Estudo de Viabilidade de Projeto de Implantação de uma Linha de Produção de Resistores de chuveiros

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2.3. Cálculo da quantidade de calor

Temos os seguintes dados, massa é igual a 1 litro; calor específico da água é igual 1,0 cal/gºC; a temperatura inicial de 20ºC; um aumento da temperatura na água de 20ºC, assim:

Q = m.c.[pic 3]

Fazendo as devidas transformações teremos, 1 litro de água equivale a 1 Kg de água; 1 cal equivale a 4,186 J, então pela regra de três, 1 Kcal equivale a 4.186 J. Aplicando estes valores a fórmula:

Q = 1 kg.4.186 J/KgºC.(40ºC – 20ºC) = 83.720 J

A quantidade de calor calculada é de 83.720 J.

2.4. Potência elétrica

Todo condutor sujeito a uma tensão é atravessado por uma corrente. Essa corrente que passa pelo condutor é capaz de produzir algum trabalho, assim como ocorre com os motores elétricos. Essa capacidade de produzir trabalho é definida como Potência Elétrica e normalmente é referenciada pela letra P.

A unidade de potência elétrica é o Watt (W). Albuquerque (1987) define potência como o trabalho realizado () em joules (J), dividido pelo período de tempo em segundos (s), assim temos:[pic 4]

P = /s[pic 5]

A elevação da temperatura na água fornecida para o cálculo do resistor deve ser de no mínimo 20ºC em 20 segundos; calculamos a quantidade de calor (Q) que resultou em 83.720 J. Se aplicarmos estes valores a fórmula encontraremos o valor da potência elétrica da resistência do chuveiro.

P = 83.720 J/20s = 4.186 W

A potência elétrica calculada é de 4.186 W.

2.5. Cálculo da resistência elétrica

Resistência elétrica é a oposição interna do material à circulação das cargas. O valor da resistência elétrica depende do tipo de material do condutor, da agitação térmica dos átomos e das dimensões do condutor. Albuquerque (1987) relata que George Ohm verificou experimentalmente, que a relação entre a tensão aplicada em determinados condutores e a intensidade da corrente correspondente era uma constante, qualquer que fosse a tensão.

A primeira lei de Ohm define que a resistência (R) é o quociente entre a tensão (U) e corrente (I). Segundo Creder (2007), para executarmos qualquer movimento ou produzir calor, luz, radiação, etc., precisamos despender energia. À energia aplicada por segundo em qualquer destas atividades chamamos de potência. A potência (P) é o produto da tensão (U) pela corrente (I). Assim temos:

P = U.I

A potência (P) também pode ser expressa como o produto da resistência (R) pelo quadrado da corrente (I); ou ainda como o quociente entre o quadrado da tensão (U) e a resistência (R).

P = R.I² ou P = U/I²

Para o cálculo da nossa resistência elétrica para chuveiro temos os seguintes dados: a potência elétrica calculada de 4186 W; e adotaremos a tensão nominal de 220 V, portanto:

P = U²/R → R = U²/P = 220²/4186 = 11,56 [pic 6]

O valor da resistência calculada é de 11,56[pic 7]

2.5.1. Cálculo do comprimento da resistência

A segunda lei de Ohm relaciona a resistência de um condutor com suas dimensões e com o material de que é feito (ALBUQUERQUE, 1987). A resistência é dada pela seguinte equação: R = .L/A; onde R é a resistência; é a resistividade do material do condutor; L é o comprimento; e a A é a área da secção transversal do condutor.[pic 8][pic 9]

O material adotado para a fabricação do resistor será o arame em liga níquel-cromo AWG 35 com diâmetro de 0,140 mm e secção transversal de 0,0154 mm². A resistividade ôhmica do arame em liga níquel-cromo pode variar entre 1,00 x 10⁻⁶ .m²/m a 1,5 x 10⁻⁶ .m²/m. Adotaremos a resistividade de 1,10 x 10⁻⁶ .m²/m conforme tabela 1.[pic 10][pic 11][pic 12]

Tabela 1 – Tabela de resistividade dos materiais

Material

(ρ) em Ω.m a 20 °C

Estanho

1.09×10−7

Platina

1.1×10−7

Chumbo

2.2×10−7

Manganin

4.82×10−7

Constantan

4.9×10−7

Mercúrio

9.8×10−7

Nicromo

1.10×10−6

Carbono

3.5×10−5



Fonte: Adaptado de http://www.fisica.net/constantes/resistividade-eletrica-(ro).php

Pela segunda lei de ohm calcularemos o comprimento da resistência elétrica; temos os seguintes dados: resistência calculada (R) de 11,56 ; resistividade ôhmica () de 1,10 x 10⁻⁶ .m²/m; comprimento (L) a ser calculado (sugerido de 150 mm a 200 mm); e secção transversal (A) de 0,0154 mm².[pic 13][pic 14][pic 15]

R = → 11,56 = 1,10 x 10⁻⁶ .m²/m.L/1,54x10⁻⁸ = 0,16181818 m = 160 mm [pic 16][pic 17][pic 18]

As especificações finais do resistor a ser produzido são: tensão de 220 V; potência elétrica calculada de 4186 W; resistência elétrica calculada de 11,56 ; e comprimento de 160 mm. A seguir faremos o levantamento dos custos de insumos, mão de obra e maquinários para a produção deste produto.[pic 19]

3. Planejamento de linha de produção e orçamentos de meios de produção e matéria prima

3.1 Processos industriais, recursos a serem transformados e recursos transformadores

O Processo industrial de um bem significa o processo de transformação de uma ou mais matéria prima e componente somado a mão de obra para a produção do produto final. De acordo com Petnado (2007),

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