Trabalho Academico 3

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SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO……………………………………………………………………………..8
2 PRINCIPIOS DA ELETROSTÁTICA	 9
2.1 CARGAS ELÉTRICAS	9
2.2 PROCESSOS DE ELETRIZAÇÃO	10
2.3 LEIS APLICADAS NO EXPERIMENTO 	11
2.4 ELETROSTÁTICA NA ATMOSFERA.	12
3	PROBLEMAS CAUSADOS PELA ELETROSTÁTICA……………….........………18
4 ACIDENTE CAUSADO POR FALTA DE CUIDADO	19
5 CONCLUSÃO	21
REFERÊNCIAS	22
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AGRADECIMENTOS
À a empresa RETESP Industria de vedantes, que nos deu total apoio aos estudos. 
À nossos professores e tutores, pelo acompanhamento, orientação e amizade.
 
Ao Curso de Engenharia de Produção, do sistema de Ensino Presencial Conectado da Universidade Norte do Paraná.
O agradecimento ao próprio grupo de pesquisa que estiveram presentes em todos os momentos deste trabalho.
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1 INTRODUÇÃO
Definimos eletricidade estática como uma carga elétrica causada por um desbalanceamento dos elétrons na superfície de um material. Essa carga produz um campo elétrico que pode ser medido e pode afetar outros objetos. A eletrostática é uma área da eletricidade que estuda o comportamento e as propriedades das cargas elétricas que estão, geralmente, em repouso.
A eletricidade estática é o fenômeno de acumulo de cargas elétricas que se manifestam em qualquer material. Acontecem principalmente, com o processo de atrito entre materiais e, na maioria das vezes se manifestam em eventos inofensivos, mas em outros casos sua manifestação pode ser muito perigosa.
Geralmente são observadas, em locais onde a umidade do ar é muito baixa, ou seja, locais secos. Esses fenômenos da eletricidade estática acontecem quando levamos um pequeno choque ao pegar na maçaneta da porta, ao retirar uma blusa de lã e ouvir estalos, etc. Isso acontece porque tudo que existe no universo possui uma grande quantidade de carga, mas nem sempre conseguimos notá-las, por causa do equilíbrio que há entre elas. 
A energia é modificada quando há movimento de cargas elétricas, a medida que os elétrons começam a se movimentar, gerando uma corrente elétrica. Nesse caso, a eletricidade passa a ser eletricidade dinâmica ou eletrodinâmica. São exemplos dessa ciência os relâmpagos e as faíscas.
principios da eletrostática
		2.1 cargas elétricas
O conceito de matéria, que significa tudo que tem massa e ocupa um lugar no espaço. Assim, toda matéria é composta por moléculas, cada uma é formada por átomos que são compostos por três elementos: prótons, elétrons e nêutrons.
Um átomo possui um núcleo, local em que estão os prótons e os nêutrons, e uma eletrosfera, local onde estão os elétrons que ficam em órbita. Prótons e Nêutrons por sua vez, possuem massa igual, mas os elétrons tem massa bem menor do que eles. 
Imagem 01 – Estrutura de um átomo
Se pudéssemos separar os prótons, nêutrons e elétrons de um átomo, e lançá-los em direção à um imã, os prótons seriam desviados para uma direção, os elétrons a uma direção oposta a do desvio dos prótons e os nêutrons não seriam afetados. Esta propriedade de cada uma das partículas é chamada carga elétrica. Os prótons são partículas com cargas positivas, os elétrons tem carga negativa e os nêutrons tem carga neutra.
Existem dois importantes princípios da eletrostática:
Princípio da atração e repulsão: demonstra que cargas elétricas de mesmo sinal se repelem e de sinal contrário se atraem.
Princípio da conservação das cargas elétricas: em um sistema isolado eletricamente, a soma das cargas elétricas continua constante, mesmo que sejam alteradas as quantidades de cargas do sistema.
Os fenômenos eletrostáticos ocorrem quando um corpo, após passar por um processo de eletrização, fica carregado eletricamente. Os corpos eletrizados podem ficar carregados de duas formas:
positivamente: se possui mais prótons do que elétrons;
negativamente: se possui mais elétrons do que prótons.
