31/12/2008

SISTEMAS TERMODINÂMICOS

Recebi por e-mail uma solicitação de uma explicação de um determinado tema que veio do outro lado do Atlântico, mais precisamente de Portugal. O estudante Marco Santos me pediu para explicar-lhe como adequar os Sistemas Termodinâmicos (aberto, fechado e isolado) a um sistema frigorífico. Complemento de um trabalho escolar realizado por ele (solicitação de sua "formadora"). Antes de prosseguir vou confessar-lhes que escrevo emocionado, pois o BLOG DO PROFESSOR CARLÃO, foi concebido para atender aos estudantes dos cursos em que leciono na área técnica aqui mesmo na minha cidade. Jamais havia imaginado a possibilidade de chegar tão longe! Hoje, quando acesso o blog e vejo as Bandeiras de tantos países em que pessoas acessam para ler meus textos me surpreendo com o alcance da Educação. Costumo dizer que me divirto com o meu trabalho. Agora neste instante além de diversão, experimento algo ainda melhor: a felicidade!
Desta forma vou explicar tudo bem detalhado: Os Sistemas Termodinâmicos classificam-se em abertos, fechados e isolados. Um sistema isolado não permite trocas de energia (calor), nem trocas de matéria. Não existem registros científicos comprovando um sistema com estas características. Um exemplo de oportunidade científica de observação de um sistema em que aproximam-se estas impressões é a garrafa térmica. No seu interior existe um vácuo formado pelas duas paredes, causando uma isolação térmica que impede as trocas de calor (convecção e condução). As paredes internas são espelhadas para causar um retorno da irradiação espectral do calor gerado pela substância que está na garrafa. Porém toda esta "ciência" não é capaz de cessar as perdas do sistema mantendo-o totalmente isolado.
Num sistema aberto existem trocas de calor com o meio externo. Consequentemente também haverá trocas de energia e matéria, pois a influência do meio externo contribuirá para a fuga desta matéria. Num motor de combustão interna, os quatro tempos representam um sistema termodinâmico onde existe aproveitamento da energia gerada na combustão - quando esta se transforma de térmica para mecânica. Porém o sistema é forçado periodicamente a ser reabastecido com combustível para poder funcionar.
Um sistema fechado é aquele em que ocorrem transformações que podem ser reversíveis (Carnot) e que apesar de permitir trocas de calor (energia) com o meio externo, a reversibilidade não permite perda de matéria. Podemos observar este comportamento num sistema de refrigeração (frigorífico), quando o fluido refrigerante é comprimido e esta ação (Terceira Lei de Newton) gera uma reação endotérmica que absorve o calor do meio interno e o transfere para o meio externo no condensador, onde outra reação ocorre (exotérmica) quando o fluido perde temperatura e altera seu estado de composição de gasoso para liquefeito. Este sistema é chamado na refrigeração de Unidade Selada, pelo fato do fluido refrigerante não exigir reposição durante seu funcionamento, salvo se houver vazamentos no sistema. No blog temos mais algumas aulas que tratam de Termodinâmica e Refrigeração.
Esta foi minha última aula de 2008, uma aula especialmente internacional! Em um ano de intensas realizações, onde pude ver estudantes concluindo seus cursos e garantindo suas vagas no mercado de trabalho. Se fosse enumerar alguns fatos levaríamos um bom tempo. Tenho muito que agradecer a todos os estudantes que conviveram comigo este ano inteiro sobretudo a maneira acolhedora que fui recebido em todas as salas de aula. Agradecer também aos que acessaram o BLOG DO PROFESSOR CARLÃO, este "filho" que alimento e dedico boa parte do meu tempo todos os dias. Algumas pessoas me perguntam se não fico exausto, mas a diversão é tão grande que nem percebo o tempo passar, aliás aproveito cada minuto. Neste momento me recordo o nome de quase todos os estudantes que tive contato, e não foram poucos, quando lembro da responsabilidade que temos como educadores. São vidas e expectativas que devem ser cuidadas e não contabilizadas! Mas, tenho tido algumas respostas que me colocam a certeza de estar no caminho certo. Estudar mais para melhorar as aulas e desta forma aprender ainda mais! Para finalizar vou citar o nome de Hilma, uma estudante do curso de Mecânica Industrial que recentemente me avisou - recebi o meu primeiro salário como profissional numa oficina onde só tem eu de mulher!- Esta foi a melhor notícia do ano! Uma referência para as mulheres. Para os homens deixo um conselho: escutem Super homem - a canção, de Gilberto Gil! Em 2009, não percam entre outras coisas a série "Os Cientistas" todo sábado no blog e as publicações das aulas sempre com responsabilidade técnica e muito prazer. Grato! "RESERVEM DUAS HORAS DO SEU DIA PARA LER E ESTUDAR"

29/12/2008

TERRÁRIO PARA OBSERVAÇÃO CIENTÍFICA

Costumo dizer em minha aulas que tudo em minha vida é motivo de observação científica! Ora, quando se é "cientista", temos que aproveitar as oportunidades de explorar as experiências para extrair conhecimento. Observo os estudantes quando lhes recomendo investigar suas geladeiras em casa como laboratórios, nas aulas em que estudamos Termodinâmica, Refrigeração e Transformações gasosas. A reação de alguns é de perplexidade: como "enxergar" ciência dentro da geladeira? Mas, é ainda mais gratificante quando outros me trazem impressões dos seus estudos. A comprovação de que realmente assimilaram os conhecimentos e agora são agentes multiplicadores de conhecimento. Agora tenho uma nova oportunidade científica. Esse termo ficou muito bem empregado. Para este novo ano que está chegando, vamos aproveitar as "oportunidades científicas"! Estou me referindo ao presente que a estudante Rosane Pontes me prometeu - quanta ansiedade - um Terrário! Sim, temos os já tradicionais aquários onde se criam peixes ornamentais. E também os terrários onde criamos ambientes onde podemos observar as interações da natureza buscando a preservação da vida, onde plantas e micro-organismos de um sistema se agregam em completa harmonia para tentar reproduzir a realidade de uma sobrevivência normal. Quanto maior for o grau de interação entre estas espécies maior será a vida útil do terrário. E mais, o proprietário pode produzir um desarranjo ambiental tão grande no ecossistema do terrário que o levará à destruição. Mais ou menos o que estamos fazendo com nosso planeta, só que em escala reduzida! Uma excelente experiência, como se cada um fosse "dono" do seu pedaço de mundo! Bem, o meu vou esperar com ansiedade, mas para quem quiser se dedicar aos estudos científicos desde agora fui pesquisar e descobri um roteiro para a montagem de um terrário passo-a-passo, lá na revista Nova Escola. Num terrário podemos observar entre outras coisas o ciclo da água no processo de evaporação, condensação e precipitação. Tudo muito propício a uma oportunidade científica. Experimentem e coletem suas impressões. Vou reproduzir a reportagem da revista em detalhes com direito a fotos:

O terrário é um recipiente de vidro com pedras, carvão, terra e plantas que permite observar o funcionamento do mundo natural. Mas essa não é a única versão. Existem outras e cada uma delas possibilita um estudo específico. Por exemplo, a bióloga Vanessa de Aquino Cardoso, da Sangari, empresa que produz material didático, o utiliza para demonstrar acontecimentos biológicos. "É possível acompanhar a germinação de diferentes sementes e ver como se comportam pequenos animais, como as joaninhas e os grilos, nesse espaço", explica Vanessa. Outra forma é reproduzir o meio ambiente vegetal para observar o ciclo completo da água. Como? Quando a temperatura sobe, a água utilizada na rega, que ainda está na terra, evapora e se junta à da transpiração das plantas, formando uma concentração de vapor d'água. Como o recipiente está fechado, esse vapor se condensa e forma pequenas gotas que ficam nas paredes e no lacre. É aí que ela retorna para irrigar o solo novamente. Também é uma boa oportunidade para explicar como funciona a camada de ozônio. Nesse caso, quem exerce essa tarefa é a tampa do recipiente. "Sem ela, o vapor vai embora para o espaço e não há a oportunidade de molhar a terra para que o ciclo recomece", justifica o ludo-educador em Meio Ambiente Walter Dohme. Essa é uma atividade de Ciências indicada para professores de Educação Infantil e de Ensino Fundamental. De acordo com Walter, a vida útil do terrário pode chegar a um ano ou mais, se tomados os devidos cuidados. "Ele só deve ser aberto a cada uma ou duas semanas para que as plantas recebam um pouco de brisa", orienta. "Se elas crescerem muito no período, podem ser aparadas".

