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CURSO DE TÉCNICO DE MECATRÓNICA
Desumidificador
José Pedro Sousa Valverde
Nº9512 TM12
2012/2016
Desumidificador
ASSOCIAÇÃO DE ESTUDOS E ENSINOS PARA O MAR
INSTITUTO DE TECNOLOGIAS NÁUTICAS
AEMAR/ITN
PAP - Prova de Aptidão Proficional
CURSO DE TÉCNICO DE MECATRÓNICA
DESUMIDIFICADOR
Engenheiro José Pedrosa
José Pedro Sousa Valverde
Nº9512 TM12
Maio de 2016
AEMAR/ITN – Instituto de Tecnologias Náuticas
Desumidificador
ÍNDICE
1) Resumo/Abstract...........................................................................................................3
2) Introdução.....................................................................................................................4
3) Desenvolvimento...........................................................................................................5
3.1) História...................................................................................................................5
3.2) Protocolo de Montereal..........................................................................................6
4) Descrição de Projecto....................................................................................................7
4.1) Síntese do Projecto.............................................................................................7
4.1.1) Circuito de Refrigeração..............................................................................7
4.1.1.1) Síntese do Circuito de Refrigeração.........................................................7
4.1.1.2) Ciclo frigorífico ideal...............................................................................9
4.1.1.3) Liquido de Refrigeração.........................................................................10
4.1.1.3.1) Tabela de temperatura / Pressão..........................................................10
4.1.2) Compressor................................................................................................11
4.1.3) Tubo Capilar..............................................................................................11
4.1.4) Filtro Secador............................................................................................12
4.1.5) Evaporador................................................................................................12
4.1.6) Condensador..............................................................................................13
4.1.7) Circuitos Auxiliares...................................................................................13
4.1.7.1) Relay...........................................................................................13
4.1.7.2) Ventoinha....................................................................................13
4.1.7.3) Sensores......................................................................................14
4.1.7.4) Interruptor...................................................................................15
4.1.7.5) Sensor de Nível (Boia + fim de curso).......................................15
4.1.7.6)Display.........................................................................................15
4.1.8) Tabela de Preços........................................................................................16
5) Programação................................................................................................................17
5.1) O que é a linguagem de programação?.............................................................17
5.2) O que é um PIC? ..............................................................................................17
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Desumidificador
5.3) O que é PICAXE? ............................................................................................17
6) O Programa.................................................................................................................18
6.1) Fluxograma.......................................................................................................18
6.2) Programação.....................................................................................................19
7) Conclusão....................................................................................................................21
8) Bibliografia/Webgrafia................................................................................................22
ÍNDICE DE FIGURAS
FIGURA 1 - Circuito de Refrigeração............................................................................7
FIGURA 2 - Desumidificador (projecto)........................................................................8
FIGURA 3 - Diagrama do ciclo ideal da do circuito de refrigeração.................................9
FIGURA 4 - Compressor (Esboço interno)...................................................................11
FIGURA 5 - Tubo Capilar...........................................................................................11
FIGURA 6 - Filtro Secador (Aberto a meio).................................................................12
FIGURA 7 - Evaporador.............................................................................................12
FIGURA 8 - Condensador...........................................................................................13
FIGURA 9 - Relay (REL001)......................................................................................13
FIGURA 10 - DSA8B20 (Sensor de temperatura digital)...............................................13
FIGURA 11 - Sensor de humidade capacitivo (HCZ-H6).............................................13
FIGURA 13 - Display.................................................................................................14
FIGURA 14 - PICAXE (18M2)...................................................................................16
FIGURA 15 - Logotipo Picaxe....................................................................................16
FIGURA 16 - Flowshart..............................................................................................17
ÍNDICE DE TABELAS
TABELA 1 - Tabela de Substâncias Refrigerantes (Comparações) ................................10
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Desumidificador
1) Resumo
Este trabalho consiste num desumidificador, com um formato original, programado
em PICAXE, com regulação de humidade e com os dados das leituras do sensor sendo,
apresentadas num display.
Neste trabalho encontram-se informações, desde o inicio da refrigeração,
explicando as alterações que foram feitas, e depois a explicação detalhada de cada um
dos componentes do desumidificador, com a programação em PICAXE no final.
