ATPS FISICA

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RESUMO
 Essa atividade proporcionada pela instituição, temos como objetivo principal de aplicar nosso conhecimento tendo a importância para discutir as cargas em movimento, isto é, corrente elétrica e relacionar com resistência elétrica. Essas etapas também são importantes para compreender os cálculos envolvidos em um circuito elétrico como potência e energia. Onde aborda os riscos existentes nas concentrações de poeiras nas fases de armazenamento, transporte e beneficiamento de produtos agrícolas e perigosos, a soja por ser uma planta de porte baixo, ao ser colhida com colheitadeira, leva e consegue muita terra ao ser armazenado, ao movimentar-se, desprende essa poeira, que pode provocar uma doença terrível chamada silicose ou o empedramento dos Pulmões. Sob o ponto de vista da ocorrência de explosões do pó em suspensão. A literatura especializada que define explosões primárias e secundárias faz uma explanação sobre os fatores influentes e locais de risco, descreve medidas preventivas para equipamentos e instalações, assim como analisa os sistemas construtivos seguros. A prudência e a segurança são importantes nas atividades industriais sujeitas aos riscos existentes de explosão de pós em suspensão, sendo uma das soluções a captação de pó. 
2. INTRODUÇÃO
Nesta ATPS apresentaremos a 1ª e 2ª Etapa da ATPS de Física III, desenvolvendo os conhecimentos propostos com objetivo principal aplicar nossos conhecimentos, tendo como assuntos específicos aplicados Lei de Gauss, Campo elétrico, potencial elétrico, capacitância, corrente e resistências, circuitos e campos magnéticos abordados através de uma análise a respeito de explosão em uma fábrica, devido a inúmeros acidentes ocorridos ao longo dos anos nas indústrias de produtos alimentícios e agrícolas. Foram elaborados inúmeros estudos para verificar qual era a razão de tantos acidentes. Foi descobertos que o acumulo de pó em seus equipamentos eram altamente perigosos e que estes geravam as devidas explosões em seu processo produtivo, geravam explosões e no acumulo de pó vinha altamente carregado com cargas elétricas.
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ETAPA 1
3.1 Passo 1
Campo elétrico Lei de graus.
Dentre as ocorrências de explosões por pó no Brasil 
Nas indústrias no processamento de produtos que em algumas de suas fases se apresentam na forma de pó, tendo alto potencial de riscos quanto a incêndios e explosões. Qualquer material combustível é capaz de causar uma explosão catastrófica de pó se estiver suspenso, como um pó fino ou poeira, no ar ou noutra atmosfera comburente. 
A 7 de fevereiro de 2008 deu se uma grande explosão numa refinaria de açúcar perto de Savannah Geórgia, EUA. A explosão feriu mais de 30 pessoas e o número de mortos no fim de março de 2008 era de 13 pessoas. A explosão ainda está a ser investigada e as causas não são conhecidas em detalhe. Contudo a investigação inicial indica que foi uma explosão de pó. Muitas pessoas não estão cientes do risco de explosão de muitas poeiras e pós finos. Exemplos de materiais que apresentam risco de explosão, se presentes na forma de pós ou poeiras, incluem quase todos os materiais orgânicos - farinha, açúcar, plástico, amido, produtos farmacêuticos. Metais em pó como o alumínio ou magnésio também representam risco de explosão de pó.
 O tamanho das partículas é importantes, partículas menores têm maior probabilidade de ignição e de dispersão, normalmente é o oxigênio do ar, que na maioria dos casos é suficiente para que ocorra a explosão, o pó precisa estar suspenso no ar. Num edifício isto pode ocorrer por uma grande fuga ou derrame, uma pequena explosão de pó inicial, ou qualquer outra perturbação que levante camadas de pó de equipamentos ou do chão, é necessária energia para a ignição da mistura. Esta pode ser uma coisa com tão pouca energia como a eletricidade estática ou uma fonte mais potente como uma chama exposta ou um curto circuito. Exemplos: as paredes, teto, chão e telhado de ume edifício criam um confinamento, equipamentos da fábrica incluindo equipamento de processo, silos de armazenagem, coletores de pó e tubagens também criam confinamento. 
