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1 - Introdução ao Estudo de Sensores e Atuadores

BRITO, Fábio Editora Saraiva PDF Criptografado

Introdução ao

Estudo de Sensores e Atuadores

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Para começar

Neste capítulo serão apresentados os principais tipos de sensores e de atuadores. Também serão abordados os conceitos de controle, como variáveis controlada e manipulada e malha aberta.

A automação industrial tem apresentado um papel de fundamental importância para a indústria moderna. Por meio da automação, os produtos industriais passaram a ser produzidos em maior escala, com maior qualidade e maior sustentabilidade, reduzindo o desperdício de recursos naturais cada vez menos disponíveis.

Amplie seus conhecimentos

Para obter mais informações sobre automação industrial e seus objetivos, visite: .

Acesso em: 25 jul. 2017.

Em termos gerais, os sensores e os atuadores são essenciais para o controle automático em uma indústria, pois permitem incrementar e controlar a qualidade do produto, aumentar a produção e o rendimento.

A partir da aplicação de sensores é possível medir com precisão as diversas variáveis envolvidas na produção ou no processo industrial, tornando possível efetuar ações corretivas. Pode-se fazer a seguinte analogia: os órgãos dos sentidos (olfato, visão, paladar, audição e tato) e os membros (inferiores e superiores) estão para o ser humano assim como os sensores e atuadores estão para um sistema automático, respectivamente. O Quadro 1.1 mostra esta comparação.

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5 - Dispositivos de Medição

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Dispositivos de

Medição

Para começar

O capítulo aborda os dispositivos de medição, como encoder, encoder absoluto, encoder incremental e suas aplicações no nos processos industriais. Trata ainda de sensores, medidores, flutuadores, válvulas, entre outros.

5.1 Encoder

Os encoders são dispositivos utilizados para medir posição angular. São constituídos de um ou vários pares de sensores ópticos (emissor e receptor), em que um feixe de luz é interrompido por uma máscara fixa ao eixo. A máscara é constituída de setores transparentes e opacos, que geram um pulso de tensão nos receptores dependendo da posição do eixo. Como cada posição da máscara possui marcações diferentes, sendo que a posição angular é relacionada diretamente pela resposta sequencial dos sensores ópticos.

5.1.1 Encoders absolutos

São encoders que apresentam uma saída relacionada a uma posição absoluta de cada endereço da máscara. São instrumentos mais caros e precisam de mais cabos para enviar uma informação de vários bits. A resolução de um encoder absoluto é relacionado ao número de bits. Desta forma, um encoder absoluto de 3 bits possui a seguinte a Equação 5.1:

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3 - Sensores

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Sensores

Para começar

Este capítulo aborda os diversos tipos de sensores existentes na indústria, além de suas aplicações práticas. Você também estudará dispositivos semicondutores e diferentes tipos de manômetros.

Sensores ópticos são responsáveis por detectar a presença de um determinado objeto por meio da manipulação da luz. Apresentam a vantagem de não exigir qualquer tipo de contato entre o sensor e o objeto detectado.

3.1 Energia radiante

A energia radiante pode ser representada por uma onda eletromagnética que possui um determinado comprimento de onda. A Equação 3.1 relaciona essas grandezas. c=λ⋅ f em que: c: velocidade da luz cujo valor aproximado é 2,799795 . 1010 [cm/s]; l: comprimento de onda [cm];

ƒ: frequência [Hz].

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Os comprimentos de onda da energia luminosa variam de 10-10 cm (raios gama) até cerca de

107 cm. As radiações de comprimentos de onda compreendidos entre 0,36 μm e 0,74 μm são as únicas que podem ser detectadas pelo olho humano, constituindo a faixa visível do espectro eletromagnético. A Figura 3.1 representa o espectro das ondas eletromagnéticas.

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4 - Temperatura, Calor e Efeitos Termoelétricos

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Temperatura,

Calor e Efeitos

Termoelétricos

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Para começar

O capítulo aborda conceitos sobre temperatura, suas variáveis e importância nos processos industriais. Além disso, também explica o que é calor e seus efeitos termoelétricos em diversas áreas, como química, petroquímica, siderúrgica, entre outras.

A temperatura é uma das mais importantes variáveis monitoradas em processos industriais, sendo utilizada em diversos setores, como químico, petroquímico, siderúrgico, cerâmico, farmacêutico, papel e celulose, entre outros. Neste capítulo serão definidos os princípios básicos de medição de temperatura e os efeitos termoelétricos.

