Processos Industriais - Automação - Aula 01

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. Processos industriais são transformações que acontecem em uma substância modificando sua estrutura molecular. Estas transformações têm início e final bem definidos e podem ser monitorados e controlados. São procedimentos que envolvem a fabricação de um produto. Existem substâncias que reagem dentro de um processo de forma natural ou propositalmente forçadas para somar uma nova característica a este processo. Num processo de fabricação podemos ter a mistura de várias substâncias em uma batelada no interior de um reator. Os elementos desta matéria-prima irão reagir de forma natural ou proposital(com adição de reagentes), em etapas de bateladas sucessivas até alcançar a etapa final. Nesta etapa, teremos o produto e alguns subprodutos que podem ou não ser reaproveitados no mesmo processo, sendo descartados como resíduo. Os processos cíclicos são aqueles em que o estado inicial e o estado final da substância se coincidem. Mas, não são todos os processos que reagem desta forma, temos que levar em conta as propriedades termodinâmicas de cada substância. As propriedades termodinâmicas irão definir se o processo sofrerá alterações por causa do calor. Algumas substâncias sofrem influência direta do calor e reagem ganhando ou perdendo energia. Esta relação é definida como energia interna de um sistema, podendo ser observada como energia potencial ou cinética, ou seja, energia acumulada ou energia liberada por este sistema. O aproveitamento desta energia gerada é conhecido pelo termo Entalpia, direcionamento energético que geralmente resulta em outra energia. Já quando este sistema apresenta um estado de desordem, denominamos Entropia ou fuga de energia do sistema, resultando em uma escala maior de perdas. Num processo termodinâmico o calor pode ser transformado em trabalho, para que isto seja possível e para que esta condição tenha continuidade, o próprio sistema deve ser estimulado a realizar transformações de forma que este retorne ao seu estado inicial. Este processo é chamado de cíclico ou reversível. Os ciclos podem ser abertos, quando necessitam de reposição da sua substância combustível. Ou fechados quando a conservação da substância combustível está numa unidade selada. O físico francês Nikolas Carnot(foto), considerado pai da termodinâmica, definiu estes dois sistemas como sendo uma máquina térmica, quando o sistema recebe calor e fornece trabalho em forma de outra energia, através da transformação do combustível líquido em gasoso, que resulta na transformação da energia térmica(calor)em energia mecânica(torque). Na máquina frigorífica, o sistema recebe trabalho através de uma energia eletromecânica e absorve calor, através da reação endotérmica sofrida pelo fluido refrigerante. Nos sistemas termodinâmicos, encontramos uma substância em diferentes estados, variando conforme a temperatura, a pressão e o volume.