Ele ainda pode ser neutro, se tiver a mesma quantidade de prótons e elétrons.
2.2 Processos de eletrização
2.2.1 ELETRIZAÇÃO POR ATRITO
Esse tipo de eletrização ocorre quando atritamos dois objetos, inicialmente neutros, e há a transferência de elétrons de um para o outro. O produto desse tipo de eletrização é um objeto carregado positivamente e outro carregado negativamente.
Esse tipo de eletrização acontece, por exemplo, quando penteamos os cabelos. O pente, ao atritar com os cabelos, fica eletrizado. Se ele for aproximado de pequenos pedaços de papel, irá atraí-los.
2.2.2 ELETRIZAÇÃO POR INDUÇÃO ELETROSTÁTICA
Na eletrização por indução eletrostática é necessário que haja um corpo eletrizado, que funcionará como indutor de um corpo neutro. Isso quer dizer que, os corpos não entrarão em contato um com o outro, mas haverá uma movimentação de cargas ou indução. Os elétrons do corpo neutro, dependo do sinal da carga do corpo indutor serão repelidos ou atraídos.
Existem dispositivos que mostram se um corpo está ou não eletrizado. São chamados de Eletroscópios. Um é o pêndulo eletrostático e o outro é o eletroscópio de folhas.
Imagem 02 – Pêndulo eletrostático
lei de coulomb
A lei de Coulomb foi criada por Charles Augustin Coulomb em 1785 e refere-se a força de atração e repulsão de cargas elétricas puntiformes (com massa e dimensão desprezível), ou seja, a força elétrica. Esse cientista descobriu a intensidade das forças de atração e repulsão em partículas eletrizadas através de um experimento em que ele utilizou uma balança de torção.
Ele chegou a conclusão de que quando duas cargas elétricas, representadas por q¹ e q² são separadas uma da outra por uma distância d, se repulsam. Assim ele deu origem a fórmula matemática para medir essa intensidade:
Isso quer dizer que uma força elétrica (F) de atração ou repulsão entre partículas que estão eletrizadas são diretamente proporcionais à carga elétrica de cada partícula (q1 e q2) e inversamente proporcionais ao quadrado da distância que as separa (d).
2.4 ELETROSTÁTICA NA ATMOSFERA
Os relâmpagos são descargas elétricas que ocorrem dentro de uma nuvem, entre duas nuvens, entre uma nuvem e a atmosfera, ou entre uma nuvem ou entre o solo (os chamados raios, que representam tipicamente 20% das descargas).
Benjamin Franklin quem conseguiu provar, no século XVIII, que o raio era uma simples descarga elétrica ocorrida entre nuvens eletrizadas e a Terra. Atualmente, sabe-se que essa descarga também pode ocorrer entre nuvens de potenciais diferentes.
Essas descargas elétricas são acompanhadas de emissões de luz, que recebem o nome de relâmpagos. Além disso, a descarga aquece violentamente o ar por onde passa, causando uma rápida dilatação. A expansão dessa massa gasosa, por sua vez, provoca intensa onda de pressão, que produz um som forte: o trovão.
Recentemente, após exaustivas pesquisas sobre raios, os físicos constataram que mais de 90% das descargas elétricas (raios) deslocam-se da Terra para as nuvens e menos de 10% das nuvens para a Terra. Constatou-se também que existem dois tipos de raios, os de "longa" duração (cerca de 1/4s), que podem causar incêndios e até produzir a fusão de metais, e os de "curta" duração ( cerca de 0,000001s ), que produzem fortes trovões.
Em regiões habitadas, costuma-se criar um caminho seguro para essas descargas, a fim de evitar danos. Esse caminho é o para-raios, que consiste em uma barra metálica de aproximadamente 1 m de comprimento terminada em pontas. Essa haste é colocada na parte superior das casas e dos edifícios, sendo ligada à Terra através de um fio condutor isolado da construção.
Imagem 3 – Ilustração do funcionamento de um para-raios
RELÂMPAGO DE BOLA OU GLOBULARES
Uma manifestação rara de relâmpagos, uma esfera luminosa, com tamanho aproximado de uma bola de basquete, o relâmpago de bola (também conhecido como relâmpagos globulares) pode se mover lentamente, rápida ou ficar paradas, durando em média de 4 segundos devido a sua instabilidade. Porém já foram detectados com tempo de vida de um minuto.