4.1 Sensores de temperatura

Pode-se definir temperatura como o grau de agitação térmica das moléculas. A medição de temperatura é chamada de termometria. Existem outros termos como pirometria, que é a medição de altas temperaturas, quando surgem os efeitos das radiações térmicas e a criometria, que é a medição de temperaturas próximo do zero absoluto.

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2 - Instrumentos e Calibração

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Instrumentos e

Calibração

Para começar

O capítulo trata de instrumentos de calibração, como os transdutores, conversores e calibradores para medições elétricas, de temperatura, de pressão, de fluxo e de radiofrequência. Além disso, também abordará tópicos sobre instrumentação de materiais, alcance, nomenclatura e seus significados.

Define-se como instrumento um equipamento utilizado para medição que permite determinar o valor de uma quantidade desconhecida de uma grandeza ou variável específica (HELFRICK, 1994).

Os instrumentos geralmente são formados por mais de um elemento ou subsistemas, em que cada elemento desempenha uma função específica (AGUIRRE, 2013). Por meio de um elemento primário ou sensor, a leitura do sinal de entrada da variável controlada pode ser enviada a um transdutor ou conversor. O sinal, convertido geralmente em sinais elétricos, pode ser mostrado em um indicador e, posteriormente, enviado por transmissor para um controlador. Finalmente, o sinal elétrico do controlador é convertido por um atuador em energia em elementos finais de controle. A seguir são definidas as funções de um instrumento destacadas anteriormente.

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3. Instalações Prediais de Esgotos Sanitários e de águas Pluviais

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Instalações Prediais de

Esgotos Sanitários e de Águas Pluviais

3.1 INTRODUÇÃO

3.1.1 Objetivos

As presentes instruções são baseadas na revisão da NB-19 da ABNT* que rege as instalações prediais de esgotos sanitários. Essa Norma estabelece os requisitos mínimos a serem obedecidos na elaboração do Projeto, na execução e no recebimento das instalações prediais de esgotos sanitários, para que elas satisfaçam as condições necessárias de higiene, segurança, economia e conforto dos usuários.

Atualmente as Normas NBR-5688 de Jan/99 regulam os sistemas prediais de água pluvial, esgoto sanitário, ventilação, tubos e conexões em PVC tipo DN (diâmetro nominal).

3.1.2 Campo de Aplicação a) Essa Norma se aplica às Instalações Prediais de Esgotos Sanitários de qualquer tipo de edifício, seja ele construído em zona urbana ou rural. b) Para os edifícios situados em zona urbana, essa Norma se aplica indistintamente nos casos de a zona ser servida ou não por sistemas públicos de esgotos sanitários. c) Não se enquadram nessa Norma aqueles tipos de esgotos que, devido às suas características de qualidade e temperatura, têm sua ligação vedada ao coletor público, conforme disposto na Norma.

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6. Instalações para Deficientes Físicos

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Instalações para Deficientes Físicos

Em nosso País, os deficientes físicos sempre foram relegados a condições de abandono, até mesmo por parte de autoridades responsáveis. Basta vermos que não existem Códigos especializados que apresentem as exigências necessárias ao conforto do deficiente, quer sejam Códigos de Obras, quer de Trânsito, salvo raras exceções.

Após o Ano Internacional do Deficiente Físico (1981), porém, já se nota algum progresso nesse setor, em especial quanto ao estacionamento de veículos e instalações sanitárias em alguns edifícios públicos. Todavia, ainda nos resta muito a fazer para tornarmos mais humana a vida das pessoas deficientes, principalmente nos centros urbanos, onde ainda não há fiscalização adequada ao cumprimento da própria legislação existente.

Um dos grandes problemas a serem vencidos é o do estacionamento de carros em calçadas, prática muito comum em grandes metrópoles, tornando praticamente impossível o deslocamento de cadeiras de rodas ou mesmo de carrinhos de criança, sem o grave inconveniente do risco de transitar por ruas e avenidas destinadas ao tráfego de veículos.

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Anexos, Tabelas e Respostas das Questões Propostas

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Anexos

A. PROJETO DE INSTALAÇÕES

A fim de tornar mais objetivo o que se expôs ao longo do livro, apresentaremos um projeto completo de instalações hidráulicas e sanitárias, tal como é exigido para aprovação nas repartições competentes no estado do Rio de Janeiro.

Trata-se de um prédio de quatro pavimentos, dos quais um térreo, dois pavimentos-tipo e um pavimento de cobertura.

Cada pavimento-tipo tem quatro apartamentos, e o pavimento de cobertura tem dois apartamentos, com o total de 10 apartamentos.

A-1 INSTALAÇÕES SANITÁRIAS

A-1.1 Planta de Situação (Fig. A-1: ver encarte)

Nesta planta o edifício é localizado na rua, com numeração, edifícios vizinhos, dimensões do prédio da calçada, etc.