MATERIAL NECESSÁRIO:

  • 1 vidro de boca larga
  • 1 xícara de pedrinhas para aquário
  • 1 xícara de carvão vegetal
  • 3 a 4 xícaras de terra adubada organicamente
  • 2 ou 3 mudas de plantas diferentes
  • Pá e rastelo
  • Plástico grosso maior que o tamanho da boca do vidro
  • Elástico
  • 1 xícara de água filtrada

ROTEIRO:

1. Monte as camadas:

Essas três camadas representam de maneira simplificada as condições ideais do solo. A de terra serve para nutrir o vegetal e as de pedregulho e de carvão têm a função de drenar a água. Abra buracos na última camada e plante as mudas. 2. Regue e tampe: Molhe cuidadosamente a terra, cubra o vidro com o plástico e vede bem com o elástico. O terrário tem de receber luz, porém não deve ficar exposto diretamente ao sol. 3. Acompanhe o fenômeno: Uma vez lacrado, instala-se o ciclo: a água penetra na planta pela raiz e é liberada por meio das folhas pela evaporação. Esse ambiente não dá conta de absorver o vapor que fica nas paredes e no teto do vidro. Quando a umidade chega ao ponto de saturação, ocorre uma espécie de chuva que devolve a água ao solo. 4. Versão reciclada: O terrário também pode ser feito em outros tipos de vidro, como os aquários ou os reutilizáveis. Uma outra opção é usar garrafas PET. Pegue duas de água, porque são transparentes, corte uma em cerca de 3/4 de seu corpo e a outra, em 1/4. Utilize a maior para fazer a montagem. Tampe com a menor de modo que ela fique por dentro da que serve como base. Vede com fita crepe.

EDUCAÇÃO TECNOLÓGICA

O presidente da República, Luiz Inácio Lula da Silva, sanciona nesta segunda-feira (29) a lei que cria 38 institutos federais de educação, ciência e tecnologia no país. Com os institutos, presentes em todos os estados, aumenta o número de vagas em cursos técnicos de nível médio, em licenciaturas e em cursos superiores de tecnologia. Criados a partir da Rede Federal de Educação Profissional, Científica e Tecnológica, formada pelos Cefets (centros federais de educação tecnológica), escolas agrotécnicas federais e escolas técnicas vinculadas a universidades, os institutos nascem com 168 campi e chegarão a 2010 com 311. No mesmo período, as vagas serão ampliadas de 215 mil para 500 mil. Os institutos vão oferecer metade das vagas ao ensino médio integrado ao profissional, para dar ao jovem uma possibilidade de formação já nessa etapa do ensino. Na educação superior, haverá destaque para os cursos de engenharias e bacharelados tecnológicos (30% das vagas). Outros 20% serão reservados a licenciaturas em ciências da natureza - o Brasil apresenta grande déficit de professores em física, química, matemática e biologia. Ainda serão incentivadas as licenciaturas de conteúdos específicos da educação profissional e tecnológica, como a formação de professores de mecânica, eletricidade e informática. Os institutos terão forte inserção na área de pesquisa e extensão para estimular o desenvolvimento de soluções técnicas e tecnológicas e estender os benefícios à comunidade. Eles terão autonomia, nos limites da área de atuação territorial, para criar e extinguir cursos e para registrar os diplomas. Ainda exercerão o papel de instituições acreditadoras e certificadoras de competências profissionais. Cada instituto é organizado em estrutura com vários campi e proposta orçamentária anual identificada para cada campus e reitoria. Fonte: Redação UOL

28/12/2008

ETANOL BRASILEIRO NA ONU

Esta postagem interessa a todos, pelo fato da redução dos efeitos de poluentes provenientes da queima de combustíveis nos motores Ciclo Otto e Ciclo Diesel ser um tema atual e discutível, porém representa um complemento das aulas nas turmas do Curso de Agroindústria quando estudamos Máquinas e Equipamentos, sendo que na realidade estou avançando nos estudos iniciados pela Professora Jannaína que explorou de forma profissional as fontes de Energias Renováveis como o etanol. Portanto, aproveitem este texto que adaptei do site Ethanol Brasil Blog!
Um grupo de pesquisadores e cientistas apresentou um conjunto de novas visões sobre os benefícios do etanol de cana-de-açúcar para a mitigação do aquecimento global, em evento paralelo realizado durante a Conferência do Clima, das Nações Unidas, na Polônia. Os argumentos apresentados por especialistas do Brasil, dos Estados Unidos e da Europa foram compilados no livro Sugarcane ethanol: contributions to climate change mitigation and the environment publicado pela Wageningen University, da Holanda e discutidos por três dos autores que participam do livro, em painel organizado pela União da Indústria de Cana-de-Açúcar (UNICA) no dia 11 de dezembro de 2008, em Poznan, com mediação do diretor-executivo da entidade, Eduardo Leão de Sousa.Especificamente sobre a contribuição do etanol de cana para a redução da emissão dos gases de efeito estufa, o pesquisador-visitante da Nipe/Unicamp e um dos autores do livro, Isaias Macedo, apresentou suas mais recentes contribuições, como a atualização dos dados sobre as emissões do etanol brasileiro e projeções para o ano 2020. A ciência neste assunto não é nova no Brasil, afirmou Macedo, complementando que devido ao debate intenso estimulado pela expansão do etanol, a sustentabilidade tem sido cuidadosamente avaliada no País. O primeiro estudo sobre o impacto do etanol de cana na redução do efeito estufa data de 15 anos atrás, ressaltou.Macedo fez questão de frisar que a contribuição de todos os produtos da cana deve ser computada neste cálculo, incluindo a co-geração de eletricidade que atende tanto às necessidades das usinas como serve para exportação de excedentes à rede elétrica brasileira. A diretiva européia que promove o uso de energias renováveis exclui a parte da bioeletricidade destinada ao uso externo às usinas, reduzindo o valor de emissões economizado pelo etanol de cana.Colocando a bioeletricidade no cálculo, como um todo, o etanol de cana atinge 92% de redução na emissão de gases de efeito estufa, em comparação com a gasolina, informou.O professor Peter Zuurbier, pesquisador da Wageningen University e co-editor da publicação, juntamente com o seu colega Jos van de Vooren, também da universidade holandesa, demonstrou que há terra disponível e suficiente para a produção tanto de alimentos como de cana para etanol no Brasil e no mundo.Não há nenhuma relação entre a crise de alimentos verificada neste ano (com elevação de preços) e a produção de etanol de cana-de-açúcar, afirmou Zuurbier.
Fonte:Ethanol Brasil Blog.