1) Abstract
This work consists in a dehumidifier, with a original format, programed in
PICAXE, with a humidity regulation and the data from the readings of the sensor, being
displayed in a display.
In this work can be found information, since the beginning of refrigeration,
explaining the changes that have been done and then the detailed explanation of each
and every component of the dehumidifier with the PICAXE program in the end.
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2) Introdução:
Neste projecto vou apresentar, cada parte na sua indidvidualidade garantindo assim
mais atenção ao detalhe, para uma melhor visualização do projecto.
Vou começar por falar dos inicios da criogenia e como evoluiu até aos dias de hoje,
passando pela fase de banição de alguns elementos frigógenos (Protocolo de
Montereal), explicando depois o circuito de refrigeração e os elementos refrigerantes,
passando para a descrição de cada uma das partes do circuito e as suas funções
singulares, seguindo para a explicação do que são sensores e qual o tipo de sensor que
estou a utilizar, fazendo uma estimativa dos preços de todos os elementos do projecto e
seguidamente a programação, a conclusão e a bibliografia/webgrafia.
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3) Desenvolvimento
3.1) História
Em meados do século XIX foi descoberta a propriedade criogênica de gases: a
capacidade de retirar calor de um sistema quando submetido à expansão. Esta
descoberta permitiu a produção de gelo a escala industrial, dando início à atividade
comercial de conservação de alimentos em grande escala. No seu início, o aumento da
sua utilização não recorreu a grandes entrepostos frigoríficos, mas sim a simples
fábricas de gelo, que o distribuiam a nível do retalho e a nível industrial para a
preservação de alimentos.
Os gases refrigerantes primordiais usados na refrigeração eram a amónia, o dióxido
de enxofre e o cloreto de metilo. A refrigeração era, assim, um processo perigoso:
explosivo, inflamável e tóxico! Além disso, estes gases necessitavam de pressão elevada
para atingir a capacidade criogénica necessária ao fabrico económico de gelo. Os
compressores frigoríficos de então, dada a limitação tecnológica da época, eram tidos
como máquinas perigosas, sujeitas a explosão.
Sómente em 1932 o cientista Thomas Midgely Jr inventou o Refrigerante 12, mais
conhecido como Freon 12. O Freon 12 é um cloro-flúor-carboneto (CFC) que tem a
característica de ser endotérmico quando expande ou quando evapora. O Freon não era
inflamável, explosivo nem tóxico (à data em que começou a ser usado) e não corroia
metais. A pressão necessária para que as suas propriedades criogénicas ocorram com
transferência apreciável de calor para ser aplicada na pratica, era muito inferior à
necessária pelos gases refrigerantes conhecidos até então.
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3.2) Protocolo de Montereal
Este tratado foi feito com objectivo de travar o uso do freon 12, pois este estava a
causar danos na camada de ozono separando as moléculas de oxigénio.
Este tratado entrou em vigor no dia 10 de Janeiro de 1989.
Isto é, até descobrirem que o Freon destrói o ozono atmosférico, pois este proteje a
terra do excesso de radiação solar ultra-violeta, evitando que estes atinjam a superfície
da Terra.
O excesso de radiação UV danifica a visão dos seres vivos, altera a fotossíntese de
várias culturas, além de intensificar o desenvolvimento de cancro de pele nos seres
humanos.
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4) Descrição do Projecto:
4.1) Síntese do Projecto
4.1.1) O circuito de refrigeração:
FIGURA 1 - Circuito de Refrigeração
4.1.1.1) Síntese do circuito de refrigeração
O refrigerante começa no compressor onde devido a sua compressão a pressão e a
temperatura são altas, (encontrando-se no seu estado gasoso) passando para o
condensador, onde liberta calor para o meio ambiente, mas mantêm a pressão,
anvançando para o filtro secador para garantir que não existe nenhuma água misturada
no fluido refrigerante (visto que a água congela aos 0 ºC, e entupiria o circuito
congelando a saida do tubo capilar), de seguida passa pelo tubo capilar, que possui um
tubo de diâmetro muito reduzido mantêndo assim a pressão, ao passar do tubo capilar
para o evaporador o liquido refrigerante expande causando uma rápida descida de
pressão, assim como uma rapida descida de temperatura, devido ao diâmetro do tubo do
evaporador ser maior e no evaporador vai absorver o calor do meio ambiente e o ar ao
passar pelo evaporador vai provocar a mudança de estado da humidade contida no ar de
gasoso para liquido voltando posteriormente ao compressor.
