Atps de Fsica IIIDesafioFarinha, malte, caf instantneo, acar e leite em p tm sido a causa de muitas exploses na indstria alimentcia em anos recentes. As estatsticas mostram que mais de 30% das exploses, envolvendo ps ocorreram na indstria alimentcia e de rao animal.Alm de danos fsicos e fatalidades, essas exploses acabam por causar interrupo de negcios e perdas financeiras. Dependendo da severidade do incidente, o tempo de parada e as perdas de produo podem se estender de semanas at meses. Pagamento de indenizaes, tempo necessrio para conduzir uma investigao, fazer mudanas na planta existente e reprojetar, adquirir e comissionar novas instalaes acaba sendo o resultado de lies aprendidas tardiamente. Em alguns casos a planta poder estar totalmente condenada. Fonte: Exploses. Disponvel em:. Acesso em 10 abril 2012.

Figura 1 Caso de uma planta aps a exploso Fonte: Exploses. Disponvel em:. Acesso em 10 abril 2012.

O desafio investigar o que pode ocasionar a exploso de uma fbrica na rea de indstria alimentcia e promover medidas de segurana do empreendimento em relao aos fenmenos eltricos e magnticos, comparada com o estudo de caso de uma fbrica de chocolate que relatado por meio do seu Livro-texto e est relatado abaixo. O mistrio do chocolate em p. Exploses provocadas por descargas eltricas (centelhas) constituem um srio perigo nas indstrias com ps muito finos. Uma dessas exploses aconteceu em uma fabrica de biscoitos na dcada de 1970. Os operrios costumavam esvaziar os sacos de chocolate em p que chegavam fabrica em uma bandeja, na qual o material era transportado atravs de canos de plstico at o silo onde era armazenado. No meio desse percurso duas condies para que uma exploso ocorresse foram satisfeitas: (1 condio) o mdulo do campo eltrico ultrapassou 3,0 x 106 N/C, produzindo uma ruptura dieltrica do ar; (2 condio) a energia da centelha resultante ultrapassou 150 mJ, fazendo com que o p explodisse. Como parte tambm da investigao da exploso ocorrida na fbrica de biscoitos, o potencial eltrico dos operrios foi medido enquanto esvaziavam sacos de chocolate em p em uma bandeja, produzindo uma nuvem de p de chocolate. Fonte: HALLIDAY, David; RESNICK, Robert. Fsica II. 1a ed. Rio de Janeiro: LTC - Livros Tcnicos e Cientficos, 2009.Objetivo do desafioO desafio promover medidas de segurana quanto aos fenmenos eltricos e numa fbrica na rea de indstria alimentcia, comparada com o estudo de caso magnticos acima, de acordo com as informaes dadas em cada etapa. Este desafio importante para que o aluno adquira uma slida base conceitual dos fatores necessrios para a elaborao de projeto, capacitando o aluno a aplicar a teoria estudada em sala de aula para o desenvolvimento de projetos.

Etapa 1

Aula-tema: Campo Eltrico.Essa atividade importante para compreender a ao e a distncia entre duas partculas sem haver uma ligao visvel entre elas e entender os efeitos dessa partcula sujeita a uma fora criada por um campo eltrico no espao que as cerca. Para realiz-la, devem ser seguidos os passos descritos.

Passo 1 (Aluno)Pesquisar em livros da rea, revistas e jornais, ou sites da internet, notcias que envolvem exploses de fbricas que tm produtos que geram ou so a base de p.Fizemos as pesquisas conforme solicitado nos seguintes sites:/docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwU0d0cU13dFlsVlE/Edit data de acesso:28/09/14http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/explosoes-acidentais-alguns-materiais-podem-causar-acidentes-serios.htm acesso:27/09/14http://g1.globo.com/rs/rio-grande-do-sul/noticia/2012/01/explosao-destroi-parte-de-torre-de-fabrica-de-leite-em-po-no-rs.html acesso: 27/09/14Ps so materiais formados por partculas de meio milmetro (500 m) ou menos. Enquanto um bloco de madeira de 1 cm, por exemplo, apresenta uma rea de 6 cm2, o mesmo bloco reduzido a p apresenta mais de 120 cm2de rea!J aconteceram exploses por causa de poeira acumulada em sistemas de exausto de indstrias que trabalham com material slido combustvel, como madeira, farinha, acar, tecidos, etc., alm das funestas exploses em minas de carvo (em que h tambm hidrocarbonetos).Geralmente, a primeira exploso pequena, mas a sua onda de choque "levanta a poeira" eventualmente acumulada por perto e d origem a uma srie de outras exploses, que so suficientemente violentas para causar resultados catastrficos - matando funcionrios e destruindo fbricas.No entanto, a exploso inicial s ocorre se houver p disperso e se houver uma fonte inicial de combusto, de forma que no difcil prevenir acidentes.Fonte: http://educacao.uol.com.br/disciplinas/quimica/explosoes-acidentais-alguns-materiais-podem-causar-acidentes-serios.htm

Passo 2 ( Equipe)Calcular o valor potencial eltrico (V) produzido por uma carga pontual.

= .d= e da cos o= e da cos o= e a cos (0)= E 4r = E4r =

E = k = K = 8.99.109 n.m/c E = k.

Passo 3 (Equipe)Determinar a energia armazenada num operrio, considerando que o homem pode ser modelado por uma capacitncia efetiva de 200 pF e cada operrio possui um potencial eltrico de 7,0 kV em relao a Terra, que foi tomada como potencial zero. Equao:E = K.

k.(-7) = E.r q = - q = - q = -0,83.10-6 C q = - 0,83 mC

Passo 4 Idem ao Passo 1Um corpo em equilbrio eletrosttico, ou seja, quando todos possveis responsveis por sua eletrizao acomodam-se em sua superfcie, pode ser caracterizado por sua densidade superficial mdia de cargas , que por definio o resultado do quociente da carga eltrica Q, pela rea de sua superfcie A. Com o valor da carga e da rea da esfera, determine a densidade superficial de cargas () da esfera.Pm = = = -2,64.10-9 C/cm

Etapa 2

Aula-tema: Potencial Eltrico. Capacitncia.Essa atividade importante para compreender a definio de potencial eltrico e conseguir calcular esse potencial a partir do campo eltrico. Essa etapa tambm importante para estudar a energia armazenada num capacitor, considerando situaes cotidianas. Para realiz-la, devem ser seguidos os passos descritos. Passo 1 ( Equipe)Determinar uma expresso para o potencial eltrico de uma carga pontual em funo da distncia r a partir da calota. (pesquisar por potencial eltrico produzido por uma carga pontual)V = - . d V = -k.q V = onde:V = para r R dentro da cascaV = para R > r fora da casaPasso 2 ( Equipe)Calcular o valor potencial eltrico (V) produzido por uma carga pontual.V = Passo 3 (Equipe)Determinar a energia armazenada num operrio, considerando que o homem pode ser modelado por uma capacitncia efetiva de 200 pF e cada operrio possui um potencial eltrico de 7,0 kV em relao a Terra, que foi tomada como potencial zero. Equao:U = CV U =

Passo 4 (Equipe)Verificar a possibilidade de uma exploso, considerando que somente ocorrer exploso caso a energia ultrapasse 150 mJ. Conclua informando se nessas condies ocorrer ou no exploso e justifique.Ocorrera Exploso