TORRES DE RESFRIAMENTO

Garrafas PET e fibra de coco podem ser uma solução simples, barata e original para resfriar água quente derivada de processos industriais. Esses materiais podem ser usados nas torres que resfriam a água e permitem, assim, seu reaproveitamento pelas indústrias. Um protótipo do equipamento, feito por pesquisadores do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de Pernambuco (UFPE), está sendo testado com sucesso. O objetivo dos cientistas é substituir os materiais tradicionalmente usados no interior das torres de resfriamento por outros reaproveitados, tornando o processo mais ecológico. “Os enchimentos das torres são feitos de plásticos como o polipropileno, o PVC e o polietileno, que podem demorar até 100 anos para se decompor na natureza”, ressalta a engenheira Ana Rosa Mendes Primo, membro da equipe envolvida no projeto. As torres de resfriamento são um elemento central em todos os processos industriais que produzem calor. Nelas, a água usada para abaixar a temperatura dos equipamentos industriais aquecidos no ciclo de produção é resfriada para que possa ser reaproveitada em outro processo. Assim, as indústrias têm uma grande economia de água, pois apenas 2% desse recurso são perdidos para o ambiente. Para ser resfriada, a água quente é bombeada para um sistema no topo da torre, de onde é borrifada sobre o enchimento e escorre pelo material. Grelhas localizadas na base da torre permitem a entrada de ar, cuja circulação é forçada por um ventilador. O resfriamento da água ocorre por meio de processos de transferência de calor e massa entre as gotículas de água quente e o ar. O ar quente é eliminado pelo topo (ou lateral) da torre através do ventilador, o que faz com que a temperatura da água seja reduzida com mais rapidez. A água resfriada é liberada pela base da torre. O esquema ao lado ilustra este processo. Para fazer os enchimentos, Primo usou separadamente gargalos de garrafas PET e restos de corda de fibra de coco. Além de muito resistentes, esses materiais aumentam o tempo de passagem da água. No enchimento de gargalos, isso acontece por causa das ranhuras das roscas. “À medida que percorre essas fendas, a água tem um maior contato com o ar e resfria com mais facilidade”, explica. No caso da corda de fibra de coco, as várias fibras que a compõem aumentam sua área de contato com a água. A equipe da UFPE montou um protótipo de uma torre de resfriamento, ligado a um computador, para testar a eficiência do uso de garrafas PET e fibra de coco. O desempenho dos materiais foi considerado satisfatório, se comparado com o do plástico já utilizado nas torres. A garrafa PET é apenas 10% menos eficiente que o plástico convencional no resfriamento da água. A eficácia da fibra de coco é um pouco menor. Segundo os pesquisadores, ainda é preciso melhorar o arranjo dos novos enchimentos, para aumentar a área de contato com a água a ser resfriada sem causar bloqueio excessivo à passagem de ar. Os engenheiros da UFPE pretendem testar a eficiência do novo sistema em maior escala, para verificar sua adequação às grandes torres industriais. Primo ressalta que o uso dos novos materiais é compensador, pois os gastos com enchimento podem representar até 40% do custo total de uma torre. “Por isso, esperamos inovar ainda mais para melhorar o desempenho dos materiais alternativos no resfriamento”, conclui. Fonte: Ciência Hoje Online

25/12/2008

NSK FABRICA O MENOR MANCAL DE ROLAMENTOS DO MUNDO

No mês de novembro, a NSK recebeu um prêmio especial do governo japonês por ter conseguido fabricar o menor rolamento de esferas do mundo. Trata-se de um componente feito de aço inoxidável, com medidas submilimétricas (0,6 mm de furo, 2 mm de diâmetro externo e 0,8 mm de largura). Composto por sete esferas, cada uma com apenas 0,3 mm de diâmetro, o rolamento tem precisão P5. Projetado para ser aplicado em componentes eletrônicos e equipamentos cirúrgicos, esta inovação da NSK é resultado do contínuo investimento da empresa nas áreas de pesquisa e desenvolvimento. Para se ter uma idéia do que representa esta conquista do ponto de vista da precisão envolvida no processo de produção, o rolamento modelo B0.61H26MC3WL2P5 apresenta dimensões inferiores às de um grão de arroz (veja foto). O desenvolvimento deste microcomponente mecânico demonstra o grau de especialização com que a NSK fabrica os seus produtos.
Esta não é a primeira vez que a empresa desenvolve produtos inovadores ou de alta especialização. Rolamentos específicos de ouro maciço, utilizados em satélites espaciais, e rolamentos de grande porte empregados na indústria pesada são alguns destes produtos. Demonstrando seu avanço tecnológico, a NSK ainda desenvolveu os rolamentos que equipam os elevadores mais velozes do mundo, instalados no edifício Taipei 101, em Taiwan. FONTE: http://www.nsk.com.br/revista/nsk13/ultimas_ant.html#n57

23/12/2008

QUAL O ESTADO FÍSICO DO FOGO?

Existem compensações extremamente maravilhosas que acontecem na sala de aula! Estávamos discutindo processos industriais, quando o estudante Carlos André (Automação 4V) perguntou-me sobre o estado físico do fogo. Depois de uma pequena pausa para organizar as idéias respondi-lhe que o fogo está no estado de plasma. Mas, como costumeiramente faço, aprofundei-me ao tema para obter maiores informações. 
Qual o estado físico do Fogo?

Pesquisando agora confirmei minha informação e constatei alguns dados muito interessantes. O estado de plasma também ocorre no centro da terra (magma) quando ocorre um efeito de cargas positivas e negativas em enormes proporções de partículas carregadas de íons. Este efeito magmático atrai para o centro da terra a energia elétrica em um fluxo definido. Por este fato, escutamos o termo aterramento de instalações elétricas, para evitar que na falta deste, sejamos nós os condutores deste fluxo de corrente elétrica dos circuitos. 

No magma terrestre encontramos cargas iônicas elevadas e uma grande concentração de gases em estado de combustão (plasma). Logo, o fogo está em estado de plasma, chamado pelo físico inglês W. Clux de o quarto estado fundamental da matéria, por conter propriedades diferentes do estado sólido, líquido e gasoso. Os vulcões são resultado de um descontrole na geração de energia interna do sistema, quando estão em erupção buscam reduzir a pressão interna e o rompimento se dá onde há deslocamento de placas rochosas agrupadas de maneira superficial

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O termo plasma, na Física, foi utilizado pela primeira vez pelo físico americano, Irving Langmuir no ano de 1928, quando estudava descargas elétricas em gases. A palavra plasma vem da medicina onde é utilizada para apontar perturbação ou estado não distinguível. 

Na superfície da Terra o plasma só se forma em condições especiais. Devido a força gravitacional da Terra ser fraca para reter o plasma, não é possível mantê-lo confinado por longos períodos como acontece no Sol. O Sol, assim como todas estrelas que emitem luz se encontram no quarto estado da matéria. 

Na ionosfera terrestre, temos o surgimento da Aurora Boreal, que é um plasma natural, assim como o fogo. São sistemas compostos por um grande número de partículas carregadas, distribuídas dentro de um volume (macroscópico) onde haja a mesma quantidade de cargas positivas e negativas.
Concluindo, os estados físicos da matéria atualmente são seis ou possivelmente sete, já que o zero absoluto não deve ser descartado como estado de uma substância. Os estados físicos da matéria são: sólido, líquido, gasoso, plasma, condensado de Bose-Einstein, condensado fermiônico e possivelmente o zero absoluto.

22/12/2008

O Maior Motor Diesel do Mundo

O Wärtsilä-Sulzer RTA96-C é o motor Diesel mais potente do mundo atualmente. É de dois tempos, turboalimentado com sistema de injeção Common-Rail e é o mais eficiente que já se conseguiu construir. Fabricado em Aioi, no Japão, pela Diesel United com tecnologia Wärtsilä, de cujo site essas imagens foram colhidas, o RTA96-C impressiona. Está sendo produzido em versões de 6 a 14 cilindros em linha. Foi projetado inicialmente para aplicação em navios porta-container, mas encontra utilização em qualquer grande embarcação similar propelida por um único motor. Alguns dados impressionantes: Diâmetro da Camisa: 960 mm Curso do Pistão: 2.500 mm Cilindrada: (volume de um único cilindro) = 1.820 litros. (Mais do que mil motores automotivos 1.8). Para a versão de 14 cilindros, a cilindrada total é 25.480 litros! Potência por cilindro: 7.780 HP. Para a versão de 14 cilindros, são 108.920 HP (Com essa potência é possível tocar uma frota de uns 800 ônibus urbanos). Peso total para a versão de 14 cilindros: 2.300 toneladas (A árvore de manivelas sozinha pesa 300 toneladas). Comprimento: 26,53 metros Altura: 13,52 metros (Isso é mais do que um prédio de 4 andares!) Rotação: 92 a 102 RPM O consumo específico de combustível é de 120 a 126 gramas por HP por hora. Este é o consumo específico mais baixo de que se tem conhecimento, para qualquer motor Diesel, o que resulta num rendimento térmico superior a 50%. Para se ter uma idéia de comparação, os motores automotivos e de pequenas aeronaves tem consumo específico de combustível entre 182 e 272 gramas por HP por hora, com eficiência térmica de 25 a 35%. Apesar da alta eficiência, quando a plena carga este colosso consome 6.284 litros (1.660 galões) de óleo pesado por hora. Os componentes internos deste motor tem algumas diferenças em relação aos motores Diesel automotivos e estacionários conhecidos. A cabeça da biela não é diretamente ligada ao pistão. Há uma articulação entre a biela e uma haste que se fixa ao pistão. Dessa forma, os esforços do conjugado mecânico não são transmitidos às camisas dos cilindros, o que elimina o desgaste lateral conhecido como ovalização. Os pistões são arrefecidos a óleo, como nos motores estacionários menores mas tem coroas de aço forjado e as câmaras de combustão têm 3 injetores simetricamente dispostos nos cabeçotes. Os mancais fixos têm casquilhos de 965 mm de diâmetro e largura de 406 mm. Com o aproveitamento do calor dos gases de escape do RTA96C, é acionado um turbogerador de 9.860 kW. A planta é composta por uma turbina diretamente acionada pelos gases de escape (esquerda) combinada com uma turbina a vapor, acionada por vapor gerado com o calor dos gases de escape (centro) e o alternador (direita). Veja (Vídeo do maior motor do mundo). Fonte: www.perfectum.eng.br/MaiorMotorDiesel.htm