Relatos sobre esse fenômeno naturallevam a crer que os raios bola podem atravessar as paredes e janelas e até mesmo a fuselagem dos aviões. Mais ainda não são bem conhecidas e permanecem como mistério. Na verdade o fenômeno pode ser comum, porém é raramente visto. Até o momento as teorias apresentadas são insuficientes para esclarecer tais eventos.
Alguns cientistas argumentam que, quando raios atingem o solo os minerais se quebram em minúsculas partículas de silício e seus componentes com oxigênio e carbono. As pequenas partículas carregadas se ligam formando cadeias, que por sua vez formam redes filamentares. Estas se agrupam numa leve bola felpuda, que é sustentada por correntes de ar. Daí ela flutua como um relâmpago globular, ou como uma esfera incandescente de silício felpudo emitindo a energia absorvida do raio sob a forma de calor e luz, até que o próprio fenômeno se consuma.
Sabendo que os raios do relâmpago-bola podem assumir o formato de uma esfera, podemos assumir que essa seja uma esfera condutora isolada, com carga distribuída de maneira uniforme pela sua superfície.
Se o raio dessa esfera é R e a sua carga total é Q, então a densidade superficial de carga (σ) é constante, e igual à carga total dividida pela área da superfície da esfera:
Para definir o campo elétrico em um ponto P qualquer a uma distância r do centro O da esfera, é conveniente representar da seguinte maneira:
Observando a figura, há também a representação de uma pequena região infinitesimal de superfície na vizinhança de um ponto S com coordenadas esféricas (R, θ, Φ).
Considerando que a área infinitesimal na vizinhança do ponto S é dada por:
A carga infinitesimal nessa região pode ser obtida pela multiplicação desta área pela carga superficial:
Essa carga infinitesimal pode ser considerada pontual, portanto, o módulo do campo elétrico que ela produz no ponto S é dado por:
Onde s é a distância desde a região infinitesimal do ponto P à superfície da esfera condutora.
O campo total deverá ser na direção do eixo z, 
Expressando os ângulos em função de s, aplicando a lei dos cossenos, tem-se o seguinte:
 
Se derivarmos obteremos a expressão para :
Então:
Onde smin e smax são os valores mínimo e máximo da distância s em Φ igual a 0 e π, respectivamente.
Campo Elétrico em um ponto P pertencente ao interior da esfera:
Temos que:
Quando Φ=0, temos smin , logo ;
Quando Φ=π, temos smax , logo .
Para facilitar o cálculo:
Então,
Portanto, para qualquer ponto P pertencente ao interior da esfera, o campo elétrico será nulo!
Campo Elétrico em um ponto P na parte exterior da esfera:
Temos que:
Quando Φ=0, temos smin , logo ;
Quando Φ=π, temos smax , logo .
Para facilitar o cálculo:
Então,
Logo, podemos resumir que:
. 
PROBLEMAS CAUSADOS PELA ELETROSTÁTICA
Quem nunca fez a experiência de passar o pente no cabelo e com o ele atrair e levantar pedacinhos de papel?
A eletricidade estática é considerada um excesso ou falta de elétrons em algum corpo ou local. Se tiver carregado positivamente, faltam elétrons, ou negativamente, há excesso de elétrons. 
É uma carga que fica armazenada e, quando há oportunidade, migra de lugar.
A eletricidade estática, no dia a dia, é uma carga que não apresenta maiores problemas, porém os efeitos da estática sobre os componentes eletrônicos serão invariavelmente destrutivos. Após uma descarga eletrostática o componente pode apresentar falha total, degradação de desempenho, redução de expectativa de vida ou operação errada. No caso de circuitos digitais que utilizam memórias semicondutoras podem ser esperadas falhas de software devido à corrupção de dados armazenados nessas memórias.
Já em uma área industrial, a situação toma outra proporção, pois exerce o papel de fonte de ignição, podendo detonar uma explosão, ou seja, em uma atmosfera explosiva, uma centelha de estática pode causar um acidente catastrófico.
