Instituto Federal de Santa Catarina – Campus Joinville. Curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial. Módulo: V. Matéria: Metrologia e Instrumentação. Professor Dr.: Rodrigo Coral. Sistema de Aquecimento e Resfriamento de peças automatizado. Alunos: Douglas Ismael da Conceição. Joselino Xavier Junior. Joinville, julho de 2015.
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Instituto Federal de Santa Catarina – Campus Joinville.
Curso de Tecnologia em Mecatrônica Industrial.
Módulo: V.
Matéria: Metrologia e Instrumentação.
Professor Dr.: Rodrigo Coral.
Sistema de Aquecimento e
Resfriamento de peças
automatizado.
Alunos: Douglas Ismael da Conceição.
Joselino Xavier Junior.
Joinville, julho de 2015.
Introdução/Funcionamento.
A equipe propõe o projeto de um sistema de manuseio de
peças onde o mesmo será composto de um braço robótico
(Construído com peças de lego, com dois a três eixos de
coordenadas).
Estação de aquecimento da peça, composta por: uma
lâmpada incandescente para fazer a amostragem
(o aquecimento) da temperatura da peça em questão, um
sensor onde vai ler essa determinada temperatura e um
espaço determinado para o posicionamento da peça.
Estação de Resfriamento da peça, composta por: dois à
três coolers para fazer o resfriamento da matéria, junto de um
timer para especificar o tempo que a peça ficará na estação, e
um espaço determinado para o posicionamento da peça.
O projeto terá o controle da temperatura da peça, informando
ao controlador quando estará apta para a próxima operação.
Monitoração de velocidade, a tensão e as posições do braço
robótico.
Programação em Labview
Protótipo do Projeto.
Grandeza a ser medida /
Instrumentação.
A matéria, sendo um corpo ou uma substância e a energia
podem ser avaliada. Cada característica que possa ser quantificada
constitui uma grandeza física.
Grandezas físicas são aquelas grandezas que podem ser
medidas, ou seja, que descrevem qualitativamente e
quantitativamente as relações entre as propriedades observadas no
estudo dos fenômenos físicos.
Como nosso trabalho em termos gerais constitui em uma
estação de aquecimento, um braço robótico e uma estação de
resfriamento, consequentemente vamos realizar a medida de duas
grandezas: a temperatura de aquecimento da nossa estação, e o
possível posicionamento (ângulo) dos eixos dos motores do braço
robótico.
História da Temperatura
As primeiras medições de temperatura eram feitas, de forma
imprecisa, pela comparação com certos fenômenos físicos. Para
metais aquecidos, a cor dava alguma idéia. Para temperatura
menores, a fusão de substâncias como chumbo, enxofre, cera, a
ebulição da água, etc.
O primeiro termômetro documentado de que se tem notícia foi
inventado por Galileu por volta de 1592. Era um bulbo de vidro
acoplado a um tubo também de vidro com a extremidade aberta. O
tubo era mergulhado em água. O aquecimento do bulbo expande o
ar no interior e uma parte escapa pela extremidade do tubo.
Removido o aquecimento, o ar volta à temperatura anterior, mas em
menor quantidade e alguma água sobe no tubo, indicando que
houve uma mudança de temperatura do bulbo.
O termômetro de álcool foi inventado pelo físico alemão Daniel
Gabriel Fahrenheit em 1709. Em 1714 ele inventou o termômetro de
mercúrio e, em 1724, introduziu a escala de temperatura que leva o
seu nome. Inicialmente ele imaginou usar 0 para a temperatura
mais baixa no inverno da região onde vivia e 100 para a mais alta
no verão. De forma definitiva, ajustou 32 para o ponto de fusão da
água e 212 para o ponto de ebulição.
A escala de centígrados (0 para fusão da água e 100 para ebulição)
foi inventada por Anders Celsius, astrônomo sueco, em 1742. O
nome Celsius para e escala foi oficializado em 1948 por uma
conferência internacional para pesos e medidas.
Nas primeiras décadas do século 19 houve bastante evolução nos
conceitos de temperatura. Lord Kelvin postulou a existência do zero
absoluto. Sir William Hershel descobriu que a temperatura das
cores do espectro solar projetado por um prisma variava, com
aumento na direção do vermelho e na região que hoje conhecemos
como infravermelho.
Em 1821, duas descobertas marcaram o início dos sensores
elétricos de temperatura: T J Seebeck verificou que uma tensão era
produzida por duas junções de metais diferentes em diferentes
temperaturas, ou seja, o termopar. Sir Humphrey Davy verificou que
metais tinham coeficiente positivo de temperatura e podiam ser
usados para medição.
Grandeza (Temperatura)
A temperatura é uma grandeza física escalar que está
associada ao grau de agitação molecular de um sistema. O grau de
agitação térmica molecular não pode ser medida diretamente, por
isso a medida da temperatura é feita indiretamente medindo-se
grandezas físicas que variam com ela, por exemplo, pressão,
volume, etc. Vale ressaltar que a sensação térmica é uma forma de