APRESENTAÇÃO
• OPERADOR DE PROCESSO
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APRESENTAÇÃO
Renato Rosa Pinto
• Técnico Químico Industrial
• Tecnólogo em Processos Gerenciais
• Técnico em Mineração
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APRESENTAÇÃO
• Experiência:
– Operação de Processo Químico: planta e laboratório
– Operação de Processo Físico – Análise de Riscos de Processos
– Ajustes de Processos – Análises de Resultados – Elaboração de Instruções Operacionais e
treinamento de operadores
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OBJETIVOS
• Apresentar os conceitos de:
– Pressão, Calor e outras grandezas físicas usuais durante operação de processos industriais
– Trocadores de Calor
– Tubulações, válvulas e acessórios – Bombas e compressores
– Torres, Vasos, Tanques e Reatores
– Noções básicas de eletricidade e instrumentação – Operação de unidade padrão
– Legislação e normatização
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INTRODUÇÃO
http://sites.google.com/site/renattocetep/home
amedec.ind@gmail.com
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INTRODUÇÃO
• Qual a função de um operador de processo?
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INTRODUÇÃO
OPERAR PROCESSOS UTILIZANDO TÉCNICAS E PADRÕES A FIM DE MANTER O PRODUTO FINAL EM CONFORMIDADE E GARANTIR A MENOR PERDA POSSÍVEL, OU SEJA, O LUCRO, NÃO DESCUIDANDO DA SEGURANÇA INDIVUDUAL, COLETIVA E PATRIMONIAL.
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Noções de Grandezas Físicas e Unidades
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Pressão
Se uma pessoa pisar na lama ou na areia fofa, nela será desenhada a marca das solas de seus sapatos.Isso acontece porque os pés da pessoa exerceram uma força sobre a superfície em que se apoiaram.
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Pressão
• Pois bem, toda força, quando aplicada sobre uma área tem como resultado uma grandeza física
chamada de pressão. Isso quer dizer que pressão é a força distribuída por uma determinada
área.
Por ser uma grandeza física, a pressão pode ser representada matematicamente, por:
P = F / A
Onde , P é a pressão ; F é a força e A é a área.
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Pressão
1 Pascal = 1Newton / m²
Assim, por exemplo, se quisermos saber qual a pressão exercida pela face de um paralelepípedo que tem uma área de 0,24 m² e exerce uma força de 24 N sobre a superfície a qual ele se apóia, teremos:
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P = 24 N / 0,24 m²
P = 100 N/m² P = 100 Pa
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Pressão Atmosférica
TIPOS DE PRESSÃO
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F ísico italiano chamado Evangelista Torricelli.
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Barômetro
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Variação em Função da Altitude
Altitude Pressão atmosférica em mm de mercúrio (mmHg)
0 m 760 mm de Hg
100 m 750 mm de Hg 500 m 710 mm de Hg 1000 m 660 mm de Hg
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TIPOS DE PRESSÃO
PRESSÃO RELATIVA OU MANOMÉTRICA
É determinada tomando-se como referência a pressão atmosférica local. Para medi-la, usam-se instrumentos denominados manômetros; por essa razão, a pressão relativa é também chamada de pressão manométrica.
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A maioria dos manômetros é calibrada em zero para a pressão atmosférica local. Assim, a leitura do manômetro pode ser positiva (quando indica o valor da pressão acima da pressão atmosférica local) ou negativa (quando se tem um vácuo).
Quando se fala em pressão de uma tubulação de gás, refere-se à pressão relativa ou manométrica.
Para medir vácuo, usa-se o vacuômetro.
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PRESSÃO ABSOLUTA
É a soma da pressão relativa e atmosférica. No vácuo absoluto, a pressão absoluta é zero e, a partir daí, será sempre positiva.
Importante: Ao se exprimir um valor de pressão, deve-se determinar se a pressão é relativa ou absoluta.
Exemplo:
3 Kgf/cm2 ABS - Pressão Absoluta 4 Kgf/cm2 - Pressão Relativa
O fato de se omitir esta informação na indústria significa que a maior parte dos instrumentos mede pressão relativa.
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PRESSÃO NEGATIVA OU VÁCUO
É quando um sistema tem pressão relativa menor que a pressão atmosférica.
PRESSÃO DIFERENCIAL
É a diferença entre 2 pressões, sendo representada pelo símbolo ∆P (delta P). Essa diferença de pressão normalmente é utilizada para medir vazão, nível, pressão, etc.