Uma pequena quantidade de pó com uma camada com menos de 1 mm de espessura em superfícies expostas quando suspensa pode cria uma nuvem de pó explosiva. Pode-se considerar que uma camada de pó cria uma situação perigosa se cobrir, em todas as superfícies, uma área superior a 5% do chão do compartimento.
Quanto maior a área de contato, maior é a facilidade de combustão. E é aí que se explica como um pó pode queimar tão rápido a ponto de explodir: a área de contato das partículas com o ar pode ser muito grande, dependendo de quão pequenas sejam as partículas, pós são materiais formados por partículas de meio milímetro (500 μm) ou menos. Enquanto um bloco de madeira de 1 cm, por exemplo, apresenta uma área de 6 cm2, o mesmo bloco reduzido a pó apresenta mais de 120 cm2 de área.
Já aconteceram explosões por causa de poeira acumulada em sistemas de exaustão de indústrias que trabalham com material sólido combustível, como madeira, farinha, açúcar, tecidos, etc., além das funestas explosões em minas de carvão (em que há também hidrocarbonetoGeralmente, a primeira explosão é pequena, mas a sua onda de choque "levanta a poeira" eventualmente acumulada por perto e dá origem a uma série de outras explosões, que são suficientemente violentas para causar resultados catastróficos.No entanto, a explosão inicial só ocorre se houver pó disperso e se houver uma fonte inicial de combustão, de forma que não é difícil prevenir acidentes.
 Passo 2 
Supondo que o pó (produto) de sua empresa esteja carregado negativamente e passando por um cano cilíndrico de raio R= 5,0cm e que as cargas associadas ao pó estejam distribuídas uniformemente com uma densidade volumétrica p.o campo elétrico e E aponta para o eixo do cilindro ou Lara longe do eixo? Justificar.
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. Em condições normais, o átomo é eletricamente neutro, ou seja, o número de prótons é igual o número de elétrons, entretanto o elétron tem grande poder de se libertar dos átomos e eletrizar outra substância.
Tanto elétron quanto prótons criam em torno de si uma região de influência, ou campo de forca, quando um elétron e um próton é o suficiente para que seus campos de forças possam influir um sobre o outro, eles se atraem mutuamente. Mais se dois elétrons põem em contato seus campos de forças eles se repelem entre si. O mesmo acontece quando dois elétrons se aproximam. Para designar essas atrações e repulsões, podemos disser que as partículas possuem algo chamado carga elétrica, que produz os campos de força. Os elétrons possuem carga elétrica negativa e o próton positiva, às cargas oposta se atraem e as cargas iguais se repelem.
Passo 3 
Escrever uma expressão, utilizando a Lei de Gauss, para o módulo do campo elétrico no interior do cano em função da distância r do eixo do cano. O valor de E aumenta ou diminui quando r aumenta? Justificar. 
Determinar o valor máximo de E a que distância do eixo do cano esse campo máximo ocorre para p = 1,1 x 10-3 C/m3 (um valor típico). 
Resolução: 
E= 39.106 N/C Quanto menor a área, maior o valor de E. 
E=8,99.109 .1,1.10-3 /(1.1.10-3)²
E= 8.10¹²N/C 
O módulo E tem o maior valor, quando o r é igual ao valor de Q. 
De= 0,5 m – 1,1. 10-6
De= 0,499 de distância do eixo.
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? 
Resposta: 
Para o ar, ele ocorre para campos elétricos da ordem de 3.106 V/m, então o campo calculado pode produzir centelha. Em qualquer ponto.
ETAPA 2
Passo 1
 Passo 2 
Calcular a diferençade potencial elétrico entre o eixo do cano e a parede interna para uma densidade volumétrica de cargas típica, r = 1,1 x 10-3 C/m3.
