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1 - Introdução ao Estudo de Sensores e Atuadores

BRITO, Fábio Editora Saraiva PDF Criptografado

Introdução ao

Estudo de Sensores e Atuadores

1

Para começar

Neste capítulo serão apresentados os principais tipos de sensores e de atuadores. Também serão abordados os conceitos de controle, como variáveis controlada e manipulada e malha aberta.

A automação industrial tem apresentado um papel de fundamental importância para a indústria moderna. Por meio da automação, os produtos industriais passaram a ser produzidos em maior escala, com maior qualidade e maior sustentabilidade, reduzindo o desperdício de recursos naturais cada vez menos disponíveis.

Amplie seus conhecimentos

Para obter mais informações sobre automação industrial e seus objetivos, visite: .

Acesso em: 25 jul. 2017.

Em termos gerais, os sensores e os atuadores são essenciais para o controle automático em uma indústria, pois permitem incrementar e controlar a qualidade do produto, aumentar a produção e o rendimento.

A partir da aplicação de sensores é possível medir com precisão as diversas variáveis envolvidas na produção ou no processo industrial, tornando possível efetuar ações corretivas. Pode-se fazer a seguinte analogia: os órgãos dos sentidos (olfato, visão, paladar, audição e tato) e os membros (inferiores e superiores) estão para o ser humano assim como os sensores e atuadores estão para um sistema automático, respectivamente. O Quadro 1.1 mostra esta comparação.

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3 - Sensores

BRITO, Fábio Editora Saraiva PDF Criptografado

3

Sensores

Para começar

Este capítulo aborda os diversos tipos de sensores existentes na indústria, além de suas aplicações práticas. Você também estudará dispositivos semicondutores e diferentes tipos de manômetros.

Sensores ópticos são responsáveis por detectar a presença de um determinado objeto por meio da manipulação da luz. Apresentam a vantagem de não exigir qualquer tipo de contato entre o sensor e o objeto detectado.

3.1 Energia radiante

A energia radiante pode ser representada por uma onda eletromagnética que possui um determinado comprimento de onda. A Equação 3.1 relaciona essas grandezas. c=λ⋅ f em que: c: velocidade da luz cujo valor aproximado é 2,799795 . 1010 [cm/s]; l: comprimento de onda [cm];

ƒ: frequência [Hz].

47

9788536525587_SENSORES_ATUADORES_MIOLO.indb 47

21/08/17 10:38

Os comprimentos de onda da energia luminosa variam de 10-10 cm (raios gama) até cerca de

107 cm. As radiações de comprimentos de onda compreendidos entre 0,36 μm e 0,74 μm são as únicas que podem ser detectadas pelo olho humano, constituindo a faixa visível do espectro eletromagnético. A Figura 3.1 representa o espectro das ondas eletromagnéticas.

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4 - Temperatura, Calor e Efeitos Termoelétricos

BRITO, Fábio Editora Saraiva PDF Criptografado

Temperatura,

Calor e Efeitos

Termoelétricos

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Para começar

O capítulo aborda conceitos sobre temperatura, suas variáveis e importância nos processos industriais. Além disso, também explica o que é calor e seus efeitos termoelétricos em diversas áreas, como química, petroquímica, siderúrgica, entre outras.

A temperatura é uma das mais importantes variáveis monitoradas em processos industriais, sendo utilizada em diversos setores, como químico, petroquímico, siderúrgico, cerâmico, farmacêutico, papel e celulose, entre outros. Neste capítulo serão definidos os princípios básicos de medição de temperatura e os efeitos termoelétricos.

4.1 Sensores de temperatura

Pode-se definir temperatura como o grau de agitação térmica das moléculas. A medição de temperatura é chamada de termometria. Existem outros termos como pirometria, que é a medição de altas temperaturas, quando surgem os efeitos das radiações térmicas e a criometria, que é a medição de temperaturas próximo do zero absoluto.

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2 - Instrumentos e Calibração

BRITO, Fábio Editora Saraiva PDF Criptografado

2

Instrumentos e

Calibração

Para começar

O capítulo trata de instrumentos de calibração, como os transdutores, conversores e calibradores para medições elétricas, de temperatura, de pressão, de fluxo e de radiofrequência. Além disso, também abordará tópicos sobre instrumentação de materiais, alcance, nomenclatura e seus significados.

Define-se como instrumento um equipamento utilizado para medição que permite determinar o valor de uma quantidade desconhecida de uma grandeza ou variável específica (HELFRICK, 1994).

Os instrumentos geralmente são formados por mais de um elemento ou subsistemas, em que cada elemento desempenha uma função específica (AGUIRRE, 2013). Por meio de um elemento primário ou sensor, a leitura do sinal de entrada da variável controlada pode ser enviada a um transdutor ou conversor. O sinal, convertido geralmente em sinais elétricos, pode ser mostrado em um indicador e, posteriormente, enviado por transmissor para um controlador. Finalmente, o sinal elétrico do controlador é convertido por um atuador em energia em elementos finais de controle. A seguir são definidas as funções de um instrumento destacadas anteriormente.

