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Title: Desenvolvimento e avaliação de banho termostático com controle e aquisição por Arduino
Authors: Monteiro, Amanda Millions
Costa, Fernanda Esteves de Castro
metadata.dc.contributor.advisor: Kanizawa, Fabio Toshio
metadata.dc.contributor.members: Pinheiro, Isabela Florindo
Braga Junior, Nelson Rodrigues
Issue Date: 2018
Publisher: Universidade Federal Fluminense
Citation: Monteiro, Amanda Millions; Costa, Fernanda Esteves de Castro. Desenvolvimento e avaliação de banho termostático com controle e aquisição por Arduino. 2018. 52f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Escola de Engenharia, Universidade Federal Fluminense, 2018.
Abstract: O presente estudo apresenta o projeto, construção e avaliação de um banho termostático de reduzida capacidade de aquecimento e refrigeração. Constata-se a partir da avaliação de banhos termostáticos disponíveis comercialmente que os mesmos apresentam elevada capacidade de aquecimento e refrigeração, elevado custo, operam com ciclos de compressão a vapor, e são em grande parte importados. Portanto, o presente estudo tem como objetivo o desenvolvimento e avaliação de um banho termostático de reduzida capacidade de aquecimento e resfriamento visando aplicação laboratorial para controle de temperatura de água. O protótipo desenvolvido conta com resfriamento promovido por pastilhas Peltier arrefecidas por dissipadores de calor e ventoinhas, e o aquecimento se dá por resistência elétrica inserida no fluido de trabalho. Ambos os sistemas são acionados por meio de relés de estado sólido, que por sua vez são acionados por portas digitais do microcontrolador Arduino. Implementou-se um sistema de controle liga e desliga para os sistemas de aquecimento e resfriamento em linguagem específica da plataforma, onde a medição da temperatura é realizada através do termopar tipo T conectado a um módulo amplificador e conversor. A partir da estimativa da carga térmica, pode-se concluir que os efeitos transientes são preponderantes quando comparados com a carga térmica devido a transferência de calor com o ambiente. Ensaios preliminares foram realizados visando identificar o correto funcionamento de todos os componentes do protótipo. Posteriormente, realizou-se ensaios para controle de temperatura de líquido para aquecimento e resfriamento. Para condições de aquecimento, constata-se que o sistema tem tempo de resposta consideravelmente curto, e que é capaz de manter a temperatura do líquido próxima ao valor desejado com desvio inferior a ±1 °C. Já para condição de resfriamento, pode-se concluir que a capacidade de refrigeração instalada é insuficiente para atender satisfatoriamente as demandas do projeto.
metadata.dc.description.abstractother: This study describes the design, construction and analysis of a thermostatic bath of reduced cooling and heating capacities. It can be concluded based on the evaluation of available commercial thermostatic baths that most of them present high cooling and heating capacities, high cost, operate with vapor compression cycles and are in general imported. Therefore, this study aims to develop and evaluated a thermostatic bath of reduced cooling and heating capacities for laboratory applications, focused on control of water temperature. The developed prototype counts with cooling promoted by Peltier chips cooled by heat spreaders and fans, and the heating is promoted by electrical resistance in direct contact with the liquid. The energy supply of both systems is performed via solid state relays, which in turs are performed by digital ports of Arduino microcontroller. An on-off control system has been implemented for the cooling and heating systems in the specific programming language of the platform, whereas the temperature is measured via thermocouple type T connected to amplifier and converter module. It can be concluded based on the theoretical evaluation of thermal loads that the transient portion is dominant when compared with the heat transfer with external ambient. Preliminary tests were performed to check the correct functioning of all systems of the protype. Then, experiments for water temperature control were performed for heating and cooling. For heating conditions, it can be concluded that the protype has low response time, and is capable of keeping the liquid temperature approximately constant, with ±1 °C deviation from the desired value. However, in the case of cooling conditions, it can be concluded that the system capacity is insufficient for the project requirements.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/7523
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