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FIGURA 2 - Desumidificador (projecto)
Legenda:
1 - Compressor
2 - Condensador
3 - Filtro secador
4 - tubo capilar
5 -evaporador
6 - depósito
7 - gaveta do deposito
8 - saida
9 – ventoinha (entrada)
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4.1.1.2) Ciclo frigorífico ideal
FIGURA 3 - Diagrama do ciclo ideal da do circuito de refrigeração
Ciclo frigorífico ideal (ciclo saturado simples) no diagrama [p; h].
Ponto 1: Representa o estado do refrigerante na entrada do compressor. Neste
ponto o refrigerante encontra-se no seu estado gasoso.
Ponto 2: Representa o estado do refrigerante após ter sido comprimido a passar
para o condensador. Neste ponto o refrigerante é um vapor sobreaquecido.
Ponto 3: Representa o estado do refrigerante a passar pelo tubo capilar, onde passa
para um estado de líquido saturado.
Ponto 4: Representa o estado do refrigerante na entrada do evaporador. Neste
ponto o refrigerante encontra-se num estado de passagem de líquido para vapor.
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4.1.1.3) Líquidos Refrigerantes
4.1.1.3.1) Tabela de temperatura / Pressão
A temperatura do gás refrigerante varia da seguinte forma: quanto maior a
temperatura maior a pressão e vice-versa.
Este gráfico apresenta a diferenciação dos dois componentes quimicos na questão
de pressão/temperatura.
Tabela 1 - Tabela de Substâncias Refrigerantes (Comparações)
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4.1.2) Compressor:
Tem a função de comprimir o gás refrigerante, aumentando a sua pressão e
temperatura, e mantêndo-o em movimento ao longo do circuito.
Quando o pistão desce, abre a válvula de admissão e o valvula de escape fecha,
puxando o liguido refrigerante do tubo de sucção.
Quando o pistão sobe, o alçapão da esquerda fecha e o alçapão da direita abre,
expelindo o refrigerante .
O compressor é o coração deste sistema, uma vez que é o órgão que impulsiona o
componente refrigerante pelo circuito.
FIGURA 4 - Compressor (Esboço interno)
4.1.3) Tubo Capilar:
Tem como função ser o dispositivo de expansão isto é, na passagem de um
diâmetro capilar para o diâmetro superior do evaporador, a pressão e a temperatura
reduzem, provocando assim, a passagem do estado liquido para o estado gasoso do
Refrigerante.
FIGURA 5 - Tubo Capilar
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4.1.4) Filtro Secador:
É um dispositivo de segurança e serve para proteger o sistema da humidade que
possa ter ficado contida dentro do sistema no momento da sua montagem. O filtro é
composto por duas telas de malhas, uma grossa e outra fina e o agente secador chamado
de moléculas de Sieves (que é um componente que possui porosidades ao nível
molecular, não permitindo passar as moléculas menores como a água (H2O) ficando
preso nas suas pososidades, enquanto que as moléculas maiores tais como as do
Refrigerante não ficam presas nas suas porosidades).
FIGURA 6 - Filtro Secador (Aberto a meio)
4.1.5) Evaporador:
O evaporador tem como função remover a humidade do ar. Isto aconteçe quando o
ar passa pela area externa do tubos de cobre do evaporador e pelas alhetas, pois este
sofre um abaixamento de temperatura e passa do estado gasoso para o estado liquido.
As alhetas servem para aumentar a eficácia e os resultados devido a aumentar a area de
contacto, isto fará com que o refrigerante aumente um pouco a temperatura na saida do
evaporador ainda no estado gasoso.