Atmosfera explosiva é aquela onde substâncias inflamáveis sob a forma de gases, vapores, névoas ou poeiras, misturadas com o ar, em determinadas condições atmosféricas, após ignição, levarão à combustão e propagação de toda a mistura não queimada.
Como medidas de prevenção contra os acidentes com atmosferas explosivas podemos citar aquelas que atuam para evitar sua formação e ou não sendo possível, impedir a sua deflagração e propagação.
Cabe ainda aos especialistas estudar as características de cada área classificada como de risco e sugerir as medidas pontuais de prevenção. 
Diferentes das fontes de energia elétrica mais comuns, como tomadas e plugues, a eletricidade estática não é tangível e por isso mesmo seu risco é maior. Sua manifestação é inesperada.
Nos casos de produtos elétricos a prevenção está em cuidar para que não haja precariedade de suas condições, já no caso da eletrostática a prevenção é mais complexa, pois, o acúmulo de carga estática é inerente aos processos industriais, e desta forma, a solução mais eficaz é o aterramento. 
Este processo é descrito em normas que trazem as indicações de como o trabalho deve ser feito, para proteger as pessoas, equipamentos e estruturas. Todo o sistema deve ser projeto por especialistas qualificados em áreas específicas.
ACIDENTE CAUSADO POR FALTA DE CUIDADO
Um exemplo de eletricidade estática causando grandes explosões de atmosferas explosivas é o famoso acidente com o dirigível LZ 129 Hindenburg, o incêndio do maior zepelim do mundo que causou a morte de 35 pessoas.
O Hindenburg foi um dos maiores dirigíveis já construídos com 245 metros de comprimento e 41 metros de diâmetro e podia alcançar uma velocidade de até 135 quilômetros por hora. Sua estrutura era feita de uma liga metálica chamada duralumínio coberta por uma lona de algodão tratada com óxido de ferro e acetato-butirato de celulose impregnado com pó de alumínio.
O dirigível Hindenburg explodiu no ar em Nova Jersey e, dos 100 passageiros, vários ficaram feridos e 35 morreram. 
Pesquisa recente identificou que o motivo exato para o desastre foi eletricidade estática.
A partir de investigações com modelos em escala, pesquisadores chegaram à seguinte explicação para o acidente de 6 de maio de 1937: o dirigível ficou carregado estaticamente, devido ao fato de ter atravessado uma tempestade. Somado a isso, também houve falha em uma das válvulas de gás hidrogênio.
Quando foram pegas as cordas para o pouso, por conta da estática, causou-se uma faísca. Assim, o fogo se espalhou da cauda para as outras partes do dirigível facilitada pelo vazamento do hidrogênio.
O Hindenburg, ou LZ-129, era a forma mais rápida de se viajar da Europa para a América do Norte em sua época. O acidente encerrou a era dos dirigíveis na aviação comercial de passageiros.
Entre os cuidados que poderiam ter sidos tomados podemos citar:
A utilização de gás hélio em substituição ao hidrogênio que é inflamável;
Garantir a isolação elétrica da área onde se encontrava o gás inflamável;
Evitar o uso de material combustível na estrutura de contenção do gás, e;
Manter dispositivo de aterramento da estrutura.
O aterramento da estrutura tem funções importantíssimas, dentre elas: proteger o usuário contra descargas e também permitir a descarga das cargas estáticas acumuladas na estrutura do equipamento.
Estas medidas foram adaptadas e estão prescritas no Manual de Legislação de Segurança e Medicina do Trabalho, Lei 6.514 de 22 de dezembro 1977, no qual constam as Normas Regulamentadoras 10, 19 e 20, respectivamente nomeada como: NR-10 Segurança em instalações e serviços em eletricidade, NR-19 Explosivos e NR-20 Líquidos combustíveis e inflamáveis que regem o desenvolvimento das atividades dos trabalhos destes segmentos com o máximo de segurança a saúde dos trabalhadores.
