PUC_AUTO_Case_para_Estudo_2024_01

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PUCMINAS – Eng. de Produção – Automação e Controle – Lista de Exercícios 02 – 1o Sem/2024 – Pag. 1 / 24
Pontifícia Universidade Católica de Minas Gerais
Departamento de Engenharia de Produção
Disc.: Automação e Controle – Prof. Felipe Lage Tolentino
Lista de Exercícios 02 – Cases para Estudo
Aluno: 1) Matrícula:
2)
3)
4)
5)
6)
7)
Data: 21 / 06 / 2024 Valor: 15,0 pts Nota:
Turno: ( M ) …. ( T ) .... ( N ) Campus / Unid: ( BAR ) ( BET ) ( COREU ) ( CONT ) ( PLIB ) ( SGAB )
Instruções
I. Esta lista de exercícios é composta por 14 (quatorze) estudos de casos sobre os mais diferentes
processos produtivos. 
II. Os 06 (seis) primeiros possuem um possível gabarito apresentado no SGA como referência. 
III. Em grupo, vocês, alunos deverão solucionar todos os casos indicando os sensores solicitados
justificando quando necessário. 
IV. Esta lista deverá ser entregue no dia da Avaliação Individual 02. 
V. O trabalho deve ser desenvolvido pelo mesmo grupo do Seminário Final.
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CASE 01 – Instrumentação para Extração de Petróleo em uma Refinaria
Uma plataforma petrolífera pode ser de duas maneiras, em terra firme recebe o nome de plataforma "on-
shore" e no mar recebe o nome de plataforma "off-shore" e é uma grande estrutura usada na perfuração em
alto mar para abrigar trabalhadores e as máquinas necessárias para a perfuração de poços no leito do oceano
para a extração de petróleo e/ou gás natural, processando os fluidos extraídos e levando os produtos, de
navio, até a costa. Dependendo das circunstâncias, a plataforma pode ser fixada ao solo marinho, pode
consistir de uma ilha artificial ou pode flutuar.
De acordo com a finalidade que se destina e a profundidade da lâmina d'água em que irá atuar, as
plataformas podem ser:
Plataformas Fixas → Estas têm sido as
preferidas nos campos localizados em
lâminas d'água de até 300 metros.
Geralmente as plataformas fixas são
constituídas de estruturas modulares de
aço, instaladas no local de operação sob
estruturas chamadas jaquetas, presas com
estacas cravadas no fundo do mar. As
plataformas fixas são projetadas para
receber todos os equipamentos de
perfuração, estocagem de materiais,
alojamento de pessoal, bem como todas as
instalações necessárias para a produção
dos poços. Não tem capacidade de
estocagem de petróleo ou gás, tendo o
mesmo que ser enviado para a terra através
de oleodutos e gasodutos.
Plataformas Autoelevatórias ou
Autoeleváveis (Jack-up rig) → São
constituídas basicamente de uma balsa
equipada com estrutura de apoio, ou
pernas, que, acionadas mecânica ou
hidraulicamente, movimentam-se para baixo até atingirem o fundo do mar. Em seguida, inicia-se a elevação
da plataforma acima do nível da água, a uma altura segura e fora da ação das ondas. Essas plataformas são
móveis, sendo transportadas por rebocadores ou por propulsão própria. Destinam-se à perfuração de poços
exploratórios na plataforma continental, em lâminas d'água que variam de 5 a 130 metros.
Plataformas Semissubmersíveis (Semi-Sub Plataform) → São compostas de uma estrutura de um ou mais
conveses, apoiada em flutuadores submersos. Uma unidade flutuante sofre movimentações devido à ação das
ondas, correntes e ventos, com possibilidade de danificar os equipamentos a serem descidos no poço. Por
isso, torna-se necessário que ela fique posicionada na superfície do mar, dentro de um círculo com raio de
tolerância ditado pelos equipamentos de subsuperfície. Dois tipos de sistema são responsáveis pelo
posicionamento da unidade flutuante: o sistema de ancoragem e o sistema de posicionamento dinâmico. O
sistema de ancoragem é constituído de 8 a 12 âncoras e cabos e/ou correntes, atuando como molas que
produzem esforços capazes de restaurar a posição do flutuante quando é modificada pela ação das ondas,
ventos e correntes. No sistema de posicionamento dinâmico, não existe ligação física da plataforma com o
fundo do mar, exceto a dos equipamentos de perfuração. Sensores acústicos determinam a deriva, e
propulsores no casco acionados por computador restauram a posição da plataforma. As plataformas
semissubmersíveis podem ou não ter propulsão própria. De qualquer forma, apresentam grande mobilidade,
sendo as preferidas para a perfuração de poços exploratórios.
Navios-sonda → São navios projetados para a perfuração de poços submarinos. Sua torre de o perfuração
localiza-se no centro do navio, onde uma abertura no casco permite a passagem da coluna de perfuração. O
sistema de posicionamento do navio-sonda, composto por sensores acústicos propulsores e computadores,
anula os efeitos do vento, ondas e correntes que tendem a deslocar o navio de sua posição.
Sistemas Flutuantes de Produção (FPS – Floating Production Systems) → São navios, em geral de grande
porte, com capacidade para produzir, processar e/ou armazenar petróleo e gás natural, estando ancorados
em um local definido. Em seus conveses, são instaladas plantas de processo para separar e tratar os fluidos
produzidos pelos poços. Depois de separado da água e do gás, o petróleo produzido pode ser armazenado nos
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tanques do próprio navio e/ou transferido para terra através de navios aliviadores ou oleodutos. O gás
comprimido é enviado para terra através de gasodutos e/ou reinjetado no reservatório. Hoje temos um novo
conceito de FPSO que é uma plataforma com formato circular, este formato é revolucionário, pois traz maior
estabilidade e menor custo de construção podendo assim viabilizar campos petrolíferos de baixa produção em
águas profundas ou em ambientes oceânicos severos, essas plataformas podem ser ancoradas ou com
sistema DP (Dynamic Positioning) onde ela dispensa o sistema tradicional de ancoragem permanecendo
estacionária através do uso de propulsores comandados por computadores e usando informações de posição
através de sistemas GPS. Esse projeto foi concebido e realizado pela empresa norueguesa de projetos Sevan
Marine. A primeira plataforma construída segundo esse projeto é o FPSO Sevan Piranema, cujo casco foi
montado na China no estaleiro Yantai-Raffles, e o término da sua construção foi feita no estaleiro Kèppel
Verolme na Holanda. Essa plataforma opera no campo de Piranema no estado brasileiro de Sergipe, capital
Aracaju, desde meados do ano de 2007.
Fonte: Adaptado do Wikipedia.
Apresentadas as informações acima, considere que você, e a empresa para a qual trabalha, foram contratados
para instalar os instrumentos adequados ao processo de extração, transporte e armazenagem do petróleo cru
produzido pela plataforma P63 (Tipo Navio-sonda) da Petrobrás. A empresa responsável pela mesma
identificou que os instrumentos de medição da plataforma já estão obsoletos e que é necessário sua
modernização. Eles desejam controlar as seguintes variáveis, pressão e temperatura do poço, vazão de
petróleo cru e quantidade de óleo armazenado nos tanques reservatórios do navio. Apresente as soluções que
sua empresa proporia tanto para monitoramento local (se for o caso) quanto remoto e justifique a aplicação
de cada uma.
CASE 02 – Tecelagem Moderna
Uma empresa têxtil, que atua no
ramo há algumas décadas, possui 02
linhas de produção para lavagem
contínua de tecidos (o tecido está
enrolado em bobinas) e ao perceber
que está chegando ao limite de sua
capacidade produtiva, resolveu
adquirir uma nova linha de produção.
Porém, devido à evolução tecnológica,
a nova linha já é totalmente integrada
por automação. Com a linha instalada
e em operação, os engenheiros de
produção logo percebem que ela é
muito mais rentável do que as
anteriores. E necessitando reduzir
custos de produção,;
https://pt.wikipedia.org/wiki/L%C3%A2mpada_incandescente
Bem, agora que você já conhece o processo de obtenção deste elemento fundamental em nossa sociedade.
Considere que você trabalha para a OSRAM BRASIL S.A. na função de gerente de manutenção/produção. E
em função de reclamações recorrentes das linhas de produção de lâmpadas incandescentes, você solicitou a
sua equipe um estudo dos KPI's (indicadores chaves de performances) referentes a qualidade dos produtos e
quanto ao índice de refugos gerados. Infelizmente, os resultados não foram nada agradáveis. E ao verificar a
manutenção das máquinas, percebeu-se que as operações de reparo estavam de acordo com o demandado,
ou seja, os instrumentos de medição não estão em condições operacionais adequadas aos processos. Por isso,
cabe a você especificar novos para as seguintes variáveis abaixo. JUSTIFIQUE sua resposta.
1. Velocidade de rotação do mandril – supervisão local
2. Temperatura interna do forno de aquecimento da fita de vidro – supervisão local
3. Vazão do jato de ar da sopradora de bulbo– supervisão remota
4. Pressão exercida entre moldes dos estampos – supervisão local
5. Vazão de mistura argônio/nitrogênio injetada – supervisão remota
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CASE 13 – Como se produz o Queijo Minas?
Queijo Minas Padrão – Um Patrimônio Da Gastronomia Mineira.
O estado de Minas Gerais possui uma das cozinhas mais fortes do Brasil, com ingredientes e produtos únicos como o
queijo minas, parte da riqueza do estado que com o tempo se tornou um produto consumido nacionalmente. O sucesso
do queijo minas é o fato de hoje ser o queijo mais consumido no Brasil, o reconhecimento em 2002 pelo Instituto
Estadual do Patrimônio Histórico (IEPHA), como “Patrimônio Imaterial” e depois reconhecido nacionalmente pelo Instituto
Patrimônio Histórico Nacional (IPHAN), que nomeou como “Patrimônio Cultural Imaterial Brasileiro”. Atualmente, o Brasil
é o sexto maior produtor de queijo do mundo, onde apenas a indústria mineira (maior produtora) produz cerca de 215 mil
toneladas de queijo minas anualmente, sendo que metade do queijo consumido pelo brasileiro é de MG. Entre as
variedades de queijos mineiros existentes, estão o de Araxá, o da serra da Canastra, o do Cerrado, o do Serro e o do
Campo das Vertentes, e até mesmo pela influência do “terroir”, o sabor de cada um será único. 
Queijo é um alimento sólido feito a partir do leite de vacas, cabras, ovelhas, búfalas e/ou outros mamíferos. O queijo é
produzido pela coagulação do leite. Isto é realizado, em uma primeira etapa, pela acidificação com uma cultura bacteriana
e em seguida, empregando uma enzima, a quimosina (coalho ou substitutos) para transformar o leite em "coalhada e
soro". A bactéria precisa que o processamento da coalhada desempenham um papel na definição da textura e sabor da
maioria dos queijos. Alguns queijos apresentam também bolores, tanto na superfície externa como no interior.
História e Curiosidades.