21/12/2008

Curiosidades da Refrigeração

O sul-coreano Suh Won-Gil(foto), de 39 anos é o inventor de uma latinha que, no momento em que é aberta, gela a bebida contida nela. Desde 1985, Suh Won-Gil vinha trabalhando no projeto de embalagem com sistema de auto-refrigeração. O grande desafio era fazer com que a temperatura caísse rapidamente. Nos primeiros protótipos, o líquido demorava até três minutos para resfriar. O modelo leva apenas quinze segundos para fazer com que a temperatura da bebida no interior da lata despenque de 30 graus Celsius para até 4 graus.
Do lado de fora, a latinha auto-refrigerante é igual a qualquer outra, com as mesmas dimensões e material. Dentro, existe uma serpentina oca de metal, toda preenchida com gás carbônico. Sua parte superior fica ligada ao anel usado para abrir a lata. Uma vez aberta, o gás é liberado. Ao ser expelido bruscamente, esfria a serpentina de tal forma que a bebida em contato com ela também fica gelada. Segundo Suh Won-Gil, a tecnologia pode ser adaptada para garrafas. Essa não é a primeira técnica criada para auto-refrigeração de latinhas, mas parece ser a melhor e a mais viável economicamente. Uma delas, baseada num sistema a vácuo, demorava mais de dois minutos para gelar a bebida e tinha um custo de produção altíssimo. "O preço da nossa latinha varia de 8 a 12 centavos de dólar, para produção em larga escala", diz Suh Won-Gil. Poucos centavos a mais do que as embalagens tradicionais, que custam em média 7 centavos. Outra novidade no ramo das "latinhas inteligentes" está prestes a ser lançada na Inglaterra, pela Nestlé. Em parceria com a Universidade de Southampton, a multinacional desenvolveu uma embalagem térmica de Nescafé, batizada de "Hot when you want" ("Quente quando você quer"). Basta apertar um botão na base da lata que o café chega a 60 graus Celsius em três minutos.

18/12/2008

Refrigeração - Eletrotécnica - Aula 05

Nos sistemas de pequena capacidade como geladeiras, freezers e aparelhos condicionadores de ar, o dispositivo de expansão do fluido refrigerante utilizado é o tubo capilar. É um tubo de pequeno diâmetro, com determinado comprimento, que fica parcialmente enrolado no bulbo (filtro secador), este tem a função de fazer a ligação entre a saída do condensador e a entrada do evaporador. Essa diferença de diâmetro permite a expansão do fluido em estado líquido, quando este é forçado pelo motocompressor a sair do evaporador, causando uma reação endotérmica, absorvendo o calor do ambiente a ser refrigerado. Os tubos capilares são fabricados de cobre, latão ou ligas mais leve com uma porcentagem de cobre. Quando o motocompressor é desligado, ao atingir a eficiência térmica dos sistemas de refrigeração e climatização, ocorre um equilíbrio entre a pressão alta e baixa do sistema. Por este fato, nos sistemas de refrigeração de pequeno porte, como em nossa geladeira, não existe um reservatório propriamente dito, todo o ciclo de refrigeração é alimentado por uma quantidade mínima e controlada de fluido refrigerante. Essa quantidade é apenas para satisfazer a capacidade de evaporação e manter a vedação do sistema, com uma quantidade de refrigerante líquido entre a saída do condensador e o bulbo. Os tubos capilares apresentam como vantagens o baixo custo, por ser de cobre, a simplicidade por não apresentarem partes móveis, a redução da quantidade e custo do fluido refrigerante, pois descarta a utilização de um reservatório de fluido, o que em caso de um vazamento (entropia), causaria um prejuízo ainda maior. Porém, esse tubo, pode apresentar risco de quebra por ser frágil, além da impossibilidade da regulagem do fluxo do fluido refrigerante.As válvulas mecânicas permitem, através do deslocamento de um diafragma, o fluxo do fluido refrigerante para o sistema de refrigeração ou climatização. São também conhecidas como válvulas de equalização interna. Seu acionamento se dá, através da dilatação térmica do mercúrio contido em um bulbo, que fica em contato com o evaporador. Na outra extremidade, temos o mercúrio em contato com uma lâmina, que controla o fluxo do fluido, abrindo ou fechando a válvula, de acordo com a eficiência térmica encontrada no evaporador. Se a temperatura no interior do evaporador aumenta, o mercúrio se dilata pressionado o diafragma, forçando a passagem do fluido até que a temperatura vá se corrigindo, até atingir o ponto de eficiência (set point), quando a lâmina volta a se comprimir termicamente, eliminando a pressão sobre o diafragma, fechando a válvula por completo. Concomitantemente, outro bulbo contendo mercúrio, estará controlando o funcionamento do motocompressor, ligando e desligando o contato elétrico do mesmo, ao mesmo tempo em que a válvula estará abrindo ou fechando. Este sincronismo, garante ao sistema, um funcionamento equalizado do ciclo, através do controle térmico da temperatura, contribuindo para o controle do consumo de energia elétrica que alimenta o sistema de refrigeração. Figura 1 – Válvula de expansão mecânica com acionamento por diafragma. O sinal do controle das válvulas eletrônicas pode ser gerado a partir de um termistor, instalado na saída do evaporador, este, ao detectar o aumento da temperatura no evaporador, reduz sua resistência elétrica. Esta variação de resistência, quando analisada por um circuito eletrônico, envia um sinal digital para o posicionamento da agulha da válvula. Este sistema possibilita um controle mais preciso e eficiente do fluxo do fluido refrigerante, resultando na melhoria da eficiência térmica, conseqüentemente, consumindo menos energia elétrica. Diante disso, também teremos um controle mais preciso da temperatura do ambiente refrigerado ou climatizado. Este sinal alimentará uma fonte, que será o módulo controlador do fluxo do fluido refrigerante. Então, o módulo poderá controlar válvulas solenóides e motores de passo, para regular a abertura ou o fechamento das válvulas de expansão termostática. Figura 2 – Módulos Controladores de Expansão. (PLC) Podemos utilizar o controle do fluxo do fluido através de válvulas de expansão acionadas por solenóides, com funcionamento semelhante ao das válvulas de controle direcional, utilizadas nos circuitos hidráulicos, controlando a vazão do fluido refrigerante. Porém, estas válvulas apresentam uma desvantagem, por serem operadas de forma on/off, causam golpes no fluido quando são fechadas repentinamente, causando vibração excessiva nas tubulações do circuito de refrigeração. Figura 3 – Válvulas de Expansão controladas por solenóide. Por serem eletronicamente controlados, podemos abrir ou fechar as válvulas de expansão, através de motores de passo, utilizando acoplamentos e cremalheiras, transformando o movimento de rotação em movimento de translação. Permitindo, assim, o fechamento ou a abertura da válvula de expansão termostática. Esse funcionamento dos motores de passo permite que o controle do fluxo do fluido refrigerante seja gradativo, de acordo com a condição de eficiência encontrada no sistema de refrigeração. Figura 4 – Motores de Passo.