Além da NR-06 Equipamento de Proteção Individual que trata de um item de suma importância para a preservação da saúde do trabalhador, quandoas medidas de ordem coletivas não são suficientes para a integral proteção de quem está exposto aos riscos do ambiente de trabalho. Os EPI’s devem estar em conformidade com o risco da tarefa a ser executada e nos termos estabelecidos pelas por esta norma.
5 CONCLUSÃO
Com base nos dados apresentados neste relatório podemos concluir que a eletrostática é o ramo da eletricidade que estuda as propriedades e o comportamento de cargas elétricas em repouso ou, ainda, que estuda os fenômenos do equilíbrio da eletricidade nos corpos que de alguma forma se tornam carregados de carga elétrica, ou eletrizados.
Algo aqui
Também observamos alguns cuidados ao lidar com a energia estática. Ao lidar com componentes eletrônicos, evite utilizar roupas de lã, caminhar sobre carpetes ou estar diretamente exposto ao vento, principalmente nesta época do ano, onde a umidade relativa do ar é bem baixa.
Nunca toque em componentes eletrônicos ao sair de um veiculo em movimento, para se certificar que não há risco de descarga, toque em qualquer parte de metal. O mesmo se aplica ao trabalhar com computadores, sempre que necessário acessar os componentes internos de um micro, toque primeiramente no gabinete de metal. Técnicos que trabalham freqüentemente na montagem e manutenção, utilizam pulseiras anti-estáticas conectadas ao gabinete do PC ou qualquer outro ponto de aterramento. 
Produtos elétricos são fontes de ignição, a prevenção está em cuidar para que não haja precariedade de suas condições, no caso da eletrostática como fonte de ignição, a prevenção é mais complexa. A eletricidade estática, no dia a dia, é uma carga que não apresenta maiores problemas. No entanto, numa área classificada de uma indústria, a situação toma outra proporção, pois exerce o papel de fonte de ignição, podendo detonar uma explosão. Em uma área de combustível, uma centelha de estática pode ter efeitos catastróficos. Situações de acúmulo de carga estática são inerentes aos processos industriais, portanto, a solução básica é o aterramento, descrito em normas que trazem as indicações de como o trabalho deve ser feito, para a proteção de estruturas contra descargas atmosféricas. 
	
	
REFERÊNCIAS
http://eletromagnetismo.info/eletrostatica.html (acessado em 16/10/2017)
http://efisica.if.usp.br/eletricidade/basico/fenomenos/principios/ (acessado em 16/10/2017)
MORALES, Carlos Augusto. Introdução a eletricidade atmosférica. Departamento de Ciências Atmosféricas do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP. São Paulo, 2011
https://chicomiranda.wordpress.com/2012/06/04/zeppelin-hindenburg-o-pior-acidente-antes-da-guerra/ (acessado em 15/10/2017)
http://trabalho.gov.br/seguranca-e-saude-no-trabalho/normatizacao/normas-regulamentadoras (acessado em 15/10/2017)
Sistema de Ensino Presencial Conectado
engenharia de produção
eider luiz lopes braga
fernando josÉ diogo
luiz ribeiro freire
 renan ferrite mendes
renato verardino trasse
silvano bianchini
relatório da atividade interdisciplinar:
ELETRICIDADE ESTÁTICA
Penápolis
2017
eider luiz lopes braga
fernando josÉ diogo
luiz ribeiro freire
renan ferrite mendes
renato verardino trasse
silvano bianchini
relatório da atividade interdisciplinar:
Eletricidade Estática
Trabalho de Engenharia de Produção apresentado à Universidade Norte do Paraná - UNOPAR, como requisito parcial para a obtenção de média semestral nas disciplinas de Cálculo Diferencial Integral III; Desenho Técnico; Desenho Auxiliado por computador; Legislação e Segurança do Trabalho; Principios de eletricidade e magnetismo.
Professores:
Alessandra Negrini Dalla Barba
Aroldo Salviato
Eduardo Costa
Flávia Gonçalves
Jenai Oliveira Cazetta�Karen Garcia Rachild�Keila Tatiana Boni�Nathalia do Santos Silva�Mariana da Silva Nogueira
Penápolis
2017
“Há uma força motriz mais poderosa que o vapor, a eletricidade e a energia atômica: à vontade.”
Albert Einstein