Refrigeração - Eletrotécnica - Aula 03

Os sistemas físicos que encontramos na Natureza consistem em um agregado de um número muito grande de átomos. A matéria está em um dos três estados: sólido, líquido ou gasoso: Nos sólidos, as posições relativas (distância e orientação) dos átomos ou moléculas são fixas. Nos líquidos as distâncias entre as moléculas são fixas, porém sua orientação relativa varia continuamente. Nos gases, as distâncias entre moléculas, são em geral, muito maiores que as dimensões das mesmas. As forças entre as moléculas são muito fracas e se manifestam principalmente no momento no qual chocam. Por esta razão, os gases são mais fáceis de descrever que os sólidos e que os líquidos. O gás contido em um recipiente, é formado por um número muito grande de moléculas, 6.02·10²³ moléculas em um mol de substância. Quando se tenta descrever um sistema com um número muito grande de partículas resulta difícil (é impossível) descrever o movimento individual de cada componente. Por isto mediremos grandezas que se referem ao conjunto: volume ocupado por uma massa de gás, pressão que exerce o gás sobre as paredes do recipiente e sua temperatura. Estas quantidades físicas são denominadas macroscópicas, no sentido de que não se referem ao movimento individual de cada partícula, e sim do sistema em seu conjunto. Denominamos estado de equilíbrio de um sistema quando as variáveis macroscópicas pressão p, volume V, e temperatura T, não variam. O estado de equilíbrio é dinâmico no sentido de que os constituintes do sistema se movem continuamente. O estado do sistema é representado por um ponto em um diagrama p-V. Podemos levar o sistema desde um estado inicial a outro final através de uma sucessão de estados de equilíbrio. Se denomina equação de estado, a relação que existe entre as variáveis p, V, e T. A equação de estado mais simples é a de um gás ideal pV=nRT, denominada Equação de Clapeyron(foto), onde n representa o número de mols, e R a constante dos gases R=0.082 atm·l/(K mol). Geralmente para fins de cálculos, igualamos n=1 assim teremos uma nova composição da equação de Clapeyron, onde n será desprezível e R=0,082(constante dos Gases). Desta forma(p.V=R.T), podemos calcular as variações da pressão, do volume ou da temperatura do fluido refrigerante. Denominamos energia interna do sistema a soma das energias de todas as suas partículas. Em um gás ideal as moléculas somente tem energia cinética, os choques entre as moléculas são supostos perfeitamente elásticos, a energia interna somente depende da temperatura. Na máquina frigorífica(processo de refrigeração), o sistema recebe trabalho, através de uma energia eletromecânica que comprime o fluido refrigerante e fornece calor em forma de energia. A reação sofrida pelo próprio fluido(endotérmica), absorve toda energia do meio, pois o corpo de maior temperatura cede calor para o corpo de menor temperatura. Desta forma temos um processo cíclico fechado e reversível que acontece pelas variações que o fluido sofre na sua composição molecular, onde levamos em conta a relação variação de temperatura e estado que traduzimos como sendo calor sensível e calor latente.

Máquinas e Equipamentos Seg do Trabalho Aula 07

Para estudarmos Eletricidade Básica abordaremos alguns elementos importantes para o entendimento desta aula. Falaremos de dispositivos elétricos como os Geradores, que transformam qualquer modalidade de energia em energia elétrica. Exemplo de geradores são os alternadores das usinas hidrelétricas. Outro dispositivo importante são os receptores, estes transformam energia elétrica em outra modalidade de energia, são também chamados de Consumidores de energia elétrica. Os Receptores podem ser resistivos, quando transformam a energia elétrica em energia térmica, através do efeito Joule, como os chuveiros (que dispõem de uma resistência), ou podem ser ativos, como os eletrodomésticos e os motores elétricos que transformam a energia elétrica em outra modalidade de energia através dos efeitos da corrente elétrica. Os efeitos da corrente elétrica são: Efeito Magnético, já que toda corrente elétrica gera um campo magnético.Efeito Joule, na passagem da corrente pelos condutores, estes se aquecem quando encontram resistência ao seu fluxo, gerando calor. Efeito fisiológico, quando os pulsos da corrente elétrica são maiores que os pulsos nervosos que estimulam o funcionamento do corpo humano. Esta diferença de potencial(DDP)resulta no choque. Portanto, uma intensidade de pulsos pode causar uma parada cardíaca. Efeito químico, quando os fenômenos elétricos nas estruturas moleculares resultam no armazenamento de energia. Desta forma, conseguimos manter uma capacidade energética nas baterias para diversos fins. Efeito luminoso, quando acontece uma emissão de radiação visível das moléculas que atravessam um filamento ou estimulam a propagação de um determinado fluido gasoso. Para melhor compreender toda esta estrutura dos circuitos elétricos devemos entender a formação das partículas subatômicas dos átomos. Assim, quando falarmos de condutores e isolantes o entendimento estará mais completo. Na estrutura do átomo temos os prótons, que representam as cargas positivas. Os elétrons representam as cargas negativas e os neutrons, que representam ascargas neutras. Então, quanto mais elétrons mais camadas, menos força de atração pelo núcleo, mais instabilidade elétrica e consequentemente maior condutibilidade elétrica.Podemos dizer que este material é condutor de energia elétrica. Quando tivermos menos elétrons, mais isolante será o material, já que terá baixa condutibilidade devido à força de atração pelo núcleo. O circuito elétrico é o caminho percorrido pela corrente elétrica quando este é ligado a uma fonte geradora de carga elétrica para alimentar um cunsumidor. Temos este exemplo de um circuito elétrico onde um consumidor(lâmpada), está ligado a uma fonte geradora(bateria). Se a corrente elétrica fizer ciclos constantes sem ser interrompida, teremos a lâmpada permanentemente acesa(efeito luminoso). Para apagar esta lâmpada utilizamos um dispositivo de manobra(interruptor). Porém, existem outras maneiras de interromper a corrente de fluxo de um circuito: No consumidor, quando por exemplo a lâmpada queima, retornando a corrente para a fonte. Na fonte podemos interromper o fluxo de corrente, quando uma bateria se esgota e não produz mais DDP. Ou diretamente no condutor, empregando os diferentes tipos de dispositivos de manobra. Existem variações num circuito elétrico. Estes podem estar abertos, quando não apresentam continuidade no fluxo de corrente e o consumidor não funciona.Podem estar fechados, quando apresentam continuidade e funcionamento do consumidor. O circuito pode estar desligado, quando o dispositivo de manobra não está acionado, mas ainda está energizado. Finalmente, temos o circuito desenergizado, quando a fonte geradora está devidamente desconectada do circuito, quando os condutores são desligados dos bornes de alimentação. Veja abaixo exemplos de circuito aberto e circuito fechado: Para realizarmos qualquer intervenção mecânica ou elétrica em um circuito elétrico, este tem que estar obrigatoriamente desenergizado para evitar o efeito fisiológico(choque elétrico), causado pela diferença de potencial existente entre o ser humano e o circuito, devido à variação da intensidade da corrente(amperagem).

