ATPS Fisica 3 Completo

8/10/2019 ATPS Fisica 3 Completo

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ETAPA 01

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.

Uma exploso destruiu parte da torre da fbrica de leite em p da empresa BR Foods, na

cidade de Trs de Maio, no noroeste do Rio Grande do Sul. Segundo o Corpo de Bombeiros do

municpio, o acidente ocorreu dia 27/01/12 por volta das 12h20. Para combater as chamas no

alto, os bombeiros precisaram do auxlio de um caminho com guindaste.O setor da fbrica

que explodiu era todo informatizado. O local estava vazio no momento do acidente. No

houve feridos. A fbrica comeou a funcionar em agosto do ano de 2011, com capacidade

mensal para processar pelo menos 2 mil toneladas de leite em p.Em nota oficial emitida s

17h30 do mesmo dia da exploso, a BR Foods disse que o fogo provocado pela exploso foi

rapidamente controlado pelos bombeiros. O incidente ficou restrito cmara de secagem de

leite em p, equipada com um sistema anti-incndio. A estrutura fsica da unidade no foiatingida.

Passo 2 (Equipe)

Supor que o p (produto) de sua empresa esteja carregado negativamente e passando por um

cano cilndrico de plstico deraio R= 5,0 cm e que as cargas associadas ao p estejam

distribudas uniformemente com uma densidade volumtrica r . O campo eltrico E aponta

para o eixo do cilindro ou para longe do eixo? Justificar.

Elas apontam para longe do eixo. Pois a carga negativa a que tem tendncia a se desprender

do tomo passando assim para o cilindro de plstico

Passo 3 (Equipe)

Escrever uma expresso, utilizando a Lei de Gauss, para o mdulo do campo eltrico no

interior do cano em funo da distncia r do eixo do cano. O valor de E aumenta ou diminui

quando r aumenta? Justificar. Determinar o valor mximo de E e a que distncia do eixo do

cano esse campo mximo ocorre para Q = 1,1 x 10 C/m3 (um valor tpico).

V=r2h

V=0,0520,05

V=3,92710-4cm3

=1,110-33,92710-4=>2,80 Kg/cm3

r2LEo=E2rL

2,48109=E3,1410-1

E=2,481093,1410-1=>7,91109C

E=7,91 GC

O campo eltrico dentro do cano varia linearmente com a distncia r, quando r aumenta o

campo eltrico diminui.

Passo 4 (Equipe)

Verificar a possibilidade de uma ruptura dieltrica do ar, considerando a primeira condio,

ou seja, o campo calculado no passo anterior poder produzir uma centelha? Onde?


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Verificar a possibilidade de uma rupturadieltrica do ar, considerando a primeira condio, ou

seja, o campo calculado no passo anterior poder produzir uma centelha? Onde?

R= Sim haver a produo de uma centelha. O valor calculado mostra que ocorrer uma

ruptura dieltrica e como o p esta carregada negativamente e passando por um cano

cilndrico, ou seja, a carga negativa no ncleo.

ETAPA 02

PASSO 1 (Equipe)

Determinar uma expresso para o potencial eltrico em funo da distancia r a partir do eixo

do cano. (O potencial zero na parede do cano, que est ligado a terra).

V=(K.Q)/R

Passo 2 (Equipe)

Calcular a diferena de potencial eltrico entre o eixo do cano e a parede interna para uma

densidade volumtrica de cargas tpica, Q = 1,1 x 10 C/m3.

V eixo = - . r22 . 0 -1,1.10-3 . 0,0522 . 8,85.10-12 = -2,75.10-617,7.10-12 =-0,155.106 = -

1,55.105

V parede=0

DV= V eixoV parede-1,55.105-0= -1,55.105JC

Passo 3Determinar 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.

cada operrio possui um potencial eltrico de 7,0 kV em relao a Terra, quefoi tomada como

potencial zero.

C = Q/(V @) Q = C.V

Q = 20010-127,0103

Q = 1,410-6C

Q = 1,4 C

Passo 4 (Equipe)

Verificar a possibilidade de uma exploso, considerando a segunda condio, ou seja, a energia

da centelha resultante do passo anterior ultrapassou 150 mJ, fazendo com que o p

explodisse?

Resp.: De acordo com os resultados obtidos no passo anterior, foi analisado e concludo que a

energia gerada no suficiente para que a centelha seja gerada.