O queijo é um alimento antigo. Não há qualquer evidência conclusiva indicando onde a produção de queijo teve origem, se
foi na Europa, Ásia Central ou Oriente Médio, mas essa prática já havia se propagado na Europa antes mesmo dos
romanos e de acordo com Plínio, o Velho, tinha se tornado um sofisticado empreendimento quando do início da formação
do Império Romano. Propor uma data para a origem do queijo pode variar desde aproximadamente 8.000 a.C. (quando as
ovelhas foram pela primeira vez domesticadas), até por volta de 3.000 a.C.. O primeiro queijo pode ter sido feito por
pessoas no Oriente Médio ou pelos povos túrquicos nômades da Ásia Central. Uma vez que peles de animais e órgãos
internos inflados têm, desde os tempos antigos, servidos como recipientes para armazenar uma grande variedade de
produtos alimentícios, é provável que o processo de produção do queijo tenha sido descoberto acidentalmente ao estocar o
leite em um recipiente feito do estômago de um animal, resultando na transformação do leite em coalhada e soro pela
quimosina do estômago. Há uma lenda muito divulgada sobre a descoberta do queijo por um comerciante árabe que
costumava usar esse método de estocar leite. A lenda tem muitas variações individuais. A produção de queijos pode
também ter-se iniciado, independentemente disto, pela prensagem e adicionamento de sal ao leite coalhado a fim de
preservá-lo. A observação de que o efeito de armazenar o leite em um recipiente feito de estômago de animal produzia
coalhadas mais sólidas e de melhor textura, pode ter levado à adição deliberada de coalho no leite. A mais antiga
evidência arqueológica da produção de queijo foi encontrada nas pinturas de uma tumba egípcia, datando de cerca de
2.000 a.C..[5] É provável que os primeiros queijos tenham sido bastante ácidos e salgados, similares em textura ao
rústico queijo cottage ou feta, um farelento, e saboroso queijo grego.
O queijo produzido na Europa, onde o clima é mais frio que do Oriente Médio, requer uma menor quantidade de sal para
a sua preservação. Nas condições de menor quantidade de sal e acidez, o queijo torna-se um ambiente propício para uma
grande variedade de micróbios benéficos e mofos, que são o que dão aos queijos mais velhos seus sabores característicos.
Já, a história e origem do queijo minas possui forte influência portuguesa, pois com a chegada dos lusitanos ao estado
após a descoberta do ouro no século XVII, trouxeram para MG a antiga técnica de fazer queijo coalhado com leite fresco,
que foi adaptada para ser usada por aqui. Essa técnica que deu origem ao queijo minas, ainda sofre problemas com as
leis de regulamentação e controles existentes, mas é essencial e indispensável para produzir o queijo minas.
Mas, Quais São As Etapas Para Se Obter Um Queijo De Qualidade?
1. Recepção e Seleção do Leite. - Plataforma de recepção, onde o leite será analisado, medido,
coado e destinado para o interior da fabrica. Opcionalmente, poderá ser desnatado, via
desnatadeira, também instalada na plataforma.
2. Bombeamento do Leite. - Após o recebimento, o leite deverá ser destinado para o interior da
fábrica, via bomba sanitária ou via gravidade (opcional).
3. Pasteurização. - O leite bombeado, será depositado no tanque de parede dupla, sendo aquecido
até 65 °C. Desliga-se a fonte de calor do tanque, tampa-se e mantém-se por 15 minutos.
4. Resfriamento. - Depois de atingida a temperatura e tempo de pasteurização o leite deverá ser
resfriado no próprio tanque, via circulação de água pela camisa do tanque. A temperatura final
deverá ser de 34 a 36 °C (temperaturas para se coagular o leite).
5. Fabricação do Queijo. - Depois de atingida a temperatura de coagulação o leite deverá ser
adicionado dos ingredientes (segundo a técnica empregada). Toda a etapa de fabricação até o ponto
da massa ocorre no tanque de fabricação. Dependendo do queijo efetua-se a salga imediatamente.
6. Após o Ponto. - Depois do ponto, o queijo poderá ser: salgado no próprio tanque, pré-prensado
(no próprio tanque), enformado, e prensado (utilizando as prensas conforme o tipo e forma
utilizados).
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7. Salga. - Os queijos após a prensagem (dependendo do tipo produzido) deverão ser salgados em salmoura (tanque
de pvc ou fibra).
8. Após a Salga. - Deverão ser secados e finalmente embalados e armazenados na câmara ou
freezer refrigerador.
9. Maturação. - Alguns queijos deverão passar pelo processo de maturação (fase importante na
definição nas características finais dos queijos maturados). A maturação deverá ser feita na própria
embalagem (dependendo do tipo a ser processado). Maturados na câmara frigorífica ou freezer
refrigerador.
10. Armazenagem. - Os queijos maturados ou frescos deverão estar devidamente embalados e
identificados. A armazenagem final é em temperatura de 5°C (máximos)utilizando a câmara
frigorífica ou freezer regulado para esta temperatura.
FONTE: Texto e imagens adaptadas da internet.
http://www.sertaobras.org.br/blog/tag/queijo-curado/#prettyPhoto/3/
https://www.queijosnobrasil.com.br/portal/tudo-sobre-queijo/147-etapas-da-fabricacao-de-queijos
 https://www.petitgastro.com.br/queijo-minas-um-patrimonio-da-gastronomia-mineira/ 
Como pode ver, o processo para produzir esta preciosidade é muito complexo. Mas, toda joia da trabalho
para ser produzida. Bem, eu, particularmente, considero uma preciosidade e sou viciado, se não for seu
caso, me desculpe, pois, ou você não pode, e aí eu compreendo, ou você não é bom da cabeça...., mas
onde eu estava mesmo, lembrei, na fábrica. Assuma que você é possui uma empresa de Automação
Industrial e que a PARMALAT Brasil S/A Indústria de Alimentos convidou a sua empresa para prestar
consultoria a sua unidade de produção. Eles possuem uma linha de produção que vem apresentando
problemas e por isso, os queijos minas padrão andam sofrendo variações além do permitido no sabor,
tamanho e coloração gerando muito refugo e desperdício. Foi solicitado a sua equipe que especifique
instrumentos de medição para as variáveis. Indique o Nome/Tipo e Justifique sua resposta.
(a) Nível do tanque reservatório para recepção de leite cru – SUPERVISÃO REMOTA
(b) Temperatura do tanque de pasteurização – SUPERVISÃO LOCAL
(c) Velocidade do misturador do tanque de pasteurização – SUPERVISÃO LOCAL
(d) Vazão de ar da secadora do queijos – SUPERVISÃO REMOTA
(e) Verificação de excesso de peso nas prateleiras da câmara frigorífica – SUPERVISÃO REMOTA
CASE 13 – Como se Produz Peças Galvanizadas?
Galvanoplastia – Eletrodeposição Metálica:
Os termos galvanoplastia, eletrodeposição metálica e galvanostegia referem-se a um processo usado com a principal
finalidade de proteger uma peça metálica contra a corrosão por revesti-la com outro metal. Esse metal impede a interação
do metal da peça com o ar e com a umidade, evitando, assim, a corrosão.
Em alguns casos, a proteção ocorre porque o metal do revestimento é mais nobre e, portanto, mais resistente à oxidação.
Um exemplo é o ouro, que é o metal menos reativo existente, sendo esse, inclusive, um dos motivos do seu alto valor,
pois, não reagindo, ele permanece intacto por muito tempo. Isso pode ser visto nos sarcófagos e esculturas egípcias
revestidas de ouro que datam desde a mais remota antiguidade.
Em outros casos, a proteção acontece porque o metal do revestimento possui maior potencial de oxidação ou uma
tendência maior de oxidar-se (perder elétrons) do que o metal da peça que ele está revestindo. Desse modo, o metal do
revestimento oxidará e formará uma camada de óxido que protegerá a peça. Isso é útil principalmente no caso de a peça
ser riscada, pois o metal mais reativo será oxidado no lugar do metal do objeto. Geralmente, as peças revestidas são feitas
de ferro ou de aço, que têm a tendência de enferrujar em contato com o oxigênio do ar e com a água.
Dependendo do metal utilizado para revestir a peça, o nome do processo de galvanoplastia muda. Por exemplo, ao
revestir uma peça de níquel, temos um processo chamado de niquelação; se for com cromo, o nome será cromeação; se
for com prata, prateação; com ouro, douração, e assim por diante.
No caso de peças de ferro e de aço revestidas com zinco, temos a galvanização, e os materiais obtidos nesses processos
são chamados de ferro galvanizado e aço galvanizado.
Galvanização:
A galvanização é o processo de revestimento de um metal por outro a fim de protegê-lo contra a corrosão ou melhorar sua
aparência. Trata-se de um processo de revestimento de superfícies por meio da eletrólise onde o metal a ser revestido
funciona como cátodo e o metal que irá revestir a peça funciona como o ânodo (também pode ser utilizado como ânodo
algum material inerte). A solução eletrolítica deve conter um sal composto por cátions do metal que se deseja revestir a
http://www.sertaobras.org.br/blog/tag/queijo-curado/#prettyPhoto/3/
https://www.petitgastro.com.br/queijo-minas-um-patrimonio-da-gastronomia-mineira/
https://www.queijosnobrasil.com.br/portal/tudo-sobre-queijo/147-etapas-da-fabricacao-de-queijos
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peça. O controle da espessura da camada a ser depositada pelo processo de eletrogalvanização é feito por meio de
modelos matemáticos.
O revestimento de superfícies metálicas
também pode ocorrer por meio da imersão do
metal que se quer revestir no metal fundido que
irá revesti-lo. No entanto, o processo eletrolítico
permite melhor cobertura (mais homogênea),
embora ambas sejam igualmente utilizadas.
Nesse processo, de imersão, o controle da
espessura do revestimento se dá pela velocidade
com que a peça passa pelo banho metálico, a
temperatura do forno do metal de revestimento,
e da aplicação de um jato de nitrogênio ao final
do processo.
Outro objetivo da galvanoplastia é deixar as
peças mais bonitas para serem comercializadas,
como é o caso de bijuterias que passam por
processos de prateação e douração, passando a
ter a aparência desses metais mais nobres e
cobiçados.
Mas como é feito esse processo? Bem, ele utiliza
da eletrólise, técnica que transforma energia
elétrica em energia química, fazendo passar a corrente elétrica por algum material líquido (fundido) ou em solução
aquosa. Nesse caso, a peça que desejamos revestir precisa ser condutora e ficar no eletrodo negativo (cátodo), enquanto,
no eletrodo positivo (ânodo), deve ficar o metal que queremos usar para revestir a peça. Esses dois eletrodos ficam
mergulhados em uma solução do metal que será revestido.
Etapas do Processo de Galvanização:
1. Limpeza Alcalina – Desengorduramento – Inicialmente, as peças são limpas e imersas em um banho em solução
alcalina, saponáceo, para remoção de óleos, massas e outras gorduras.
2. Lavagem na Água – Uma vez que foram limpas, as peças passam pela lavagem primária que realizada para evitar
a contaminação dos banhos seguintes.
3. Decapagem Química em Ácido – Terminada a limpeza, as peças são direcionadas para o banho em Ácido
Clorídrico Comercial para remoção de óxidos e carepas. Utilizada na retirada dos óxidos de ferro (corrosão
propriamente dita, chamada popularmente de “ferrugem”) aderidos à superfície do aço. Nesta etapa, o ácido tem a
função de remover resíduos profundos que não foram retirados no banho alcalino.