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Kgf/cm²
Kgf/cm²
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FLUIDO
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PROPRIEDADES DOS FLUIDOS
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PRESSÃO X FLUIDO
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TEOREMA DE STEVIN
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VAZÃO
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VAZÃO VOLUMÉTRICA É a relação entre o volume de um determinado fluido com o
tempo de escoamento deste fuido.
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QUANTO MAIOR A ÁREA DA SECÇÃO TRANSVERSAL DA TUBULAÇÃO,
MENOR A VELOCIDADE DE ESCOAMENTO DO FLUIDO.
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CALOR
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Tudo o que nos cerca é formado de partículas – chamadas de moléculas – que estão em constante movimento, embora isso não seja visível. Esse fenômeno acontece porque as moléculas são dotadas de energia de agitação chamada de energia térmica.
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Para saber quanta energia térmica tem um corpo, mede-se sua temperatura, que nada mais é que a grandeza que indica o nível de agitação das partículas. Assim, quanto maior é a agitação das partículas, maior é a temperatura do
corpo.
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Quando dois corpos com temperaturas diferentes são postos em contato, acontece a transferência de energia térmica que passa de um corpo mais quente para o corpo mais frio, até que se alcance o equilíbrio térmico, ou seja, até que as temperaturas se tornem iguais.
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Essa energia térmica que passa de um corpo para outro, enquanto existe diferença de temperatura, tem o nome de calor.
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ESCALA DE TEMPERATURA
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Há várias maneiras de representar a temperatura: a escala Celsius, a escala Fahrenheit e a escala Kelvin.
Como ponto de referencia para as medições, as escalas usam a temperatura do gelo fundente e a temperatura da água em ebulição.
Na escala Celsius, por exemplo, a temperatura do gelo fundente corresponde a 0ºC, enquanto que a temperatura da água em ebulição corresponde a 100ºC na escala.
O intervalo entre esses dois pontos foi dividido em 100 partes iguais e cada uma dessas partes corresponde a 1ºC.
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1 8 0 d ivisões ig u ais 1 0 0 d ivisões
ig u ais
1 0 0 d ivisões ig u ais
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TRANSFERÊNCIA DE CALOR
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Quando o calor se propaga de um ponto de maior temperatura para outro de menor temperatura, ocorre um fenômeno chamado de transmissão de calor. O calor pode propaga-se através das substâncias com facilidade ou com dificuldade.
A facilidade ou dificuldade que o calor tem de propagar-se através das substâncias recebe o nome de condutibilidade térmica e ajuda a classificar os materiais em condutores e isolantes.
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Os materiais condutores são aqueles que transmitem o calor com mais facilidade. Os metais em geral são bons condutores de calor.
‘Os materiais isolantes, por outro lado, são maus condutores de calor. Materiais como tecidos, papel e amianto são exemplos de materiais isolantes.
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FATORES QUE INFLUÊNCIAM NA TRANSFERÊNCIA DE CALOR:
Da diferença de temperatura que existe entre ambos os lados do material;
Do tamanho da superfície da face exposta ao calor, ou seja, superfícies maiores transmitem mais calor;
Da espessura da parede;
Do material de construção da parede.
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FORMAS DE TRANSFERÊNCIA DE CALOR
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A propagação do calor acontece nos sólidos, nos líquidos, nos gases e no vácuo e pode ocorrer de três formas: por condução, por convecção e por radiação
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Nos materiais sólidos, o calor se propaga por condução. Isso é facilmente verificado ao se colocar a extremidade de uma barra de ferro no fogo. Após certo tempo, quem estiver segurando a outra extremidade da barra, começará a perceber que a temperatura aumenta gradativamente, até que fica impossível continuar a segurá-la.
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Nos líquidos e gases, o calor se propaga por convecção, ou seja, as massas de líquidos e gases trocam de posição entre si. Isso significa que, se fosse retirada a fonte de calor – o fogo – que aquecia a barra do exemplo anterior, e se mantivéssemos a mão a uma certa distância do material aquecido, seria possível perceber seu calor.
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Isso acontece porque o ar em torno da barra quente se aquece, fica mais leve e sobe. O espaço livre deixado pelo ar quente é então ocupado pelo ar mais frio (mais denso) que, por sua vez, se aquece, repetindo o ciclo anterior. Dessa forma, estabelece-se uma corrente ascendente do ar quente, que atua como veículo transportador de calor desde a barra de ferro até a mão. Em países de clima frio, por exemplo, o sistema de aquecimento de ambientes se baseia na convecção do calor da água.
