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.

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.

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 Denis 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.

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.

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