Projeto Integrador

Projeto integrador - Máquina de algodão doce por irradiação

(Project integrator - cotton candy machine for radiation)

Ateandson R. de Oliveira, Israel Jefferson de Souza Freitas, Jonas R. de Souza, Maidir Rocha, Pedro Victor G. da Silva, Polyanna de Cássia Moraes.

Universidade Nove de Julho – Uninove - Engenharia Civil- São Paulo/2014

Resumo: A construção da máquina de algodão doce que funciona por irradiação, teve como base, um projeto sustentável, trabalhando com a utilização de materiais recicláveis e que utiliza pouco consumo de água, elemento escasso nos dias atuais, contribuindo com o meio ambiente. O algodão doce comercializado em feiras, praças, circos, cinemas e outros lugares são feito a partir do açúcar cristal, sacarose, cuja fórmula molecular é C12H22O11. Esse doce é fabricado pelo processo de trefilação de açúcar, que é a principal função de máquina de algodão doce por irradiação. Palavras chave: Máquina de Algodão Doce – Açúcar – Termologia – Sustentabilidade – Termodinâmica

Abstract: The construction of the cotton candy machine, which works by irradiation, showed great highlights. The idea of building a sustainable prototype, using recyclable materials and working with a low water consumption, which is scarce element nowadays, came of an environment concerned project. The cotton candy sold at fairs, parks, circuses, theaters and other places is made of crystallized sugar, sucrose, whose molecular formula is C12H22O11. This candy is manufactured by the process of wire-drawing sugar, which is the main function of irradiation cotton candy machine. Keywords: Cotton Candy Machine - Thermology - Thermodynamics - Sugar – Sustainability

1. Introdução:         A ideia do protótipo é necessariamente tornar o conteúdo em que foi aprendido durante o semestre em algo prático, que funcione de forma eficaz e que apresente resultados satisfatórios. Foi apresentada a criação de uma máquina de algodão doce. O protótipo foi elaborado com elementos técnicos do curso de Engenharia Civil, como a termologia, termodinâmica, calorimetria, energia, irradiação e outros. O projeto traz algo inovador, ao invés de uma máquina comum, a máquina funciona com um sistema sustentável e prático, com materiais recicláveis e de baixo custo. A máquina de algodão funciona por conta do fenômeno chamado Irradiação, onde as ondas de calor que saem da lâmpada aquecida pela energia elétrica, encontra o elemento químico açúcar cristal, que muda de estado físico gerando um resultado que é sucesso no mundo inteiro, o algodão doce. O açúcar depois de fundido passa por finos orifícios, a máquina continua em funcionamento e através do movimento giratório rápido que exerce, o açúcar derretido passa para o estado sólido e adquire a forma de finos fios que aparentam algodão, daí o nome algodão doce. Vale lembrar que o açúcar passa por um processo de resfriamento (em razão da movimentação rápida) para adquirir a forma final.  [6]

1. Termodinâmica: É o ramo da física que estuda as ligações à relação na troca de calor com a realização de um trabalho, em algum processo físico que contenha algum corpo e o meio exterior, sempre representado pelas letras T (Trabalho) e Q (Calor), é através das variações de temperatura, volume, pressão, que ela busca a compreensão e o comportamento das transformações nas máquinas e da própria natureza. Uma das principais partes da física e da engenharia é a termodinâmica, o estudo das leis que reagem a relação entre o calor, trabalho e outras formas de energia. Um dos conceitos centrais da termodinâmica é o de temperatura, que será discutido na próxima seção. Desde a infância, temos um conhecimento pratico dos conceitos de temperatura e energia térmica. Sabemos, por exemplo, que é preciso tomar cuidado com alimentos e objetos e que a carne e o peixe devem ser guardados na geladeira. Sabemos, também, que a temperatura no interior de uma casa, de um automóvel deve ser mantida dentro de certos limites, e que devemos proteger do frio e do calor excessivos. [3
2. Dilação Térmica: Às vezes, para conseguir desatarraxar a tampa metálica de um pote de vidro basta colocar o pote debaixo de uma torneira de água quente. Tanto o metal da tampa quando o vidro do pote se expande quando a água quente fornece energia aos átomos. (Com a energia adicional, os átomos se afastam mais uns dos outros, atingindo um novo ponto de equilíbrio com as forças elásticas interatômicas que mantem os átomos unidos em um sólido). Entretanto, como os átomos no metal se afastam mais uns dos outros que os átomos do vidro, a tampa se dilata do que o pote e, portanto fica frouxa. [3]
3. Dilação Linear: Se a temperatura de uma barra metálica de comprimento L aumenta de um valor , se comprimento aumenta de um valor. [pic 1]

 = L[pic 2][pic 3]

Onde  é uma constante chamada coeficiente de dilatação linear. A unidade do coeficiente  é  ou . Embora  varie ligeiramente com a temperatura, na maioria dos casos pode ser considerado o constante para um dado material. [3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

1. Calorimetria: O calor pode ser descrito com uma troca de energia entre dois ou mais sistemas com diferentes temperaturas, e que se transmitem espontaneamente, sempre buscando o equilíbrio térmico, e a manutenção do balanço entre as temperaturas.  

Sabemos, através da nossa experiência cotidiana, que dois ou mais sistemas com temperaturas diferentes colocados em contato tendem a atingir um estado de equilíbrio onde as temperaturas são iguais, o que chamamos de equilíbrio térmico. Notamos isso quando retiramos algo da geladeira e, após algum tempo, este se encontra mais quente. Ou quando misturamos duas porções de água a temperaturas distintas (uma quente e outra gelada, por exemplo) e ficamos com uma amostra de água com temperatura intermediária (água morna). Para que possamos interpretar corretamente esses fatos, precisamos lembrar que a temperatura é um valor relacionado ao valor médio da energia das partículas de um sistema.

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