Resolução: 
U=k.q/d = 9.109 n.m2/c2 1,1.10-3 c/m3 / 0,5 m 
U= 19,8 .106 V
Passo 3 
Determinar a energia armazenada num operário, considerando que o homem pode ser modelado por uma capacitância efetiva de 200 pF e cada operário possui um potencial elétrico de 7,0 kV em relação a Terra, que foi tomada como potencial zero
Resolução:
F=C/V 
200pF=Q/7000 
Q=1,4.10-6 C 
C=Q/V 
C=1,4.10-6/7000 
C=2.10-10F
Obs.: A energia armazenada num capacitor é igual ao trabalho feito para carregá-lo
Passo 4 :
Verificar a possibilidade de uma explosão, considerando a segunda condição, ou seja, a energia da centelha resultante do passo anterior ultrapassou 150 mJ, fazendo com que o pó explodisse? 
Resolução:
W=Q.V
W=1,1. 10-³. 19,8. 106
W= 21.103 J > 150.10-3 J 
Portanto a energia resultante ultrapassou, fazendo com que o pó tenha potencial de explosão.
5. Etapa 3
5.1 Passo 1
Determinar a expressão para a corrente i (o fluxo das cargas elétricas associadas ao pó) em uma seção reta do cano. Calcular o valor de i para as condições da fábrica: raio do cano R =5,0 cm., velocidade v = 2,0 m/s e densidade de cargas r = 1,1 x 10-3 C/m3
Resposta: 
Em um cano L:
Densidade de carga n.e 
Carga total no cano ∆q = n.e.A.L
A carga percorre o comprimento em um intervalo de tempo ∆t:
∆t=LV Portanto i=∆q∆t=n.e.A.LL/V=n.Ea.L.VL
I =n.e.A.v.Expressao
NE= densidade da carga 
A= área da seção =∏R²
V=velocidade
Aplicando os dados:
I=n.e.A.V
I =(1.1x10-³C/m³).(3,14).(0,05m)².(2.0m/s)
 5.2 Passo 2 
Determinar a taxa (potência) com a qual a energia pode ter sido transferida do pó para uma Centelha quando o pó deixou o cano. Considerar que quando o pó saiu do cano e entrou no silo, o potencial elétrico do pó mudou e o valor absoluto dessa variação foi pelo menos iguala diferença de potencial calculada no passo 2 na etapa 2.
Resposta:
P=U.I
P=-1,55. 10 5.1,710-5
P=2,64w
5.3 Passo 3 
Calcular a energia transferida para a centelha se uma centelha ocorreu no momento em que o pó deixou o tubo e durou 0,20 s (uma estimativa razoável).
Resposta:
E=P.∆t→2,64. 0.20 =0.53J
5.4 Passo 4 
Calcular qual deve ser a resistência entre a pulseira e a terra para que seu corpo chegue ao nível seguro de potencial de 100 V em 0,3 s, ou seja, um tempo menor que o que você levaria para tocar no silo. Se você usar uma pulseira condutora em contato com a terra seu potencial não aumentará tanto quando você se levantar, além disso, a descarga será mais rápida, pois a.
Resistência da ligação a terra será menor que a dos sapatos. Suponha que no momento que você se levanta o potencial do seu corpo é de 1,4 kV e que a capacitância entre seu corpo e a cadeira é de 10 pF.
Resposta:
V= R. I I= Q/t C= Q/V
100= R. 4,6. 10-8
I= 1,4. 10-8/0, 3 10
pF = Q/1,4 . 103
R= 2,17. 109
Ω I= 4,6. 10-8
A Q= 1,4. 10-8C
ETAPA 4
6.1 Passo 1 
Essa atividade é importante para compreender o campo magnético terrestre e atuação dele numa determinada região. Nessa atividade também definir as medidas de segurança na instalação de uma fábrica de pó.
Pesquisar sobre o campo magnético terrestre, como ele é produzido e como esse campo varia de acordo com a localidade. Pesquisar também qual é o valor do campo magnético na sua região.