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RELEMBRANDO:
Condução: o calor passa de molécula para molécula.
Convecção: o calor é transmitido juntamente com o ar, a água ou outro material.
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A transmissão por radiação é diferente porque o calor é transferido sem a ajuda de nenhum material. O melhor exemplo desse tipo de transmissão é o calor do Sol que chega a Terra: o calor não vem por convecção porque não há atmosfera ligando um ao outro. O calor do Sol chega até nós por ondas sementes às ondas de radio e àquelas que transmitem a luz. São as chamadas ondas de energia radiante.
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O fenômeno de troca de calor é muito empregado nos processos industriais e ajuda a atender às exigências tecnológicas desse processo. Nas caldeiras, o processo da transferência de calor entre a queima do combustível na fornalha e o aquecimento da água e conseqüente geração de vapor pode ocorrer por radiação, convecção ou condução.
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CALOR ESPECÍFICO
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Algumas substâncias são mais difíceis de se aquecerem do que outras. Se uma vasilha com água for colocada sobre uma chama e se um bloco de ferro de massa igual for colocado sobre a mesma chama de mesma intensidade, o ferro ficará logo tão quente que fará ferver qualquer gota de água que respingue sobre ele.
A água, por outro lado, continuará fria o suficiente para que se possa mergulhar a mão nela sem queimá-la.
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Isso significa que o ferro necessita de menos calor do que a água para elevar sua temperatura, ou seja, ele tem menor calor específico.
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O calor específico indica a quantidade de calor que cada unidade de massa determinada substância precisa para que sua temperatura possa variar em 1ºC. É uma característica da natureza de cada substância. Portanto cada uma tem seu próprio calor especifico.
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Para os gases, o calor específico varia com a pressão e o volume. A unidade de medida do calor específico é a caloria por grama por ºCelsius. O calor específico do vapor sob pressão constante é 0,421 cal/gºC.
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DILATAÇÃO TERMICA
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Quando um material é aquecido, suas moléculas se agitam mais intensamente. Por causa disso, elas se movimentam e o material se expande, isto é, aumenta de tamanho. Esse fenômeno se chama dilatação térmica. De fato, com o aquecimento, o comprimento e o volume do corpo aquecido aumentam proporcionalmente.
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Dependendo do material e das condições do aquecimento, a dilatação pode ser:
Linear, ou seja, quando o aumento é maior no sentido de uma das dimensões do corpo.
Superficial, isto é, a expansão acontece apenas na superfície do material.
Volumétrica, quer dizer, a variação de tamanho se dá no volume do corpo.
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Os materiais sólidos, quando aquecidos, podem apresentar esses três tipos de dilatação.
Já os líquidos e os gases, por não terem formas próprias, apresentam somente à dilatação volumétrica.
Cada tipo de dilatação apresenta um determinado coeficiente de dilatação térmica, ou seja, o aumento de tamanho para cada grau de elevação na temperatura.
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ESCOAMENTO
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Escoamento é o caminho que o fluido percorre no equipamento.
Dependendo da maneira com o fluido escoa, o escoamento pode ser de dois tipos:
Escoamento laminar ou Escoamento turbulento.
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No escoamento laminar, as partículas do fluido deslocam-se paralelamente umas às outras, praticamente sem se misturarem, como se formassem camadas de deslocamento com sentido preferencial.
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No escoamento turbulento, as partículas fluem em todas as direções e provocam turbilhonamento e redemoinhos. Isso acontece na associação de velocidades elevadas associadas a viscosidades baixas. O escoamento de água e de gases é sempre do tipo turbulento. A ilustração a seguir representa esquematicamente esse fenômeno.
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A turbulência favorece as trocas de calor e a mistura do próprio fluido no interior da tubulação, tornando-o mais homogêneo.
Vários fatores influenciam no tipo de escoamento, a saber:
Velocidade do fluido;
Diâmetro da tubulação;
Viscosidade do fluido;
Densidade do fluido.
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PERDA DE CARGA
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Perda de carga é a queda de pressão que um fluido sofre quando escoam por uma tubulação, devido a atritos e acidentes provocados por curvas, válvulas, derivações e outros acessórios.
Nos equipamentos, as perdas de carga podem ser provocadas por defletores, chicanas, recheios.
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Bibliografia Consultada
• Correia, Josué – Segurança na Operação de Unidades de Processo.
• Rodrigues , Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. – Mecânica dos Fluidos.
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