Projeto de uma fechadura eletromagnética: a trava deve sustentar uma carga vertical equivalente a m = 5,0 kg…

Questão

Projeto de uma fechadura eletromagnética: a trava deve sustentar uma carga vertical equivalente a m = 5,0 kg com fator de segurança 2. Área de contato A = 4,0×10?³ m²; folga magnética g = 1,0×10?³ m. A bobina tem N = 200 voltas, comprimento magnético efetivo l = 4,0×10?² m e núcleo com µr = 1000. Estime a corrente necessária usando F ˜ B²A/(2µ0) e B ˜ µ0·µr·(N·I)/l. Discuta consumo energético e impactos socioambientais da solução eletromagnética.

✍️ Questão dissertativa: veja abaixo a resposta esperada e a explicação.

Resposta esperada

Força requerida: Freq = m·g·2 = 5,0·10·2 = 100 N. 2) B = sqrt(2µ0Freq/A). Com µ0=4p×10?7, A=4,0×10?³ ? B ˜ 0,25 T. 3) I = B·l/(µ0·µr·N) ˜ 0,25·0,04/(4p×10?7·1000·200) ˜ 0,040 A. 4) Consumo: corrente baixa, perda resistiva pequena; usar material ferromagnético aumenta eficiência, porém produção de núcleos e uso de cobre consome recursos; considerar ciclo de uso, dissipação térmica, necessidade de fonte/backup (segurança), recuos para reciclagem e impacto energético total no ciclo de vida. Solução equilibrada entre eficiência (núcleo de alta µr) e custos/reciclabilidade reduz impactos ambientais.

Explicação

A análise começa com o cálculo da força necessária para sustentar a carga, considerando o fator de segurança, que resulta em uma força total de 100 N. Em seguida, utiliza-se a relação entre o campo magnético e a corrente para determinar que uma corrente de aproximadamente 0,040 A é suficiente para gerar o campo magnético necessário. Por fim, a discussão sobre consumo energético e impactos socioambientais é essencial, pois aborda a eficiência do material, a necessidade de considerar o ciclo de vida do produto e a importância da sustentabilidade na escolha dos materiais.

Raio-X da questão

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