FIGURA 7 - Evaporador
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4.1.6) Condensador:
A sua função é libertar o calor do fluido refrigerante para o meio ambiente sem
alterar a pressão. Isto aconteçe quando o ar passa pela area externa do tubos de cobre do
e condensador pelas atlhetas, as quais facilitam essa mesma dissipação de calor,
aumentando a sua area de contacto, permitindo a condensação do componente frigógeno
(passagem do estado gasoso para o estado líquido, também chamado de condensação),
mantendo a mesma pressão e reduzindo a temperaura.
FIGURA 8 – Condensador
4.1.7) Circuitos Auxiliares
4.1.7.1) Relay (REL001)
O relay é a interface entre o microprocessador (pic) e os motores (compressor e
ventoinha), por isso no meu projecto uso 2, (um para cada), este é basicamente um
switch comandado, que permite trabalhar com maiores voltagens.
FIGURA 9 – Relay (REL001)
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4.1.7.2) Ventoinha
Serve para manter o ar a circular, de forma a que o desumidificador tenha mais
rendimento, pois este guia o ar para dentro do aparelho, forçando-o a passar pelo
evaporador e pelo condensador.
4.1.7.3) Sensores
O que são os Sensores?
São dispositivos eletroeletrônicos que tem a propriedade de transformar um sinal
de uma grandeza física, num sinal eléctrico.
Os sensores que eu uso neste projecto é o HIH4000-001 que é um sensor de
humidade capacitivo e o DSA8B20 que é um sensor de temperatura digital.
Existem 2 tipos de sensores de humidade:
- Térmicos
-Capacitivos
Como funcionam os sensores de humidade capacitivos?
Funcionam com dois condutores eléctricos opostos, com uma fita de polimero não
condutivo entre eles, criando um campo eléctrico entre eles, a humidade do ar é medida
através das alterações causadas pela diferença da tensão entre os dois condutores
eléctricos, esta alteração, é depois convertida para uma medida digital da percentagem
de humidade no ar.
FIGURA 10 - DS18B20 (Sensor de temperatura digital)
FIGURA 11 - Sensor de humidade capacitivo (HIH4000-001)
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4.1.7.4) Interruptor
O interruptor é o interface, que nos permite desligar e ligar a maquina
manualmente.
4.1.7.5) Sensor de Nível (Boia + fim de curso)
Um Sensor de Nível consiste numa boia e um fim de curso, quando a boia atinje o
fim de curso (quando enche), ficando esta parada até o deposito ser esvaziado.
Este é um elemento de protecção usado para controlar o nível de algo, neste caso eu
uso-o para saber quando o nivel da água no meu depósito ficando esta parada até o
deposito ser esvaziado.
4.1.7.6) Display
O display apresenta dos dados que quisermos, sejam textos ou números. Eu uso-o
neste projecto para mostrar as variáveis de temperatura e humidade. O display que eu
uso no meu projecto é o Serial OLED.
FIGURA 13 – Display (Serial OLED)
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4.1.8) Valores indicativos para um protótipo (Preços):
Conpressor – 31 €
Gás refrigerante - 6 €
Filtro Secador – 4 €
Evaporador – 9 €
Condensador - 22 €
Tubo Capilar - 2 €
Relay – 2 €
PIC16F88 - 3 €
Sensor de humidade – 17 €
Sensor de temperatura – 2 €
Display – 9 €
Interruptor – 1 €
TOTAL – 108 €
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5) Programação
5.1) O que é a linguagem de Programação?
É um método padronizado para comunicar instruções para um computador baseado
em regras sintáticas ou semânticas, sendo neste caso uma programação chamada
PICAXE.
5.2) O que é um PIC?
O PIC é um micro-controlador cuja função é controlar todos os elementos
(equipamentos) ligados a ele e funciona com o programa PICAXE. Eu uso o PIC16F88
neste projecto.
Eu escolhi este pic, pois possui as entradas e saidas necessárias para que o
programa funcione e este pic, permite a ligação com um lcd, sabendo, comunicar com
ele sem haver necessidade de programação extra nesse sentido.
FIGURA 14 - PICAXE (18M2)
5.3) O que é o PICAXE?
O PICAXE é um linguagem de programação destinados apenas aos micro
controladores PIC, baseado na linguagem de programação BASIC.
