UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA

CURSO DE ENGENHARIA MECÂNICA

EMC 5302 – METODOLOGIA DE PROJETO EM ENG.

MECÂNICA

PROJETO DE EVOLUÇÃO DE PORTÕES RESIDENCIAIS

Equipe/email

Nome 1 (em ordem alfabética)/email

Nome 2

Nome 3

Marina Brasil Pintarelli / mabrapin@gmail.com

Nome 5

Professor

Nome professor

novembro/2013/semestre

SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO....................................................................4

1.1. Descrição do problema do projeto.....................................4

1.2. Plano de projeto...............................................................5

1.3. Metodologia de projeto.....................................................9

2. PROJETO INFORMACIONAL...............................................10

2.1. Introdução.....................................................................10

2.2. Problema de projeto.......................................................10

2.3. Ciclo de vida...................................................................10

2.4. Identificação dos stakeholders........................................12

2.5. Necessidades dos usuários do produto............................12

2.6. Requisitos dos usuários..................................................15

2.7. Requisitos de projeto......................................................16

2.8. Casa da qualidade..........................................................18

2.9. Especificações de projeto................................................22

3. PROJETO CONCEITUAL.....................................................23

3.1. - Introdução...................................................................23

3.2. - Função global do produto..............................................24

3.3. - Estrutura de funções do produto...................................25

3.4. Matriz morfológica..........................................................28

3.5. Avaliação das concepções...............................................30

3.6. Visão geral da concepção gerada.....................................30

4. CONCLUSÕES..................................................................30

4.1. Conclusões.....................................................................30

4.2. Recomendações..............................................................302

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS........................................30

RESUMO

Após uma sequência de discussões em relação a equipamentos

ineficientes, produtos com chance de inovação e outras necessidades dos

indivíduos, a equipe concluiu que os portões eletrônicos atuais poderiam ser

melhorados consideravelmente e teriam um bom mercado. Assim, com

intuito de garantir a segurança e a satisfação dos usuários, fez-se um

reprojeto desses bens. Dessa forma, este relatório consiste na descrição das

etapas inicias – planejamento, fase informacional e fase conceitual – desse

projeto seguindo a metodologia de modelo de desenvolvimento de produtos

PRODIP.

3

1. INTRODUÇÃO

Com o advento dos veículos automotores, surgiu a necessidade de

proteger esses bens de fenômenos naturais e de terceiros. Para cumprir

esta função, foi definido um lugar específico para realizar esta

armazenagem: a garagem. Entretanto, tal lugar não é a prova de tudo e o

principal fator limitante de sua segurança é a entrada dos veículos. Sendo

assim, os portões surgiram com um meio que seleciona o que/quem pode

passar.

1.1. Descrição do problema do projeto

A atividade de sair de garagens e passar por portões de garagem é

corriqueira para bastantes brasileiros, e apesar da variedade de produtos, é

bastante comum encontrar usuários pouco satisfeitos com seus

equipamentos. Seja qual for a funcionalidade problemática – acionamento

com falhas, portões lentos, falta de confiabilidade, acidentes – ela

geralmente existe (fato comprovado por um questionário feito pela equipe

presente no item 2.5).

De fato, os integrantes da equipe, quando estavam debatendo a

temática do projeto, puderam trocar histórias que retratavam o mal

funcionamento e a insegurança dos portões residenciais. Por exemplo, na

casa de um dos membros, um gato ficou preso no portão. Além disso, a

principal reclamação encontrada foi a ineficiência dos controles eletrônicos.

4

Figura 1.1

Figura 1.2 - Controle eletrônico - principal responsável por reclamações

A partir desta ideia, a equipe procurou desenvolver o modelo dos portões

eletrônicos atuais resolvendo os problemas mais frequentes. Deste modo, o

projeto consiste em um de evolução, ou seja, é um caso de reprojeto de um

produto já existente.

Figura 1.3 - Portão residencial

1.2. Plano de projeto

Após a formação da equipe, o trabalho teve início com a Estrutura de

Desdobramento do Trabalho (EDT), na qual o projeto foi dividido e ordenado

5

em tarefas executáveis que serão seguidas até o seu fim. A EDT pode ser

visualizada na Figura 1.4.

Em seguida o grupo reuniu-se para fazer a matriz de responsabilidades -

, que delega funções a serem cumpridas por cada integrante. E

posteriormente o cronograma do projeto foi criado, esse é encontrado na

Figura 1..