4. Lavagem – Finalizado o processo de decapagem, as peças precisam passar novamente por limpeza em água para
evitar que o ácido continue atacando a peça e degrade o material. Lavagem realizada também para evitar a
contaminação dos banhos seguintes.
5. Fluxagem – Próxima etapa é a imersão em solução de Cloreto de Zinco e Cloreto de Amônia, que funciona como
protetor contra oxidação entre a decapagem e a imersão no banho de zinco. Devido ao pH relativamente ácido, a
solução tem a função de dissolver resíduos aderidos na peça. Além disso, a fluxagem proporciona ainda eficiente
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molhamento da peça pelo zinco fundido além de auxiliar na diminuição dos resíduos gerados no processo (borra e
cinza);
6. Secagem em Estufa – Este processo que, além de diminuir o choque térmico, evita ou diminui drasticamente os
respingos de zinco na área ao redor da cuba de galvanização durante a imersão da peça no zinco fundido, o que
favorece a segurança dos operadores. A secagem deve ser realizada entre 110°C e 140°C e a imersão na cuba de
zinco deve ser feita imediatamente após a secagem devido ao caráter higroscópico do fluxo;
7. Banho em Zinco Fundido – Imersão a quente em Zinco fundido entre 440º a 465º, para reação entre Fe/Zn, que
compõe o revestimento final. Durante a imersão das peças de aço na cuba de galvanização, o zinco penetra na
rede cristalina do aço pormeio do processo de difusão, reagindo metalurgicamente com ele e gerando
imediatamente subcamadas intermetálicas, com diferentes concentrações de ferro e zinco que vão proporcionar
resistência à corrosão. Estas subcamadas são chamadas de “fase” e se denominam: fases Gama, Delta, Zeta e
Eta. A concentração de zinco nessas camadas aumenta conforme se afasta do aço base, sendo que a última delas,
a subcamada Eta, é toda constituída de zinco puro. 
8. Resfriamento – A passivação assegura a resistência do componente ou peça e consequentemente a sua
durabilidade. esta etapa é realizada em um tanque com água a temperatura ambiente. O resfriamento cessa o
crescimento das subcamadas de ligas, evitando-se a cristalização grosseira e o escurecimento da peça. Nesta
etapa também pode ser utilizada uma solução cromatizante para a passivação do material. O objetivo da
passivação é retardar o início da corrosão do zinco, conhecida como “corrosão branca”.
Fonte: GALVANISA – Estruturas Metálicas e Galvanização 
Disponível em: http://www.galvanisa.com.br/noticia/37/galvanizacao-por-imersao-a-quente 
Bem, agora que você já conhece o processo de obtenção deste elemento fundamental em nossa sociedade. Considere que
você trabalha para a GALVANISA, na função de gerente de manutenção/produção. E em função de reclamações
recorrentes das linhas de galvanização, você solicitou a sua equipe um estudo dos KPI's (indicadores chaves de
performances) referentes a qualidade dos produtos e quanto ao índice de refugos gerados. Infelizmente, os resultados não
foram nada agradáveis. E ao verificar a manutenção das máquinas, percebeu-se que as operações de reparo estavam de
acordo com o demandado, ou seja, a causa dos problemas diagnosticada foi: os instrumentos de medição não estão em
condições operacionais adequadas aos processos. Por isso, cabe a você especificar novos para as seguintes variáveis
abaixo. Indique o Nome/Tipo e Justifique sua resposta.
(a) Nível do Fluido de Limpeza Alcalina – MEDIÇÃO LOCAL; (4,0 pts)
(b) Pressão da Lavadora da Lavagem em Água – MEDIÇÃO LOCAL; (4,0 pts)
(c) Nível do Fluido de Limpeza Decapante – MEDIÇÃO REMOTA; (4,0 pts)
(d) Posição e Velocidade da Talha (Transportador) que Desloca o Material – MEDIÇÃO REMOTA (4,0 pts)
(e) Temperatura de Resfriamento/Passivação – MEDIÇÃO LOCAL; (4,0 pts)
http://www.galvanisa.com.br/noticia/37/galvanizacao-por-imersao-a-quenteresolvem fazer a
atualização (projeto de modernização
e automação) das 02 linhas antigas.
Considerando que é necessário medir
as variáveis temperatura e vazão da
água e velocidade e pressão do tecido,
pergunta-se: Se vocês fossem os
engenheiros responsáveis pelo projeto
de automação, quais sistemas
(transdutores, transmissores e
sensores) vocês indicariam para a
uma automação integrada destas
plantas?
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CASE 03 – Economia no Consumo de Água no Sistema de Resfriamento de uma
Unidade Sucroalcooleira com o Aumento do Ciclo de Concentração
No Brasil, existem
aproximadamente 420 usinas
sucroalcooleiras, dentre elas
35% destinadas à produção de
etanol, 3% açúcar e 62% são
mistas, que juntas moem cerca
de 600 milhões de toneladas de
cana/ano. Números mostram
que para 1 kg de cana que é
processada nas usinas é
necessário 1m3 de água,
levando em conta que uma
usina de médio porte processa
10 mil toneladas de cana/dia,
significa que o consumo
aproximado de 10 mil m3 de
água por uma unidade
sucroalcooleira diariamente.
Dentre as finalidades para uso
de água, utilizam-se grande
volume de água tratada para arrefecimento da turbina do gerador que captam o vapor vegetal das caldeiras
para produção de energia, trocadores de calor utilizados para resfriamento do mosto e dornas da fermentação
e condensadores da destilaria. Esta água após todo o processo de arrefecimento chega a uma temperatura
média de 40 a 42˚C, o que impossibilita o lançamento deste efluente, que segundo a legislação não pode
ultrapassar os 40˚C ou aumentar em 3˚C a temperatura do corpo receptor. Além disso, seria necessário repor
milhões de m3/h de água para o processo, o que aumentaria de forma exponencial os gastos com o
tratamento de água. Desta forma, toda a água do sistema é resfriada por torres de resfriamento, visando o
reaproveitamento em um circuito fechado (Fig. 01).
Neste sistema, a água atua como fluido de
resfriamento, com objetivo de remover carga
térmica, fazendo com que possa ser recirculada
novamente, desta forma obtém uma linha de
água quente e água fria (resfriada), gerando
uma variação de temperatura (∆T) de grande
importância para avaliação do sistema de
resfriamento não podendo ultrapassar o limite
de operação, que em média é de 11 a 18˚C
dependendo do potencial da torre. Quanto mais
próximo do limite esta variação significa ótima
eficiência do sistema de resfriamento, caso esta
∆T seja baixa, necessita de paradas para
manutenção e vistorias de trocadores de calor, e
em casos mais graves aberturas de
condensadores causando redução da produção.
Este problema pode estar associado a
entupimentos de trocadores de calor e
condensadores por bagacilho, terra, matéria orgânica e pequenos insetos que entram na linha de água pela
bacia das torres de resfriamento. Todo sistema de resfriamento necessita de dosagem de produtos químicos
para manutenção. Estas dosagens buscam reduzir corrosões, incrustações e controle microbiológico,
elevando desta forma, o tempo de utilização de água e assim reduzindo a necessidade de renovação desta
água de arrefecimento. Esta medida é realizada pelo ciclo de concentração geralmente medido pela relação de
sílica (SiO2) da água de reposição pela sílica da água do sistema, sendo o quanto a torre concentra uma
determinada substância, quanto maior o ciclo menor a quantidade de água o sistema perde, menor a
dosagem de produto para manutenção e a redução de custo para o tratamento desta água. O que deve ser
observado é que o ciclo não ultrapasse o limite máximo de operação, caso isto aconteça é necessário
desconcentrar a água realizando a abertura da descarga de água, evitando a saturação de produtos químicos,
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que em concentrações elevadas prejudicam o sistema. Por este motivo alguns tratadores de água adotam
ciclos menores e com abertura contínua da descarga e maior consumo de água. A busca por um equilíbrio
entre ciclo de concentração e água de reposição é um grande desafio para os tratadores de água de
arrefecimento. O presente trabalho tem como objetivo elevar o ciclo de concentração de uma usina
sucroalcooleira buscando a redução de água e, consequentemente, custo com o tratamento.
Materiais e Métodos:
O modelo estudado é de torres de resfriamento com tiragem
induzida. Nesse sistema o ar é puxado para o interior da torre por
meio de um exaustor fixado na parte superior, onde em alguns
modelos podem ser localizados em sua base com a introdução de
obstáculos no seu interior, chamados pelos fabricantes de
“enchimento” ou “colmeias’’, permitindo um aumento na eficiência
e grau de nebulização, intensificando a troca de calor entre a água
e o ar, de acordo com a Fig 02. O estudo foi feito em parceria na
unidade da usina Santa Adélia durante um período de estágio
realizado para empresa Buckman Laboratórios, de agosto de 2009
a agosto de 2010, no município de Pereira Barreto (SP). Neste
trabalho foi realizado estudo do melhor ciclo de concentração
analisando taxa de evaporação, perda líquida e o diferencial de
temperatura da água de reposição para melhores condições de
consumo de água, comparando os dados com o mesmo período do
ano anterior ao início do estudo. O sistema em estudo é para
arrefecimento de trocadores de calor de mosto e dornas e
condensadores de álcool da destilaria, tendo como volume da
bacia da torre de resfriamento 1000 m3 composta por 6 células,
com vazão de entrada e saída 6000 m3/h, considerando a perda
por arraste 0,2% da vazão. 
CASE 04 – Sistema de Controle e Instrumentação de uma Caldeira Flamotubular
Suponham que você trabalha em uma empresa de
automação industrial e que lhe seja solicitado um
projeto de automação para controle de nível e
temperatura da água em uma caldeira de produção de
vapor. 
Caldeiras a vapor são equipamentos que geram e
acumulam vapor de água ou outro fluido sob pressão
superior à atmosférica, utilizando qualquer fonte de
energia. E vasos de pressão são os reservatórios, não
sujeitos à chama, fundamentais nos processos
industriais cumprindo a função básica de
armazenamento de gases. Juntos, eles, fazem parte do
aparato tecnológico de muitas indústrias petroquímicas,
hospitais, hotéis, borracharias, oficinas mecânicas,
oficinas de pintura, pequenos empresas, postos de
combustíveis, consultórios odontológicos e aplicações
domésticas.
O conjunto caldeira e vaso de pressão, quando
fabricado e testado de forma não adequada, aliado a
uma precária operação e manutenção do equipamento,
coloca em risco iminente os usuários do produto, sejam
consumidores domésticos ou trabalhadores da
fábricas/hospitais, bem como os moradores das
proximidades, tendo em vista as proporções envolvidas
em um acidente com esses equipamentos de pressão,
principalmente no caso de explosão, podendo haver
perdas irreparáveis.