Processos Industriais - Automação - Aula 08

Máquinas Térmicas: São Sistemas Termodinâmicos que trocam calor e trabalho com o meio externo. Os Motores à combustão interna,por exemplo,recebem calor de uma fonte externa(combustível+ar) e transformam parte desse calor em trabalho mecânico. Ciclos de Combustão: Quando os cientistas buscavam aperfeiçoar suas máquinas, estes estabeleceram, que teriam que fugir da imagem do princípio de funcionamento da combustão externa, ou seja, das máquinas à vapor, alvo de inúmeros acidentes envolvendo seus protótipos de veículos de passeio. Portanto, definiram que suas máquinas obedeceriam tempos de funcionamento, para combustão de uma mistura numa câmara vedada, gerando energia mecânica, originada do aproveitamento de parte da energia térmica resultante dos tempos de funcionamento. Esse ciclo foi definido por Beau de Rochas e implementado com sucesso pelo engenheiro alemão Nikolaus Otto em 1876, e posteriormente por Étienne Lenoir e Rudolf Diesel. Ciclo OTTO: 1ºtempo Admissão: A válvula se abre admitindo uma mistura de ar+combustível, pulverizando-o em forma gasosa. Nesse momento, o pistão está descendo. 2ºtempo Compressão: Ao subir, o pistão vem comprimindo a mistura contida na câmara de combustão, visando atingir o ponto máximo. Nesse instante, a mistura começa a aquecer, devido ao contato com as partes quentes do bloco do motor. 3ºtempo Combustão: No ponto máximo, ponto morto superior(PMS), essa mistura recebe uma descarga elétrica (centelha). O resultado desta reação termoquímica, é a geração de uma ação exotérmica, quando então a mistura libera calor, forçando o pistão para baixo (PMI) ponto morto inferior, com extrema força, movimentando o conjunto pistão/biela, que transmitem este movimento ao virabrequim, gerando assim, a energia mecânica. 4ºtempo Descarga: Nesse tempo, o pistão começa novamente a subir, expulsando os gases queimados, através da válvula de escape, completando dessa forma os quatro tempos de um motor à combustão. Motores de combustão interna também são popularmente chamados de motores a explosão. Esta denominação, apesar de freqüente, não é tecnicamente correta. De fato, o que ocorre no interior das câmaras de combustão não é uma explosão de gases. O que impulsiona os pistões é o aumento da pressão interna da câmara, decorrente da combustão. O que pode-se chamar de explosão é uma detonação dos gases, que deve ser evitada nos motores de combustão interna, a fim de proporcionar maior durabilidade dos mesmos e menores taxas de emissões de poluentes atmosféricos provenientes da dissociação de gás nitrogênio. Basta observar, por exemplo, os motores utilizados nas provas de "arrancada", onde o desgaste é intenso, devido à desproporção de mistura dos gases, conseguindo apenas uma média de 5 arrancadas por cada motor montado. Depois disso, vão direto para a retífica, para serem reconstruídos. Motores Diesel: Neste ciclo, os tempos funcionam de maneira semelhante ao ciclo Otto, a diferença entre eles, se dá apenas na Admissão(1ºtempo), onde este aspira somente ar, com ausência de combustível, que só será pulverizado na compressão(2ºtempo), onde o contato com o ar atmosférico comprimido e já aquecido(contato com as partes quentes do motor), resulta na combustão, devido à propriedade termodinâmica apresentada pelo óleo diesel. Essa diferença entre os combustíveis, confere ao ciclo Diesel, a propriedade de ser a máquina térmica que mais se aproxima do rendimento idealizado por Carnot. Temperatura de Trabalho: Uma importante característica dos motores, é a transformação gasosa ocorrida no interior das câmaras de combustão. Nos motores Diesel, o aumento de temperatura, resultante da combustão, situa-se entre 600°C e 800°C e a pressão resultante entre 65 a 130 Kgf/cm², respectivamente. Já no ciclo Otto, estando utilizando gasolina como combustível, a temperatura alcança uma variação entre 800° e 1000° e a pressão entre 60 e 80 Kgf/cm². Essa diferença no desempenho, mostra a superioridade alcançada nos motores Diesel, que com uma temperatura média de trabalho(menor que nos motores do Ciclo Otto),apresentam maior pressão interna nas câmaras de combustão. Consequentemente, apresentam maior rendimento funcional. Isso explica, o fato dos motores tradicionais(álcool/gasolina/gnv), terem suas temperaturas de trabalho aumentadas, nos últimos cinco anos, buscando melhorar a eficiência na queima dos combustíveis. Diferenças entre ciclo Real e Teórico: Existem vários fatores que diferenciam o funcionamento dos motores quando estes são expostos ao ciclo real, observe a seguir estas diferenças: a) Perdas por bombeamento: No ciclo teórico a aspiração e descarga são feitas à pressão constante, enquanto que no ciclo real isto não acontece. b) Perdas pela combustão não instantânea: No ciclo teórico, o calor é introduzido instantaneamente e a pressão constante, enquanto que no real isto não ocorre. c) Perdas pela dissociação do combustível: No ciclo teórico não existe dissociação do combustível, enquanto que no real ele se dissocia em elementos tais como CO2, H2, O ,CO e outros compostos, absorvendo calor(roubando energia). d) Perdas devido à abertura antecipada da válvula de descarga: Na teoria a abertura da válvula de descarga é considerada instantânea, enquanto que no real ela se abre antes do pistão atingir o PMI. e) Perdas de calor: Na teoria, as perdas de calor são nulas enquanto que no real elas são sensíveis, devido à necessidade de refrigeração dos cilindros(arrefecimento). Regimes de Funcionamento: Os Motores Diesel apresentam diferentes regimes de funcionamento: a) Diesel Lento: Trabalham a uma rotação de 400 a 800 RPM. Grandes e robustos, são empregados em navios e grandes sistemas de acionamento. b) Diesel Normal: Trabalham com rotações que variam de 800 a 2000 RPM. Geralmente empregados como estacionários, para acionamento de geradores de energia elétrica. c) Diesel Veloz: Apresentam rotações maiores que 2000 RPM. São estes motores que atualmente estão sendo utilizados nos veículos de passeio.

17/12/2008

Enxofre no Diesel

O diesel nacional tem mais enxofre devido a características do petróleo extraído no Brasil, do tipo parafínico (pesado), enquanto na Europa e Estados Unidos o petróleo é mais leve, naftênico. Não se trata de vantagem conter mais enxofre, muito pelo contrário. O maior teor de enxofre leva a um maior ataque químico aos componentes do motor gerando óxidos de enxofre que lançados na atmosfera provoca irritações nos olhos e vias respiratórias. Governos do mundo inteiro têm se preocupado com a questão e medidas vêm sendo tomadas para baixar o teor de enxofre do diesel, o que nas refinarias tem custo elevado. Atualmente o percentual é de 0,5% mas deveria ter baixado para 0,2% desde 2003. Esse teor de enxofre elevado do diesel brasileiro exige a adaptação dos motores para suportar os níveis mais baixos de enxofre. Uma alternativa seria aplicar motores tipo exportação no mercado interno, para que a transição ocorresse rapidamente, porém isto não seria tecnicamente possível, pelo fato dos motores tipo exportação serem projetados para níveis ainda menores do que se pretende aplicar no Brasil. O ajustamento de conduta foi assinado como parte das compensações pelo descumprimento da Resolução 315/02 do Conselho Nacional do Meio Ambiente (Conama), que estabelecia o prazo de 1º de janeiro de 2009 para a comercialização de motores e veículos com menores teores de enxofre e de óxidos de nitrogênio. Pelo acordo firmado, a Petrobras, a partir de 1º de janeiro do próximo ano, substituirá totalmente a oferta do diesel atualmente utilizado, com 2.000 partes por milhão (PPM) de enxofre, por um novo diesel que conterá 1.800 PPM. E a partir de janeiro de 2014, será totalmente substituída a oferta de diesel com 1800 PPM de enxofre por um com 500 PPM. A Petrobras foi excluída do ISE (Índice de Sustentabilidade Empresarial) da Bovespa, índice que reúne empresas que se destacam por seu compromisso com a responsabilidade social e a sustentabilidade. O motivo da exclusão é o não cumprimento por parte da empresa da resolução 315/2002 do Conama, que determina a redução do teor do enxofre no diesel comercializado no Brasil a partir de janeiro de 2009. O índice de redução deveria ser ainda maior, pois estes níveis de enxofre representam altos índices de poluição do ar. O resultado disso é a probabilidade de 25 mil pessoas contraírem câncer de pulmão somente no estado de São Paulo. Esta conta com gastos de saúde será paga pelos Governos e pela população, dinheiro que deixa de ser aplicado em outras necessidades como a educação.