6

Gerenciamento preliminar

Formação da equipe

Definição da temática

Plano de projeto

Matriz de responsabilidades

Cronograma

Projeto Informacional

Definir ciclo de vida

Definir usuários

Definir necessidade dos usuários

Transformar em requisitos dos

usuários

Transformar em requisitos do

projeto

Priorizar requisitos do projeto

Definir especificações do

projeto

Projeto conceitual

Definir função global

Definir funções alternativas

Escolher a melhor estrutura para o

problema

Gerar princípios de solução para cada

função

Combinar esses princípios

Escolher a melhor combinação

Desenvolver o conceito

Fazer representação do conceito

Tabela 1.1 - Matriz de responsabilidades

Bre

no

Gab

riela

Gu

ilh

erm

e

M.

Bra

sil

M.

Bra

nt

Definição da temática X X X X X

Plano de projeto X X X X X

Matriz de responsabilidades

X X

Cronograma X X

Definir ciclo de vida X

Definir usuários X

Definir necessidade dos usuários

X X

Transformar em requisitos dos usuários

X

Transformar em requisitos do projeto

X X

Priorizar requisitos do projeto

X X

Definir especificações do projeto

X X

Definir função global X X

Definir funções alternativas X X X X X

Escolher a melhor estrutura para o problema

X X X X X

Gerar princípios de solução para cada função

X X X X X

Combinar esses princípios X X X X X

Escolher a melhor combinação

X X X X X

Desenvolver o conceito X X X X X

7

Fazer representação do conceito

X X X X X

CRONOGRAMA

Figura 1.4 - cronograma

8

1.3. Metodologia de projeto

Como o escopo do trabalho não abrange um protótipo físico do produto,

nosso projeto resumiu-se somente às fases informacional e conceitual. A

metodologia empregada foi o modelo de desenvolvimento de produtos

PRODIP.

Figura 1.5 - Representação esquemática da metodologia desenvolvida pelo PRODIP

No projeto informacional, a fase inicial foi a identificação do problema a

ser resolvido, a partir da observação de um produto já existente que poderia

ser aprimorado. Um questionário elaborado pela equipe foi aplicado a

possuidores de portões residenciais para identificar as necessidades dos

usuários. Tais necessidades foram transformadas em requisitos de usuário e

de projeto, e posteriormente aplicados à casa da qualidade do método QFD.

Definida a casa da qualidade, foi possível definir os requisitos prioritários do

produto.

Ao término do projeto informacional, partimos para o projeto conceitual,

que iniciou-se pela identificação da função global do produto e seu

desdobramento em uma estrutura de funções parciais. Os princípios de

9

solução para cada uma das funções foram obtidos por meio de

brainstorming e depois combinados para gerar quatro concepções de

produto aplicáveis. A etapa final foi a escolha da melhor concepção através

da matriz de Pugh.

2. PROJETO INFORMACIONAL

1.4. Introdução

A etapa de projeto informacional tem como principal entrada a definição

do problema de projeto a ser resolvido. A partir disso, etapas como

definição do ciclo de vida do produto e definição de necessidades dos

usuários nos farão chegar até a saída principal da etapa, que consiste na

determinação de especificações do projeto.

1.5. Problema de projeto

Os portões residenciais de garagem são importante ferramenta de

segurança de entrada e saída das residências. E por já fazerem parte do

nosso cotidiano, também fazem parte os problemas relacionados a eles. De

acordo com pesquisa levantada pelo grupo, os principais problemas a serem

resolvidos para que esses portões cumpram sua função sem deixar a

desejar seriam: as falhas de acionamento dos controles eletrônicos, o tempo

de abertura e fechamento, a falta de confiabilidade e a ocorrência de

acidentes. Sendo assim, o grupo pretende fazer o reprojeto de portões

residenciais já existentes no sentido de solucionar estes quatro problemas.