Por não ser região com rede de esgotos, o tratamento será realizado em fossa séptica.

A-1.2 Esquema Vertical (Fig. A-2: ver encarte)

Neste desenho as instalações de esgotos são vistas em conjutno, sem escala. Foi usada a tubulação de

PVC para esgotos, ventilação e águas pluviais. O número de peças que descarregam nos tubos de queda consta do esquema.

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1. Instalações Prediais de água Potável

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Instalações Prediais de Água Potável

1.1 INSTALAÇÕES PREDIAIS DE ÁGUA FRIA (NBR-5626/1998)

1.1.1 Introdução

O abastecimento de água para o consumo humano foi sempre preocupação de todos os povos em todas as épocas.

As civilizações, desde a mais remota Antigüidade, sempre se desenvolveram próximas de cursos d’água;

é fato conhecido que, sem água, não pode existir vida humana, pois 70% do nosso corpo é constituído de

água, exigindo constante renovação através da ingestão oral.

Vários documentos históricos atestam a preocupação do homem em abastecer de água os agrupamentos humanos, desde a Antigüidade. No tempo da Roma dos Césares, foram construídas várias obras de hidráulica, com o objetivo de abastecimento d’água para o consumo humano e também para lazer, como por exemplo as famosas piscinas romanas.

Na cidade de Segóvia, na Espanha, ainda está em funcionamento um tradicional aqueduto com mais de

10 km de extensão e construído na época de Cristo.

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2. Instalações Prediais de Gás

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Instalações Prediais de Gás

2.1 GÁS DE RUA

2.1.1 Generalidades

A utilização do fogo como fonte energética no preparo dos alimentos e para iluminação marca o início da civilização e de condições de vida mais humanas. Desde a época das cavernas o homem vem aperfeiçoando os meios de produção de calor para os diversos fins.

Em 1609, o médico químico belga Jean-Baptiste von Helmout chamou de Geist, ou “alma”, os produtos que se desprendiam dos corpos em combustão, tendo origem aí a palavra “gás”.

Em 1807, em Londres, pela primeira vez no mundo, é iluminada a gás uma via pública.

Em 1851, no Brasil, Irineu Evangelista de Souza, o Barão de Mauá, fundou a Companhia de Iluminação a Gás, no local onde é hoje o Instituto de Seguridade Social da CEG (Companhia Estadual de Gás do Estado do Rio de

Janeiro) — GASIUS. Inicialmente, o gás era utilizado somente para iluminação, porém, no início do século XX, a então Societé Anonyme du Gas, atendendo ao progresso da cidade, construiu uma fábrica de gás de maior porte, a partir da destilação destrutiva de uma mistura de carvões nacional e estrangeiro em retortas especiais a 1.300°C, quando se libera todo o gás, deixando como subproduto o coque, que é utilizado na siderurgia. Foram construídos gasômetros, compressores e redes distribuidoras para a utilização do gás como combustível doméstico.

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5. Instalações Especiais

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Instalações Especiais

Há diversos tipos de instalações hidráulicas a que chamamos especiais por terem aplicações diferentes, ou seja, uso em outras finalidades. Por exemplo, sistema de pressurização de água, sistema hidráulico para uso de piscinas e saunas.

Vejamos, separadamente, cada um desses exemplos.

5.1 SISTEMA DE PRESSURIZAÇÃO DE ÁGUA

Há inúmeras instalações que, por terem pressões de abastecimento insuficientes, têm necessidade de um sistema que aumente a sua pressão dinâmica. Tal é o sistema Auto-Jet, indicado para as seguintes instalações:

1) Casas e coberturas: chuveiros com aquecedores elétricos ou a gás (solar ou boiler), duchas, saunas, cozinhas etc.

2) Hotéis ou motéis.

3) Clubes, academias ou salões de beleza.

O sistema Auto-Jet funciona pelo princípio da variação de fluxo de água e entra em funcionamento automático quando existe um fluxo mínimo de 0,2 litro por minuto. Para isso existe uma pequena bomba de potência de 1/8 até ½ cv, conforme o número de peças a serem pressurizadas.

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4. Tecnologia dos Materiais de Instalações hidráulicas e Sanitárias

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Tecnologia dos Materiais de Instalações

Hidráulicas e Sanitárias

4.1 MATERIAL PLÁSTICO

4.1.1 Generalidades

O uso do plástico como condutor de fluidos já está generalizado mundialmente pelas inúmeras vantagens oferecidas.