Etapa 3

Passo 1 (EQUIPE)


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Determinar a expresso para a corrente i (o fluxo das cargas eltricas associadas ao p) em

uma seo reta do cano. Calcular o valor de i para as condies da fbrica: raio do cano R = 5,0

cm velocidade v = 2,0 m/s e densidade de cargas Q = 1,1 x 10-3 C/m3

Resoluo:

I = Q/t t=d/v

t=(5x10^(-2))/2

t=2.5x10^(-2)s

i = ( 1.1 x10^(-3))/(2.5x10^(-2) ) i =4.4 x 10^(-2) A

Passo 2 (Equipe)

Determinar a taxa (potncia) com a qual a energia pode ter sido transferida do p para uma

centelha quando o p deixou o cano. Considerar que quando o p saiu do cano e entrou nosilo, o potencial eltrico do p mudou e o valor absoluto dessa variao foi pelo menos igual a

diferena de potencial calculada no passo2 na etapa 2.

P= U.iP=-1,55.105

1,7.10-5=2,64W

Passo 3 (Equipe)

Calcular a energia transferida para a centelha se uma centelha ocorreu no momento em que o

p deixou o tubo e durou 0,20 s (uma estimativa razovel).

E=P. t 2,64 . 0,20=0,53 J

Passo 4 (Equipe)

Calcular qual deve ser a resistncia entre a pulseira e a terra para que seu corpo chegue ao

nvel seguro de potencial de 100 V em 0,3 s, ou seja, um tempo menor que o que voc levaria

para tocar no silo. Se voc usar uma pulseira condutora em contato com a terra seu potencial

no aumentar tanto quando voc se levantar, alm disso, a descarga ser mais rpida, pois a

resistncia da ligao a terra ser menor que a dos sapatos. Suponha que no momento que

voc se levanta o potencial do seu corpo de 1,4 kV e que a capacitncia entre seu corpo e a

cadeira de 10 pF.V=R.1

100=R. 4,6x10

R=2,17x10

I=Q/t

I= 1,4x10/0,3

I= 4,6x10A

C = Q/V

10pF = Q/1,4x10

Q= 1,4x10 C

Etapa 4Passo 2


4/5

F=K.q/d

F=9x10.1,1x10/0,5

F=39x10

Passo 3

Concluso:

Diante dos Clculos realizados foi constatado que duas condies para que uma exploso

ocorresse foram satisfeitas: (1 condio) o modulo do campo eltrico ultrapassou 3,0x10

N/C,produzindo uma ruptura dieltrica do ar; (2 condio) a energia da centelha resultante

ultrapassou 150 mJ, fazendo com que o p explodisse.

Passo 4

[...] 1.15Silos e Armazns

1.15.1Os silos devem ser adequadamente dimensionados e construdos em solo com

resistncia compatvel com s cargas de trabalho [...]

1.15.4 obrigatria a preveno dos riscos de exploses, incndios, acidentes mecnicos,

asfixia e dos decorrentes da exposio a agentes qumicos, fsicos e biolgicos em todas asfases da operao do silo.

1.15.5A escolha do modo de operao dos silos deve levar em considerao os riscos

sade e segurana dos trabalhadores e ao meio ambiente

1.15.6 obrigatria a utilizao segura de todas as maquinas e equipamento envolvidos no

processo de operao dos silos [...]

1.15.10Antes da entrada de trabalhadores na fase de abertura dos silos deve ser medida a

concentrao de oxignio e o limite de explosividade relacionado ao tipo de material estocado.

[...]

1.15.12Devem ser avaliados permanentemente os riscos de combusto espontnea e

exploso atravs do controle dos seguintes parmetros:a) quantidade e tipo de p em suspenso;

b) tamanho das partculas;

c) umidade e temperaturaambientes;

d) grau de umidade do produto armazenado;

e) concentrao de oxignio;

f) variao da temperatura em funo da fermentao do material ensilado;

g) formao de gases e vapores inflamveis [...]

1.15.13Devem ser adotadas medidas para a preveno de exploses derivadas da

combusto acelerada de poeiras decorrentes da movimentao de gros [...]

1.15.15Os elevadores e sistemas de alimentao dos silos devem ser projetados e operados

de forma a evitar o acumulo de poeiras, em especial nos pontos onde seja possvel a gerao

de centelhas por eletricidade esttica.

1.15.16todas as instalaes eltricas e de iluminao no interior dos silos devem ser

antideflagrantes.

1.15.17Servios de manuteno por processos de soldagem, operaes de corte ou que

gerem eletricidade esttica devem ser realizados exclusivamente nos perodos em que os silos

estejam vazios e libres de poeiras e contaminantes.

1.15.18Nos intervalos de operao dos silos o empregador rural ou assemelhado deve

providenciar adequada limpeza dos silos para remoo de poeiras.


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1.15.19Os silos devem possuir sistemas de ventilao capaz de evitar acumulo de gases e

poeiras. (BRASIL, Ministerio do Trabalho e Emprego, 2001)

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