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Neste projeto, devem ser contempladas duas formas de controle, uma remota (na sala de controle para o
supervisor) e uma no local (na máquina para o operador). Apresente quais sensores você indicaria e justifique
porque:
CASE 05 – Sistema de Ar Comprimido
Uma das principais formas de prover a movimentação de máquinas, equipamentos e materiais, é através de
sistemas de ar comprimido. São sistemas cujo princípio de funcionamento é muito simples, consistem na
compressão de uma massa de ar a pressões médias superiores a 15 bar. O ar comprimido é usado como
condutor de energia em áreas de aplicação industriais. Os sistemas de arcomprimido têm vantagens em
comparação a outros sistemas de energia que os tornam mais úteis em certas aplicações, tais como: 
1. Fonte de energia: Ar existe em abundância e está disponível em todos os lugares. Em uma troca
normal de processo, como é o caso de sistemas hidráulicos, ele não é necessário. Isso reduz as despesas e
a necessidade de manutenção e ainda otimiza o tempo de trabalho. Ar comprimido não deixa para trás
impurezas como, por exemplo, as provenientes de defeito na tubulação; ele as carrega consigo. 
2. Transporte da energia: Ar comprimido pode ser transportado em tubulações (rede) por longas
distâncias. Isso favorece a instalação de uma central de geração de ar comprimido, a qual fornece o ar
necessário para os pontos de consumo, com pressão de trabalho constante (sistema fechado). Dessa
forma, a energia proveniente do ar comprimido pode ser distribuída por longas distâncias. Nenhuma
linha de retorno de ar é necessária, já que a exaustão de ar é feita pela abertura de descarga para o
ambiente. 
3. Armazenamento de Energia: Ar comprimido pode, sem dificuldades, ser armazenado em
reservatórios. Se um reservatório é instalado em um sistema de fornecimento de ar comprimido, o
compressor somente começará a funcionar se a pressão do ar cair abaixo de um valor crítico. Além disso,
a reserva de pressão disponível no reservatório permite, ainda por algum tempo, a realização de um
trabalho iniciado, após o sistema provedor de energia deixar de trabalhar. Se as necessidades de
desempenho das ferramentas pneumáticas não forem muito altas, garrafas/tubos de ar comprimido
transportáveis podem ser usadas em lugares que não tenham o sistema de fornecimento de ar
comprimido instalado.
Entretanto, para produzir esta massa de ar comprimido não é uma atividade simples, são necessários vários
equipamentos que são apresentados a seguir:
Compressores Rotativos: São
baseados exclusivamente no
princípio rotacional de trabalho. Os
compressores rotativos possuem
duas peças principais: o impelidor e
o difusor. Os compressores
dinâmicos efetuam o processo de
compressão de maneira contínua e,
portanto, correspondem exatamente
ao que se denomina, em
termodinâmica, um volume de
controle.
Compressores Alternativos: São
sistemas que trabalham com ajuda
de rotação assim como do
movimento alternado do pistão.
Nesses compressores, a elevação de
pressão é conseguida através da
redução do volume ocupado pelo ar.
Reservatórios (Pulmões): São
tanques herméticos capazes de
armazenar um grande volume de ar
em um espaço relativamente
pequeno. Para isso, são dotados de paredes espessa resistentes a pressão elevadas, geralmente, pelo menos 2
vezes mais do que a pressão de trabalho do sistema. 
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Aferrecedores (Trocadores de Calor): Quando se comprimi o ar a pressões elevadas, observa-se o
aquecimento da massa de ar. Por este motivo, para utilizar o mesmo, necessita-se resfriar este. Para isso, são
utilizados trocadores de calor, equipamentos de refrigeração semelhantes a radiadores, que funcionam a ar
ou a água.
Filtros: São estruturas semelhantes aos utilizados para purificação de água. Consistem de estruturas de
colmeia que retém quaisquer partículas ou particulados que por ventura tenha se desprendido em algum dos
sistemas anteriores.
Secadores: Outra consequência do aumento da pressão e subsequente aquecimento do ar, consiste na
condensação do vapor existente no ar. Este vapor d’água é totalmente prejudicial e por este motivo o ar deve
passar por um processo de secagem antes de ser utilizado.
Fonte: Adaptado do Manual de Tecnologia do Ar Comprimido da BOSCH.
Posto isso, considere que você é o(a) responsável pelo setor de geração, armazenagem e distribuição de ar
comprimido da indústria para a qual você trabalha. Considere ainda que, por nossa planta industrial ser
nova, ela ainda não é dotada de sistemas de sensores para as variáveis. A primeira atitude de sua equipe foi
definir as variáveis de controle do processo, e esta chegou a conclusão que precisamos monitorar a vazão dos
compressores (de forma local e remota), a pressão do ar comprimido armazenado nos reservatórios (de forma
local e remota), a presença de particulado após os filtro (apenas remota), a temperatura e a pressão do ar
comprimido (apenas remota) a ser entregue aos processos industriais A, B e C. Apresente os sensores mais
indicados justificando sua sugestão.
CASE 06 – Estação de Tratamento de Efluentes
Os efluentes industriais são os resultados da utilização de água, pelas indústrias, em diversos processos,
como lavagem de máquinas, tubulações, sistemas de resfriamento, ou diretamente no produto. Por isso, os
efluentes industriais variam de acordo com o tipo de produção das empresas e podem conter óleos diversos,
metais pesados, entre outras substâncias altamente contaminantes e tóxicas.
Boa parte desses efluentes é lançada novamente ao meio ambiente e, portanto, precisa ser tratado para não
contaminar o solo e os mares. Duas das principais características dos efluentes são o odor e a cor, que são
desagradáveis para os seres humanos, além do caráter perigoso das substâncias.
O tratamento de efluentes se divide, basicamente, em duas grandes fases: a físico-química e a biológica. No
tratamento físico-químico, há a remoção dos contaminantes através de reações químicas que fazem a
separação das fases sólidas e líquidas do efluente. Já o tratamento biológico dos efluentes, é realizado por
meio de bactérias e outros microrganismos que consomem a matéria orgânica poluente através do processo
respiratório. Dentro dessas duas grandes fases, porém, existem várias outras etapas. Em uma ETE
convencional, o efluente passa por quatro etapas: pré-tratamento, tratamento primário; tratamento
secundário e tratamento do lodo, antes de ser devolvido ao meio ambiente ou reutilizado.
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Pré-tratamento
No pré-tratamento, o efluente passa por dois processos, o gradeamento e a desarenação. A finalidade dessa
etapa é sujeitar os efluentes a fortes processos de separação de sólidos. No gradeamento, são retirados os
sólidos de maiores dimensões. Isso é feito através de grades metálicas, que funcionam como uma barreira.
Todos os sólidos com dimensão superior a essas ficam detidos pelas grades. Esse processo é importante para
proteger todo o equipamento da ETE de materiais muito grandes que podem vir a danificar os dispositivos ao
longo do tratamento de efluentes, como corpos receptores, bombas, tubulações e unidades subsequentes. Em
seguida, o efluente passa pelo processo de desarenação, no qual são removidos todos os flocos de areia
através da técnica de sedimentação (os grãos de areia, por serem mais pesados, vão para o fundo do tanque,
e as matérias orgânicas permanecem na superfície). 
Tratamento Primário
Constituído basicamente por processos físico-químicos. Apesar de o efluente estar com um aspecto
ligeiramente melhor após o pré-tratamento, as propriedades poluidoras ainda estão inalteradas e, por isso, os
processos físico-químicos são de extrema importância. O principal objetivo desde processo é a remoção dos
sólidos em suspensão sedimentáveis, materiais flutuantes e parte da matéria orgânica em suspensão. O
efluente fica em um tanque, onde são colocados produtos químicos para a equalização e neutralização da
carga. Em seguida, o efluente passa por um processo de floculação, ou seja, as partículas poluentes são
agrupadas para serem removidas. Após a floculação, ocorre a decantação primária, que é a separação entre o
sólido (lodo) e o líquido (efluente bruto). Os efluentes fluem devagar através dos decantadores, fazendo com
que os sólidos fiquem no fundo do tanque, formando o lodo primáriobruto. Nesse estágio, a matéria poluente
que permanece na água é de dimensões reduzidas, normalmente formadas por coloides, o que a impede de
ser removida apenas por processos físico-químicos a partir de então.
Tratamento Secundário
É constituído basicamente por processos bioquímicos (lodo ativado e filtro biológico, por exemplo) que podem
ser aeróbicos ou anaeróbicos. O principal objetivo aqui é a remoção da matéria orgânica dissolvida e da
matéria orgânica em suspensão que não foi removida no tratamento primário. Se bem feito, o tratamento
secundário permite se obter um efluente em conformidade com a legislação ambiental. Nos processos
aeróbicos, há a simulação do processo natural de composição, e a eficiência é maior em partículas finas em
suspensão. Já nos anaeróbios há a ação de microorganismos (bactérias, protozoários, fungos etc.), que
consomem a matéria orgânica dentro de tanques de aeração. Nos tanques de aeração, os microorganismos se
alimentam da matéria orgânica e a convertem em gás carbônico, material celular e água. O efluente, quando
sai do reator, possui pouca quantidade de matéria orgânica, com uma eficiência em torno de 95%
dependendo da ETE. Em seguida, o efluente passa por um processo de decantação secundário, no qual
ocorre sua clarificação. Os decantadores são os responsáveis por separar os sólidos em suspensão no tanque
de aeração, permitindo a saída de um efluente clarificado, e pela sedimentação dos sólidos em suspensão no
fundo do decantador, possibilitando o retorno do lodo em concentração mais elevada. É importante destacar
que se entende por lodo a matéria oriunda diretamente da reprodução das células que se alimentam do
substrato. Esse lodo deve ser descartado para que não atrapalhe o processo. Portanto, o lodo é dirigido para
uma seção de tratamento do lodo.
Tratamento do Lodo
O tratamento de efluentes gera como subprodutos: o lodo, o efluente tratado e o biogás. O lodo é o resultado
da remoção da matéria orgânica contida no esgoto, e a quantidade e a natureza do lodo dependem das
características do efluente inicial e do processo de tratamento escolhido. Na fase primária do tratamento de
efluentes, o lodo é constituído pelos sólidos em suspensão removidos do efluente bruto. Já na fase secundária
o lodo é composto pelos microorganismos que se reproduziram graças a matéria orgânica do próprio efluente.
Basicamente, o tratamento do lodo tem por finalidade reduzir o volume e o teor de matéria orgânica (cujo
processo é chamado de “estabilização”). Portanto, a primeira fase para se tratar o lodo é o adensamento, que
se refere à retirada de água que o material possui. Como o lodo possui grande quantidade de água, após o
adensamento seu volume diminui. Esse processo ocorre nos adensadores e nos flotadores. Em seguida,
acontece a digestão anaeróbica, caracterizada pela estabilização de substâncias instáveis e da matéria
orgânica presente no lodo. Os principais objetivos da digestão são: destruir ou reduzir os microorganismos
patogênicos; reduzir o volume do lodo através de liquefação; dotar o lodo de características favoráveis à
redução de umidade; permitir a utilização do lodo (um exemplo é sua aplicação como fonte de húmus e fins
agrícolas). Posteriormente, o lodo é submetido a processos químicos envolvendo cloreto férrico, cal, sulfato de
alumínio e polímeros orgânicos em sistemas de desidratação como filtração e centrifugação. Isso permite a
coagulação dos sólidos e a liberação da água absorvida. O lodo é ainda desidratado, para a remoção de toda a
sua umidade, através de filtros prensa, belt press ou centrífuga. A disposição final do lodo pode ser feita em
aterros sanitários, junto com o lixo urbano, em incineradores e na restauração de terras. É importante
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lembrar que o lodo é rico em matéria orgânica, nitrogênio, fósforo e nutrientes, o que possibilita o seu uso na
agricultura ou em reflorestamento.