15/12/2008

Processos Industriais - Automação - Aula 07

O curso de Automação propicia uma formação tecnológica generalista com conhecimentos teóricos e práticos de processos industriais, e uma cultura geral sólida para absorver novas tecnologias, atuando de forma crítica e criativa na identificação e resolução de problemas, de forma contextualizada, considerando os aspectos relevantes da nossa realidade. A Automação proporciona ao profissional conhecimentos de controle de processos, instrumentação, dispositivos eletrônicos, circuitos elétricos, acionamentos de máquinas elétricas, equipamentos eletro-hidráulicos, eletro-pneumáticos e de redes industriais dedicados à automação e instrumentação industrial. O curso de Automação tem um crescente campo de atuação nas indústrias, que cada vez mais têm buscado tecnologia de última geração, equipamentos modernos e a automatização de seus processos de produção. No campo profissional, poderá atuar na indústria siderúrgica, celulose e papel, naval e aeronáutica, metalúrgica e metalmecânica, alimentícia, mármore e granito, pisos, azulejos e cerâmica, plásticos e similares, petroquímica e em todos os segmentos do setor eletroeletrônico. As Caldeiras são máquinas térmicas de combustão externa que operam na fabricação de vapor. Este elemento denominado vapor é um fluido gasoso resultante do aquecimento da água no interior das caldeiras. A termodinâmica classifica os fluidos gasosos como detentores de maior pressão do que os fluidos líquidos. Existe no estudo dos gases uma relação diretamente proporcional ao volume, à temperatura e à pressão associando a variação destas grandezas físicas da seguinte maneira: Se a pressão do fluido gasoso (vapor) aumentar, teremos também aumentados sua temperatura e seu volume. No caso particular das caldeiras isto ocorre com o aumento da temperatura da água, ao ser transformada em vapor, causando um aumento da pressão interna pelo fato do volume do fluido gasoso ter aumentado. Este processo é identificado como propriedade termodinâmica característica de uma substância que apresenta maior ou menor probabilidade de gerar energia. A energia térmica gerada por uma caldeira deve ser direcionada ao seu uso sem que ocorram possibilidades de vazamento, pois, a pressão interna de uma caldeira é maior que a pressão atmosférica e um vazamento representa um deslocamento de fluidos na busca do equilíbrio térmico, que pode gerar um deslocamento de gases em um ambiente, resultando em um acidente de graves proporções. Na Segurança do Trabalho, as caldeiras estão ligadas à Norma Regulamentadora Nº 13, que trata também dos vasos de pressão. Para que possamos relacionar Energia Térmica ao deslocamento de uma "força", lembramos da panela de pressão, inventada pelo cientista francês James Papin, que resulta em uma aplicação de uma condição onde o sistema tem sua pressão interna variada pelo aumento de sua temperatura. Se uma panela de pressão tiver sua vedação comprometida irá literalmente explodir, deslocando a pressão atmosférica ao seu redor, destruindo completamente o ambiente em que estava sendo utilizada pela projeção do deslocamento da sua estrutura sólida. Agora podemos comparar as proporções de uma panela de sete litros com uma caldeira onde certamente temos a razão de 1:100 considerando as devidas proporções e necessidades de aplicação desta caldeira. Na caldeira, além do deslocamento de sua pressão interna, contaremos com o deslocamento também de sua robusta estrutura metálica e sua parte interna toda composta de tijolos refratários. Esta explosão tem características definidas na física como sendo uma entropia, desordem no sistema que resulta em perdas nas características deste mesmo sistema. Quando temos uma caldeira funcionado de forma normal afirmamos que existe aproveitamento da energia gerada internamente, que significa a definição de entalpia. As caldeiras flamotubulares são aquelas em que os fumos ou gases resultantes da queima de um combustível estejam passando por dentro de tubos que estão em contato com a água transferindo calor, aumentando assim a temperatura até a faixa de 100º, onde a mesma atinge o calor latente, que altera o estado do fluido de líquido para gasoso.Chamamos este ciclo de água - vapor. Uma alteração sofrida por este vapor no instante da sua transferência para as linhas de serviço resulta numa formação de um fluido condensado, o qual, é reaproveitado no mesmo processo. As caldeiras aquatubulares são aquelas que dispõem de uma formação de tubos contendo água que ficam em contato com uma chama onde aumenta a energia interna pela transferência de calor resultando no mesmo ciclo água - vapor - condensado. O controle e o monitoramento das caldeiras ocorre de maneira constante visando manter a segurança da operação e o rendimento térmico deste equipamento. O rendimento térmico da caldeira flamotubular é normalmente mais baixo e o espaço ocupado por ela é proporcionalmente maior, embora atualmente já existam modelos compactos desse tipo de caldeira. Apesar dessas restrições, seu emprego pode ser indicado de acordo com as necessidades particulares de cada processo industrial, sendo adequado para pequenas instalações industriais. A necessidade de caldeiras de maior rendimento, rapidez de geração de grandes quantidades de vapor com níveis de pressão mais elevados, levou ao surgimento da caldeira aquatubular. Nesse tipo de caldeira, os tubos que, nas caldeiras flamotubulares, conduziam gases aquecidos, passaram a conduzir a água, o que aumentou muito a superfície de aquecimento, aumentando bastante a capacidade de produção de vapor.

Plano de Curso - Mecânica Geral.

O estudo da Mecânica Geral é imprescindível para o Técnico em Mecânica Industrial. Este componente curricular apresenta ao estudante os processos industriais, os procedimentos de manutenção e os elementos de máquinas e equipamentos para que assim possa se encontrar dentro do curso escolhido. Serão abordados também os ensaios e testes de resistência dos materiais e os tipos de materiais aplicados em diferentes processos de fabricação. As grandezas físicas terão estudo detalhado por representar variáveis de qualquer que seja o processo de fabricação e produção industrial. Os procedimentos de manutenção serão apresentados visando criar uma identidade no estudante com as práticas de manutenção, despertando a necessidade de realização das atividades com qualidade e em menor tempo possível, desenvolvendo no estudante o sentido de urgência, qualidade muito observada na rotina das oficinas de manutenção das grandes empresas. Na avaliação escrita do componente curricular, abordaremos a elaboração de relatórios técnicos com a identificação de peças e componentes substituídos durante uma manutenção e o detalhamento dos procedimentos adotados, inserindo como prática uma realidade exigida diariamente na indústria. Na avaliação da capacidade de busca apresentaremos atividades que exigirão uma postura participativa do estudante quando será convidado a colocar sua opinião sobre as novas tecnologias adotadas em sistemas de manutenção e redução de custos com paradas não programadas de máquinas e equipamentos. Na avaliação do cumprimento e qualidade de atividades propostas, colocaremos estudos de caso que exigirão do estudante a elaboração de sínteses, resumos e atividades dirigidas. As habilidades práticas serão analisadas e observadas no contato do estudante com a oficina de manutenção, destacando a integração e o cuidado com o espaço físico e ferramental da Escola. Finalmente, para observar disciplina e ética nas relações serão estimuladas atividades individuais e em grupos, observando a reação do estudante quando expostos à condição de liderança e liderados dentro dos grupos de trabalho e estudo. Além de acompanhar o desenvolvimento da consciência educacional na área de Segurança do Trabalho, na utilização dos Equipamentos de Proteção Individual nas aulas práticas. O Técnico em Mecânica desenvolve projetos de ferramentais e dispositivos. Identifica os requisitos da qualidade especificados a máquinas e equipamentos mecânicos, elabora documentos para o setor produtivo e acompanha o processo de execução das atividades planejadas. Realiza atividades ligadas ao controle específico dos insumos e dos produtos, normalmente realizadas em ambientes laboratoriais, atividades ligadas ao planejamento e controle da manutenção de sistemas de sistemas industriais. Desenvolve a análise de viabilidade técnico-econômica, os processos de execução a serem utilizados e os controles que se fazem necessários. - Estudos de projetos industriais: nesta atividade realiza-se a pesquisa sobre o desenvolvimento do projeto, as atividades de estudos de viabilidade de desenho industrial para a produção de bens com produtividade e qualidade. - Documentação de projetos: refere-se à produção dos documentos, à elaboração dos desenhos, cronogramas, fluxogramas e manuais de procedimentos a serem executados. - Controle de Insumos e Produtos: compreende aquelas atividades de seleção e aplicação de métodos e rotinas de controle, bem como a realização de testes e ensaios. - Planejamento da fabricação: refere-se àquelas atividades ligadas à seleção dos métodos e processos a serem utilizados na fabricação. - Manufatura do processo: refere-se àquelas atividades de execução propriamente ditas, por meio da operação de máquinas e equipamentos, juntamente com a realização do controle dos padrões de qualidade e da manutenção autônoma. - Controle dimensional e funcional, realiza as atividades de coleta de dados, análise dimensional, elaboração de relatórios e execução de testes e ensaios entre outras.. - Planejamento da manutenção: refere-se àquelas atividades ligadas à seleção dos métodos e processos a serem utilizados na manutenção de sistemas industriais. - Manutenção de máquinas e equipamentos: compreende basicamente as atividades de identificação, localização e correção de falhas e defeitos conforme os programas de manutenção especificados para as máquinas, equipamentos, aparelhos, e outros bens. - Controle da manutenção: realiza as atividades de coleta de dados, elaboração de relatórios e execução de testes e ensaios entre outras para a análise e melhoria do funcionamento de máquinas e equipamentos mecânicos.

