01_Operador_Processo_Noções de Grandezas fisicas e unidades

7/27/2019 01_Operador_Processo_Noções de Grandezas fisicas e unidades

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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 etreinamento 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

[email protected]

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INTRODUÇÃO

• Qual a função de um operador de processo?

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INTRODUÇÃO

OPERAR PROCESSOS UTILIZANDOTÉCNICAS E PADRÕES A FIM DEMANTER O PRODUTO FINAL EM

CONFORMIDADE E GARANTIR AMENOR PERDA POSSÍVEL, OU SEJA, OLUCRO, 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 seussapatos.Isso acontece porque os pés da pessoaexerceram uma força sobre a superfície emque se apoiaram.

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Pressão

• Pois bem, toda força, quando aplicada sobre umaárea tem como resultado uma grandeza físicachamada de pressão. Isso quer dizer que pressãoé a força distribuída por uma determinadaárea. Por ser uma grandeza física, a pressão pode serrepresentada 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 asuperfície 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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Físico italiano chamadoEvangelista 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 pressãoatmosférica local. Para medi-la, usam-se instrumentosdenominados manômetros; por essa razão, a pressãorelativa 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 leiturado manômetro pode ser positiva (quando indica o

valor da pressão acima da pressão atmosféricalocal) ou negativa (quando se tem um vácuo).Quando se fala em pressão de uma tubulação degás, 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, serásempre 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 Absoluta4 Kgf/cm2 - Pressão RelativaO fato de se omitir esta informação na indústriasignifica que a maior parte dos instrumentos mede

pressão relativa. 19



PRESSÃO NEGATIVA OU VÁCUO

É quando um sistema tem pressão relativa menor quea pressão atmosférica.

PRESSÃO DIFERENCIAL

É a diferença entre 2 pressões, sendo representada

pelo símbolo ∆P (delta P). Essa diferença depressão 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 deum determinado fluido com otempo de escoamento deste

fuido.

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QUANTO MAIOR A ÁREA DA SECÇÃO

TRANSVERSAL DA TUBULAÇÃO,MENOR A VELOCIDADE DEESCOAMENTO 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. Essefenômeno acontece porque as moléculas sãodotadas de energia de agitação chamada deenergia térmica.

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Para saber quanta energia térmica tem um corpo, mede-sesua temperatura, que nada mais é que a grandeza queindica o nível de agitação das partículas. Assim, quantomaior é a agitação das partículas, maior é atemperatura do corpo.

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Quando dois corpos com temperaturas diferentes são postos em contato, acontece a transferência deenergia térmica que passa de um corpo mais

quente para o corpo mais frio, até que se alcance oequilíbrio térmico, ou seja, até que astemperaturas se tornem iguais.

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Essa energia térmica que passa de um corpo paraoutro, 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 escalaCelsius, 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 daágua em ebulição.

Na escala Celsius, por exemplo, a temperatura do gelo

fundente corresponde a 0ºC, enquanto que a temperaturada 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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180 divisões

iguais

100 divisões

iguais

100 divisões

iguais

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TRANSFERÊNCIA DECALOR

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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 decalor. O calor pode propaga-se através dassubstâncias com facilidade ou com dificuldade.

A facilidade ou dificuldade que o calor tem de

propagar-se através das substâncias recebe o nomede condutibilidade térmica e ajuda a classificar os materiais em condutores e isolantes.

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Os materiais condutores são aqueles quetransmitem o calor com mais facilidade. Os metaisem geral são bons condutores de calor.

‘Os materiais isolantes, por outro lado, são mauscondutores de calor. Materiais como tecidos, papel

e amianto são exemplos de materiais isolantes.

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FATORES QUE INFLUÊNCIAM NA



FATORES QUE INFLUÊNCIAM NATRANSFERÊNCIA DE CALOR:

Da diferença de temperatura que existeentre ambos os lados do material;

Do tamanho da superfície da face expostaao calor, ou seja, superfícies maiores transmitem mais calor;

Da espessura da parede;Do material de construção da parede.

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FORMAS DE TRANSFERÊNCIADE CALOR

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A propagação do calor acontece nossólidos, 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 éfacilmente verificado ao se colocar aextremidade de uma barra de ferro no

fogo. Após certo tempo, quem estiver segurando a outra extremidade da barra, começará a perceber que atemperatura 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 gasestrocam de posição entre si. Isso significa que, se

fosse retirada a fonte de calor – o fogo – que aqueciaa barra do exemplo anterior, e se mantivéssemos amão 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 seaquece, fica mais leve e sobe. O espaço livre deixado pelo ar quente é então ocupado pelo ar mais frio (maisdenso) que, por sua vez, se aquece, repetindo o ciclo

anterior. Dessa forma, estabelece-se uma correnteascendente do ar quente, que atua como veículotransportador de calor desde a barra de ferro até amão. Em países de clima frio, por exemplo, o sistemade aquecimento de ambientes se baseia na convecçãodo calor da água.

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RELEMBRANDO:



RELEMBRANDO:

Condução: o calor passa de molécula paramolécula.

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 ocalor é transferido sem a ajuda de nenhummaterial. O melhor exemplo desse tipo de

transmissão é o calor do Sol que chega a Terra: ocalor não vem por convecção porque não háatmosfera ligando um ao outro. O calor do Solchega até nós por ondas sementes às ondas de

radio e àquelas que transmitem a luz. São aschamadas 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 exigênciastecnológicas desse processo. Nas caldeiras, o processo

da transferência de calor entre a queima docombustível na fornalha e o aquecimento da água econseqüente 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 seaquecerem do que outras. Se uma vasilha comágua for colocada sobre uma chama e se um bloco de ferro de massa igual for colocado

sobre a mesma chama de mesma intensidade, oferro ficará logo tão quente que fará ferver qualquer gota de água que respingue sobre ele.A água, por outro lado, continuará fria osuficiente para que se possa mergulhar a mãonela 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 calorespecífico.

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O calor específico indica a quantidade decalor que cada unidade de massa determinadasubstância precisa para que sua temperatura

possa variar em 1ºC. É uma característica danatureza de cada substância. Portanto cadauma 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, suasmoléculas se agitam mais intensamente. Por causa disso, elas se movimentam e o material

se expande, isto é, aumenta de tamanho. Essefenômeno se chama dilatação térmica. Defato, com o aquecimento, o comprimento e ovolume do corpo aquecido aumentam proporcionalmente.

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Dependendo do material e das condições doaquecimento, a dilatação pode ser:

Linear, ou seja, quando o aumento é maior nosentido de uma das dimensões do corpo.

Superficial, isto é, a expansão acontece apenasna superfície do material.

Volumétrica, quer dizer, a variação de tamanhose 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 dilataçãovolumétrica.

Cada tipo de dilatação apresenta um

determinado coeficiente de dilatação térmica,ou seja, o aumento de tamanho para cada graude elevação na temperatura.

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ESCOAMENTO

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Escoamento é o caminho que ofluido percorre no equipamento.Dependendo da maneira com o

fluido escoa, o escoamento podeser de dois tipos:

Escoamento laminar ouEscoamento 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 emtodas as direções e provocam turbilhonamento eredemoinhos. Isso acontece na associação develocidades elevadas associadas a viscosidades

baixas. O escoamento de água e de gases ésempre 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 maishomogêneo.Vários fatores influenciam no tipo deescoamento, 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 fluidosofre quando escoam por uma tubulação, devido aatritos 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 deProcesso.

• Rodrigues , Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. – Mecânicados Fluidos.

Documents

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