Com a implementação da automação na indústria, os processos industriais foram atribuídos com diversos benefícios e, dentre eles, está a qualidade de fabricação.
A mencionada evolução da qualidade de fabricação, por sua vez, está evidenciada, sobretudo, na qualidade do produto final.
Mas, quais artifícios a automação utiliza para impactar positivamente a qualidade de um produto?
Bem, são diversos os artifícios, mas sentimos obrigação em enaltecer o forte controle das variáveis físicas do processo através de sistemas de controle que possibilitam a comunicação fluida e precisa entre máquinas, dispositivos e acessórios industriais.
Por exemplo, uma variável física que exerce um papel importante em diversos processos industriais e que faz a total diferença ao ser controlada precisamente, é a temperatura.
Conhecemos-na, através da vivência diária, e sabemos que a sua variação pode trazer riscos até mesmo para o corpo humano.
Contudo, você já parou para pensar em como os processos industriais são influenciados por essa variável física? Se não, vale a pena entender melhor sobre o assunto.
Neste viés, este texto lhe auxiliará a entender, de uma vez por todas, a importância do controle de temperatura na indústria. Para isso, utilizaremos exemplos práticos, teorias físicas simplificadas, entre outros artifícios que colaborem para o seu aprendizado.
Conteúdos
Temperatura: relações e aplicações
Para entender, na prática, como o controle da temperatura é essencial para o processo industrial, é preciso antes entender a teoria que nos leva à compreensão da relação entre as diferentes variáveis.
Temperatura e pressão
Ao estudar o comportamento de uma matéria que está sendo influenciada pela variação de temperatura, nota-se algo que vai além da evidente mudança de fase (sólido, líquido ou gasoso) desse material.
Com um olhar mais clínico, nota-se que as variáveis físicas do volume de controle (como é chamado o objeto de estudo do sistema) são influenciadas pela temperatura e essas modificam o status do sistema.
Por exemplo, ao aquecer um tanque de gás fechado e que está estável, tem-se que, fisicamente, as moléculas presentes no tanque são agitadas, provocando um aumento da energia cinética (que varia com a velocidade) dentro do tanque.
Com o aumento dos choques nas paredes do tanque, tem-se que a força dos choques das moléculas também aumentam, provocando então um aumento da pressão.
É claro que este exemplo representa a proporcionalidade entre a pressão e temperatura, através de um caso isovolumétrico (volume constante), mas ainda assim, reflete o que acontece, na prática, em vasos de pressão, tanques de armazenamento, radiadores, entre outros.
Entalpia e entropia
Ainda em volumes de controle, a temperatura é um importante fator para se estudar a entalpia e a entropia de um fluido qualquer, por exemplo.
Na termodinâmica, a temperatura é um fator importante para estudar a transferência de calor em um volume de controle.
O comportamento da transferência de calor pode ser entendido, por exemplo, pela entalpia do sistema em processos químicos de pressão constante.
A entalpia positiva indica uma reação endotérmica (o sistema ganha ou absorve calor do meio), enquanto um sistema exotérmico esboça o contrário (liberação de energia para o meio).
A entropia, por sua vez, é uma grandeza física que representa o grau de desordem ou espontaneidade do sistema.
Em outras palavras, uma entropia maior, corresponde a um sistema mais desorganizado, isto é, assume número de estados diferentes (velocidade de partículas, posição de moléculas, entre outros).
Estudos de máquinas térmicas com a entropia
No estudo da termodinâmica que trata de processos reversíveis (está em equilíbrio termodinâmico o tempo todo) em equilíbrio térmico, a variação da entropia diz respeito ao rendimento de uma máquina térmica.
Então, nesses estudos, os motores com maiores rendimentos têm uma variação de entropia menor (porém sempre positiva). Assim, quanto maior for a quantidade de calor dissipado (perdido) por um motor, menor o seu rendimento.
Diagrama de Mollier
As propriedades termodinâmicas são representadas por meio de diagramas e tabelas.
O diagrama de Mollier possibilita que nós, através de um conjunto de informações, como temperatura e pressão, temperatura e entropia, entalpia e entropia ou pressão absoluta e entropia, por exemplo, obtenhamos o breve (pontual) comportamento de um ciclo termodinâmico, como em um sistema de refrigeração.
