Por acaso você já ouviu a frase “não podemos melhorar aquilo que não conseguimos medir”?
Este bordão, apesar de tão simples, carrega consigo um significado profundo e representa diversos desafios presentes no dia a dia, inclusive na indústria.
A propósito, essa frase pode soar genérica demais. Afinal, devemos medir o quê?
A medição, em questão, se refere às grandezas físicas presentes nos processos industriais.
E apesar do nome “grandezas físicas” não ser algo de conhecimento comum, pode ter certeza de que você conhece e tem contato com diversas dessas grandezas no seu cotidiano.
O ponto é que, no âmbito industrial, desde que você queira monitorar e melhorar o seu processo, quantificar essas grandezas se torna uma obrigação.
Mas, cuidado! Não vá confundir as grandezas escalares com as grandezas vetoriais, ok?
Não sabe diferenciá-las? Não se preocupe, isso só mostra que você veio parar no lugar certo.
Que tal aprender um pouco mais sobre o que são grandezas físicas e por que elas são importantes em processos industriais?
Nos acompanhe neste texto para mais esse conteúdo rico em informação, exemplos e curiosidades.
O que são grandezas físicas
Lembra que falamos, agora há pouco, sobre você ter contato frequente com as grandezas físicas no seu cotidiano?
Pois bem, a temperatura, pressão, velocidade e a umidade são exemplos de grandezas físicas e temos contato com essas grandezas em tudo o que fazemos, mesmo que não dando a devida atenção a isso.
Agora sabemos alguns exemplos de grandezas físicas, mas qual seria a sua definição?
Bom, as grandezas físicas nada mais são do que as propriedades ou características de um sistema físico, que podem ser medidas e quantificadas.
Assim, as grandezas possuem suas respectivas unidades padronizadas, como segundos, quilogramas, metros, volts, entre outras.
Além disso, o método de quantificar uma grandeza varia de acordo com o tipo de grandeza. Por exemplo, enquanto a temperatura pode ser quantificada por um termômetro, o tempo pode ser quantificado por um relógio e o dinamômetro pode medir a força.
Quer conhecer mais alguns exemplos de grandeza? Então espere pelo próximo tópico, onde definiremos os dois tipos de grandezas físicas.
Grandezas físicas fundamentais e derivadas
Antes de falarmos em escalares e vetoriais, vale conhecer outra classificação igualmente importante: a distinção entre grandezas fundamentais e grandezas derivadas.
As grandezas fundamentais são aquelas que não dependem de outras grandezas para ser definidas. O Sistema Internacional de Unidades (SI) define sete delas:
- Comprimento (metro)
- Massa (quilograma)
- Tempo (segundo)
- Corrente elétrica (ampere)
- Temperatura termodinâmica (kelvin)
- Quantidade de matéria (mol)
- Intensidade luminosa (candela)
Já as grandezas derivadas são obtidas a partir das fundamentais por meio de relações matemáticas. A maioria das grandezas que encontramos no chão de fábrica é derivada. A pressão, por exemplo, é a relação entre força e área. A vazão é a relação entre volume e tempo. A potência elétrica é a relação entre energia e tempo.
Entender essa origem ajuda a compreender por que uma variação em uma grandeza fundamental pode afetar diversas grandezas derivadas ao mesmo tempo, e por que o controle de processos exige atenção a múltiplas variáveis simultaneamente.
Qual a diferença entre grandezas físicas escalares e vetoriais
Saber alguns exemplos de grandezas escalares e grandezas vetoriais é algo tão importante quanto entender as suas definições.
Vamos conhecer alguns tipos de grandezas físicas e depois resumimos o assunto?
Grandezas físicas escalares
- Massa
- Temperatura
- Volume
- Densidade
- Energia
- Pressão
- Velocidade
- Aceleração
- Potência
Grandezas físicas vetoriais
- Força
- Deslocamento
- Impulso
- Momento linear
- Aceleração angular
- Campo magnético
- Velocidade angular
- Campo elétrico
Resumidamente, a grandeza física pode ser quantificada por um valor e uma unidade de medida, enquanto a grandeza vetorial possui, além do valor numérico e a unidade de medida, a direção e o sentido.
Isto é, a massa de um corpo pode ser caracterizada apenas pelo seu valor e a sua unidade (quilogramas, por exemplo). Já a velocidade possui o seu valor junto da sua unidade (metros por segundo, por exemplo) acompanhada do sentido (da esquerda pra direita, por exemplo) e da direção (horizontal ou vertical, por exemplo).
Precisa de dispositivos confiáveis para monitorar e controlar grandezas físicas na sua operação industrial?
As grandezas físicas mais monitoradas nos processos industriais
Na prática industrial, algumas grandezas físicas aparecem com muito mais frequência e têm impacto direto sobre a qualidade, a segurança e a eficiência dos processos. Conhecê-las é o primeiro passo para entender como monitorar e controlar o processo com mais precisão.