1.6. Ciclo de vida

De acordo com um modelo de ciclo de vida de produto, a equipe definiu

as seguintes fases:

10

Figura 2.6 - Ciclo de vida

i. Projeto: como já colocado, o projeto será de evolução. Por isso,

sobre essa fase, deve-se pensar sobre abranger o máximo de

necessidades de usuários que definirmos.

ii. Manufatura: englobando dois itens, fabricação e manufatura,

deve-se pensar aqui sobre facilitar a manufatura e deixar o

mínimo de módulos possíveis a serem mexidos pelos próximos

usuários.

iii. Instalação: aqui também deve-se pensar em deixar o mais simples

possível, pois quanto mais dificultada a instalação, maior a

probabilidade de problemas futuros tanto pela complexidade para

manutenção quanto por necessidade de maior capacitação para

realizar a instalação.

iv. Uso: deve-se pensar em deixar o uso simples e solucionar todos os

problemas apresentados inicialmente, lembrando de que o uso vai

desde o acionamento do sistema até a abertura e fechamento do

portão quando não há energia elétrica.

11

Projeto

Manufatura

Instalação

Uso

Manutenção

Descarte

v. Manutenção: facilitando desde a instalação, estaremos atingindo a

manutenção também. Além disso, deve-se pensar sobre a

possibilidade de disponibilizar equipe de manutenção no período

de garantia.

vi. Descarte: o produto deve ser o mais durável possível, mas

também deve ser pensado o descarte fácil e acessível.

Considerando que o nosso modelo tinha outras fases, devemos

justificar porque não os consideramos no ciclo de vida do nosso produto.

Seriam elas as fases de: embalagem, transporte, armazenagem, venda e

compra. Elas foram descartadas por não terem aspectos tão significativos

para serem pensados no projeto dos portões residenciais.

1.7. Identificação dos stakeholders

De acordo com as fases do ciclo de vida definidas anteriormente,

foram encontrados os seguintes usuários:

Tabela 1.1 - Usuários de cada fase do ciclo de vida

Ciclo de Vida Usuários

Projeto Equipe de projeto (engenheiros e técnicos)

Manufatura

Fabricantes

Revendedores de peças

Fornecedores de matéria-prima

Fornecedores de bens de capital

Instalação Proprietários e técnicos de instalação

Uso Proprietários

12

Manutenção Técnicos de manutenção

Descarte

Sucateadores

Coletores

Transformadores

1.8. Necessidades dos usuários do produto

Através de um questionário elaborado pelo grupo, indagamos os

usuários de portões residenciais. Apesar de existir mais stakeholders,

optamos por investigar as necessidades de quem diariamente observa os

problemas desses equipamentos. O questionário consistia nas seguintes

perguntas:

1. Você é proprietário de um portão residencial ou somente usuário?

2. Qual é o problema mais frequente desses equipamentos?

3. Você já teve algum bem danificado por conta de mau funcionamento? Já

aconteceu algum outro tipo de acidente?

4. O que você alteraria no portão que você frequenta?

5. Você pagaria mais caro por um portão mais rápido? E por um mais

compacto?

6. Você considera seu portão seguro?

7. Você se preocupa com os danos ambientais produzidos pelo ciclo de

vida do portão residencial?

8. Qual é a frequência necessária das manutenções? Você gostaria que o

sistema fosse mais simples/fácil de compreender?

9. O que você procuraria na compra de um portão novo?

13

Baseado nas respostas obtidas, chegamos às seguintes conclusões:

1 – Essa pergunta existiu para conhecer melhor os entrevistados e

relacionar com seus problemas com portões. A maioria entrevistada é

proprietária desse bem.

2 – De acordo com os usuários, a principal reclamação é a falta de

confiabilidade do controle eletrônico. Tal falha, pode aumentar os riscos de

assalto, como também, é um desperdício de tempo, deixando o usuário

insatisfeito a cada utilização do produto. É importante observar que muitos

citaram também o barulho dos portões como um defeito desses

equipamentos.

3 – Apesar da maioria dos entrevistados não terem tido nenhum bem

danificado, essa possibilidade existe e é preocupante. De fato, há o riso de

um portão causar ferimentos nas pessoas que habitam perto dele.

4 – As características físicas dos portões foram as mais citadas em

relação a alterações. O peso e o grande espaço ocupado pelo conjunto dos

itens deve ser reduzido.

5 – Essas respostas apresentaram bastante divergência, elas foram

diferentes dependendo da razão da compra. Entretanto, pode-se ver que os

usuários querem sim portões rápidos e compactos de modo que o preço não

seja tão diferente do dos atuais.

6 – Praticamente nenhum entrevistado considerou os portões seguros.

OS consideraram frágeis (em relação a segurança de seus bens guardados

pelo portão) e também passíveis de erros (em relação ao risco do próprio

equipamento gerar acidentes.