Em outras palavras, utilizando um conjunto de informações, é possível obter outras informações acerca do fluido no próprio diagrama, bem como o seu estado físico em determinado ponto (entre compressor, válvula, condensador, evaporador, ente outros).
Viscosidade
Como já é do seu conhecimento, o mel e a água são líquidos, porém com características diferentes.
Enquanto a água escoa mais facilmente, o mel possui uma maior resistência ao escoamento.
Essa resistência ao escoamento é chamada de viscosidade.
A temperatura, neste contexto, é a variável que influencia inversamente proporcional na viscosidade de um líquido.
Então, ao aumentar a temperatura de um líquido, a sua viscosidade diminui e, portanto, o mesmo escoa mais facilmente.
Tratamento térmico
Os materiais (como aço e suas ligas), para que sejam capazes de suportar diferentes esforços, como altas cargas, esforços repetitivos, entre outros.
Tais aplicações são possíveis graças às suas respectivas durezas alcançadas durante o processo de aquecimento e resfriamento (pelo ar, água, salmoura, entre outros) e o posterior tratamento das tensões internas.
A dureza do material, em conjunto com os seus componentes (ligas de cobre, latão, entre outros, por exemplo), possibilita que o mesmo tenha uma característica mais tenaz (dúctil) ou mais duro (fraco e quebradiço).
Então, ao consultar a curva de tratamento térmico de um material específico, e ao cruzar a temperatura de aquecimento junto do tempo de permanência do material no aquecimento, obtém-se as suas microestruturas de interesse (bainita, martensita, entre outros).
Isolantes e condutores térmicos
Muitos projetos mecânicos presentes na indústria, carregam necessidades acerca do material que há de compor as suas estruturas gerais.
Se um material é um bom condutor de temperatura ou não, além de ser viável economicamente ou não, direciona a sua usabilidade em cada parte da estrutura.
Quer um exemplo prático?
Em sistemas de refrigeração (túneis de congelamento, câmaras frias, câmaras frigoríficas, entre outros), a temperatura de resfriamento ou congelamento no interior da câmara não pode ser perdida pelas paredes dessas câmaras e, por isso, utiliza-se material isolante térmico para essa estrutura.
O mesmo acontece para câmaras de queima de combustível (fornalhas) e caldeiras, visto que não é interessante perder a energia proveniente da queima através da sua dissipação pelas paredes do ambiente.
A importância do Controle de temperatura na indústria
Através dos poucos exemplos citados, conclui-se que o controle de temperatura na indústria é um parâmetro crítico para os mais variados processos de diversos segmentos industriais.
Embora seja simples chegar a esta constatação, é importante salientar os desafios, a necessidade e os impactos significativos de se ter um controle de temperatura preciso.
Para isso, como se sabe, é preciso obter um sistema de medição estrategicamente distribuído e preciso, além de aquecedores (resistência, queimadores, entre outros) ou resfriadores (sistemas de condicionamento ou refrigeração, por exemplo) eficientes.
E para atender a essa eficiência, convém a necessidade de automatizar o processo, de modo que esses componentes de controle de temperatura supram as necessidades de cada processo.
Em um contexto mais palpável:
- Um aquecimento e um resfriamento mal feito de um aço carbono, por exemplo, pode ocasionar trincas em uma peça devido a durezas indesejáveis e acúmulo de tensões;
- Um líquido pode ter uma impregnação menor em um papel que envolve um transformador de corrente, devido a um erro de temperatura que há de variar a sua viscosidade;
- Um sistema pode ter uma desordem maior e perder mais energia se não for suprido com a quantidade de energia, em forma de calor, correta;
- O sistema de refrigeração não atenderá às especificidades de produtos armazenados, favorecendo o perecer de fármacos, alimentos, entre outros;
- Entre outros.
Com exemplos práticos, fica muito mais fácil entender como o controle de temperatura é importante para os processos industriais, não é mesmo?
Não menos importante, temos o prazer de oferecer-lhe algo que, absolutamente, auxilia no controle de temperatura industrial mais responsável e preciso, que são os dispositivos e equipamentos industriais.
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