Refrigeração Aula 3 - 2009

• Os sistemas físicos que encontramos na Natureza consistem em um agregado de um número muito grande de átomos. A matéria está em um dos três estados: sólido, líquido ou gasoso: Nos sólidos, as posições relativas (distância e orientação) dos átomos ou moléculas são fixas. Nos líquidos as distâncias entre as moléculas são fixas, porém sua orientação relativa varia continuamente.
• Nos gases, as distâncias entre moléculas, são em geral, muito maiores que as dimensões das mesmas. As forças entre as moléculas são muito fracas e se manifestam principalmente no momento no qual chocam. Por esta razão, os gases são mais fáceis de descrever que os sólidos e que os líquidos. O gás contido em um recipiente, é formado por um número muito grande de moléculas, 6.02·10²³ moléculas em um mol de substância.
• Quando se tenta descrever um sistema com um número muito grande de partículas resulta difícil (é impossível) descrever o movimento individual de cada componente. Por isto mediremos grandezas que se referem ao conjunto: volume ocupado por uma massa de gás, pressão que exerce o gás sobre as paredes do recipiente e sua temperatura. Estas quantidades físicas são denominadas macroscópicas, no sentido de que não se referem ao movimento individual de cada partícula, e sim do sistema em seu conjunto.
• Denominamos estado de equilíbrio de um sistema quando as variáveis macroscópicas pressão p, volume V, e temperatura T, não variam. O estado de equilíbrio é dinâmico no sentido de que os constituintes do sistema se movem continuamente. O estado do sistema é representado por um ponto em um diagrama p-V. Podemos levar o sistema desde um estado inicial a outro final através de uma sucessão de estados de equilíbrio.
• Se denomina equação de estado, a relação que existe entre as variáveis p, V, e T. A equação de estado mais simples é a de um gás ideal pV=nRT, denominada Equação de Clapeyron(foto), onde n representa o número de mols, e R a constante dos gases R=0.082 atm·l/(K mol). Geralmente para fins de cálculos, igualamos n=1 assim teremos uma nova composição da equação de Clapeyron, onde n será desprezível e R=0,082(constante dos Gases). Desta forma(p.V=R.T), podemos calcular as variações da pressão, do volume ou da temperatura do fluido refrigerante.
• Denominamos energia interna do sistema a soma das energias de todas as suas partículas. Em um gás ideal as moléculas somente tem energia cinética, os choques entre as moléculas são supostos perfeitamente elásticos, a energia interna somente depende da temperatura. Na máquina frigorífica(processo de refrigeração), o sistema recebe trabalho, através de uma energia eletromecânica que comprime o fluido refrigerante e fornece calor em forma de energia.
• A reação sofrida pelo próprio fluido(endotérmica), absorve toda energia do meio, pois o corpo de maior temperatura cede calor para o corpo de menor temperatura. Desta forma temos um processo cíclico fechado e reversível que acontece pelas variações que o fluido sofre na sua composição molecular, onde levamos em conta a relação variação de temperatura e estado que traduzimos como sendo calor sensível e calor latente.

Iniciação à Robótica Aula 3

Os graus de liberdade (GL) determinam os movimentos do braço robótico no espaço bidimensional ou tridimensional. Cada junta define um ou dois graus de liberdade, e, assim, o numero de graus de liberdade do robô é igual a somatória dos graus de liberdade de suas juntas. Por exemplo, quando o movimento relativo ocorre em um único eixo, a junta tem um grau de liberdade; caso o movimento se dê em mais de um eixo, a junta tem dois graus de liberdade. Observa-se que quanto maior a quantidade de graus de liberdade, mais complicadas são a cinemática, a dinâmica e o controle do manipulador. O número de graus de liberdade de um manipulador esta associado ao numero de variáveis posicionais independentes que permitem definir a posição de todas as partes do robô.
Os movimentos robóticos podem ser separados em movimentos do braço e do punho. Em geral os braços são dotados de 3 acionadores e uma configuração 3GL, numa configuração que permita que o orgão terminal alcance um ponto qualquer dentro de um espaço limitado ao redor do braço. Pode-se identificar 3 movimentos independentes num braço qualquer:

• Vertical transversal – movimento vertical do punho para cima ou para baixo
• Rotacional transversal – movimento do punho horizontalmente para a esquerda ou para a direita.
• Radial transversal – movimento de aproximação ou afastamento do punho

Os punhos são compostos de 2 ou 3 graus de liberdade. As juntas dos punhos são agrupadas num pequeno volume de forma a não movimentar o orgão terminal em demasia ao serem acionadas. Em particular, o movimento do punho possui nomenclaturas especificas, conforme descritas a seguir:

• Roll ou rolamento - rotação do punho em torno do braço
• Pitch ou arfagem - rotação do punho para cima ou para baixo
• Yaw ou guinada - rotação do punho para a esquerda e para a direita.

• Braços de robôs são frequentemente descritos como tendo um certo número de graus de liberdade ou um certo número de eixos de movimento. Em robótica , o número de graus de liberdade é o número de movimentos distintos que o braço pode realizar.
• Normalmente o número de graus de liberdade iguala-se ao número de juntas, de forma que um robô de cinco graus de liberdade possui cinco juntas, e um robô com seis eixos tem seis juntas. A noção de graus de liberdade tem limites definidos.
• Por exemplo, uma junta não possui apenas uma direção de movimento, mas também limites a este movimento. Essa faixa de movimento permitido, que não tem nada a ver diretamente com graus de liberdade, é muito importante. Por exemplo, quando seguramos uma bola de tênis na mão, a seguramos mantendo a palma da mão em contato com ela. Isto ocorre porque as juntas de nossos dedos só dobram na direção da palma da mão e não em direção às costas desta.
• Caso nossas juntas tivessem uma faixa de movimento que lhes permitisse dobrar nas duas direções, seríamos capazes de pegar uma bola de tênis tanto com a palma como com as costas da mão. Assim, usamos os graus de liberdade adicionais das juntas de nossos punhos, cotovelo e ombro para mover nossa mão de tal forma que a palma fique de frente para a bola.
• Portanto ter mais juntas (punho, cotovelo e ombro) e em consequência mais graus de liberdade, ajuda-nos a compensar o fato de ter uma faixa de movimentos um tanto limitada em nossos dedos.