14/12/2008

Processos Industriais - Automação - Aula 06

O curso de Automação propicia uma formação tecnológica generalista com conhecimentos teóricos e práticos de processos industriais, e uma cultura geral sólida para absorver novas tecnologias, atuando de forma crítica e criativa na identificação e resolução de problemas, de forma contextualizada, considerando os aspectos relevantes da nossa realidade. A Automação proporciona ao profissional conhecimentos de controle de processos, instrumentação, dispositivos eletrônicos, circuitos elétricos, acionamentos de máquinas elétricas, equipamentos eletro-hidráulicos, eletro-pneumáticos e de redes industriais dedicados à automação e instrumentação industrial. O curso de Automação tem um crescente campo de atuação nas indústrias, que cada vez mais têm buscado tecnologia de última geração, equipamentos modernos e a automatização de seus processos de produção. No campo profissional, poderá atuar na indústria siderúrgica, celulose e papel, naval e aeronáutica, metalúrgica e metalmecânica, alimentícia, mármore e granito, pisos, azulejos e cerâmica, plásticos e similares, petroquímica e em todos os segmentos do setor eletroeletrônico. Em todos os processos industriais o calor representa fator de influência na transformação de substâncias envolvidas na batelada. O aumento das cargas energéticas da mistura que origina o produto sofre reações físico-químicas que alteram a composição de cada substância, influindo na propagação do calor para outras substâncias da receita podendo assim alterar as características de toda a receita, gerando nesta batelada subprodutos ou mesmo resíduos da produção industrial. Portanto em alguns processos teremos que controlar a quantidade de calor gerado por reação, adicionado de maneira intencional ou mesmo retirado do processo. Como sabemos, existem processos em que a carga energética é transferida através de reação endotérmica e o produto tem sua composição alterada pela ação do calor latente. Para que os processos industriais apresentem regularidade e conformidade na formulação é necessário que parte deste calor obtido pela carga energética seja dissipado de forma natural, forçada com deslocamento de ar ou em contato com a água.A dissipação forçada a ar é aplicada com a utilização de ventiladores ou exaustores para deslocar o calor, transferindo-o para o meio externo.Esta dissipação ocorre diretamente nos trocadores de calor por onde passam as substâncias sujeitas à variação de temperatura. Nos ciclos fechados a variação da temperatura irá certamente contribuir para a variação de pressão e volume (variáveis de processo). A dissipação através de contato com a água no processo de troca de calor é utilizado nas torres de resfriamento onde uma combinação de controles de bombeamento e deslocamento promovem a redução de temperatura no processo. Na aplicação da termodinâmica, para que dois corpos troquem calor é necessário que haja variação na energia destes corpos. A troca de calor se dará sempre do corpo de maior carga energética, buscando o equilíbrio entre os corpos. Esta é na realidade a interpretação da segunda lei da termodinâmica. Ao atingir a temperatura de equilíbrio, a energia não se acaba e sim se transforma em novas propriedades energéticas. As trocas térmicas podem ser trocas secas ou úmidas, são trocas secas quando envolvem uma variação na temperatura (calor sensível),nos processos de condução e convecção por exemplo. Trocas úmidas envolvem alterações no estado molecular dos corpos e substâncias sem ocorrer variação energética no sistema (principalmente com a água), nos fenômenos de evaporação e condensação.

13/12/2008

Fazendo Educação

Estar vivo é estar em conflito permanente, produzindo dúvidas, certezas questionáveis. Estar vivo é assumir a Educação do sonho do cotidiano. Para permanecer vivo, educando a paixão, desejos de vida e morte, é preciso educar o medo e a coragem. Medo e coragem em ousar. Medo e coragem em romper com o velho. Medo e coragem em assumir a solidão de ser diferente. Medo e coragem em construir o novo. Medo e coragem em assumir a educação deste drama, cujos personagens são nossos desejos de vida e morte. Educar a paixão (de vida e morte) é lidar com esses dois ingredientes, cotidianamente, através da nossa capacidade, força vital (que todo ser humano possui, uns mais, outros menos, em outros anestesiada) e desejar, sonhar, imaginar, criar. Somos sujeitos porque desejamos, sonhamos, imaginamos e criamos, na busca permanente da alegria, da esperança, do fortalecimento da liberdade, de uma sociedade mais justa, da felicidade a que todos temos direito. Este é o drama de permanecermos vivos... Fazendo Educação. Madalena Freire

12/12/2008

Processos Industriais - Automação - Aula 05

Os compressores são máquinas operatrizes destinadas a promover o deslocamento e o fluxo de um fluido compressível. Funcionam com deslocamento contínuo de gases elevando sua energia utilizável pelo aumento da sua pressão. Os compressores são utilizados para proporcionar a variação da pressão de um fluido gasoso, conseqüentemente variando também seu volume e sua temperatura. Esta condição de compressão vai depender naturalmente da composição das propriedades termodinâmicas de cada fluido que será comprimido, pois cada processo industrial irá utilizar um fluido diferente com propriedades diferentes. Existem vários tipos de compressores de fluidos, com detalhes construtivos que definem as características de acordo com a aplicação no processo e o tamanho da planta industrial. Estes compressores terão tamanhos diferentes e atenderão aos vários tamanhos de vasos de pressão ou reservatórios de fluidos. O processo da compressão do ar começa na sucção de ar atmosférico que passa por um filtro que retém impurezas e umidade do ar que é direcionado ao interior da câmara de compressão onde após ser comprimido é enviado para o vaso de pressão onde é armazenado para ser utilizado em sistemas pneumáticos, passando pelas etapas de secagem e lubrificação para a conservação dos atuadores e válvulas do sistema. Observem a figura acima, que explica o princípio de funcionamento dos compressores alternativos, muito comuns em processos industriais. O virabrequim recebe energia mecânica de um motor elétrico através do acionamento de polias e correias, o movimento rotativo é transformado em alternativo pela biela, braço de ligação entre o pistão e o virabrequim. O pistão funciona em dois tempos admitindo e comprimindo ar atmosférico de maneira sincronizada. Nos sistemas pneumáticos existem elementos de monitoramento e elementos de controle do processo industrial. O manômetro é um elemento de monitoramento onde suas variações serão coletadas e poderão influir na alteração das características do processo. Para controlar o processo dispomos dos pressostatos, que funcionam de acordo com a leitura da pressão interna do reservatório deslocando uma mola que irá abrir ou fechar o contato elétrico desligando ou ligando o acionador de forma barimétrica. Porém, os pressostatos microprocessados variam com o comportamento do vaso de pressão e cada variação representará um pulso elétrico que informará ao CLP esta variação até atingir o SET POINT. Nesse estágio o CLP enviará um pulso elétrico para o comando do motor no circuito ON/OFF para alimentar o circuito de acordo com a necessidade do processo.

