Desafios: Montagem de Circuitos Elétricos Virtuais com o Simulador PHET

Veja aqui algumas propostas de atividades com o Simulador "Kit para Montar Circuito DC - Lab Virtual". Nessas atividades, que serão propostas como desafios, você poderá estudar os seguintes temas:

• Funcionamento do circuito elétrico simples em corrente contínua;
• Associação em paralelo;
• Associação em Série;
• Ligação do voltímetro;
• Ligação do Amperímetro;
• Ligação do fusível e dos interruptores

Esse Simulador faz parte do Projeto PhET™ da Universidade do Colorado (EUA). O simulador pode ser acessado diretamente no endereço eletrônico do Projeto PhET™. Segue o link:

https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab

A Página do Projeto, em português, está disponível no link a seguir:

https://phet.colorado.edu/pt_BR/

Se você ainda não utilizou esse simulador, assista o vídeo a seguir que mostra o procedimento de utilização:

Vídeo: Montagem do Circuito Elétrico Simples no Simulador PHET

As atividades propostas foram explicadas no vídeo abaixo e também no texto a seguir.

VÍDEO: DESAFIOS - Montagem de Circuitos Elétricos virtuais com o Simulador PHET

DESAFIO 01

a) Monte e teste o circuito representado abaixo:

b) Utilize  o voltímetro para medir as tensões na bateria e nos terminais da lâmpada:

VÍDEO: Aprenda como usar o voltímetro

c) Utilize um amperímetro para medir a corrente da lâmpada.

VÍDEO: Veja o Perigo de ligar de forma errada um Amperímetro

DESAFIO 2

Complete as ligações do circuito com os componentes representados na figura abaixo. As lâmpadas devem ser ligadas em paralelo.

VÍDEO: Como identificar uma associação em paralelo?

DESAFIO 3

Complete as ligações do circuito com os componentes representados na figura abaixo. As lâmpadas devem ser ligadas em Série.

VÍDEO: Entenda o funcionamento de um Associação em Série

DESAFIO 4

Complete o circuito com os componentes representados na figura a seguir:

O circuito deverá funcionar da seguinte maneira:

• O interruptor “A” acende somente a lâmpada 1.
• O interruptor “B” acende somente a lâmpada 2.
• O interruptor “C” acende somente a lâmpada 3.

DESAFIO 5

Complete o circuito com os componentes representados na figura a seguir:

O circuito deverá funcionar da seguinte maneira:

• O interruptor “A” deve acender as lâmpadas 1 e 2 ligadas em paralelo.
• O interruptor “B” acende somente a lâmpada 3.
• O interruptor “C” acende somente a lâmpada 4.

DESAFIO 6

Complete o circuito com os componentes representados na figura a seguir:

O circuito deverá funcionar da seguinte maneira:

• O interruptor “A” deve acender as lâmpadas 1 e 2 ligadas em série.
• O interruptor “B” acende somente a lâmpada 3.
• O interruptor “C” acende somente a lâmpada 4.

DESAFIO 7

Complete o circuito com os componentes representados na figura a seguir:

Nesse circuito há uma “senha”, a lâmpada acende somente quando os dois interruptores estão acionados.

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YOUTUBE - Professor Renato

Veja mais aulas com o uso dos simuladores Phet, disponíveis no link a seguir:

Vídeo Aula de Eletricidade com o "Kit para Montar Circuito DC - Lab Virtual"

Ondas Estacionárias em uma corda - Exercício Resolvido

Considere um arranjo linear com cinco bolas pequenas interligadas por uma corda, estando a primeira na posição x = 0 e a quinta na posição x = L = 1 m. Todas estão equidistantes uma da outra.

Na frequência fundamental, quais são as bolas que representam os nodos ?

Na segunda frequência, quais são as bolas que não se movem?

Observação: na resolução desse problema, vamos considerar que a corda está presa em suas extremidades e que as ondas são estacionárias.

