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.

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.

Máquinas e Equipamentos Agroindustriais 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.

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.