Máquinas e Equipamentos Agroindustriais Aula 06

Para estudarmos Eletricidade Básica abordaremos alguns elementos importantes para o entendimento desta aula. Falaremos de dispositivos elétricos como os Geradores, que transformam qualquer modalidade de energia em energia elétrica. Exemplo de geradores são os alternadores das usinas hidrelétricas. Outro dispositivo importante são os receptores, estes transformam energia elétrica em outra modalidade de energia, são também chamados de Consumidores de energia elétrica. Os Receptores podem ser resistivos, quando transformam a energia elétrica em energia térmica, através do efeito Joule, como os chuveiros (que dispõem de uma resistência), ou podem ser ativos, como os eletrodomésticos e os motores elétricos que transformam a energia elétrica em outra modalidade de energia através dos efeitos da corrente elétrica. Os efeitos da corrente elétrica são: Efeito Magnético, já que toda corrente elétrica gera um campo magnético.Efeito Joule, na passagem da corrente pelos condutores, estes se aquecem quando encontram resistência ao seu fluxo, gerando calor. Efeito fisiológico, quando os pulsos da corrente elétrica são maiores que os pulsos nervosos que estimulam o funcionamento do corpo humano. Esta diferença de potencial(DDP)resulta no choque. Portanto, uma intensidade de pulsos pode causar uma parada cardíaca. Efeito químico, quando os fenômenos elétricos nas estruturas moleculares resultam no armazenamento de energia. Desta forma, conseguimos manter uma capacidade energética nas baterias para diversos fins. Efeito luminoso, quando acontece uma emissão de radiação visível das moléculas que atravessam um filamento ou estimulam a propagação de um determinado fluido gasoso. Para melhor compreender toda esta estrutura dos circuitos elétricos devemos entender a formação das partículas subatômicas dos átomos. Assim, quando falarmos de condutores e isolantes o entendimento estará mais completo. Na estrutura do átomo temos os prótons, que representam as cargas positivas. Os elétrons representam as cargas negativas e os neutrons, que representam ascargas neutras. Então, quanto mais elétrons mais camadas, menos força de atração pelo núcleo, mais instabilidade elétrica e consequentemente maior condutibilidade elétrica.Podemos dizer que este material é condutor de energia elétrica. Quando tivermos menos elétrons, mais isolante será o material, já que terá baixa condutibilidade devido à força de atração pelo núcleo. O circuito elétrico é o caminho percorrido pela corrente elétrica quando este é ligado a uma fonte geradora de carga elétrica para alimentar um cunsumidor. Temos este exemplo de um circuito elétrico onde um consumidor(lâmpada), está ligado a uma fonte geradora(bateria). Se a corrente elétrica fizer ciclos constantes sem ser interrompida, teremos a lâmpada permanentemente acesa(efeito luminoso). Para apagar esta lâmpada utilizamos um dispositivo de manobra(interruptor). Porém, existem outras maneiras de interromper a corrente de fluxo de um circuito: No consumidor, quando por exemplo a lâmpada queima, retornando a corrente para a fonte. Na fonte podemos interromper o fluxo de corrente, quando uma bateria se esgota e não produz mais DDP. Ou diretamente no condutor, empregando os diferentes tipos de dispositivos de manobra. Existem variações num circuito elétrico. Estes podem estar abertos, quando não apresentam continuidade no fluxo de corrente e o consumidor não funciona.Podem estar fechados, quando apresentam continuidade e funcionamento do consumidor. O circuito pode estar desligado, quando o dispositivo de manobra não está acionado, mas ainda está energizado. Finalmente, temos o circuito desenergizado, quando a fonte geradora está devidamente desconectada do circuito, quando os condutores são desligados dos bornes de alimentação. Veja abaixo exemplos de circuito aberto e circuito fechado: Para realizarmos qualquer intervenção mecânica ou elétrica em um circuito elétrico, este tem que estar obrigatoriamente desenergizado para evitar o efeito fisiológico(choque elétrico), causado pela diferença de potencial existente entre o ser humano e o circuito, devido à variação da intensidade da corrente(amperagem).

