FISICA 3

Etapa 1

1.1 Passo 1

Para realização do passo 1, realizamos a pesquisa em sites da internet e artigos sobre o caso de explosões em fábricas.

O fogo e a explosão devido à poeira orgânica em suspensão são riscos potencialmente mortais em toda a operação que tem resultado secundário a formação de tais materiais pulverulentos em alguma(s) etapa(s) de seu processo produtivo.

O que é uma explosão?

Antes de discutir como um pó pode explodir, vale lembrar que uma explosão não é necessariamente uma combustão, mas qualquer processo que gere um volume de gases relativamente grande em um espaço limitado e em um curto intervalo de tempo.

Por causa da quantidade de gás e da rapidez, a pressão gerada traduz-se em uma onda de choque. A velocidade de propagação da onda de choque é o que diferencia uma combustão simples de uma deflagração (quando a chama se propaga em uma velocidade inferior à do som) e de uma detonação (quando a chama se propaga a uma velocidade superior à do som).

Explosivos que deflagram (como a pólvora) não são capazes de causar grande estrago, a não ser quando confinados; já os que detonam (como o TNT), geram gases tão rápido que são perigosos mesmo quando em espaços abertos.

Curiosamente, a energia contida nos materiais explosivos não influencia diretamente a força da explosão: o que importa mesmo é a velocidade do processo.

Abaixo seguem algumas matérias sobre e explosões em determinadas fábricas.

Explosão destrói torre parte de Torre de Fábrica de Leite em Pó no RS

Uma explosão destruiu parte da torre da fábrica de leite em pó da empresa BR Foods, na cidade de Três de Maio, no noroeste do Rio Grande do Sul. Segundo o Corpo de Bombeiros do município, o acidente ocorreu por volta das 12h20 desta sexta (27). Para combater as chamas no alto, os bombeiros precisaram do auxílio de um caminhão com guindaste. O setor da fábrica que explodiu era todo informatizado. O local estava vazio no momento do acidente. Não houve feridos. A fábrica começou a funcionar em agosto do ano passado, com capacidade mensal para processar pelo menos 2 mil toneladas de leite em pó. Em nota oficial emitida às 17h30 desta sexta-feira (27), a BR Foods disse que o fogo provocado pela explosão foi rapidamente controlado pelos bombeiros. O incidente ficou restrito à câmara de secagem de leite em pó, equipada com um sistema anti-incêndio. A estrutura física da unidade não foi atingida.

Explosão em fábrica nos EUA mata entre 5 e 15 e fere mais de 160

Uma explosão em uma fábrica de fertilizantes na cidade de West, no Estado americano do Texas, deixou um número ainda incerto de mortos e centenas de feridos, na noite desta quarta-feira (17). A polícia estimou o número de mortes entre cinco e 15, incluindo os primeiros bombeiros que atenderam a ocorrência.A explosão ocorreu por volta das 20h (22h pelo horário de Brasília) na cidade de cerca de 2.700 habitantes, a cerca de 190 km da capital Austin, e devastou a fábrica da West Fertilizer

Apple vistoriou fábrica em Xangai horas antes de explosão

Às vésperas do lançamento do novo iPad, a emissora de rádio americana NPR publicou reportagem com 25 dos 59 trabalhadores feridos em uma explosão ocorrida na linha de montagem do tablet na fábrica da empresa taiwanesa Pegatron em Xangai, na China. Os operários criticaram as condições de segurança das fábricas que montam iPhones e iPads e disseram que representantes da própria Apple haviam vistoriado o local horas antes do acidente. Os feridos ainda estão em tratamento. Muitos sofreram queimaduras graves no rosto. Na ocasião, a Apple disse que a explosão fora provocada por acúmulo de poeira – o processo de polimento dos produtos gera partículas de alumínio. Explosões de pó não são incomuns: segundo a Administração de Segurança e Saúde Ocupacional dos Estados Unidos, uma média de 15 explosões de pó por ano aconteceram entre 1980 e 2010 no território americano.Segundo os trabalhadores, ele não haviam sido informados de que tal ocorrência poderia acontecer: "Quando chegamos lá, eles nunca disseram que isso poderia explodir", disse Zhang Qing, que trabalhou na linha de montagem, à NPR.

1.2 Passo 2

Ele aponta para longe do Eixo. Nas condições normais o átomo está neutro e com isso o número de prótons e elétrico é igual.

1.3 Passo 3

V=π×r2×h h = 0.5

V=π×0,052×0,05

V=3,927×10-4cm3

∂ = 1,1×10-33,927×10-4=>2,80 Kg/cm3

∂ × π × r2 × Leo = E×2×π×r×L

2,48×109=E×3,14×10-1

E=2,48×1093,14×10-1=>7,91×109C

E = 7,91 GC

Podemos concluir que quanto mais distante do eixo do cano maior será a carga elétrica.

1.4 Passo 4

Haverá a produção de uma centelha. O pó está carregada negativamente e passando por um cano cilíndrico, ou seja, a carga é negativa no núcleo. Normalmente um material dielétrico se torna condutor quando é ultrapassado o seu campo de ruptura. Essa intensidade máxima do campo elétrico (em V/m) se chama rigidez dielétrica. Assim, se aumentamos muito campo elétrico aplicado sobre o dielétrico, o material se converte em um condutor.

Etapa 2

2.1 Passo 1

Determinar uma expressão para o potencial elétrico em função da distância r a partir do eixo do cano. (O potencial é zero na parede do cano, que está ligado a terra).

V= K × Qd

2.2 Passo 2

Calcular a diferença de 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.

V (eixo) = -ρ . r22 . ε0 → -1,1.10-3 . 0,0522 . 8,85.10-12= -2,75.10-617,7.10-12=

-0,155.106=-1,55.105

V (parede) = 0

DV= Veixo-Vparede→-1,55.105-0= -1,55.105JC

2.3 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.

C=QV

Q=200×10-12×7,0×103

Q=1,4×10-6C

Q=1,4 µC

2.4 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?

Calcular a diferença de 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.

V (eixo) = -ρ . r22 . ε0 → -1,1.10-3 . 0,0522 . 8,85.10-12= -2,75.10-617,7.10-12=

-0,155.106=-1,55.105

V (parede) = 0

DV= Veixo-Vparede→-1,55.105-0= -1,55.105JC