Fonte: Adaptado da Revista TAI.
Considerando o processo apresentado, especifique os sensores adequados para as seguintes variáveis de
monitoramento: vazão do efluente de entrada, vazão do efluente após o tratamento primário, volume e
temperatura do fluido em tratamento no biofiltro, vazão de efluente tratado e massa de lodo ativado
produzido. Justifique suas indicações.
CASE 07 – Refinarias de Petróleo: Como Funcionam?
Você sabe o que é petróleo?
Em nossas cabeças temos sempre aquela clássica imagem de um líquido negro pulando com força e jorrando
pra fora de um buraco. Segundo a definição básica da Engenharia de Petróleo, Petróleo é um combustível
fóssil, ou seja, um combustível formado a partir de fósseis. Na Era Jurássica (dinossauros) e eras posteriores
aconteceram grandes transformações na Terra: movimentos dos continentes, terremotos, maremotos e
soterramentos em massa, todo esse movimento geológico produzia grandes desastres matando animais,
plantas e seres aquáticos. Quando esses seres vivos animais e vegetais morriam e eram soterrados, a pressão
da terra e o tempo aos poucos foram os transformando, fazendo com que perdessem suas características
originais e fossem se tornando uma massa negra de Carbono. Essa massa formou o petróleo que usamos hoje
em dia, explorado pelos profissionais de Engenharia de Petróleo. O Petróleo, do ponto de vista da química é
formado pelos seguintes elementos:
COMPOSIÇÃO DO PETRÓLEO DE ACORDO COM A QUÍMICA:
TIPO DO ELEMENTO % ENCONTRADA EM 1 LITRO DE PETRÓLEO
Carbono 82,0% – O Carbono é o elemento predominante no Petróleo.
Hidrogênio 12,0% – Atua junto como Carbono formando as moléculas.
Nitrogênio 04,0% – Encontrado na forma de Amina.
Oxigênio 01,0% – Muito pouco é encontrado.
Sais 0,05% – Raramente aparecem.
Metais ( ferro, cobre, etc... ) 0,05% – Considerados como resíduos.
Outra informação interessante que a Engenharia de Petróleo nos dá é que nem todo petróleo é igual ( os
dados acima são referentes a uma amostra de bom Petróleo ). Nem todos são escuros e líquidos, alguns
podem ser quase tão duros como rochas e outros podem ser tão ralos quanto água. A cor também varia desde
negro escuro ( boa qualidade ) até quase transparente ( má qualidade ). O tipo de petróleo mais procurado
pelas empresas e mais desejado pelos profissionais de Engenharia de Petróleo é o escuro e líquido, esse é o
melhor de se trabalhar.
Refinarias de Petróleo: Transformando Óleo em Produtos
Muita gente não sabe, mas as Refinarias de Petróleo além de gasolina e óleo diesel também fabricam dezenas
de tipos diferentes de produtos. Por causa dessa flexibilidade alguns especialistas dizem que as refinarias de
petróleo são a Base Industrial da Era Moderna. Em outras palavras, se elas não existissem muitas das coisas
que temos em casa hoje em dia também não poderiam ser fabricadas. 
Embora sejam feitos grandes trabalhos Químicos e de Engenharia de Petróleo dentro das Refinarias de
Petróleo, o processo básico de se obter os produtos até que é simples. Esse processo se chama Destilação
Fracionada. Na destilação fracionada basicamente o que é feito é aquecer o petróleo e ir colhendo os produtos
obtidos através de um sistema de torre. Dependendo da temperatura sai um tipo diferente de produto, esse
processo é interessante do ponto de vista de Engenharia de Petróleo pois permite que muitas coisas sejam
fabricadas ao mesmo tempo.
O Processo de Funcionamento da Destilação Fracionada
A refinaria recebe o petróleo – na forma do chamado óleo cru – das plataformas de extração e o submete a
diversos processos químicos. O primeiro e mais importante desses processos é a destilação, que ocorre dentro
de uma grande torre. Nela, o petróleo é aquecido a altas temperaturas, evapora e, quando volta à forma
líquida novamente, já tem boa parte de seus principais subprodutos separados. O Brasil possui hoje 14
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refinarias de petróleo. Elas são capazes de processar, juntas, cerca de 1,7 milhão de barris de petróleo por
dia.
1) O petróleo extraído no Brasil segue até as refinarias quase sempre por meio de oleodutos. Ao chegar à
refinaria, ele é guardado em tanques
de armazenamento, de onde parte
para ser processado.
2) O refino começa com o petróleo
seguindo por dutos até uma espécie
de caldeira. Lá, ele é aquecido a
cerca de 400 oC e vira parcialmente
vapor. O que sai da caldeira é uma
mistura de vapor com o que sobrou
de petróleo na forma líquida.
3) Essa mistura entra numa torre de
destilação. A parte gasosa sobe, a
líquida desce. As partes mais densas
do petróleo líquido caem até o fundo
da torre. Já as menos densas podem
até virar vapor no meio da queda e
começar a subir.
4) Na base da torre fica um outro
aquecedor. Como ele aumenta ainda
mais a temperatura do petróleo, uma
parte do líquido que escorreu até lá
vira vapor também. Mesmo assim,
ainda sobra um resíduo, que nunca
vaporiza. Ele é recolhido e usado
para fazer asfalto.
5) Ao longo da torre, há vários
“andares” com pratos, um tipo de
grade perfurada. Ao subir, partes do
vapor de petróleo esfriam e viram
líquido de novo. Quando isso ocorre,
as gotas caem em cima dos pratos,
que represam parte do óleo.
6) Os novos vapores que estão subindo
passam pelos buracos dos pratos. Ao
entrarem em contato com a parte do
petróleo já líquida, eles perdem calor.
Assim, mais moléculas gasosas se
resfriam e são condensadas.
7) Os pratos só retêm uma pequena parte do líquido formado, o excesso transborda e escorre até um
recipiente chamado panela. A parte do petróleo acumulada em cada panela é bombeada e segue para fora
da torre por meio de dutos.
8) O vapor de cada subproduto do petróleo – como a gasolina e o diesel – vira líquido numa certa
temperatura, atingida em “andares” diferentes da torre. Ou seja, cada subproduto enche uma panela
específica.
9) Os subprodutos saem da torre ainda um pouco “contaminados” uns pelos outros. Todos vão para um
processo de purificação: em tanques, passam por reações químicas para quebrar e recombinar suas
moléculas até estarem puros.
10) Os subprodutos obtidos ficam em outros tanques de armazenagem. Da refinaria, eles saem por
oleodutos até as indústrias petroquímicas (que usam o GLP para fazer plásticos, por exemplo) ou rumo às
distribuidoras de combustível.
FONTE: Texto e imagens adaptadas da internet.
www.google.com.br
Pois bem, apresentado o processo acima, considere que você é um dos gerentes de instrumentação e controle
de processos da REGAPE – Refinaria Gabriel Passos – Betim/MG. Embora já seja um local extremamente
PUCMINAS – Eng. de Produção – Automação e Controle – Lista de Exercícios 02 – 1o Sem/2024 – Pag. 11 / 24
automatizado e instrumentalizado, a PETROBRAS resolveu atualizar seus equipamentos e por isso solicitou a
você, gestor do setor, uma listagem de instrumentos e transmissores para mensuração, supervisão e controle
dos processos. A seguir, apresentam-se as variáveis que você deve especificar os instrumentos. Justifique sua
escolha.
1. Vazão de petróleo cru (reservatórios para caldeira)
2. Temperatura do petróleo cru (dentro da caldeira)
3. Temperatura dos subprodutos (escoam nas bandejas)
4. Vazão dos subprodutos finos (materiais menos densos)
5. Volume de GLP, gás liquefeito de petróleo (dentro das esferas de gás)
CASE 08 – Cimento Portland: O que é? E como se fabrica?
Cimento Portland é um tipo de cimento muito utilizado na construção civil por sua resistência. O nome
Portland foi dado em 1824 pelo químico britânico Joseph Aspdin, em homenagem à ilha britânica de
Portland, no condado de Dorset. Joseph Aspdin queimou conjuntamente pedras calcárias e argila,
transformando-as num pó fino. Percebeu que obtinha uma mistura que, após secar, tornava-se tão dura
quanto as pedras empregadas nas construções. A mistura não se dissolvia em água e foi patenteada pelo
construtor no mesmo ano, com o nome de cimento Portland, que recebeu esse nome por apresentar cor e
propriedades de durabilidade e solidez semelhantes às rochas da ilha britânica de Portland.
O cimento pode ser definido como um pó fino, com propriedades aglomerantes, aglutinantes ou ligantes, que
endurece sob a ação de água. Com a adição de água, se torna uma pasta homogênea, capaz de endurecer e
conservar sua estrutura, mesmo em contato novamente com a água. Na forma de concreto, torna-se uma
pedra artificial, que pode ganhar formas e volumes, de acordo com as necessidades de cada obra. Graças a
essas características, o concreto é o segundo material mais consumido pela humanidade, superado apenas
pela água. Com diferentes adições durante a produção, se transforma em um dos cinco tipos básicos
existentes no mercado brasileiro: cimento portland comum, cimento portland composto, cimento portland de
alto-forno, cimento portland pozolânico e cimento portland de alta resistência inicial.
Etapas do Processo Produtivo
Em sentido amplo, pode-se resumir o processo de fabricação do cimento Portland nas seguintes fases:
1) Extração das matérias-primas (calcário,argila e gipsita).
2) Britagem (calcário).
3) Pré-homogeneização do materiais do cru com a dosagem (farinha de calcário e argila).
4) Moagem do cru, matéria prima crua (calcário e argila – farinha de 0,15 mm).
5) Homogeneização e armazenamento de todo o material cru.
6) Pré-aquecimento do material cru nas torres de ciclones e moagem de carvão.
7) Clinquerização por meio do cozimento do material cru adicionado ao carvão no forno rotativo.
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8) Resfriamento e armazenagem das pelotas de clínquer.
9) Moagem do cimento (clínker + gipsita + outras substâncias).
10) Armazenamento do cimento moído nos silos.
11) Ensacagem e Expedição.
12) Despacho a granel ou via sacos dispostos em paletes.
FONTE: Texto e imagens adaptadas da internet.
pt.wikipedia.com.br
Postas estas informações, considere que você trabalha em uma empresa de projetos e de prestação de
serviços de engenharia de automação. E que a LAFARGE, produtora de Cimento da cidade de Pedro Leopoldo,
acaba de decidir intervir numa nova unidade industrial. Ressalta-se que, como o processo será automatizado,
mas não autômato, ele será supervisionado e controlado a partir da sala de controle central da planta. A
seguir, apresentam-se as variáveis que você deve especificar os instrumentos.