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5 - Dispositivos de Medição

BRITO, Fábio Editora Saraiva PDF Criptografado

5

Dispositivos de

Medição

Para começar

O capítulo aborda os dispositivos de medição, como encoder, encoder absoluto, encoder incremental e suas aplicações no nos processos industriais. Trata ainda de sensores, medidores, flutuadores, válvulas, entre outros.

5.1 Encoder

Os encoders são dispositivos utilizados para medir posição angular. São constituídos de um ou vários pares de sensores ópticos (emissor e receptor), em que um feixe de luz é interrompido por uma máscara fixa ao eixo. A máscara é constituída de setores transparentes e opacos, que geram um pulso de tensão nos receptores dependendo da posição do eixo. Como cada posição da máscara possui marcações diferentes, sendo que a posição angular é relacionada diretamente pela resposta sequencial dos sensores ópticos.

5.1.1 Encoders absolutos

São encoders que apresentam uma saída relacionada a uma posição absoluta de cada endereço da máscara. São instrumentos mais caros e precisam de mais cabos para enviar uma informação de vários bits. A resolução de um encoder absoluto é relacionado ao número de bits. Desta forma, um encoder absoluto de 3 bits possui a seguinte a Equação 5.1:

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1 - Introdução à Eletricidade

FILHO, Christovam Paschoal Editora Saraiva PDF Criptografado

1

Introdução à

Eletricidade

Para começar

Este capítulo tem por objetivo apresentar conceitos básicos utilizados nos estudos da eletricidade e seus efeitos. Discorre também sobre os cálculos utilizados na elaboração de circuitos elétricos básicos.

1.1 Fundamentos

São inúmeros os fenômenos elétricos: a eletricidade é produzida espontaneamente na terra e na atmosfera; surge por atrito ou por influência; circula em forma de corrente criada por dispositivos chamados geradores.

O homem conseguiu explicar a eletricidade em cinco etapas principais:

»

Primeira etapa: a eletricidade atmosférica (descrita por Benjamim Franklin, em 1770).

A atmosfera é um corpo elétrico. As nuvens eletrizadas e os raios são fenômenos elétricos naturais. Franklin, o criador do para-raios, foi um dos primeiros cientistas a realizar um estudo científico da eletricidade.

»

Segunda etapa: a eletricidade estática (Charles de Coulomb, em 1790). Já dois mil anos antes, os gregos sabiam que o atrito comunica ao âmbar (em grego, electron) a propriedade de atrair os corpos e produzir faíscas quando dele se aproxima o dedo. Verificou-se que outras substâncias, como vidro, resina, parafina, borracha etc., apresentam a mesma

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1.1 Fundamentos celulares

David L. Nelson, Michael M. Cox Grupo A PDF Criptografado

2   C A P Í T ULO

1  •  F u ndam e nt o s da b i o q u ím i c a

(a)

(b)

(c)

FIGURA 1-1  Algumas características da matéria viva.  (a) A complexidade microscópica e a organização são visíveis nesse corte fino de tecido muscular de vertebrado, produzido por microscópio eletrônico e colorido artificialmente. (b) O falcão do campo capta nutrientes e energia comendo aves menores. (c) A reprodução biológica ocorre com uma fidelidade quase perfeita. [Fontes: (a) SPL/Science Source. (B) W. Perry

Conway/Corbis. (c) F1online digitale Bildagentur GmbH/Alamy.]

Capacidade de se alterar ao longo do tempo por meio de uma evolução gradativa. Para sobreviver em circunstâncias novas, os organismos, a passos muito pequenos, alteram as estratégias de vida que herdaram. O resultado de milhões e milhões de anos de evolução é a enorme diversidade de formas de vida, muito diferentes superficialmente (Figura 1-2), mas relacionadas por uma ancestralidade comum. Essa unidade fundamental dos organismos vivos se reflete na semelhança das sequências gênicas e nas estruturas das proteínas.

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Capítulo 10 - Lipídeos

David L. Nelson, Michael M. Cox Grupo A PDF Criptografado

10

Lipídeos

10.1

10.2

10.3

10.4

Lipídeos de armazenamento  361

Lipídeos estruturais em membranas  366

Lipídeos como sinalizadores, cofatores e pigmentos  374

Trabalhando com lipídeos  381

O

s lipídeos biológicos são um grupo de compostos quimicamente diversos, definidos por uma característica em comum: a insolubilidade em água. As funções biológicas dos lipídeos são tão diversas quanto a sua química.