Veja a solução no vídeo a seguir:

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Sistema de Transmissão Gralha Azul - Paraná

O Sistema de Transmissão Gralha Azul, está sendo executado pela empresa ENGIE Brasil. Esse Sistema é muito importante para garantir o fornecimento de energia elétrica ao Estado do Paraná, especialmente por causa do aumento do consumo e crescimento da Região Centro Sul do Estado. 

Atualmente, as Subestações principais de Ponta Grossa (PG Sul e PG Norte), recebem energia elétrica com tensão nominal de 230 kV. Com o novo Sistema de Transmissão, essa região receberá também linhas de transmissão com tensão nominal de 525 kV, o que dará maior segurança e permitirá o crescimento de toda a região. 

 As novas linhas de Transmissão em 525 KV estarão interligadas com a Subestação Ivaiporã, uma nova Subestação em Ponta Grossa e também com a Subestação de Bateias na Região Metropolitana de Curitiba. O nome do Sistema é uma homenagem ao pássaro típico do Paraná, a Gralha Azul, que tem uma importante função para a preservação das Araucárias.

Figura adaptada de: https://pixabay.com/pt/

Algumas características importantes das Obras do Sistema de Transmissão Gralha Azul:

• Reforço ao Sistema Elétrico do Centro Sul do Paraná.
• 1000 km de novas linhas de Transmissão.
• 15 linhas de Transmissão no Total.
• 4 Linhas de Transmissão de 525 kV.
• 5 novas Subestações.
• Ampliação de 5 Subestações existentes.
• Investimento de R$ 2 bilhões.
• Término das obras, previsto para o segundo semestre de 2021.
• Oportunidades de emprego nas áreas de construção civil, ambiental, terceiro setor, saúde e segurança do trabalho.

A empresa responsável pelas obras, divulgou em sua página na Internet diversas ações realizadas, referente a preservação ambiental, e apoio a comunidade, tais como:

• Doações para secretarias de saúde, comunidades e entidades sociais.
• Apoio a comunidades tradicionais quilombolas no Paraná.
• Resgate de abelhas e de sementes.
• Pesquisas arqueológicas.

Os vídeos a seguir, apresentam um breve resumo do Projeto:

Vídeo 01: Gralha Azul, o novo Sistema de Transmissão de Energia Elétrica do Paraná

Vídeo 02:Gralha Azul Transmission System

Se você gostaria de Saber mais, consulte as referências a seguir:

PARA SABER MAIS:

Página Oficial da Empresa ENGIE Brasil

TABOCAS - LTs Projeto Gralha Azul

Ação promove o resgate de abelhas no Paraná e estimula o trabalho de pequenos apicultores

Sistema de Transmissão Gralha Azul entrega doações para secretarias de saúde, comunidades e entidades sociais

Projeto Gralha Azul é destaque no Programa Light News, da Rádio Transamérica

Mais de 1,7 milhão de sementes foram resgatadas pelo Sistema de Transmissão Gralha Azul

Sistema de Transmissão Gralha Azul beneficia mais de 230 famílias de comunidades tradicionais quilombolas no Paraná

RIMA - Relatório de Impacto Ambiental LT_525KV_IVAIPORA_PONTA_GROSSA

O IPHAN no Licenciamento Ambiental: diálogos e perspectivas jurídicas

Conversão de Escalas de Temperatura - Exercícios Resolvidos

 Veja no vídeo a seguir, um exemplo de conversão da escala Célsius para a escala Fahrenheit:

O próximo Vídeo apresenta um exemplo de conversão da escala Célsius para a escala Kelvin:

A seguir, um exemplo de conversão da escala Fahrenheit para a Escala Kelvin:

Funcionamento dos Botões de Comando - Eletricidade Industrial

Esse vídeo apresenta as características dos botões de comando e o funcionamento dos botões com contato Normalmente Aberto (NA) e Normalmente Fechado (NF).

Contato Normalmente Aberto e Contato Normalmente Fechado - Simulador Cade Simu 3.0

Veja como é o funcionamento dos botões com contato Normalmente Aberto (NA) e Normalmente Fechado (NF).

Pré-Projeto para o Trabalho de Conclusão de Curso (TCC) - Curso de Automação Industrial

 Veja no vídeo a seguir, algumas orientações para a escrita do pré-projeto do seu TCC.

