ATPS FISICA III

Apresentação

“Farinha, malte, café instantâneo, açúcar e leite em pó têm sido a causa de muitas explosões na indústria alimentícia em anos recentes”. As estatísticas mostram que mais de 30% das explosões, envolvendo pós ocorreram na indústria alimentícia e de ração animal. Além de danos físicos e fatalidades, essas explosões acabam por causar interrupção de negócios e perdas financeiras. Dependendo da severidade do incidente, o tempo de parada e as perdas de produção podem se estender de semanas até meses. Pagamento de indenizações, tempo necessário para conduzir uma investigação, fazer mudanças na planta existente e reprojetar, adquirir e comissionar novas instalações acaba sendo o resultado de lições aprendidas tardiamente. Em alguns casos a planta poderá estar totalmente condenada”.

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Figura 1.1 Fonte: Explosões.

 Disponível em: <www.processos.eng.br/Portugues/PDFs/explosoesI.pdf>.

Acesso em 10 abril 2012.

O desafio é investigar o que pode ocasionar a explosão de uma fábrica na área de Indústria alimentícia e promover medidas de segurança do empreendimento em relação aos fenômenos elétricos e magnéticos, comparada com o estudo de caso de uma fábrica de chocolate que é relatado por meio do seu Livro-texto e está relatado abaixo.

“O mistério do chocolate em pó explosões provocadas por descargas elétricas (centelhas) constituem um sério perigo nas indústrias com pós muito finos. Uma dessas explosões aconteceu em uma fabrica de biscoitos na década de 1970. Os operários costumavam esvaziar os sacos de chocolate em pó que chegavam a fabrica em uma bandeja, na qual o material era transportado através de canos de plástico até o silo onde era armazenado.

No meio desse percurso duas condições para que uma explosão ocorresse foram satisfeitas: (1° condição) o módulo do campo elétrico ultrapassou 3,0 x 106 N/C, produzindo uma ruptura dielétrica do ar; (2° condição) a energia da centelha resultante ultrapassou 150 mJ, fazendo com que o pó explodisse. Como parte também da investigação da explosão ocorrida na fábrica de biscoitos, o potencial elétrico dos operários foi medido enquanto esvaziavam sacos de chocolate em pó em uma bandeja, produzindo uma nuvem de pó de chocolate.

Objetivo do Desafio 

O objetivo do trabalho é promover medidas de segurança quanto aos fenômenos elétricos e magnéticos numa fábrica na área de indústria alimentícia. Este desafio é importante para que possamos adquirir uma sólida base conceitual dos fatores necessários para a elaboração de projeto e nos capacitando a aplicar a teoria estudada em sala de aula para o desenvolvimento de projetos.

Etapa 01 Campo Elétrico: Lei de Gauss

Essa atividade é importante para compreender a ação e a distância entre duas partículas sem haver uma ligação visível entre elas e entender os efeitos dessa partícula sujeita a uma força criada por um campo elétrico no espaço que as cerca.

Passo 2

Supor que o pó (produto) de sua empresa esteja carregado negativamente e passando por um cano cilíndrico de plástico de raio R= 5,0 cm e que as cargas associadas ao pó estejam distribuídas uniformemente com uma densidade volumétrica r. O campo elétrico E aponta para o eixo do cilindro ou para longe do eixo? Justificar.

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                                                R[pic 6]

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                                                                                                   r

                                                                                                             

                                l

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Figura 2.1 Cilindro Interno Gaussiano

                    =     [pic 14][pic 11][pic 12][pic 13]

            =                   [pic 20][pic 21][pic 22][pic 15][pic 16][pic 17][pic 18][pic 19]

                          Q       =  [pic 27][pic 28][pic 23][pic 24][pic 25][pic 26]

Q =2,80x10-1

                                          :.                                                    

 Equação I

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                  [pic 33][pic 34][pic 31][pic 32]

Equação III

   =  E . A                   [pic 37][pic 38][pic 35][pic 36]

                       [pic 41][pic 42][pic 43][pic 39][pic 40]

E = N/C[pic 44]

   E =              [pic 46][pic 47][pic 45]

Equação II

Resposta: Elas apontam para longe do eixo. Pois a carga negativa é a que tem tendência a se desprender do átomo passando assim para o cilindro de plástico.

Passo 4

Verificar a possibilidade de uma ruptura dielétrica do ar, considerando a primeira condição, ou seja, o campo calculado no passo anterior poderá produzir uma centelha? Onde?