Gorduras e óleos são as principais formas de armazenamento de energia em muitos organismos. Os fosfolipídeos e os esteróis são os principais elementos estruturais das membranas biológicas. Outros lipídeos, embora presentes em quantidades relativamente pequenas, desempenham papéis cruciais como cofatores enzimáticos, transportadores de elétrons, pigmentos fotossensíveis, âncoras hidrofóbicas para proteínas, chaperonas para auxiliar no enovelamento de proteínas de membrana, agentes emulsificantes no trato digestório, hormônios e mensageiros intracelulares. Este capítulo apresenta os lipídeos mais representativos de cada um dos tipos, organizados de acordo com suas funções, com

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Capítulo 25 - Metabolismo do DNA

David L. Nelson, Michael M. Cox Grupo A PDF Criptografado

25

Metabolismo do DNA

25.1 Replicação do DNA  989

25.2 Reparo do DNA  1005

25.3 Recombinação do DNA  1016

C

omo repositório de informação genética, o DNA ocupa um lugar único e central entre as macromoléculas biológicas. As sequências de nucleotídeos de DNA codificam as estruturas primárias de todos os RNA e proteínas celulares e, por meio de enzimas, afetam indiretamente a síntese de todos os outros constituintes celulares. Essa passagem de informação do DNA para o RNA e proteínas orienta o tamanho, a forma e o funcionamento de todos os seres vivos.

O DNA é um dispositivo maravilhoso para o armazenamento estável da informação genética. A expressão “armazenamento estável”, entretanto, transmite uma imagem estática e enganosa. Ela não consegue captar a complexidade dos processos pelos quais a informação genética é preservada em um estado não corrompido e, então, transmitida de uma geração de células para a seguinte. O metabolismo do

DNA compreende tanto o processo que dá origem a cópias fiéis de moléculas de DNA (replicação) quanto os processos que afetam a estrutura inerente da informação (reparo e recombinação). Juntas, essas atividades são o foco deste capítulo.

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Teste seu conhecimento: solução dos problemas

David L. Nelson, Michael M. Cox Grupo A PDF Criptografado

Teste seu conhecimento: solução dos problemas

As respostas de todos os problemas no final de cada capítulo estão relacionadas a seguir

Capítulo 1

1. (a) Diâmetro da célula ampliada 5 500 mm. (b) 2,7 3 1012 moléculas de actina. (c) 36.000 mitocôndrias. (d) 3,9 3 1010 moléculas de glicose. (e) 50 moléculas de glicose por molécula de hexocinase.

2. (a) 1 3 10

212

g 5 1 pg. (b) 10%. (c) 5%.

3. (a) 1,6 mm; comprimento 800 vezes mais longo do que a célula; o

DNA deve estar fortemente enrolado. (b) 4.000 proteínas.

4. (a) A velocidade do metabolismo é limitada pela difusão, que, por sua vez, é limitada pela área da superfície. (b) 12 μm21 para a bactéria;

0,04 μm21 para a ameba; a relação superfície-volume é 300 vezes superior na bactéria.

5.  2 3 106 s (cerca de 23 dias).

6.  As moléculas de vitamina das duas fontes são idênticas; o organismo não é capaz de distinguir qual a fonte; apenas as impurezas contaminantes podem variar em decorrência da fonte.

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Capítulo 28 - Regulação da expressão gênica

David L. Nelson, Michael M. Cox Grupo A PDF Criptografado

28

Regulação da expressão gênica

28.1 Princípios da regulação gênica  1128

28.2 Regulação da expressão gênica em bactérias  1138

28.3 Regulação da expressão gênica em eucariotos  1147

D

os aproximadamente 4 mil genes existentes em um genoma bacteriano típico, ou dos 20 mil genes no genoma humano, apenas uma fração é expressa em determinada célula em dado momento. Alguns produtos gênicos estão presentes em grandes quantidades: os fatores de alongamento necessários à síntese de proteínas, por exemplo, estão entre as proteínas mais abundantes em bactérias, e a ribulose-1,5-bisfosfato-carboxilase/oxigenase (rubisco) de plantas e bactérias fotossintéticas é uma das enzimas mais abundantes na biosfera. Outros produtos gênicos ocorrem em quantidades muito menores; por exemplo, uma célula pode conter apenas poucas moléculas de enzimas que reparam lesões raras do DNA. As necessidades de certos produtos gênicos mudam ao longo do tempo. A necessidade de enzimas em certas vias metabólicas aumenta ou diminui à medida que as fontes de alimentos mudam ou se esgotam.

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1.3 Fundamentos físicos

David L. Nelson, Michael M. Cox Grupo A PDF Criptografado

1. 3  F u ndam e nt o s f ís i co s  

quências contêm as informações que dão a cada molécula sua estrutura tridimensional e funções biológicas específicas.