1. Volume de material britado enviado à pré-homogeneização (esteira de saída do britado)
2. Volume de material cru armazenado (dentro dos silos primários)
3. Temperatura do ar (dentro das torres ciclones)
4. Velocidade do ar (dentro das torres ciclones)
5. Velocidade angular do tambor de clinquerização (forno rotativo)
6. Temperatura de aferrecimento do clínquer (estufa de resfriamento)
7. Vazão de ar para aferrecimento do clínquer (estufa de resfriamento)
8. Velocidade do moinho do cimento (moagem de clínquer)
9. Volume de cimento armazenado nos silos (silos verticais)
10. Peso do produto ensacado (setor de ensacagem)
CASE 09 – Cerveja: Como se produz?
Prezado, não sei sua opinião mas eu aprecio muito uma boa cerveja. Meu apreço pela bebida é tamanho que
gosto de estudar como a mesma é produzida. Mas e você, caro (a) aluno (a), gosta da bebida? Sabe como ela é
produzida?
Bem, a cerveja (do gaulês, através do latim servisia) é uma bebida produzida a partir da fermentação de
cereais, principalmente a cevada maltada. Acredita-se que tenha sido uma das primeiras bebidas alcoólicas
que foram criadas pelo ser humano. Atualmente, é a terceira bebida mais popular do mundo, logo depois da
água e do chá. É a bebida alcoólica mais consumida no mundo atualmente.
Os ingredientes básicos da cerveja são: água; uma fonte de amido, tais como malte de cevada, capaz de ser
sacarificado (convertidosem açúcares), então fermentados (convertido em álcool e dióxido de carbono); uma
levedura de cerveja para produzir a fermentação, e o lúpulo. Uma mistura de fontes de amido pode ser usada,
com uma fonte secundária de amido, como o milho (milho) ou arroz, sendo muitas vezes denominado um
adjunto, especialmente quando utilizado como um substituto de custo mais baixo para a cevada maltada.
Fontes de amido menos utilizadas incluem milheto, sorgo, raiz de mandioca na África, tubérculo de batata no
Brasil e agave no México, entre outros.
Processo de Fabricação
1. Moagem do Malte – O malte, que pode ser armazenado em silos ou sacarias, é moído em moinhos de
rolos ou martelos para que o amido contido em seu interior fique exposto para ser transformado durante
o processo.
2. Maceração – O malte moído é misturado com água em temperaturas preestabelecidas para que se
inicie a ação de enzimas, que quebrarão as cadeias de amido em cadeias menores de açúcares como
glicose, maltose entre outros. 
3. Filtragem do Mosto – Após ter todo o amido transformado, a "pasta" formada (macerado), é levada ao
filtro onde cascas e bagaço são separados do líquido açucarado chamado mosto, que já tem cor de
cerveja.
4. Fervura do Mosto – O mosto é levado à ebulição e fervido durante algum tempo (60 a 90 minutos)
para que substâncias não desejáveis se volatilizem, proteínas coagulem e o mosto seja esterilizado. Nesta
etapa também é adicionado o lúpulo, responsável por fornecer amargor e aroma característico à cerveja.
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5. Decantação – O mosto fervido
passa por um processo de
decantação onde as proteínas
coaguladas no processo anterior são
depositadas no fundo do
equipamento, enquanto o mosto
límpido é retirado pela parte
lateral/superior.
6. Resfriamento do Mosto – O mosto
é resfriado a temperaturas baixas (7
a 12°C) dependendo do tipo de
fermentação que vai sofrer e do tipo
de levedura a ser utilizado. Após ser
resfriado, a levedura (fermento) é
inoculada e a mistura é colocada em
um tanque para ser fermentada. 
7. Fermentação – Durante alguns
dias os açúcares do mosto são
consumidos pela levedura, e são
transformados em álcool e CO 2 ,
além de calor. Estes tanques
possuem temperatura controlada
para que a fermentação seja sempre
homogênea. A fermentação pode
ocorrer entre 8 e 15°C
aproximadamente, levando de 2 a
20 dias, dependendo da cerveja a
ser fabricada.
8. Maturação – O mosto fermentado é
agora chamado de cerveja verde. Ela
é maturada em baixas temperaturas
(zero graus ou menos) por período
que pode levar alguns dias ou
semanas. Nesta fase, algumas
substâncias ainda são
transformadas pela levedura em
suspensão na cerveja, além de
haver separação da levedura da
cerveja (decantação ou flotação),
incorporação de CO 2 e retirada de
alguns gases formados durante a
fermentação.
9. Filtragem – A cerveja maturada é filtrada para que se torne límpida e brilhante, como a que
conhecemos nos bares. Nesta fase é ainda adicionado mais CO 2 e podem ser adicionados estabilizantes
de espuma e coloidal além de anti-oxidante. 
10. Envasamento e Pasteurização – A cerveja, após a filtração, é acumulada em tanques que alimentam
as linhas de envasamento. As linhas podem ser de latas, garrafas retornáveis (600 ml no Brasil) e
garrafas descartáveis. Em todas elas, a cerveja é embalada com o máximo de cuidado para que não seja
incorporado oxigênio dentro do frasco onde será acondicionada. Logo após o enchimento, a cerveja é
submetida ao processo de pasteurização, principalmente quando são envasadas em garrafas e latas (no
barril, a cerveja normalmente não é pasteurizada e por isso recebe o nome de chope). A pasteurização
nada mais é que um processo térmico no qual a cerveja é submetida a um aquecimento a 60°C e
posterior resfriamento, para garantir maior estabilidade ao produto. Graças a esse processo, é possível às
cervejarias assegurar uma data de validade ao produto de seis meses após sua fabricação.
FONTE: Texto e imagens adaptadas da internet.
www.google.com.br
PUCMINAS – Eng. de Produção – Automação e Controle – Lista de Exercícios 02 – 1o Sem/2024 – Pag. 14 / 24
Pois bem, apresentado o processo acima, considere que você é um dos gerentes de instrumentação e controle
de processos da Fábrica da Cervejaria BRAHMA. Embora já seja um local extremamente automatizado e
instrumentalizado, a AMBEV resolveu atualizar seus equipamentos e por isso solicitou a você, gestor do
setor, uma listagem de instrumentos e transmissores para mensuração, supervisão e controle dos processos.
A seguir, apresentam-se as variáveis que você deve especificar os instrumentos. JUSTIFIQUE sua escolha.
1. Temperatura da mistura água e malte (dentro da tina de mostura) – supervisão remota
2. Vazão de mosto (filtragem para cozinhador) – supervisão local
3. Volume de mosto (dentro do tanque de fermentação) – supervisão remota
4. Temperatura do mosto (dentro do tanque de maturação) – supervisão remota e local
5. Pressão do CO 2 (sistema de filtragem) – supervisão remota
CASE 10 – Pneumático: O que é? Como funciona o processo?
Um pneumático (do latim pneumatĭcus, por sua vez do grego πνευματικός, derivado de πνε μα "sopro"), maisῦ
conhecido por pneu, é um artefato circular feito de borracha, para uso em automóveis, caminhões, aviões,
motos, bicicletas, etc. Na maioria das aplicações, é inflado com gases. Em algumas aplicações específicas, por
exemplo em máquinas agrícolas, pode ser parcialmente preenchido com água, para melhorar a tração e
reduzir a patinagem. Geralmente é de cor negra devido ao fato de, durante a fabricação, ser adicionado negro
de fumo à composição da borracha. Sem esse elemento, os pneus se desgastariam muito rapidamente.
Os pneus, de modo geral, tem como durabilidade de 25 mil a 70 mil quilômetros, dependendo dos cuidados
do usuário e do seu uso (off-road, esportivo, urbano, estradeiro, mineração,...). Alguns cuidados a serem
tomados são o balanceamento e alinhamento a cada cinco mil quilômetros e o rodízio de pneus (em Portugal
chamado "rotação ou cruzamento dos pneus"), o qual deve ser feito a cada 10 mil km, até o pneu atingir a
"meia-vida" ou profundidade dos sulcos de aproximadamente 3,5 mm. Depois desta profundidade, deve-se
deixar o pneu mais gasto no eixo dianteiro, pelas razões que serão explanadas mais adiante. A calibragem dos
pneus deve ser feita periodicamente, e sempre antes de viagens, com a pressão recomendada pelo fabricante
do veículo. 
Existem pneus com diferentes tipos de banda de rodagem. Existem pneus simétricos, assimétricos,
direcionais e direcionais assimétricos. Nos pneus simétricos, não existe lado para a montagem nem sentido
de rotação, logo, o pneu simétrico pode ser montado de qualquer forma na roda e girar em qualquer direção.
Nos pneus assimétricos, existe uma posição única para efetuar a montagem do pneu na roda. Essa posição
para montagem está escrita na lateral do pneu, normalmente com as palavras Externo e Interno. Após o pneu
ser corretamente montado na roda, o conjunto pode ser instalado em qualquer lado do carro, trabalhando em
qualquer sentido de rotação. Nos pneus direcionais, existe um sentido de rotação do pneu determinado pelo
fabricante. Este sentido de rotação estar presente na lateral do pneu, normalmente na forma de uma seta. O
pneu deve ser montado na roda de forma que a seta esteja sempre apontando na direção do deslocamento do
carro para a frente. Se o pneu for montado corretamente na roda, a seguinte situação deve ser observada:
olhando para a lateral do pneu já montado no carro e, posicionando a seta indicadora do sentido de rotação
do pneu na posição de 12 horas do relógio, a seta deve apontar, obrigatoriamente, para a dianteira do carro. 
Caso o pneu seja montado incorretamente na roda, girando consequentemente no sentido contrário dodeterminado pelo fabricante, a eficiência do pneu será seriamente comprometida, pois não ocorrera um
correto trabalho das ranhuras do pneu em contato com o solo. Nos pneus direcionais assimétricos, que, diga-
se de passagem, são de uso muito específico, geralmente em competições automobilísticas, existe na lateral
do pneu tanto uma posição para montagem, ou seja, lado interno e externo, devido ao padrão assimétrico de
sua banda de rodagem, como existe também um sentido de rotação determinado pelo fabricante. É possível
concluir portanto que, no caso deste pneu específico, existindo tanto uma restrição de montagem quanto uma
restrição de sentido de rotação, existirão consequentemente, pneus específicos para cada lado do carro,
esquerdo e direito. 
Mas do Que é Feito o Pneu?
O senso comum diria que basta pegar uma borracha e prensá-la de acordo com o tamanho de roda que a
gente quer, certo? Hoje em dia, a coisa é mais complicada. Primeiro, porque um pneu moderno leva um tipo
especial de borracha – uma mistura de borracha natural, borracha sintética e o chamado “negro de fumo”,
um derivado do petróleo usado para deixar a mistura bem resistente. Segundo, porque a lista de ingredientes
do pneu inclui camadas de poliéster, náilon e até aço. Juntando essas substâncias com a borracha especial,
os fabricantes conseguem produzir seis componentes diferentes, que serão usados para compor cada uma
das partes do pneu. Modelos comuns são compostos por seis partes diferentes:
PUCMINAS – Eng. de Produção – Automação e Controle – Lista de Exercícios 02 – 1o Sem/2024 – Pag. 15 / 24
1. Parede Lateral – feitas de borracha, elas são o elemento de ligação entre a roda do carro e a parte do
pneu que encosta na estrada. 