O fenômeno do magnetismo terrestre é o resultado do fato de que toda a Terra se comporta como um enorme ímã. Os pólos magnéticos da Terra não coincidem com os pólos geográficos de seu eixo. Além disso, as posições dos pólos magnéticos não são constantes e mostram mudanças observáveis de ano para ano. 
A medida da intensidade do campo magnético é feita com instrumentos chamados magnetômetros, que determinam a intensidade do campo e as intensidades em direção horizontal e vertical. A intensidade do campo magnético da Terra varia-nos diferentes pontos da superfície do planeta.Os estudos da Física aliados aos recursos tecnológicos de análise de dados demonstram que o Campo Magnético da Terra se encontra em franco declínio. 
Segundo o Dr. Thomas G. Barnes, esta constatação refuta, por completo, a Teoria da Evolução e do Big Bang. É, porém, lógico admitir que se o campo magnético terrestre se encontra em declínio, isto é porque já foi anteriormente mais forte. 
Ao se tomar a sua taxa de declínio e aplicá-la ao inverso (a fim de determinar a sua força no passado), cálculos podem ser realizados utilizando-se, por exemplo, 30 000 ou 40 000 anos. Com estes cálculos pode-se entender que o campo magnético terrestre teria sido incrivelmente forte se a terra tivesse, de fato, mais do que dez mil anos. Toda a terra seria assim como uma estrela magnética excessivamente quente, logo nenhuma forma de vida poderia sobreviver e nem mesmo existir. 
A maior parte do magnetismo terrestre que pode ser mensurado sobre a superfície da terra, provém de forças magnéticas do interior da terra. O declínio se dá na quantidade total de energia, não apenas na intensidade da superfície, e este declínio obedece a uma taxa de declínio rápida, não sendo assim cientificamente possível que a terra tenha mais do que 10 mil de anos. 
Em um raciocínio hipotético retroativo no tempo, pelas leis da Física, aplicadas na crítica das teorias Evolucionistas, teríamos a visualização de uma sequência temporal absurda onde passaríamos por uma gravidade intolerável, seríamos pregados no chão e depois desintegraríamos juntamente com o planeta inteiro.
6.2 Passo 2 (equipe)
Calcular o valor força elétrica que age sobre uma carga elétrica que se move no cano de acordo com as condições apresentadas no passo 1 da etapa 3 e no passo anterior dessa etapa.
F= K.q/d²
F= 9.109. 1,1.10-³/0,5²
F= 39.106N
6.3 Passo 3 
Analisar as condições que foram discutidas nesse desafio para que ocorresse a explosão na fábrica e sugerir as medidas de segurança que deveriam ter sido adotadas para que não tivesse ocorrido.
Conclusão:
Diante dos cálculos realizados foi constatado que duas condições para que uma explosão ocorresse foram satisfeitas: (1° condição) o módulo do campo elétrico ultrapassou 3,0 x 106N/C, produzindo uma ruptura dielétrica do ar; (2° condição) a energia da centelha resultante ultrapassou 150 mJ, fazendo com que o pó explodisse.
6.4 Passo 4 
Elaborar um relatório intitulado “Relatório: Medidas de Segurança quanto aos fenômenos eletromagnéticos em uma Fábrica que envolve Nuvem de Pó” com o conteúdo desenvolvido nos passos anteriores desta etapa e entregar ao professor na data agendada, de acordo com a padronização definida.
MEDIDAS PREVENTIVAS
O Ministério do Trabalho e Emprego sancionou em 2001 a Portaria que estabelece indicações básicas para se evitar acidentes também provenientes da explosão por pó de produtos agrícolas.
1.15.1 – Os silos devem ser adequadamente dimensionados e construídos em solo com resistência compatível às cargas de trabalho. 
1.15.4 – É obrigatória a prevenção dos riscos de explosões, incêndios, acidentes mecânicos, asfixia e dos decorrentes da exposição a agentes químicos, físicos e biológicos em todas as fases da operação do silo.
1.15.5 – A escolha do modo de operação dos silos deve levar em consideração os riscos à saúde e segurança dos trabalhadores e ao meio ambiente.