Refrigeração - Eletrotécnica - Aula 02

Se a pressão exercida na superfície de um corpo líquido for reduzida, este passará ao estado gasoso mais facilmente, requerendo neste caso uma quantidade menor de calor para evaporar. Por isso uma das primeiras etapas cumpridas no desenvolvimento dos sistemas de refrigeração foi encontrar o fluido cujo ponto de evaporação fosse mais baixo do que o da água. Esta característica foi encontrada nos chamados "fluidos refrigerantes". O fluido CFC-12 (R12) era um dos mais usados até ser proibido pelo elevado poder destrutivo do ozônio atmosférico (encarregado de interceptar a maior parte das radiações ultravioletas). O fluido HCFC-22 (R22) consegue a combinação de ótimas características químicas e físicas a um elevado rendimento volumétrico, sendo usado nas instalações de climatização de baixa a médias potências. O fluido CFC 114, é usado nos compressores centrífugos nas instalações de climatização. Conhecidos na realidade doméstica como “gás de geladeira”, os agentes refrigerantes são substâncias que absorvem grande quantidade de calor ao passarem do estado líquido para o gasoso. A absorção depende de uma fonte extra para efetuar a troca de calor (água ou o ar) e ocorre justamente com a mudança de fase do fluido (calor latente). Inicialmente, os refrigerantes mais usados eram a amônia, o dióxido de carbono, dióxido de enxofre e cloreto de metila. Em 1931, o setor conheceu os refrigerantes de fluorcarbono, fabricados pela Dupont. No ano seguinte, o cientista Thomas Midgely Jr. inventou o refrigerante 12, mais conhecido como Freon 12, ou o famigerado clorofluorcarbono (CFC). Este tem a característica de apresentar reação endotérmica – capacidade de regular sua própria temperatura de acordo com a interação com o meio – quando expande ou quando vaporiza. Além disso, não é inflamável, não é explosivo, não é tóxico e não corrói metais. No final da década de 80, um golpe esfriou o entusiasmo dos adeptos do CFC e outros. Evidências científicas ligaram os produtos de fluorcarbonos a buracos na camada de ozônio, importante barreira ao excesso de radiação solar ultravioleta na superfície terrestre. Em pesquisa de refrigerantes substitutos, a categoria dos hidrocarbonetos (HC) resultam inócuos para o ambiente, mas são extremamente inflamáveis, portanto são pouco adaptados aos Sistemas civis; a categoria dos refrigerantes naturais (amônia) apresenta boas propriedades termodinâmicas, baixa inflamabilidade, mas elevada toxicidade, enfim à categoria dos hidro-fluorcaburetos (HFC) que não têm o impacto no ozônio estratosférico, mas aumenta a poluição do ar (quantidades de CO² no ar). O gás HFC 134a (R134a) substitui o CFC-12 na refrigeração civil, seu impacto é baixo no ozônio, mas não é adaptado para os sistemas de climatização. A substituição do R22 recorre-se ao fluido HFC 407C (R407c) ou ao HFC 410A (R410a), mas em ambos os casos são necessários uma conversão das instalações de refrigeração e de ar-condicionado. Além destes, pode ser usado também o fluido HFC 404A (R404A) que, porém, apresenta um potencial de superaquecimento global entre os mais elevados da categoria dos hidrofluorcarburetos. Portanto, os sistemas de climatização continuam utilizando o R 22, porém em processo extremamente controlado, ou seja, para ocorrer uma entropia (desordem no sistema), seria necessário uma ação voluntária no sentido de romper a tubulação, causando assim um vazamento.