Temas para o seu TCC - Trabalho de Conclusão de Curso - Automação Industrial

Você está com dificuldades na escolha do tema do seu TCC? Então veja nesse vídeo muitas sugestões para o seu Trabalho de Conclusão de Curso.

Simulador Gratuito e Online de Circuitos Eletrônicos - Simulador Falstad

Veja como utilizar um simulador gratuito. Com esse simulador você pode editar e simular circuitos eletrônicos sem precisar instalar o software no seu computador.

Para saber mais sobre o Simulador Gratuito Falstad, assista o vídeo a seguir:

O simulador está disponível no link a seguir:

SIMULADOR FALSTAD

Exercícios Resolvidos: Como calcular o valor de saída dos transmissores (Instrumentação Industrial)

Um transmissor apresenta na sua saída um um sinal elétrico proporcional ao valor medido na sua entrada. Existem diversos tipos de Transmissores utilizados na Instrumentação Industrial, como exemplos: Transmissor de Temperatura, Transmissor de Nível, Transmissor de Vazão, Transmissor de Pressão e outros.

Antes de resolver os exercícios, saiba mais, lendo o texto disponível no link a seguir:

Telemetria na Instrumentação Industrial

Tente resolver os exercícios a seguir.

Exercício 01:

Um transmissor de pressão está calibrado para operar em uma faixa de 0 a 10 bar. O seu sinal de saída varia de 0 a 10 V. Qual é o seu sinal de saída se a pressão medida pelo transmissor for de 4 bar ?

Veja a solução no vídeo a seguir:

Exercício 02:

Um transmissor de pressão está calibrado para operar em uma faixa de 0 a 10 bar. O seu sinal de saída varia de 4 a 20 mA. Qual é o seu sinal de saída se a pressão medida pelo transmissor for de 4 bar ?

Veja a solução no vídeo a seguir:

Exercício 03:

Um transmissor de Temperatura está ajustado para operar em uma faixa de 0 a 1000° C e com um sinal de saída de 4 a 20 mA. Qual é a temperatura medida se o sinal de saída do transmissor for de 14 mA?

Veja a solução no vídeo a seguir:

Exercício 04:

Um Conversor I/P recebe um sinal de corrente na faixa de 4 a 20 mA e fornece na sua saída uma pressão de ar comprimido na faixa de 3 a 15 psi. Qual é a pressão na saída, quando a entrada recebe 10 mA?

Veja a solução no vídeo a seguir:

Telemetria na Instrumentação Industrial

Na Instrumentação Industrial, chamamos de Telemetria a técnica de enviar os resultados das medições para outro instrumento, que pode ser um controlador, indicador, registrador e outros.

As informações são enviadas por meio de Sinais Padronizados. Existem diversos sinais padronizados, na figura a seguir temos alguns exemplos de sinais utilizados na Instrumentação Industrial.

VEJA ESSE ASSUNTO NO VÍDEO A SEGUIR:

EXEMPLO:

Primeira Lei de kirchhoff: “Lei das correntes ou Lei dos Nós”

DESAFIO: qual é a Resistência Equivalente dessa Associação de Resistores?

DESAFIO: Calcule a Resistência Equivalente - Associação Mista

Resistência Equivalente na Associação Mista de Resistores

Como funciona uma associação mista de Resistores?

Cálculo da Resistência Equivalente na Associação de Resistores em Paralelo

Resistência Equivalente da Associação com dois Resistores em Paralelo

Resistores Iguais em Paralelo: Resistência Equivalente

Como Calcular a Resistência Equivalente de uma Associação em Série?

O que é a Resistência Equivalente de uma Associação de Resistores?

Vídeo Aula de Eletricidade com o "Kit para Montar Circuito DC - Lab Virtual"

As Simulações Interativas de Ciência foram desenvolvidas pelo projeto PhET™ da Universidade do Colorado. 