FIGURA 15 - Logotipo Picaxe
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6) O Programa
6.1) Fluxograma
FIGURA 16 - Flowshart
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6.2) Programação
{ ;Symbolssymbol varA = b0symbol varB = b1symbol varC = b2symbol varD = b3symbol varE = b4symbol varF = b5symbol varG = b6symbol varH = b7symbol varI = b8symbol varJ = b9symbol varK = b10symbol varL = b11symbol varM = b12symbol varN = b13symbol varO = b14symbol varP = b15symbol varQ = b16symbol varR = b17symbol varS = b18symbol varT = b19symbol varU = b20symbol varV = b21symbol varTEMPBYTE1 = b22symbol varTEMPBYTE2 = b23symbol varTEMPBYTE3 = b24symbol varTEMPBYTE4 = b25symbol varTEMPBYTE5 = b26symbol varTEMPBYTE6 = b27symbol varTEMPWORD1 = w11symbol varTEMPWORD2 = w12symbol varTEMPWORD3 = w13}
main:Cell_4_2:
let dirsB = 255let dirsC = 8
readtemp C.0, varAreadadc C.1, varBbintoascii varA, varTEMPBYTE1, varTEMPBYTE2, varTEMPBYTE3
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serout B.0, N2400, (254, 128, "Temperatura ", varTEMPBYTE1,varTEMPBYTE2,varTEMPBYTE3,"C")
bintoascii varB, varTEMPBYTE1, varTEMPBYTE2, varTEMPBYTE3serout B.0, N2400, (254, 192, "Humidade ",
varTEMPBYTE1,varTEMPBYTE2,varTEMPBYTE3,"%")
readadc C.1, varTEMPBYTE1if varTEMPBYTE1 >= 0 and varTEMPBYTE1 <= 40 then
goto Cell_4_7end ifreadadc C.1, varTEMPBYTE1if varTEMPBYTE1 >= 60 and varTEMPBYTE1 <= 100 then
goto Cell_10_8end ifreadadc C.0, varTEMPBYTE1if varTEMPBYTE1 >= 23 and varTEMPBYTE1 <= 60 then
goto Cell_10_8end if
Cell_4_7:low B.1low B.2goto Cell_4_2
Cell_10_8:if pinC.2=1 then
goto Cell_13_7end ifgoto Cell_4_7
Cell_13_7:high B.1high B.2goto Cell_4_2
#no_data
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6) Conclusão
Houve alturas em que foram encontrados impasses e dificuldades várias: como
entender como extrair a água do ar, sem que esta passe pela parte do aquecimento e sem
interferir com qualquer outro componente, onde eu poderia colocar de forma a o poder
retirar e sem interferir com o resto da maquina. Dai que a forma apresentada aqui, não
foi a forma inicialmente pensada, visto que inicialmente a ideia era o ar entrar por cima
e sair por baixo, coisa que não funcionaria como cheguei a conclusão posteriormente.
Tais como o facto do ar quente ascender, o que estaria a dificultar o fluxo de ar criado
pela ventoinha. e devido à possibilidade da água se infiltrar para a zona de aquecimento,
produzindo vapor em vez de o extinguir.
No final a maquina ficou com a entrada do ar, na sua lateral e a saida no topo da
mesma com o deposito na parte inferior da maquina.
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8 ) Infografia/Webgrafia
Fontes de pesquisa e recolha de imagens (todas as fontes confirmadas no dia
12/05/2016, no período da manhã):
• http://www.adias.com.br/funcionamento_do_ar
• https://www.google.com/imghp?hl=pt-PT&gws_rd=ssl
• http://www.refrigeracaomarechal.com.br/
• http://www.refrigeracaomarechal.com.br/departamento/3/compressores
• http://www.refrigeracaomarechal.com.br/departamento/4/gas+refrigerante
• http://www.mercadolivre.com.br/
• http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-672772773-filtro-secador-com-silica-para-
refrigeraco-102mm-5-unidades-_JM
• http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-663236548-evaporador-vectra-97-ate-2002-
_JM
• http://www.oanda.com/lang/pt/currency/converter
• http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-664781939-condensador-gm-astra-vectra-
zafira-com-filtro-secador-novo-_JM
• http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-666586170-tubo-capilar-cobre-para-
refrigeraco-042mm-rolo-3m-_JM
• http://produto.mercadolivre.com.br/MLB-662801738-resistncia-eletrica-para-
aquecedorpainel-solar-boiler-_JM
• http://repositorio.ipl.pt/bitstream/10400.21/1804/1/Disserta%C3%A7%C3%A3o.pdf
• https://www.google.pt/url?
sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=6&cad=rja&uact=8&ved=0CEUQFjAFahU
KEwjlvcrmoO3GAhWCSZIKHf0EBDk&url=http%3A%2F%2Frepositorio-
aberto.up.pt%2Fbitstream
%2F10216%2F58080%2F1%2F000146535.pdf&ei=e8WuVaWUCoKTyQT9iZDIAw&
usg=AFQjCNG-
geahH37XVkZqEmyQsjPaRv64Yg&sig2=MSse7duRnFRAKm6YgHbBnw&bvm=bv.9
8197061,d.ZGU
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• http://www.europarl.europa.eu/sides/getAllAnswers.do?reference=E-2010-
1990&language=PT
• https://www.google.pt/url?
sa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&cad=rja&uact=8&ved=0CB8QFjAAahU
KEwiSiu6-o-3GAhXOGZIKHYZMBBM&url=http%3A%2F%2Fwww.fem.unicamp.br
%2F~em672%2FCiclo_Refrigeracao_Refrigerantes.doc&ei=TciuVdKvCs6zyASGmZG
YAQ&usg=AFQjCNFucyf8ZRRVZy4rnh-DB1KZElpNbg&sig2=5OI-
JNcUHhsQXXyIiWboCQ&bvm=bv.98197061,d.ZGU
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• http://camada-de-ozonio.info/protocolo-de-montreal.html
• http://www.skf.com/pt/industry-solutions/compressors/applications/centrifugal-
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• http://www.tipos.co/tipos-de-evaporadores/
• http://pt.aliexpress.com/item/EastRay-LED-Wall-Switch-Panel-Two-Switch-Single-
Double-Control-250V-10A/32293664823.html?spm=2114.42010708.4.53.q7QBtt
• https://www.google.pt/search?tbm=isch&tbs=rimg%3ACUn_1neusd--
EIjhjL7OZjAb0939CakN5-zKllYCngkT7NNehm93eAfcM73QP3DDANgBB-
bUkI9ugwskJZ9NNHreA8ioSCWMvs5mMBvT3Eb9PBhorftuzKhIJf0JqQ3n7MqURv0
8GGit-
27MqEgmVgKeCRPs01xEcNEXBFWQCaSoSCaGb3d4B9wzvEZokC2sIN8xwKhIJd
A_1cMMA2AEERLyyvJqKvovUqEgn5tSQj26DCyRHLSpbl9D8c6ioSCQln000et4Dy
EUXuua2axwxC&q=diagrama%20de
%20Mollier&ved=0CAkQ9C9qFQoTCNfBm7zXxsgCFcHbGgodYS0PQw
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• http://dicaspro.blogspot.pt/2008/06/funo-e-procedimento.html
• http://www.cprogressivo.net/p/funcao-em-linguagem-de-programacao-c.html
• http://www.cprogressivo.net/2013/02/O-que-e-para-que-serve-e-como-usar-e-declarar-
funcao-em-C.html
• https://pt.wikipedia.org/wiki/Estrutura_de_dados
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• https://pt.wikipedia.org/wiki/Objeto_(ci%C3%AAncia_da_computa
%C3%A7%C3%A3o)
• https://pt.wikipedia.org/wiki/Orienta%C3%A7%C3%A3o_a_objetos
• https://pt.wikibooks.org/wiki/Programa%C3%A7%C3%A3o_Orientada_a_Objetos/
Classes_e_Objetos
• https://pt.wikipedia.org/wiki/Classe_(programa%C3%A7%C3%A3o)
• http://www.dca.fee.unicamp.br/cursos/PooJava/classes/conceito.html
• http://www.devmedia.com.br/programacao-orientada-a-objetos-versus-programacao-
estruturada/32813
• https://br.answers.yahoo.com/question/index?qid=20110927070026AA8DeFd
• http://alan-g.me.uk/tutor/port/tutwhat_por.htm
AEMAR/ITN – Instituto de Tecnologias Náuticas