Máquinas e Equipamentos Agroindustriais Aula 05

Existem vários tipos de sistemas de resfriamento, refrigeração e congelamento. A nossa geladeira doméstica é um exemplo de sistema onde podemos aplicar os três métodos. Além disso, temos outros sistemas que apesar de variar de tamanho e diferentes monitoramentos, utiliza o mesmo procedimento da geladeira. O chiller, ou resfriador de líquidos, as câmaras frigoríficas, os túneis de resfriamento são largamente utilizados nos processos de conservação e armazenamento de alimentos. Os sistemas de refrigeração, resfriamento e congelamento de alimentos devem ter espaços distintos, apesar de concentrarem nomes e ações parecidas são de aplicações totalmente diferentes. A temperatura dos alimentos será o parâmetro de controle para cada operação. Esta deve oscilar entre a faixa de aquecimento (90º), para alimentos preparados, temperatura ambiente (35º) para alimentos in natura, temperatura de resfriamento (10º), faixa de transição para a refrigeração (entre 0º e 5º) e finalmente temperatura de congelamento (- 18º). Estas faixas de temperatura, evitam a proliferação de bactérias nos alimentos, além de conservarem a composição original inclusive do sabor, item essencial para o setor alimentício. No processo de pasteurização do leite o aquecimento e o resfriamento são realizados através de um chiller de placas, que ficam em contato direto com o produto. No processo de beneficiamento de carne bovina, depois de realizados os procedimentos operacionais na sala de abate, as meias carcaças seguem para as câmaras de resfriamento toda equipada com sistema Termográfico, respeitando a capacidade e permanecendo por no mínimo 24 horas à temperatura ambiente de no mínimo 2.1ºC (maturação sanitária) com o intuito de estabilizar o Ph e retardar a proliferação microbiana. Nos processos de conservação de alimentos através de resfriamento e congelamento, alguns pontos são observados, além da temperatura, seu principal parâmetro, a umidade, a velocidade do deslocamento e a constante renovação do ar também são levados em conta. Estes outros parâmetros irão conceber ao alimento suas condições normais ao voltarem à temperatura ambiente: cor, sabor, textura e cheiro devem estar o mais próximo do original quando oferecidos aos consumidores. O processo de descongelamento também deve ser cuidadoso, para evitar que a umidade do alimento aumente desproporcionalmente, o que certamente diminuiria parte das propriedades nutritivas do alimento.