Existem diversas simulações em português que podem ser acessadas gratuitamente. Há Simuladores disponíveis para várias disciplinas, entre elas: Matemática, Química e Física. Veja no vídeo a seguir um exemplo do uso do Simulador para o estudo do Circuito Elétrico Simples de Corrente Contínua:

Vídeo: Montagem do Circuito Elétrico Simples no Simulador PHET

No link a seguir, você poderá acessar as vídeo aulas que foram elaboradas com o uso do Simulador com o nome de "Kit para Montar Circuito DC - Lab Virtual".

Simulador PHET - Vídeo aulas gratuitas

Para usar o simulador diretamente no navegador de Internet, você pode acessar o link a seguir:

https://phet.colorado.edu/sims/html/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab/latest/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab_pt_BR.html

Se preferir fazer o "download" do simulador, acesse o próximo link:

https://phet.colorado.edu/pt_BR/simulation/circuit-construction-kit-dc-virtual-lab

Manutenção Preventiva - Gestão da Manutenção

A quebra de máquinas causa parada na produção e prejuízos para as empresas. Por isso, é melhor evitar que os defeitos aconteçam.

A manutenção preventiva inclui as ações realizadas para evitar a ocorrência do defeito. É um tipo de manutenção planejada. Deve ser realizada de acordo com as instruções do fabricante do equipamento.

https://www.osha.gov/SLTC/etools/machineguarding/animations/gears.html

Manutenção Corretiva - Gestão da Manutenção

A manutenção corretiva é realizada depois que o problema já ocorreu. Tem o objetivo de recolocar o equipamento em funcionamento. Como exemplo, a manutenção corretiva em um automóvel que parou de funcionar devido a um problema mecânico.

https://pt.freeimages.com/photo/car-breakdown-1444955

Uso do Skype para aulas a distância (EAD)

No Skype, alunos e professores podem fazer e receber chamadas de voz e vídeo, além disso é possível compartilhar materiais educacionais. As aulas podem ser ministradas pelo aplicativo disponível no “site” oficial, ou apenas com um navegador de Internet.

Para criar uma conta, basta um número de celular e uma senha. Veja, a seguir algumas orientações para criação de uma conta no Skype usando um navegador de Internet.

Tipos de Termopares

Na fabricação dos termopares, são escolhidos um par de diferentes condutores. Na escolha dos condutores, devem ser levados em conta os seguintes fatores:

• Resistência a corrosão na faixa de utilização;
• Potência termoelétrica;
• Homogeneidade dos fios;
• Os condutores devem desenvolver uma força eletromotriz que seja detectável aos instrumentos de medição.
• Devem possui uma relação razoavelmente linear entre temperatura e força eletromotriz.

Vídeo: Teste do Termopar com o Multímetro Digital

Os diferentes tipos de termopares são classificados em três grupos:

• Termopares Básicos
• Termopares Nobres
• Termopares especiais

A figura abaixo apresenta um Resumo dos diferentes tipos de Termopares. 

Em seguida, veja quais são as características de cada grupo. 

Termopares Básicos ou Convencionais:

Os termopares Básicos são de maior uso industrial, possuem custo baixo e maior limite de erro.

Exemplo: Termopar Tipo J

No termopar tipo J, o condutor com potencial elétrico positivo é fabricado predominantemente com ligas de Ferro, e o condutor com potencial elétrico negativo é fabricado predominantemente com uma liga metálica chamada de Constantan.

Termopares Nobres:

São feitos com ligas de platina, possuem altíssima precisão e são de custo mais elevado, apresentam menor potência termoelétrica.

Exemplo: Termopar Tipo S.

No termopar tipo S, o condutor com potencial elétrico positivo é fabricado com 90% de Platina e 10% de Rhodio, e o condutor com potencial elétrico negativo é fabricado com 100% de Platina.

Termopares Especiais:

Os termopares especiais são fabricados para suportar altas ou baixíssimas temperaturas.

Exemplo: TUNGSTÊNIO – RHÊNIO

Os termopares de TUNGSTÊNIO – RHÊNIO podem ser usados continuamente até 2300 °C e por um curto período até 2750 °C.