7 – Foi-se considerado que os danos ecológicos resultantes de seu ciclo

de vida são um fator importante na hora da compra de um portão.

14

8 – As manutenções são mais necessárias do que os usuários desejariam

(há uma tendência de necessitarem de reparos a cada 5 meses). Além

disso, viu-se o interesse dos entrevistados de não dependerem de técnicos

para a manutenção, para isso desejariam instruções claras de reparo e um

sistema simples.

9 – Citou-se a maioria dos itens já trabalhados no questionário e

adicionou-se um item referente a design e a durabilidade. A maioria dos

entrevistados conta o aspecto visual um fator limitante da compra.

Com a ajuda dos questionários foi-se possível levantar as necessidades

dos usuários que ajudaram a direcionar o projeto da equipe pôde então

focar nos itens identificados. As necessidades estão catalogadas na Tabela

abaixo:

Tabela 2.2 - Necessidades dos usuários

Fácil de usar

Barato

Leve

Tamanhos variáveis

Não causar danos durante o funcionamento

Manutenção barata

Precise de pouca manutenção

Ocupe pouco espaço

Facilidade de instalação/manutenção

Resistente a corrosão

Resistente a batidas

Não faça muito barulho

15

Não prejudique o meio ambiente

Gaste pouca energia

Design bonito

Rapidez em abrir o portão

Durável

1.9. Requisitos dos usuários

Definidos a partir das necessidades de usuários, os requisitos de usuário,

se caracterizam pela seleção e adaptação das necessidades em uma

linguagem mais técnica, e posterior classificação de acordo com sua devida

importância. Essa classificação toma como escala os valores numéricos 0

(zero), 1 (um), 3 (três) e 5 (cinco) de forma crescente para o aumento da

importância, definindo assim, os peso da qualidade demandada.

Tabela 2.3 - Requisitos de usuário com o valor da qualidade desejada

Requisito de usuárioPeso da qualidade

demandada

Custo baixo 5

Fácil de utilizar 5

Design 3

Fácil manutenção 5

Fácil instalação 5

Ecologicamente correto 1

Silencioso 3

Proteja os bens 5

Durabilidade 5

Não machucar pessoas, animais ou bens

3

16

Leveza 3

Compacto 3

Eficiência do controlador 5

Rapidez no movimento 5

1.10. Requisitos de projeto

Com os requisitos de usuário prontos, a equipe passou para a etapa de

definição dos requisitos de projeto, através da análise dos requisitos de

usuário, para relacioná-los a parâmetros mensuráveis (unidades), levando-

se em conta os parâmetros considerados importantes pela equipe.

Estabeleceram-se assim as características de engenharia do produto, ou

seja, os elementos da qualidade.

Tabela 2.4 - Requisitos de projeto com respectivas unidades de medição e sinal qualificador da modificação desejada

Requisitos de projetoUnidade de

mediçãoSinal qualificador

da medição

Tempo entre manutenções

dias+

Tempo de abertura/fechamento

s-

Número de peças nº -

Mecanismos automatizados

nº+

Peso kg -

Volume total ocupado m³ -

17

Custo de fabricação R$ -

Decibéis emitidos dB -

Probabilidades de erros no acionamento

%-

Tempo até ocorrer perda total

anos+

Resistência a impacto Pa +

Porcentagem de materiais ecologicamente corretos

%+

Porcentagem de peças reaproveitadas

%+

Número de elementos de design personalizáveis

nº+

Número de tipos de aviso para transeuntes

nº+

Precisão no posicionamento

mm+

1.11. Casa da qualidade

Com todos os insumos definidos anteriormente, desde os requisitos de

usuários aos requisitos de projeto, o grupo pode então construir a casa da

qualidade.

Essa ferramenta nos permitiria a visualização de quais requisitos de

projeto serão os mais críticos e relevantes para o projeto conceitual. Ela

também nos permitiria a visualização de relações entre requisitos de

18

projeto, possibilitando que enxerguemos onde cada mudança no projeto

estará influenciando positiva e negativamente em requisitos mais e menos

importantes do nosso projeto.

