Projeto: um guindaste eletromagnético deve levantar uma carga ferromagnética de massa m = 500 kg. A área…

Questão

Projeto: um guindaste eletromagnético deve levantar uma carga ferromagnética de massa m = 500 kg. A área efetiva de contato entre o eletroímã e a carga é A = 0,10 m^2. Considere µ0 = 4p×10^-7 H/m e g = 10 m/s^2. a) Determine a intensidade mínima do campo magnético B (T) necessária para gerar força magnética igual a m g aproximando a pressão magnética p = B^2/(2µ0). b) Se o eletroímã for formado por N = 200 voltas de um enrolamento de comprimento L = 0,05 m, estime a corrente I necessária usando B ˜ µ0 N I / L. c) Para resistência do enrolamento R = 0,50 O, calcule a potência dissipada P = I^2 R. d) Analise sucintamente impactos sociais/ambientais do uso desse guindaste e proponha mitigação técnica.

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

Resposta esperada

Modelo: a) Força requerida F = m g = 500·10 = 5,000 N. p = B^2/(2µ0) ? B = v(2 µ0 F / A) = v(2·4p×10^-7·5,000/0,10) ˜ 0,35 T. b) B ˜ µ0 N I / L ? I ˜ B L /(µ0 N) ˜ 0,35·0,05/(1,2566×10^-6·200) ˜ 71 A. c) P = I^2 R ˜ (71)^2·0,5 ˜ 2,5×10^3 W (˜2,5 kW). d) Impactos: consumo energético elevado (?custos e emissões conforme fonte), risco térmico e interferência eletromagnética, demanda por cobre e núcleo ferromagnético; benefícios na eficiência da triagem de sucata e redução de transporte. Mitigações técnicas: núcleo ferromagnético de alto fluxo e laminação para reduzir correntes parasitas, eletrônica de potência para duty-cycle e controle, uso de energia renovável, blindagem EMI e procedimentos de segurança térmica e elétrica.

Explicação

A solução apresenta um raciocínio lógico e sequencial, utilizando as fórmulas adequadas para calcular a força magnética, a corrente necessária e a potência dissipada. Além disso, aborda os impactos sociais e ambientais de forma crítica, propondo mitigação técnica que demonstra preocupação com a sustentabilidade e a eficiência do sistema. A clareza nos cálculos e a análise dos efeitos do guindaste refletem um entendimento abrangente do tema.

Raio-X da questão

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