Para saber mais, acesse os links a seguir:

INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE - SENAI

Sensores de Temperatura – Termopares

Sensores de Temperatura - PT 100

Sensores de Temperatura – Termopares

Vídeo: Como funciona o Termopar?

O termopar é um sensor de temperatura de grande aplicação na indústria, devido a sua simplicidade e variedade. Mas, o que é um termopar?

Um termopar é constituído por um par de diferentes condutores que podem ser ligas metálicas homogêneas ou metais puros. Os fios são soldados em um extremo, ao qual se dá o nome de junta quente ou junta de medição”. Na figura a seguir, podemos ver um exemplo de termopar. A junta de medição está em destaque.

Figura adaptada de: https://www.ryndackcomponentes.com.br/

A “junta quente ou junta de medição” é a parte que fica em contato com o produto ou processo onde se deseja medir a temperatura. Na próxima figura, temos outro exemplo de termopar. Nessa foto o termopar está exposto, mas normalmente o termopar fica dentro de uma proteção metálica ou de cerâmica.

Figura adaptada de: https://ecil.com.br/pirometria-2/termopares/termopar-tipo-k/

Nos manuais técnicos, as vezes os termopares são identificados pela sigla TC.

TC é a sigla para a palavra “Thermocouple” do idioma inglês, que traduzimos como Termopar. Nas figuras abaixo vemos outros exemplos de termopares instalados dentro da proteção metálica na figura a esquerda, e proteção cerâmica na figura a direita.

Figura adaptada de: https://ecil.com.br/pirometria-2/termopares/termopar-tipo-k/

Como funcionam os Termopares?

Entre os dois terminais de um termopar surge uma diferença de potencial (d.d.p) que depende da temperatura. Essa diferença de potencial é muito baixa, geralmente é medida em milivolts ou em microvolts. Por meio de um instrumento eletrônico podemos medir essa tensão elétrica e determinar a temperatura correspondente.

SAIBA MAIS SOBRE O EFEITO SEEBECK

A outra extremidade dos fios é levada ao instrumento de medição de F.E.M. (força eletromotriz), fechando um circuito elétrico por onde flui a corrente. O ponto onde os fios que formam o termopar se conectam ao instrumento de medição é chamado de junta fria ou de referência. Essas ligações são representadas na figura a seguir.

Para saber mais, acesse os links a seguir:


Tipos de Termopares


INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE - SENAI

Sensores de Temperatura - PT 100

O que é o Efeito Seebeck?

Na figura a seguir, representamos dois metais diferentes, denominados de Metal "A" e Metal "B". Se ligarmos esses condutores a um voltímetro de "alta precisão", podemos constatar que há uma diferença de potencial elétrico (d.d.p.), mesmo que os condutores não estejam ligados a uma fonte de alimentação.

Da onde vem essa Diferença de Potencial Elétrico?

Essa diferença ocorre porque metais diferentes também possuem diferentes estruturas atômicas, um metal possui mais elétrons livres do que o outro. Então, um deles fica mais negativo do que o outro.

Na figura acima, supomos que o metal B possui mais elétrons livres que o metal A, portanto o metal B está com o potencial mais negativo que o metal A.

Essa diferença de potencial tem influência da temperatura. É possível determinar a temperatura por meio da medida da d.d.p. entre os condutores. Os termopares são fabricados com essa finalidade.

Na próxima figura, representamos esses dois condutores soldados nas suas extremidades formando duas junções. As duas junções estão submetidas a diferentes temperaturas: T1 e T2. Entre as duas junções foi conectado um amperímetro de alta precisão.

Mantendo as junções em temperaturas diferentes, observa-se que o amperímetro indicará uma corrente elétrica fluindo no circuito. Esse fenômeno é conhecido como Efeito Seebeck e foi descoberto em 1821 pelo cientista Thomas Johann Seebeck.