As discussões do grupo formularam a casa da qualidade com os

seguintes resultados:

Assim, podemos resumir os resultados da casa da qualidade

principalmente com as relações entre requisitos descritas no telhado da

casa da qualidade e também a priorização de requisitos de projeto, dada na

base da casa e destacada abaixo:

CASA DA QUALIDADE

Assim, podemos resumir os resultados da casa da qualidade

principalmente com as relações entre requisitos descritos no telhado da

casa da qualidade e também a priorização de requisitos de projeto, dada na

base da casa e destacados abaixo:

Tabela 2.5 - Requisitos de projeto priorizados

Prioridade Requisito de Projeto

1 Custo de fabricação

2 Mecanismos automatizados

19

3 Peso

4 Probabilidade de erros no acionamento

5 Precisão no posicionamento

6 Número de peças

7 Número de tipos de avisos para transeuntes

8 Tempo entre manutenções

9 Volume ocupado total

10 Porcentagem de materiais ecologicamente corretos

11 Tempo de abertura/fechamento

12 Tempo até ocorrer perda total

13 Resistência a impacto

14 Porcentagem de peças reaproveitáveis

15 Decibéis emitidos

16 Número de elementos de design personalizáveis

Também podemos elencar aqueles requisitos que mais tem interação

com outros requisitos:

Tabela 2.6 - Requisitos de projeto com maiores números de interação com outros requisitos

Requisito de Projeto Nº de iterações

Custo de fabricação 10

Mecanismos automatizados 9

Peso 6

20

Probabilidade de erros no acionamento 5

Precisão no posicionamento 4

Número de peças 4

Número de tipos de avisos para transeuntes 4

Tempo entre manutenções 4

Volume ocupado total 4

Porcentagem de materiais ecologicamente corretos

3

Tempo até ocorrer perda total 3

Resistência a impacto 2

Porcentagem de peças reaproveitáveis 2

Decibéis emitidos 2

Número de elementos de design personalizáveis

1

1.12. Especificações de projeto

Tabela 2.7 - Avaliação dos requisitos de projeto

Requisitos de projeto

Valores meta

Forma de avaliação

Riscos do não atendimento dos

requisitos

21

Tempo entre manutenções

1460

Peças de acordo com as normas

todas

Número de peças <13

Mecanismos automatizados

1

Peso <40kg

Volume total ocupado

<2,0m³

Custo de fabricação 1500

Decibéis emitidos 55dB

Probabilidades de erros no

acionamento<1%

Tempo até ocorrer perda total

>20 anos

Resistência ao impacto

Nem ideia

Porcentagem de materiais

ecologicamente corretos

40%

Porcentagem de peças

reaproveitadas60%

22

Número de elementos de design

personalizáveis3

Número de tipos de aviso para transeunte

2

Precisão no posicionamento

3. PROJETO CONCEITUAL

1.13. - Introdução

A fase de projeto conceitual tem como objetivo transformar as

especificações de projeto definidas ao final da fase de projeto informacional

em um conceito de solução para o problema do projeto. Esse conceito foi

desenvolvido a partir de várias etapas descritas a seguir.

1.14. - Função global do produto

A partir da lista de requisitos, ou especificações de projeto, foi possível

identificar os problemas essenciais e assim estabelecê-los na forma de

uma função global para o produto. Essa função se caracteriza por

expressar uma relação de entrada e de saída do sistema técnico, como

mostra a Figura 3.8 a seguir

23

Figura 3.8 – Representação da função global do produto

A função global do produto define-se por dar passagem ou bloquear

veículos. A função de bloqueio se dá quando não há a emissão de sinal e

consequentemente de energia, sendo assim, o portão permanece fechado,

essa emissão só é possível por um usuário que detenha o controle do

portão.

1.15. - Estrutura de funções do produto

A estrutura de funções parciais se caracteriza pelo desdobramento da

função global em funções mais específicas, dividindo o objetivo do sistema

técnico em objetivos mais simples, o que facilita a busca de soluções. 24

Figura 3.2 – Decomposição funcional do produto

O funcionamento do portão é ativado pela recepção de sinal do controle,

enquanto esse sinal não for emitido, o portão permanece no seu estado

atual, aberto ou fechado. Quando há a emissão de sinal ativação,

recebimento da unidade e ativação do sinal de controle, inicia-se a

execução do ciclo. Esse ciclo é regido durante todo seu funcionamento pela

confirmação da não existência de obstáculos, que é verificada a todo

instante por motivos de segurança. Se nenhum obstáculo for confirmado

inicialmente, é emitido um sinal e o sistema elétrico é então acionado. Caso

seja detectado algum obstáculo durante a movimentação do portão, realiza-

se o travamento imediato do movimento. A movimentação do portão ocorre

pela transformação de energia elétrica em energia mecânica, que resulta na

abertura/fechamento do portão até uma dada limitação e consequente

encerramento do movimento, finalizando-se assim o ciclo de

funcionamento.