A publicação americana A Chemical Engineering Report já anunciava em março de 1959 as seguintes vantagens do uso do plástico:

— baixo peso;

— baixo custo relativo;

— boa resistência química;

— baixo coeficiente de atrito (pequenas perdas de carga);

— baixa tendência ao entupimento;

— baixa condutividade elétrica;

— baixa condutividade térmica;

— baixo custo de fretes;

— facilidade para instalação e manutenção;

— segurança, quando protegido externamente.

Por outro lado, a referida publicação apontava como desvantagens:

— baixa resistência à temperatura;

— baixa resistência à pressão;

— baixa resistência mecânica;

— baixa estabilidade dimensional;

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4 - MODELAGEM DA REFORMA CATALÍTICA

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MODELAGEM DA REFORMA CATALÍTICA

4.1 O PROCESSO DE REFORMA CATALÍTICA

4.1.1

Descrição

A reforma catalítica é um processo químico utilizado para converter nafta de petróleo, particularmente nafta de destilação atmosférica com baixo número de octano, em gasolina de alta octanagem, chamado reformado. Além de produzir o reformado, a reforma catalítica é também uma fonte primária dos aromáticos utilizados na indústria petroquímica (BTX: benzeno, tolueno e xileno).

A nafta de destilação atmosférica obtida diretamente a partir da coluna de destilação atmosférica de petróleo bruto é uma mistura de parafinas (hidrocarbonetos alifáticos saturados), naftenos (hidrocarbonetos cíclicos saturados contendo pelo menos um anel na estrutura) e aromáticos (hidrocarbonetos com um ou mais anéis poli-insaturados) na faixa de C5–C12 com um intervalo de ponto de ebulição entre 30 e 200°C, constituindo geralmente de 15 a 30% em massa do óleo bruto, com algumas pequenas quantidades de enxofre e nitrogênio. A carga típica da reforma catalítica é uma mistura de naftas de destilação atmosférica:

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5 - MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE REATORES DE CRAQUEAMENTO CATALÍTICO EM LEITO FLUIDIZADO

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MODELAGEM E SIMULAÇÃO DE REATORES DE

CRAQUEAMENTO CATALÍTICO EM LEITO

FLUIDIZADO

Rafael Maya-Yescas

Facultad de Ingeniería Química, Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo, Morelia,

Michoacán, México

O atual processo de craqueamento catalítico em leito fluidizado (FCC) evoluiu do craqueamento térmico de hidrocarbonetos em reatores de leito fixo para os processos que utilizam catalisadores suportados em argilas naturais em grandes leitos fluidizados. Depois dos anos de 1950, iniciou-se uma revolução com a introdução de zeólitas, peneiras moleculares que contêm locais catalíticos situados em poros de tamanho específico. Esses catalisadores promovem a seletividade e diminuem a formação de coque por deposição de precursor. As zeólitas foram seladas por matrizes mais duras, algumas delas contendo terras-raras, para promover a estabilidade térmica; assim nasceram os tipos X e Y de catalisadores modernos. Mais tarde, as zeólitas do tipo Y foram hidrogenadas para produzir o primeiro tipo HY, que serviu como base para a produção de uma zeólita “ultraestável”, chamada USY. A USY é capaz de promover velocidades de reação

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2 - MODELAGEM DE REATORES NA INDÚSTRIA DO REFINO DE PETRÓLEO

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MODELAGEM DE REATORES NA INDÚSTRIA DO

REFINO DE PETRÓLEO

2.1 DESCRIÇÃO DOS REATORES

Os reatores catalíticos multifásicos de leito empacotado (PBR) funcionam em dois modos: (1) operação em regime gotejante, com uma fase gás contínua e uma fase líquida distribuída, sendo a principal resistência

à transferência de massa localizada na fase gás; e (2) operação em regime de borbulhamento, com uma fase líquida contínua e uma fase gás distribuída, sendo a principal resistência à transferência de massa localizada na fase líquida. Para reações em sistemas trifásicos (fase líquida e fase gás em contato com um catalisador sólido), os modos comuns de operação são os reatores de leito gotejante ou reatores de leito empacotado, nos quais o catalisador é considerado uma fase estacionária e os reatores em lama, nos quais o catalisador é suspenso na fase líquida (Figura 2.1). Nesses reatores, o gás e o líquido se movem em um escoamento cocorrente descendente ou o gás é alimentado em um escoamento ascendente em sentido contracorrente em relação ao líquido. Comercialmente, os reatores de leito gotejante ou os reatores de leito empacotado são os mais usados, nos quais a fase líquida flui sob a forma de filmes, filetes (rivulet) e gotículas por meio das partículas de catalisador (Figura 2.2).

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