■■ A configuração das moléculas pode ser alterada so-

mente mediante quebra de ligações covalentes. Em um átomo de carbono com quatro substituintes diferentes (carbono quiral), os grupos substituintes podem estar arranjados em duas formas diferentes, gerando estereoisômeros com propriedades distintas.

Somente um dos estereoisômeros é biologicamente ativo. Conformação molecular é a disposição dos átomos no espaço que pode ser mudada por rotação em torno de ligações simples, sem quebrar qualquer ligação covalente.

■■ Interações entre moléculas biológicas são quase inva-

riavelmente estereoespecíficas: elas necessitam de um ajuste preciso entre as estruturas complementares das duas moléculas que reagem entre si.

1.3  Fundamentos físicos

Células e organismos vivos precisam realizar trabalho para se manterem vivos e se reproduzirem. As reações de síntese que ocorrem dentro das células, da mesma maneira que os processos de síntese em uma fábrica, exigem consumo de energia. Também é necessário gastar energia para o movimento de uma bactéria, de um velocista olímpico, para o brilho de um vaga-lume ou para a descarga elétrica de um peixe elétrico. O armazenamento e a expressão de informação necessitam de energia, sem a qual estruturas ricas em informação inevitavelmente se tornam desordenadas e sem sentido.

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Capítulo 14 - Glicólise, gliconeogênese e a via das pentoses-fosfato

David L. Nelson, Michael M. Cox Grupo A PDF Criptografado

14

Glicólise, gliconeogênese e a via das pentoses-fosfato

14.1 Glicólise 534

14.2 Vias alimentadoras da glicólise  548

14.3 Destinos do piruvato em condições anaeróbicas: fermentação 552

14.4 Gliconeogênese 558

14.5 Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato  565

A

glicose ocupa uma posição central no metabolismo de plantas, animais e muitos microrganismos. Ela é relativamente rica em energia potencial e, por isso,

é um bom combustível; a oxidação completa da glicose a dióxido de carbono e água ocorre com uma variação da energia livre padrão de 22.840 kJ/mol. Por meio do armazenamento da glicose na forma de polímero de alta massa molecular, como o amido e o glicogênio, a célula pode estocar grandes quantidades de unidades de hexose enquanto mantém a osmolaridade citosólica relativamente baixa. Quando a demanda de energia aumenta, a glicose pode ser liberada desses polímeros de armazenamento intracelulares e utilizada para produzir ATP de maneira aeróbica ou anaeróbica.

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Capítulo 24 - Genes e cromossomos

David L. Nelson, Michael M. Cox Grupo A PDF Criptografado

24

Genes e cromossomos

24.1 Elementos cromossômicos  957

24.2 DNA supertorcido  963

24.3 A estrutura dos cromossomos  972

somos. Em seguida, discute a topologia do DNA, descrevendo a torção e a supertorção das moléculas de DNA. Por fim, considera as interações proteína-DNA que organizam cromossomos em estruturas compactas.

O

24.1  Elementos cromossômicos

tamanho das moléculas de DNA é um enigma biológico interessante. Uma vez que essas moléculas são, em geral, muito maiores do que as células e as partículas virais que as contêm (Figura 24-1), como é que elas cabem dentro das células ou dos compactados virais? Para tratar essa questão, é preciso transferir o foco da estrutura secundária do DNA, abordada no Capítulo 8, para o extraordinário grau de organização que envolve o empacotamento terciário do DNA dentro dos cromossomos – os repositórios da informação genética. O capítulo começa com uma análise dos elementos que compõem cromossomos celulares e virais e depois considera o tamanho e a organização desses cromos-

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Capítulo 12 - Biossinalização

David L. Nelson, Michael M. Cox Grupo A PDF Criptografado

12

Biossinalização

12.1 Características gerais da transdução de sinal  437

12.2 Receptores associados a proteínas G e segundos mensageiros 440

12.3 GPCR na visão, olfação e gustação  456

12.4 Receptores tirosinas-cinase  461

12.5 Receptores guanilil-ciclase, cGMP e proteína-cinase G  466

12.6 Proteínas adaptadoras multivalentes e balsas lipídicas da membrana  467

12.7 Canais iônicos controlados por portões  471

12.8 Regulação da transcrição por receptores nucleares de hormônios 473

12.9 Sinalização em microrganismos e plantas  475

12.10 Regulação do ciclo celular por proteínas-cinase  476

12.11 Oncogenes, genes supressores de tumor e morte celular programada  481

A

capacidade que as células possuem de receber e responder a sinais que vêm de locais mais afastados do que a membrana plasmática é fundamental à vida.

De modo constante, as células bacterianas recebem mensagens de proteínas de membrana que atuam como receptores de informação, monitorando o meio externo em relação a pH, força osmótica, disponibilidade de alimento, oxigênio, luz e presença de substâncias químicas nocivas, de predadores ou de competidores pelo alimento.

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