1.15.6 – É obrigatória a utilização segura de todas as máquinas e equipamentos envolvidos no processo de operação dos silos. [...]
1.15.10– Antes da entrada de trabalhadores na fase de abertura dos silos deve ser medida a concentração de oxigênio e o limite de explosividade relacionado ao tipo de material estocado. 
1.15.12 – Devem ser avaliados permanentemente os riscos de combustão espontânea e explosão através do controle dos seguintes parâmetros:
a) quantidade e tipo do pó em suspensão;
b) tamanho das partículas;
c) umidade e temperatura ambientes;
d) grau de umidade do produto armazenado;
e) concentração de oxigênio;
f) variação da temperatura em função da fermentação do material ensilado;
g) formação de gases e vapores inflamáveis .
1.15.13 – Devem ser adotadas medidas para prevenção de explosões derivadas da combustão acelerada de poeiras decorrentes da movimentação de grãos.
1.15.15 – Os elevadores e sistemas de alimentação dos silos devem ser projetados e operados de forma a evitar o acúmulo de poeiras, em especial nos pontos onde seja possível a geração de centelhas por eletricidade estática.
1.15.16 – Todas as instalações elétricas e de iluminação no interior dos silos devem ser antideflagrantes.
1.15.17 – Serviços de manutenção por processos de soldagem, operações de corte ou que gerem eletricidade estática devem ser realizados exclusivamente nos períodos em que os silos estejam vazios e livres de poeiras e contaminantes.
1.15.18 – Nos intervalos de operação dos silos o empregador rural ou assemelhado deve providenciar adequada limpeza dos silos para remoção de poeiras.
1.15.19 – Os silos devem possuir sistema de ventilação capaz de evitar acúmulo de gases e poeiras. (BRASIL, Ministério do Trabalho e Emprego, 2001).
CONCLUSÃO
Como resultado adquirido neste trabalho, pode se concluir que realmente o acumulo de pó em processos produtivo na indústria alimentícia e agrícola. A utilização de equipamentos e métodos de prevenção ajuda a evitar as explosões nos processo de produção. Onde abordamos tema Campo elétrico. Lei de Gauss, Corrente e Resistência, Circuitos, Campos Magnéticos notícias que envolvem explosões de fábricas que têm produtos que geram ou são a base de pó. Este trabalho nos deu a oportunidade de ampliar nossos conhecimentos, aprofundar o conteúdo da matéria explicada em sala de aula, uma vez que entramos em contato com todas as fórmulas desenvolvidas e nos permitiu aplicá-las durante o decorrer do trabalho. 
Concluímos que através da interpretação do texto com base Campo elétrico e Lei de Gauss, Corrente e Resistência, Circuitos, Campos Magnéticos nessas informações podemos desenvolver conhecimentos ao aplicar os argumentos do conceito da física para solucionar problemas envolvidos com método matemático, simulação das situações através de esboços e aplicação do conteúdo aprendido, é possível abordar e desenvolver qualquer situação nos comunicando com Física. 
 BIBLIOGRAFIA
1 Livro: HALLIDAY, David, RESNICK, Robert. Física I 7° ed. Rio de Janeiro: LTC
 
2 Técnicos e Científicos, 2007. 2. PLT: Fundamentos de Física I: Mecânica. (Holiday, David; Resnick, Robert.) 8° ed. Rio de Janeiro: LTC, 2009, volume 
<www.processos.eng.br/Portugues/PDFs/ I.pdf>
 Acesso em 07 setembros 2015. 
<www.processos.eng.br/Portugues/PDFs/I.pdf>   
Acesso em 07 setembros 2015.
<https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwUGcyMUExS3FlRnM/edit>
Acesso em: 20 abr. 2012. 
<https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwNkVMM0NNeTlmOHc/edit> 
Acesso em: 20 abr. 2012. 
<https://docs.google.com/file/d/0Bx50NPmVz1UwU0d0cU13dFlsVlE/edit> 
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