“O efeito Seebeck é a produção de uma diferença de potencial (tensão elétrica) entre duas junções de condutores (ou semicondutores) de materiais diferentes quando elas estão a diferentes temperaturas (força eletromotriz térmica)”.  Fonte: https://pt.wikipedia.org/wiki/Efeito_Seebeck 

No vídeo disponível no link, a seguir há uma interessante demonstração do efeito Seebeck. O professor Luiz Antônio de Oliveira Nunes, do Instituto de Física de São Carlos, monta um termopar com as duas junções em diferentes temperaturas e demonstra que há circulação de corrente capaz de desviar a agulha de uma bússola.

Veja Também:

Sensores de Temperatura - Termoresistências

PT 100 com dois, três ou quatro fios

PT 100 com dois, três ou quatro fios

Vídeo: PT 100 a dois, três ou quatro fios

O sensor de temperatura tipo PT 100 pode ser fornecido com dois, três ou quatro fios. Na figura a seguir, representamos um PT 100 de dois fios ligado a um indicador eletrônico de temperatura.

No PT 100 a dois fios a resistência dos fios de ligação é somada a resistência do PT 100. Nesse caso, o indicador mostrará uma temperatura maior do que o valor real. O valor do erro depende do comprimento e secção transversal dos cabos. No geral, esse tipo de ligação não é indicada. Poderia ser utilizada em processos que não necessitam de muita precisão e quando o PT 100 fica bem próximo do indicador de temperatura.

PT 100 a três fios

Na figura a seguir, representamos um PT 100 de três fios ligado a um indicador eletrônico de temperatura.

Nesse tipo de ligação há um terceiro cabo que serve para compensar o erro gerado pela resistência dos condutores. Com esse terceiro condutor, o indicador eletrônico consegue medir a queda de tensão nos condutores e compensar o erro. O PT 100 a três fios é o mais utilizado na indústria. Possui boa precisão.

PT 100 a quatro fios

Na figura a seguir, representamos um PT 100 de quatro fios ligado a um indicador eletrônico de temperatura.

Esse tipo de ligação possui maior precisão que as outras. Deve ser utilizado em processos que exigem alta precisão, por exemplo em equipamentos de laboratório.


Assista o vídeo “Termorresistência Pt-100, Princípio Ligação 2, 3 e 4 Fios, Sensor Pt100 RTD Termometria”, disponível no link a seguir:

VEJA TAMBÉM:

Sensores de Temperatura - Termopares e Termoresistências

Sensores de Temperatura - Termoresistências

Sensores de Temperatura - PT 100

Sensores de Temperatura - PT 100

A termorresistência mais utilizada é o PT 100.

O PT 100 é constituído por um fio de platina, feito para apresentar uma resistência de 100 Ω quando submetido a uma temperatura de zero grau Célsius. Por essa razão é chamado de PT 100.

Gonçalves, Marcelo Giglio. Monitoramento e controle de processos, 2. Rio de Janeiro: Petrobras ; Brasília : SENAI/DN, 2003

Existem também as termorresistências PT 500,  PT 1000, PT 25 e outras. Há também outras termorresistências que são feitas de Cobre (Cu–10 ohms a 25 ᵒC) ou  Níquel (NI 100).

https://www.peaksensors.co.uk/what-is/pt1000-sensor/

Vídeo: Teste do PT 100 com o Multímetro Digital

O PT 100 possui:

• Alta estabilidade mecânica e térmica;
• Resistência à contaminação, 
• Baixo índice de desvio pelo envelhecimento e tempo de uso. 

Devido a estas características, esse sensor é padrão internacional para a medição de temperaturas na faixa de –270°C a 660°C em seu modelo de laboratório.

Para cada temperatura, o PT 100 apresenta um valor de resistência. Esses valores podem ser consultados nas tabelas de Correlação, que são padronizadas por Normas Internacionais. Por exemplo, conforme a tabela abaixo, na temperatura de 10 ° C o PT 100 deve apresentar uma resistência de 103,9 Ω.

Veja um exemplo de tabela de correlação completa no link a seguir:

https://ecil.com.br/pirometria-2/termorresistencias/

VEJA TAMBÉM:

Sensores de Temperatura - Termopares e Termoresistências

Sensores de Temperatura - Termoresistências

PT 100 com dois, três ou quatro fios