2. Lona de Corpo – é a camada que faz o pneu suportar o peso da carroceria do carro. Para aguentar o
tranco, ela é feita de uma mistura elástica, com borracha, poliéster e náilon. 
3. Lona Estabilizadora – como o próprio nome indica, essa camada ajuda a dar estabilidade ao pneu.
Ela leva pequenas placas de fios de aço, cortadas em ângulos específicos para evitar derrapadas.
4. Capa de Rodagem – é a parte do pneu que entra em contato com o solo. Formada por três tipos de
borracha com diferentes composições, a capa de rodagem garante a tração do carro e a durabilidade
do pneu.
5. Talões – são aros de aço envolvidos por uma camada de borracha. É a parte do pneu que entra em
contato com a roda do carro. 
6. Estanque – é a parte interna do pneu. Formada por várias camadas de borracha, ela impede a saída
do ar e a perda de pressão do pneu, dispensando as antigas câmaras.
E Como se Produz o Mesmo?
1. Misturação – é a primeira fase da
fabricação do pneu. Nela, vários
elementos são misturados (borracha
natural e sintética, negro de fumo,
aceleradores, pigmentos químicos),
sendo preparado o composto (borracha).
2. Extrusão – a banda de rodagem (parte
do pneu que entra em contato com o
solo) e a parede lateral do pneu passam
por uma extrusora (espécie de rosca) e
tomam seus formatos finais. 
3. Lonagem – lonas de borracha se
juntam a tecidos de poliéster e nylon,
formando as lonas de corpo. As lonas
estabilizadoras são formadas por fios de
aço. Eles são cobertos por uma camada
de borracha, formando fitas que são
cortadas em ângulos determinados.
4. Talonagem – o talão (parte do pneu que
faz ligação com a roda) passa por uma
pequena extrusora, que aplica uma
camada de borracha sobre fios de aço.
Esses fios são enrolados em cilindros
que formam o componente.
5. Construção – todas as partes do pneu
são aplicadas em uma máquina,
parecida a um tambor. Primeiramente é
produzida a carcaça (esqueleto do pneu
que sustenta a carga), em seguida é
formada a primeira estrutura do pneu,
o chamado pneu verde.
6. Vulcanização – a vulcanização vai dar
forma ao pneu. Ele é colocado em uma
prensa, autoclave, com temperatura,
250°c, pressão, 8 a 10 atm, e tempo
determinados, 150 min, e moldado≅
com suas características específicas.
Após esse processo, o pneu passa por
uma inspeção final, sendo liberado para
o consumo.
FONTE: Texto e imagens adaptadas da internet.
www.ebah.com.br/content/ABAAAAH98AJ/processos-fabricacao-pneu e pt.wikipedia.com.br
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Postas estas informações, considere que você trabalha em uma empresa de projetos e de prestação de
serviços de engenharia de automação. E que a PIRELLI, fabricante de Pneumáticos da cidade de São Paulo,
acaba de decidir investir numa nova unidade industrial. Ressalta-se que, como o processo será automatizado,
mas não autômato, ele será supervisionado e controlado a partir da sala de controle central da planta. A
seguir, apresentam-se as variáveis que você deve especificar os instrumentos.
1. Temperatura do material triturado (entrada da misturação
2. Volume de material triturado – matérias-primas (entrada da misturação)
3. Temperatura do material misturado (entrada da extrusora)
4. Pressão da rosca sobre o material (dentro da extrusora)
5. Velocidade dos cilindros de fios (entrada da lonagem)
6. Pressão dos cilindros de laminação (lonagem)
7. Velocidade do bobinamento das camadas (construção)
8. Temperatura do ar (dentro da câmara de vulcanização)
9. Pressão do ar (dentro da câmara de vulcanização)
10. Segurança das pessoas e produtos (em torno da vulcanizadora)
CASE 11 – Vidro Industrial Plano Float: O que é? Como se produz?
Em ciência dos materiais, o vidro é uma substância sólida e amorfa, que apresenta temperatura de transição
vítrea. No dia a dia o termo se refere a um material cerâmico transparente geralmente obtido com o
resfriamento de uma massa líquida à base de sílica. Em sua forma pura, o vidro é um óxido metálico super-
resfriado transparente, de elevada dureza, essencialmente inerte e biologicamente inativo, que pode ser
fabricado com superfícies muito lisas e impermeáveis. Estas propriedades desejáveis conduzem a um grande
número de aplicações. No entanto, o vidro geralmente é frágil, quebra-se com facilidade.
O sistema float surgiu por volta dos anos 1950, na Grã-Bretanha. O processo inovador, criado por sir Alastair
Pilkington, tinha por base fazer o vidro (ou sua massa), ainda não derretido, flutuar em estanho derretido.
Depois, o vidro ganha a espessura desejada, é recozido, resfriado e recortado. Também chamados de vidros
planos, os floats são de excelente uniformidade e não possuem quase nenhuma distorção óptica.
Os povos que disputam a primazia da invenção do vidro são os egípcios e os fenícios. Segundo a Enciclopédia
Trópico: "Os fenícios contam que ao voltarem à pátria, do Egito, pararam às margens do Rio Belus, e
pousaram sacos que traziam às costas, que estavam cheios de natrão (carbonato de sódio natural, que eles
usavam para tingir lã). Acenderam o fogo com lenha, e empregaram os pedaços mais grossos de natrão para
neles apoiar os vasos onde deviam cozer animais caçados. Comeram e deitaram-se, adormeceram e deixaram
o fogo aceso. Quando acordaram, em lugar das pedras de natrão encontraram blocos brilhantes e
transparentes, que pareciam enormes pedras preciosas. Um deles, o sábio Zelu, chefe da caravana, percebeu
que sob os blocos de natrão, a areia também desaparecera. Os fogos foram reacesos, e durante a tarde, uma
esteira de liquido rubro e fumegante escorreu das cinzas. Antes que a areia incandescente se solidificasse,
Zelu plasmou, com uma faca aquele líquido e com ele formou uma empola tão maravilhosa que arrancou
gritos de espanto dos mercadores fenícios. O vidro estava descoberto."
Vidro Plano Float
O processo do vidro float foi desenvolvido pela Pilkington em 1952 e é padrão mundial para a fabricação de
vidro plano de alta qualidade. O processo, que originalmente produzia somente vidros com espessura de 6
mm, produz atualmente vidros que variam entre 0,4 e 25mm. As matérias-primas são misturadascom
precisão e fundidas no forno. O vidro fundido a aproximadamente 1000°C, é continuamente derramado num
tanque de estanho liquefeito, quimicamente controlado. Ele flutua no estanho, de maneira similar à que
ocorre quando se misture óleo e água, espalhando-se uniformemente. A espessura é controlada pela
velocidade da chapa de vidro que se solidifica a medida que continua avançando. Após o recozimento
(resfriamento controlado), o processo termina com o vidro apresentando superfícies polidas e paralelas.
Geralmente utilizados na construção civil, automóveis, eletrodomésticos, móveis e objetos de decoração, os
vidros planos são considerados, hoje, dominantes na indústria vidreira mundial.
Composição
São basicamente compostos por areia, calcário, barrilha, alumina, corantes e descorantes. As matérias
primas que compõem o vidro são os vitrificantes, fundentes e estabilizantes. Os vitrificantes são usados para
dar maior característica à massa do vidro e são compostos de anidrido sílico, anidrido bórico e anidrido
PUCMINAS – Eng. de Produção – Automação e Controle – Lista de Exercícios 02 – 1o Sem/2024 – Pag. 17 / 24
fosfórico. Os fundentes possuem a finalidade de facilitar a fusão da massa silícea, e são compostos de óxido
de sódio e óxido de potássio. Os estabilizantes têm a função de impedir que o vidro composto de silício e
álcalis seja solúvel, e são: óxido de cálcio, óxido de magnésio e óxido de zinco. A sílica, matéria prima
essencial, apresenta-se sob a forma de areia; de pedra cinzenta; e encontra-se no leito dos rios e das
pedreiras. O óxido de alumínio é um componente de quase todos os tipos de vidro. Certos componentes dos
medicamentos ou de soluções nutritivas podem incorporar o alumínio do vidro e causar intoxicação. Depois
da extração das pedras, da areia e moenda do quartzo, procede-se a lavagem a fim de eliminar-se as
substâncias argilosas e orgânicas; depois o material é posto em panelões de matéria refratária, para ser
fundido. A mistura vitrificável alcança o estado líquido a uma temperatura de cerca de 1.300°C e, quando
fundem as substâncias não solúveis surgem à tona e são retiradas. Depois da afinação, a massa é deixada
para o processo de repouso, de assentamento, até baixar a 800°C, para ser talhada.
Fabricação de Vidros Planos Float
1. Recebimento – as matérias-primas são recebidas e adicionadas às formas de modelagem por meio de
esteiras transportadoras.
2. Forno de Fundição – os materiais são aquecidos há temperaturas superiores a 1250°c para permitir
que todos os materiais se liquefação e que a mistura se torne homogênea. 
3. Banho de Estanho – a mistura formada flutua sobre o estanho fundente a fim de obter um
espalhamento uniforme da massa semi-fluídica com espessura homogênea.
4. Câmara de Resfriamento (recozimento) – câmara na qual o vidro é resfriado por meio de jatos de
vapor e água em diferentes temperatura com a finalidade de se obter vidros planos com dureza e
resistência variados.
5. Inspeção e Controle de Qualidade – permite a checagem da espessura e dureza de acordo com a
especificação do cliente.
6. Corte – setor responsável por deixar o vidro com as dimensões e a geometria determinadas pelo
projeto do cliente.
7. Acabamento – tratamentos para finalizar a produção do vidro, pode ser: laminação ou tempera.
a) Laminação – consiste na o vidro laminado é composto por duas ou mais placas de vidro, unidas por
uma ou mais camadas intermediárias de PVB (polivinil butiral), por esta razão, mais resistente a
impactos. A produção do vidro laminado é feita da seguinte forma: as chapas de vidro são
preparadas, ou seja, cortadas, lavadas e secas, após, as chapas são montadas em uma sala especial
com a substância plástica butiral, depois são transportadas para uma estufa que proporciona a
primeira aderência do vidro com a substância plástica butiral, são submetidas a uma pré-remoção de
ar feita por uma calandra que comprime o laminado, expulsando parte do ar que ficou entre as duas
PUCMINAS – Eng. de Produção – Automação e Controle – Lista de Exercícios 02 – 1o Sem/2024 – Pag. 18 / 24
chapas de vidro, e por fim, o conjunto vidro-butiral é enviado para uma autoclave, em que é
submetido a um ciclo que atinge 10 a 15 atmosferas de pressão, a mais de 100°c de temperatura.
b) Tempera – processo normalmente feito a partir do vidro comum (não temperado), a partir de um
processo térmico. Este é aquecido a uma temperatura pouco superior a sua temperatura de transição
vítrea. Logo após, jatos de ar frio de alta pressão são acionados sobre a superfície do vidro a partir de
bocais localizados em posições que promovam uma taxa de resfriamento na superfície muito maior do
que em seu interior. As paredes do vidro se solidificam e o seu interior ainda está em estado pastoso.
