro lado, eletricamente isolado.

No manual do componente, a queda de tensão típica nesse LED é 1,2 V quando operando, e recomenda-se uma corrente de 5 mA para garantir o acionamento. Para não exceder essa corrente, o técnico deve colocar um resistor em série entre a saída de 3,3 V e o LED do optoacoplador.

Com base nas informações do texto, calcule o valor aproximado do resistor em série que limita a corrente no LED do optoacoplador a 5 mA.

— Técnico: No setor de embalagem, o sensor óptico de presença tem saída open-collector que, ao detectar uma caixa, conecta o terminal de saída ao terra com Vsat de 0,2 V.
— Supervisor: Qual resistor usar em série a um LED (Vf = 2,0 V, If = 10 mA) alimentado por 12 V, de forma que o LED acenda apenas quando o transistor do sensor conduzir?

Analise o diálogo e calcule o valor do resistor R que deve ser colocado em série ao LED para limitar a corrente a 10 mA e garantir seu acionamento só quando o sensor conduzir.