11/12/2008

Máquinas e Equipamentos Seg do Trabalho Aula 09

Atendendo a determinações do Ministério do Trabalho, Secretarias da Saúde, legislações vigentes e para assegurar o bem estar de estudantes, funcionários e prestadores de serviços este projeto visa implantar o Setor de Segurança do Trabalho no CETEB, como projeto experimental, dispensando a princípio a exigência legal que a Norma Regulamentadora estabelece, buscando o desenvolvimento da cultura prevencionista entre os estudantes, principalmente durante as aulas práticas nas oficinas e laboratórios, onde os riscos de acidentes é iminente e a falta de educação na prevenção apresenta para o mercado de trabalho um profissional sem a consciência da necessidade de evitar o acidente. Dentro da classificação de grau de risco (CNAE - nº 85111), toda instituição deve contar com um SESMT (Serviço Especializado em Segurança e Medicina do Trabalho) definido de acordo com o dimensionamento da NR-04 que pode ser composto por profissionais Engenheiros e Técnicos de Segurança do Trabalho que possuem Registro Profissional expedido pelo Ministério do Trabalho. O Setor de Segurança do Trabalho desenvolve atividades que demandam elaboração, implantação, desenvolvimento e controle de atividades dentre eles o Plano de Prevenção de Riscos Ambientais(PPRA), em conformidade com a NR 9 além dos processos necessários para obtenção de Certificação em Qualidade. As ações de segurança e saúde serão alcançadas através da implantação de procedimentos padronizados de antecipação, reconhecimento, avaliação e controle dos riscos ambientais. Nos estudos abordados no componente curricular de Máquinas e Equipamentos, realizamos várias visitas ao setor operacional da instituição, abrangendo laboratórios, oficina de manutenção, oficina de metalurgia e soldagem, área do compressor de ar onde constatamos a necessidade da implantação de um controle de riscos e uma melhoria na circulação e distribuição dos equipamentos nestes espaços. O Objetivo deste projeto experimental é estimular a realização das aulas práticas dos cursos de mecânica industrial, manutenção automotiva, eletrotécnica e automação com um acompanhamento dos estudantes do curso de segurança do trabalho no sentido de transmitir aos estudantes conhecimentos e aplicações do que é abordado como parte teórica, criando procedimentos e normas de utilização da oficina. Dentro destes procedimentos podemos destacar a utilização de equipamentos de monitoramento da condição laboral de quem circula nas oficinas. São vários os equipamentos que realizam esta tarefa, dentre eles estão: o decibelímetro, o dosímetro de ruído, o luxímetro e o termômetro de bulbo úmido, conhecido como termômetro globo. Na introdução deste tema destacamos a ação da metrologia, os seja do estudo das medidas. Medir é quantificar uma referida medida e comparar com uma grandeza da mesma unidade. Analisando esta definição podemos concluir que os equipamentos utilizados para verificar a condição de cada ambiente de trabalho tem certamente medidas padrão para comparação e determinação de um atestado laboral que servirá de base para acompanhar o desenvolvimento de doenças ocupacionais ou distúrbios gerados pela exposição dos profissionais aos riscos físicos e ergonômicos. A Norma Regulamentadora número 15 (NR-15 – Atividades e Operações Insalubres), no Anexo 03, estabelece critérios e procedimentos para a avaliação da exposição ocupacional ao calor que implique sobrecarga térmica ao trabalhador, com consequente risco potencial de dano à sua saúde. Basicamente, o critério adotado é o cálculo do chamado Índice de Bulbo Úmido Termômetro de Globo (IBUTG), dado pelas seguintes expressões: IBUTG = 0,7 tbn + 0,3 tg (ambientes internos ou externos sem carga solar direta) IBUTG = 0,7 tbn + 0,2 tg + 0,1 tbs (ambientes externos com carga solar direta) onde, tbn é a temperatura de bulbo úmido natural em °C; tg é a temperatura de globo em °C; tbs é a temperatura de bulbo seco (temperatura do ar) em °C. O valor do IBUTG (°C) adotado como limite máximo de exposição ocupacional em um ambiente de trabalho depende da Taxa Metabólica (M) (média ponderada no tempo, em Kcal/h) do trabalhador, a qual é função da atividade que o mesmo exerce. Esse limite máximo representa as condições de calor sob as quais se acredita que a maioria dos trabalhadores possa estar exposta, repetidamente, durante toda a sua vida de trabalho, sem sofrer efeitos adversos à sua saúde. O Dosímetro é o instrumento ideal para a medição da exposição diária ao ruído tanto ao nível pessoal como ambiental. O monitoramento e coleta de dados se dá depois de uma observação de um período de exposição aos níveis de ruído, onde cada trabalhador é observado de maneira individual, assim teremos condições de estabelecer um grau de exposição para acada função específica. O monitoramento é realizado com a coleta de dados de pelo menos 70% da jornada laboral para que os dados apresentem uma regularidade e transmitam uma medição confiável.

08/12/2008

Processos Industriais - Automação - Aula 03

As bombas são equipamentos com a função de deslocar fluidos líquidos para elevadas alturas manométricas com eficiência e desempenho desde que sejam devidamente projetadas, mantendo constantes pressão e vazão, levando em conta detalhes técnicos que devem ser observados tais como: profundidade máxima do reservatório, projeto hidráulico, viscosidade do fluido bombeado e presença de sólidos em suspensão. Existem vários tipos e modelos de bombas, para variadas aplicações definidas pelas características do processo. Bombas centrífugas, bombas peristálticas, dosadoras de pistão/diafragma, bombas de engrenagens, bombas de rotor helicoidal, bombas submersas e submersíveis representam apenas alguns exemplos. Os tipos de maior aplicação na indústria são as bombas centrífugas, por apresentarem um excelente desempenho no deslocamento de fluidos. O princípio de funcionamento de uma bomba centrífuga é a sucção de fluido através do seu rotor que pode ser aberto ou fechado. O rotor é o componente responsável pelo deslocamento e transporte do fluido. Para fluidos mais viscosos e com partículas sólidas utilizamos rotores abertos a fim de equalizar o bombeamento evitando vibração no conjunto. Para fluidos menos viscosos, principalmente água aplicamos rotores fechados o que transfere ao conjunto uma excelente produção de bombeamento. A força centrífuga cria uma pressão dentro da voluta da bomba ocasionando o choque do fluido contra as paredes da mesma fazendo com que o fluido seja empurrado no sentido de saída da voluta em direção do recalque. Desta relação sucção/recalque é gerado o bombeamento do fluido que se afasta sob pressão do centro do rotor para as extremidades transferindo de maneira eficiente o fenômeno da força centrífuga. A bomba centrífuga é composta de um eixo central que sustenta o rotor, equilibrado em dois mancais de rolamento fixados em alojamentos lubrificados com graxa ou óleo dependendo da rotação e da viscosidade do fluido bombeado, vedados com tampas ou retentores para evitar o vazamento do lubrificante.A carcaça pode ser do tipo voluta em formato de caracol ou tipo difusor aplicado em bombas multiestágio. A vedação do conjunto voluta/rotor se dá através de gaxetas ou selo mecânico. As bombas podem ser monobloco onde o motor elétrico aciona a bomba diretamente no eixo(motobombas) vedados por selo mecânico compostas geralmente de rotor fechado para bombear fluidos isentos de abrasivos. Quando a característica do fluido se altera para um grau de abrasividade ou corrosão podemos utilizar bombas especiais construídas em aço inoxidável. As bombas projetadas para serem acionadas por motores elétricos são unidas por acoplamenro que podem ser flexíveis ou rígidos, são classificadas como bombas tipo mancal, podem ser vedadas por selo mecânico ou tradicionalmente por gaxetas. A rotação das bombas pode ser controlada e monitorada por sensores de viscosidade dos fluidos bombeados nos processos alterando a mesma sempre que for relevante para sistema. A lógica da automação do sistema vai depender do nível de conhecimento que os profissionais envolvidos tiverem deste processo. Por isto é imprescindível que estejamos inseridos no desenvolvimento do processo como todo. Esta é a importância de se conhecer detalhes construtivos das bombas e particularidades da receita que define as qualidades e característicads do produto final.

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