Ao se solidificar completamente e voltar à temperatura ambiente, terá a acumulado um estado
interno de tensão e compressão simultâneas. O processo químico alternativo à têmpera térmica é o de
troca de íons onde uma lâmina de vidro com pelo menos 100μm é imersa numa tanque de nitrato de
potássio derretido. O processo força os íons do nitrato de potássio aos óxidos de sódio do vidro.
8. Armazenagem – setor que realiza o recebimento e armazenagem do material produzido pela linha de
produção.
9. Expedição – separação e despacho de cargas para os clientes.
FONTE: Texto e imagens adaptadas da internet.
pt.wikipedia.com.br e www.divinalvidros.com.br
Postas estas informações, considere que você trabalha em uma empresa de projetos e de prestação de
serviços de engenharia de automação. E que a DIVINAL VIDROS, líder na fabricação de vidros float em BH,
acaba de decidir investir numa nova unidade industrial. Ressalta-se que, como o processo será automatizado,
mas não autômato, ele será supervisionado e controlado a partir da sala de controle central da planta. A
seguir, apresentam-se as variáveis que você deve especificar os instrumento: 
1. Velocidade da entrada de matéria- prima (sobre as esteiras)
2. Volume de material depositado (dentro da forma de modelagem)
3. Temperatura do material fundente (dentro do forno de fundição)
4. Temperatura do banho de estanho (dentro da câmara de recozimento)
5. Velocidade de deslocamento do vidro bruto (setor de qualidade e inspeção)
6. Pressão das facas de corte (setor de corte)
7. Velocidade das facas de corte (setor de corte)
8. Temperatura do forno de tempera (dentro da estufa de tempera)
9. Pressão dos cilindros (dentro da estufa de laminação)
10. Alerta de presença do caminhão para carregamento (plataforma de expedição)
CASE 12 – Lâmpadas Incandescentes – “Que Se Faça A Luz”.
A lâmpada incandescente é um dispositivo elétrico
que transforma energia elétrica em energia luminosa
e energia térmica através do efeito Joule. Dada a sua
simplicidade, foi o primeiro dispositivo prático que
permitiu utilizar eletricidade para iluminação, sendo
durante as primeiras décadas de uso comercial da
energia elétrica a principal forma de consumo daquela
forma de energia. O funcionamento ocorre da
seguinte forma: Quando se aciona um interruptor, a
corrente elétrica passa pela lâmpada através de duas
gotas de solda de prata que se encontram na parte
inferior, e em seguida, ao longo de fios de cobre que
se acham firmemente fixados dentro de uma coluna
de vidro. Entre as duas extremidades dos fios de
cobre estende-se um outro fio muito fino chamado
filamento. Quando a corrente passa por este último,
torna-o incandescente, produzindo luz.
História da Lâmpada 
Desde o início do século XIX, vários inventores
tentaram construir fontes de luz à base de energia
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elétrica. Humphry Davy, em 1802, construiu a primeira fonte luminosa com um filamento de platina,
utilizando-sedo efeito Joule, observado quando um resistor é aquecido pela passagem de uma corrente
elétrica a ponto de emitir luz visível. Outros vinte e um inventores construíram lâmpadas incandescentes
antes de Thomas Edison, que foi o primeiro a construir a primeira lâmpada incandescente comercializável em
1879, utilizando uma haste de carvão (carbono) muito fina que, aquecida acima de aproximadamente 900 K,
passa a emitir luz, inicialmente bastante avermelhada e fraca, passando ao alaranjado e alcançando o
amarelo, com uma intensidade luminosa bem maior, ao atingir sua temperatura final, próximo do ponto de
fusão do carbono, que é de aproximadamente 3800 K. A haste era inserida numa ampola de vidro onde havia
sido formado alto vácuo. O sistema diferia da lâmpada a arco voltaico, pois o filamento de carvão saturado em
fio de algodão ficava incandescente, ao invés do centelhamento ocasionado pela passagem de corrente das
lâmpadas de arco. Como o filamento de carvão tinha pouca durabilidade, Edison começou a fazer
experiências com ligas metálicas, pois a durabilidade das lâmpadas de carvão não passava de algumas horas
de uso. A lâmpada de filamento de bambu carbonizado foi a que teve melhor rendimento e durabilidade,
sendo em seguida substituída pela de celulose, e finalmente a conhecida até hoje com filamento de
tungstênio cuja temperatura de trabalho chega a 3000°C.
O Filamento
A maior dificuldade encontrada por Joseph Swan e
Thomas Edison, quando tentavam fazer lâmpadas
desse tipo, era encontrar um material apropriado
para o filamento, cuja material não queimaria.
Quanto mais alta for a temperatura do filamento,
maior a parte da energia irradiada que cai na região
visível do espectro. Por esse motivo é importante no
projeto de uma lâmpada que a temperatura do
filamento seja mantida a mais alto possível, mas
mantendo a vida útil da lâmpada dentro de um
valor razoável. Por aproximadamente 26 anos, todas
as lâmpadas incandescentes possuíam filamentos
feitos de celulose carbonizada (papel, algodão ou
bambu). As primeiras lâmpadas comerciais de
Edison tinham os filamentos feitos de papel
carbonizado que era muito frágil, mas em 1880 sua
fábrica utilizava o bambu carbonizado, que
produzia filamentos duros e fortes. As primeiras
lâmpadas incandescentes também utilizaram o
ósmio e o tântalo como filamento, porém o
tungstênio apresentava muitas propriedades
desejáveis para o uso como um filamento, sua baixa
pressão de vapor e alto ponto de fusão (3422 °C)
permitiam a operação em altas temperaturas e
consequentemente possuía alta eficiência.
Tipicamente, a temperatura de operação de um
filamento de tungstênio fica entre 2200 °C e 2700
°C (em algumas lâmpadas especiais pode atingir
3120 °C). O Tungstênio leva vantagem sobre o
carbono também no que diz respeito a resistência mecânica e ductilidade, o que permite a construção de
filamentos mais finos, resistentes e baratos. Praticamente todas as lâmpadas incandescentes atuais utilizam
filamentos de tungstênio trefilado e enrolados em forma de espiral, para diminuir as perdas de calor.
O filamento não deve ter contato com o ar, pois do contrário sua vida seria muito curta, devido à ação
oxidante do oxigênio sobre ele. Por isso, as primeiras lâmpadas incandescentes possuíam o meio interno sob
vácuo. Porém esta baixa pressão favorecia a vaporização do filamento diminuindo a sua vida. Lâmpadas em
vácuo eram o único tipo existente até 1913. Para aumentar a pressão no interior do bulbo, usam-se gases
inertes para que não haja nenhuma reação química com o filamento ou com os suportes internos.
Primeiramente foi usado o nitrogênio em função de seu baixo custo e pureza, posteriormente o argônio foi
reconhecido como a melhor opção, mas era caro e difícil de encontrar. Hoje em dia, usa-se uma mistura de
gases inertes, sendo tipicamente o argônio (90 a 95%) e o nitrogênio (10 a 5%) nas lâmpadas de 120 a 220V
respectivamente. A maior quantidade de argônio deve-se ao fato de possuir uma baixa condutividade térmica,
propiciando uma maior eficiência luminosa. Algumas lâmpadas especiais utilizam como gás de
preenchimento o kriptônio.
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O Processo de Produção da Lâmpada Incandescente
A utilização de lâmpadas varia desde iluminação urbana a faróis de automóveis e lanternas. Para cada uso, o
bulbo individual difere em tamanho e potência, o que determina a quantidade de luz emitida (lumens) por
este. No entanto, todas as lâmpadas incandescentes têm as três partes básicas - o filamento, a lâmpada e a
base. Originalmente produzido à mão, a manufatura de lâmpadas, atualmente, é quase totalmente
automatizada. Esta acompanha as seguintes etapas:
1. Filamento: O filamento é fabricado através de um processo conhecido como desenho, no qual o
tungstênio é misturado com um material aglutinante e puxado através de uma matriz - um orifício
formado - para um fio fino. Em seguida, o fio é enrolado em torno de uma barra de metal chamada
mandril para moldá-lo em sua forma adequada de bobina e, em seguida, ser aquecido em um
processo conhecido como recozimento. Esse processo suaviza o fio e torna sua estrutura mais
uniforme. O mandril é então dissolvido em ácido.
2. Bulbo de Vidro: As lâmpadas de vidro ou caixas são produzidas usando uma máquina de fita. Depois
de aquecer em um forno, uma fita contínua de vidro se move ao longo de uma correia transportadora.
Bocais de ar precisamente alinhados sopram o vidro através de orifícios na correia transportadora em
moldes, criando as carcaças. Uma máquina de fita que se move na velocidade máxima pode produzir
mais de 50.000 lâmpadas por hora. Depois que os invólucros são queimados, eles são resfriados e,
em seguida, cortados da máquina de fita. Em seguida, o interior do bulbo é revestido com sílica para
remover o brilho causado por um filamento brilhante e descoberto. O emblema da empresa e o valor
de tensão do bulbo são então estampados no topo externo de cada caixa. Praticamente, todo o
processo de fabricação de lâmpadas é automatizado. Os bulbos de vidro são soprados por uma
máquina que produz mais de 50.000 lâmpadas por hora. Depois que o filamento e o conjunto da haste
são inseridos no bulbo, o ar dentro do bulbo é evacuado e uma mistura de argônio / nitrogênio é
bombeada para dentro. Finalmente, a base é selada.
3. Base: A base do bulbo também é construída usando moldes. Este é feito por meio de estampagem com
entalhes na forma de um parafuso para que ele possa se encaixar facilmente no soquete de uma
luminária.
4. Montagem: Uma vez que o filamento, base e lâmpada são feitos, eles são montados juntos por
máquinas específicas. Primeiro, o filamento é montado no conjunto da haste, com suas extremidades
presas aos dois fios de entrada. Em seguida, o ar dentro do bulbo é removido por vácuo e o envoltório
é preenchido com uma mistura de argônio e nitrogênio. Esses gases garantem uma vida mais longa
para o filamento. O tungstênio acabará por evaporar e quebrar. À medida que evapora, deixa um
depósito escuro no bulbo conhecido como escurecimento da parede do bulbo.
5. Selagem Final: Finalmente, a base e o bulbo são selados. A base desliza para a extremidade do bulbo
de vidro, de modo que nenhum outro material é necessário para mantê-los juntos. Em vez disso, suas
formas de conformidade permitem que as duas peças sejam unidas firmemente, com os fios de
entrada tocando a base de alumínio para garantir o contato elétrico adequado. Após o teste, as
lâmpadas são colocadas em seus pacotes e enviadas aos consumidores.
FONTE: Texto e imagens adaptadas da internet.
http://www.madehow.com/Volume-1/Light-Bulb.html ;
https://oeditor.com/2015/10/07/tutorial-3ds-max-modelando-uma-lampada-incandescente/