Projeto: um atuador eletromagnético para automação predial utiliza um solenoide com N = 400 voltas…

Questão

Projeto: um atuador eletromagnético para automação predial utiliza um solenoide com N = 400 voltas, comprimento l = 0,10 m, área da seção A = 2,5×10^-4 m², núcleo ferromagnético de permeabilidade relativa µr = 150. A corrente de operação é I = 3,0 A e a resistência da bobina é R = 1,2 O. (a) Calcule o campo magnético médio no interior do solenoide usando B = µ0·µr·N·I / l, com µ0 = 4p×10^-7 T·m/A. (b) Calcule a energia elétrica dissipada em 1 h (P = I^2·R). (c) Analise impactos sociais, culturais e ambientais da adoção em larga escala desse atuador, compare com alternativas (atuadores pneumáticos e supercondutores) e proponha medidas de mitigação.

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

Resposta esperada

Cálculo (a): B = µ0·µr·N·I / l = 4p×10^-7·150·400·3,0 / 0,10 ˜ 2,26 T (campo médio no interior). (b) P = I^2·R = 3,0^2·1,2 = 10,8 W ? energia em 1 h = 10,8 Wh = 3,888×10^4 J. Análise socioambiental (resumo): produção em escala exige matérias-primas (aço, ligas magnéticas) e consumo elétrico contínuo; perdas Joule geram aquecimento e demanda energética; emissões indiretas dependem da matriz elétrica; manutenção e descarte afetam resíduos. Comparação: atuadores pneumáticos requerem compressores (alto consumo, vazamentos, ruído) e podem ter maior impacto operacional; soluções supercondutoras oferecem perdas elétricas muito reduzidas mas exigem criogenia, materiais raros e infraestrutura custosa, com impactos de extração e maior barreira técnica. Medidas de mitigação: otimizar eficiência (controle de corrente, duty cycle), selecionar materiais magnéticos recicláveis e de baixo impacto, implementar recuperação de calor/resfriamento, blindagem EMI e segurança, projeto para manutenção e reciclagem, uso de energia renovável na alimentação e fabricação local para reduzir cadeia de suprimentos. Considerar avaliação de ciclo de vida e custo-benefício técnico-social antes da adoção em larga escala.

Explicação

A resposta apresenta os cálculos necessários de forma clara e precisa, utilizando as fórmulas adequadas para determinar o campo magnético e a energia dissipada. Além disso, a análise socioambiental considera os impactos da produção e operação do atuador, comparando com alternativas e propondo medidas de mitigação que abordam questões de sustentabilidade. Essa abordagem abrangente demonstra uma compreensão profunda dos aspectos técnicos e sociais envolvidos na adoção do atuador eletromagnético.

Raio-X da questão

Questões parecidas com resolução

• Em uma escova dental elétrica recarregável, um pequeno motor de corrente contínua movimenta a cabeça da escova. No…
• Em um terminal rodoviário, uma esteira automatizada separa bagagens durante o turno noturno. Seu atuador possui um…
• — Se o ar do arquivo aquecer, o ventilador deve ligar antes que os documentos fiquem expostos a temperaturas elevadas —…
• — A catraca do centro comunitário vai travar de novo? — perguntou o porteiro ao técnico, durante a troca do controlador…
• Descrição de cena: Linhas de tubos verticais sustentam uma estufa automatizada em processo de montagem. Um…
• Dados ilustrativos: Em uma estufa automatizada, um sistema de irrigação controla uma válvula solenóide por meio de um…

Todas as questões de Campo Magnético e Força Magnética