Processos Industriais - Automação - Aula 02

Os conceitos de grandezas físicas estão relacionados às quantidades devidamente medidas da intensidade destes elementos físicos. A grandeza se relaciona com as alterações que um elemento sofre na quantidade da sua energia. Na realidade não existe um conceito definido do significado de grandeza física. O que podemos esclarecer é que estas grandezas servem para medirmos ou quantificarmos as propriedades e características da matéria e da energia gerada por esta matéria. Desta forma, quando há variação na quantidade de energia há variação na grandeza física. Existem grandezas mensuráveis e grandezas que são calculadas. Para entendermos melhor classificamos as grandezas que podem ser medidas, utilizando um instrumento de medidas e as grandezas que são mensuradas indiretamente através de cálculos e estimativas. Medir uma grandeza física é fazer comparação com um padrão pré-estabelecido. O metro, por exemplo é comparado com um padrão reconhecido pelo Sistema Internacional de Medidas. Este padrão é o que reconhecemos como unidade de medida da grandeza física. Os processos industriais são controlados e monitorados utilizando as diferentes grandezas físicas: O comprimento, o volume, a massa, a densidade, a velocidade, a temperatura e a pressão, são apenas algumas das grandezas que influem diretamente ou sofrem reações que vão alterar o processo. As suas unidades de medidas serão utilizadas para dosagem e fabricação de receitas que definirão a qualidade final dos produtos. Cada receita terá uma quantidade de substâncias controladas pela quantidade, tomando como base cada padrão de unidade de medida da grandeza física. A alteração destas quantidades certamente contribuirá para a alteração das características do produto final. Os sistemas de controle de qualidade farão comparações constantes durante o desenvolvimento da produção, utilizando amostras para definir se o produto conserva as características originais da receita. Existem instrumentos para controle e monitoramento que atuarão no processo de forma automatizada, realizando comparações e corrigindo a composição da receita buscando a diminuição das perdas e dos reprocessos. Vamos identificar alguns destes elementos para controle e monitoramento dos processos, ou seja, os responsáveis pela instrumentação do sistema. Os manômetros são elementos de monitoramento das linhas de pressão de fluidos. A Pressão representa a intensidade de volume de um fluido em uma determinada área. A expressão matemática que define pressão é representada pela força peso em Kg dividido pela área onde está o fluido dado em cm². Compreenda que pressão não representa necessariamente uma força e sim a resistência que o fluido encontrará para fluir no sistema. Quanto maior for o atrito, maior será a pressão do fluido. Os fluidos classificam-se em líquidos e gasosos. As moléculas dos fluidos líquidos são mais agrupadas do que as moléculas dos fluidos gasosos por este motivo, há um maior grau de choques entre estas moléculas e as paredes dos recipientes e tubulações, causando com isto uma maior pressão nas linhas quando estas transportam fluidos gasosos. Nos manômetros a pressão atmosférica é a referência. A pressão manométrica pode ser negativa ou positiva. Quando a pressão é negativa em um sistema utilizaremos o manômetro de vácuo. A temperatura é uma variável do processo que pode alterar a composição da receita, em alguns processos ser utilizada como agente transformador, devido às reações que apresenta uma mistura de substâncias. Se a temperatura aumenta, a pressão e o volume aumentam de forma proporcional, em algumas substâncias poderemos ter alteração nas variáveis ou mesmo na viscosidade pelo fato da temperatura variar, algumas irão reagir e tornar-se mais viscosas, outras menos viscosas. Para medir a temperatura em um processo, utilizaremos um termômetro como elemento de monitoramento. Mas as características do processo podem exigir além do controle um monitoramento, isto pode ser feito com a instrumentação utilizando um termostato ou um termistor para comutar a ação do calor ligando ou desligando um aquecedor, abrindo ou fechando válvulas de uma caldeira ou mesmo variando o acionamento de um motor. Todas estas variações terão ação termoeletromecânica ou serão microprocessadas eletrônicamente. O Volume, outra grandeza variável de um processo industrial é a quantidade de espaço ocupado por um corpo sólido ou substância fluida dentro de uma determinada área. Outras variáveis também utilizadas e controladas pela automação podem influir ou sofrer influência numa reação, dentro de um processo industrial. Comprimento, massa, energia, densidade, frequência e força são apenas algumas destas variáveis.

Máquinas e Equipamentos Seg do Trabalho Aula 08

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 ganham temperatura pela transferência de calor resultando no mesmo ciclo água - vapor - condensado.