Temperatura
A temperatura está presente em praticamente todos os processos industriais: tratamento térmico de metais, reações químicas, geração de vapor, armazenamento de produtos sensíveis e processos alimentícios, entre muitos outros. Variações fora da faixa adequada podem comprometer a qualidade do produto, danificar equipamentos e gerar riscos de segurança. Os instrumentos mais comuns para sua medição são termopares, sensores RTD e transmissores de temperatura.
Pressão
A pressão é crítica em qualquer sistema que envolva fluidos em movimento ou sob contenção. Tubulações, vasos de pressão, compressores e sistemas pneumáticos dependem do controle preciso da pressão para operar com segurança e desempenho. Pressostatos, manômetros e transmissores de pressão são os instrumentos mais utilizados nessa aplicação.
Vazão
A vazão determina a quantidade de fluido que passa por uma seção de tubulação em um determinado intervalo de tempo. Em processos de dosagem, abastecimento e resfriamento, controlar a vazão é fundamental para a repetibilidade e a eficiência do processo. Medidores eletromagnéticos, de turbina, ultrassônicos e de placa de orifício são os principais instrumentos utilizados.
Nível
O nível de líquido em tanques e reservatórios, quando não monitorado, pode resultar em transbordamentos, falta de insumo ou danos a equipamentos. Em caldeiras e vasos de pressão, o controle de nível também tem função de segurança. Sensores de nível por boia, ultrassônicos, capacitivos e por pressão hidrostática são os mais comuns nessa aplicação.
Por que as grandezas físicas são importantes para os processos industriais
Lembre-se que nenhum processo industrial ocorre de modo perfeito.
As matérias-primas não possuem as mesmas características, os operadores não têm sempre o mesmo desempenho, a condição ambiente varia, entre outros fatores que separam o ideal da realidade.
No entanto, para que o seu produto atenda aos critérios de qualidade impostos pela sua empresa e para que a etapa de manufatura do seu artefato seja um sucesso, é preciso ter em mente que algumas condições de operação devem ser controladas.
As condições em questão são as grandezas físicas, que podem ser chamadas de variáveis de processos e, para controlá-las, partimos do princípio da necessidade de medição das mesmas.
A partir disso, forma-se um fluxo padrão de domínio sobre o processo industrial:
- A medição das grandezas físicas promove o monitoramento da mesma
- A partir do monitoramento, é possível manter as grandezas físicas sob controle, definindo os valores limites máximo e mínimo que o seu processo exige
- Juntamente com o controle das grandezas, têm-se os métodos para manter o seu processo seguro, de modo que medidas de segurança sejam tomadas caso os valores extrapolem a faixa ajustada
O que deve estar claro é que todas as etapas desse fluxo de domínio sobre o processo só são possíveis através da relação entre o próprio processo industrial e alguns dispositivos, equipamentos e maquinários.
A etapa de monitoramento, por exemplo, acontece através da relação entre sensores que medem a temperatura, pressão, umidade, entre outros, e o sinal emitido para uma tela de supervisório.
Já o controle das grandezas físicas pode ser feito por meio da ligação de sensores de temperatura, pressão, nível, entre outros, com pressostatos, transdutores, controladores de temperatura, controladores de nível, entre outros dispositivos.
Dispositivos estes que são capazes de processar o sinal enviado pelos sensores e enviar para os equipamentos que controlam o processo, como compressores, queimadores, tubulações, entre outros.
Já a segurança do processo também é feita pelos dispositivos mencionados, principalmente por válvulas.
Por fim, e como já foi falado, o processo não é ideal e ocorrerão falhas.
E por isso, surge-se a necessidade de melhorar o processo, a qual torna-se mais possível quanto mais dados referentes às grandezas físicas tiver, ou seja, registre as grandezas físicas do seu processo.
Quer conhecer alguns dispositivos e maquinários essenciais para o controle de grandezas físicas? A Nepin tem os produtos de melhor qualidade para você conhecer e adquirir.
- Pressostatos
- Controladores de temperatura
- Termostatos
- Sensores de temperatura
- Sensores e transmissores
- Válvulas pressostáticas
- Válvula reguladora
E se o que você procura não está acima, não se preocupe. No site da Nepin tem muito mais.
FAQ – Grandezas físicas nos processos industriais
1. O que são grandezas físicas?
São propriedades mensuráveis de um sistema físico, como temperatura, pressão, vazão, nível e velocidade.
2. Qual a importância das grandezas físicas na indústria?
Elas permitem monitorar, controlar e otimizar os processos industriais, garantindo qualidade, segurança e eficiência operacional.
3. Qual a diferença entre grandezas escalares e vetoriais?
Grandezas escalares possuem apenas valor e unidade, enquanto as vetoriais também possuem direção e sentido.
4. Quais grandezas físicas são mais monitoradas em processos industriais?
Temperatura, pressão, vazão e nível estão entre as variáveis mais importantes para controle e segurança operacional.