A partir das funções parciais definidas, foi possível chegar às funções

elementares, que são indivisíveis e expressam os processos físicos básicos,

o que facilitou ainda mais a busca de soluções alternativas para o sistema 25

técnico. A partir das funções parciais definidas, foi possível destrincha-las

em funções elementares as quais resultaram em:

Figura 3.3 – Representação das funções elementares do produto

Acionar: momento do acionamento manual do sistema pelo

usuário.

Transmitir: representa a transmissão do sinal por algum

mecanismo remoto até a parte eletrônica do portão.

Verificar: originada da função parcial de verificar a existência de

obstáculos, representa a averiguação da presença de pessoas,

animais ou outros obstáculos no caminho que o portão percorrerá

para abrir ou fechar. Essa tarefa é realizada de maneira 26

intermitente durante o movimento, é interessante ressaltar que

nos esquemas a posição dela é de seu início.

Controlar: controle dos mecanismos do sistema.

Transformar: para que seja possível, a partir da energia elétrica

fornecida, termos a energia mecânica que move o portão.

Mover: mover o portão, seja para abrir ou fechar, no sentido que

for.

Parar: para o movimento do portão. Permite que o ciclo seja

reiniciado.

Essas funções elementares foram trabalhadas para que pudessem ser

empregadas com eficiência na matriz morfológica. Ou seja, foram

relacionadas a elementos do sistema.

Acionar > Dispositivo de acionamento / Dispositivo de

acionamento secundário

Transmitir > Transmissão do sinal / Transmissão do sinal

(secundário)

Verificar > Dispositivo de verificação / Posição do dispositivo de

verificação / Alerta para transeuntes

Controlar > Controle

Transformar > Transformador de energia

Mover > Modo de movimento / Material do portão

Parar > Mecanismo de parada

1.16. Matriz morfológica

A Matriz Morfológica é capaz de inovar um produto em mais de uma função

elementar, o que proporciona uma boa chance de gerar concepções

originais. Foram buscados princípios de solução para cada função elementar

27

da estrutura do produto, utilizando o método de brainstorming entre todos

os membros da equipe. Entretanto, para deixar nosso produto mais robusto,

preferiu-se introduzir um dispositivo de acionamento secundário para que a

principal reclamação dos usuários seja atendida. Assim foi elaborada a

Matriz Morfológica, como mostrada a seguir:

Tabela 3.1 – Matriz Morfológica

Princípios de soluções

Solução 1 Solução 2 Solução 3 Solução 4

Dis

posit

ivo d

e a

cio

nam

en

to

Controle

remoto

externo ao

carro

Controle

remoto

embutido

Ligação

telefônica

On-line

Dis

posit

ivo d

e a

cio

nam

en

to

secu

nd

ári

o

Controle

remoto

externo ao

carro

Controle

remoto

embutido

Ligação

telefônica

On-line

28

Tra

nsm

issão d

o s

inal

Radio

controle AM

Radio

controle 2.4

GHz digital

GSM InternetTra

nsm

issão d

o s

inal

(secu

nd

ári

o)

Radio

controle AM

Radio

controle 2.4

GHz digital

GSM Internet

Dis

posit

ivo d

e v

eri

ficação

Sensor

magnético

(hall)

Sensor

infravermelhoSensor

ultrassônico

29

Ale

rta d

e

tran

seu

nte

s

Alerta visual Alerta sonoro Alerta sonoro e

visual

Posiç

ão d

o d

isp

osit

ivo d

e

veri

ficação

Estacionário

no caminho

do portão

No lado de

fora do

portão

No lado de

dentro do

portão

Fixo no

portão (em

movimento)

Con

trole

Controlador

PIDControle on-

offSem

controlador

30

Tra

nsfo

rmad

or

de e

nerg

iaMotor

elétrico DCMotor

elétrico síncrono

Atuador elétrico

Mod

o d

e

movim

en

to

Basculante Pivotante Deslizante Seccionado

Mecan

ism

o d

e

para

da

Mecânico Embutido no controle

Nenhum

Posteriormente geraram-se quatro concepções de produto pela

combinação de princípios de solução da Matriz Morfológica. Como

apresentadas na tabela abaixo:

Tabela 3.2 – Matriz de concepções

ConcepçõesConcepção

1Concepção

2Concepção

3Concepção

4

31

Dis

posit

ivo d

e a

cio

nam

en

toControle

remoto

externo ao

carro

Ligação

telefônica

Controle

remoto

embutido

On-lineD

isp

osit

ivo d

e a

cio

nam

en

to

secu

nd

ári

o

Controle

remoto

embutido

Controle

remoto

externo ao

carro

Ligação

telefônica

Controle

remoto

embutido

Tra

nsm

issão d

o s

inal

Radio

controle AM

GSM Radio

controle 2.4

GHz digital

Internet

32

Tra

nsm

issão d

o s

inal

(secu

nd

ári

o)

Radio

controle 2.4

GHz digital

Radio

controle AM

GSM Radio

controle 2.4

GHz digital

Dis

posit

ivo d

e v

eri

ficação

Sensor

infravermelhoSensor

ultrassônicoSensor

ultrassônico

Sensor

magnético

(hall)

Ale

rta d

e

tran

seu

nte

s

Alerta sonoro e

visual

Alerta visual Alerta sonoro e

visual

Alerta sonoro

33

Posiç

ão d

o d

isp

osit

ivo d

e

veri

ficação

Estacionário

no caminho

do portão

Fixo no

portão (em

movimento)

Estacionário

no caminho

do portão

Fixo no

portão (em

movimento)

Con

trole

Controle on-off

Controlador

PID

Controlador

PIDControle on-

off

Tra

nsfo

rmad

or

de e

nerg

ia

Motor elétrico síncrono

Motor

elétrico DC

Motor

elétrico DCAtuador elétrico

34

Mod

o d

e

movim

en

toBasculante Deslizante Seccionado Pivotante

Mecan

ism

o d

e

para

da

Mecânico Embutido no controle

Embutido no controle

Mecânico

1.17. Avaliação das concepções

Com as concepções definidas, é preciso eleger uma concepção final,

ou seja, a concepção mais apta a realizar a tarefa proposta da maneira mais

satisfatória. Para a avaliação das quatro concepções, foi utilizada a Matriz

de Pugh, tomando como referência a concepção 3. A escolha da referência

deu-se mediante consenso da equipe de que aquela possuía um bom

potencial, sem grandes empecilhos à viabilidade técnica.

Tabela 3.3 – Matriz de Pugh

Requisito de usuário

Peso da qualidade

demandadaI II III IV

Custo baixo 5 + = +

Fácil de utilizar 5 = = =

Design 3 - = =

35

R

EFERÊNCIA

Fácil manutenção

5+ = +

Fácil instalação 5 - + =

Ecologicamente correto

1= = =

Silencioso 3 - + =

Proteja os bens 5 = = =

Durabilidade 5 = = -

Não machucar pessoas, animais

ou bens3 - = =

Leveza 3 - = -

Compacto 3 - - -

Eficiência do controlador

5- - -

Rapidez no movimento

5+ - -

Total + 3 2 2

Total - 7 3 5

Total global -4 -1 -3

Peso total -20 -5 -11

LEGENDA: ( = ) Atende igual à referência

( + ) Atende mais que a referência

( - ) Atende menos que a referência

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1.18. Visão geral

da concepção

gerada

Ao final do processo de

avaliação pela Matriz

de Pugh constatou-se

que a Concepção 3,

escolhida como

referência, tende a ser a

concepção com maior

probabilidade de realizar a

tarefa atendendo as

necessidades do cliente.

Por esta razão, o

projeto avançará

focado na Concepção 3.

Em síntese, ela se dá da

seguinte maneira:

Tabela 3.4 – Concepção

eleita

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Concepção 3

Função elementar

ConcepçãoModelo

Acionar

sistema

Controle

remoto

embutido

Acionar

sistema

(secundário)

Ligação

telefônica

Transmitir

sinal

Radio

controle 2.4

GHz digital

Transmitir

sinal

(secundário

)

GSM

Verificar obstáculos

Sensor ultrassônico

Posição

estacionária

no caminho

do portão

Como já foi dito ao longo do relatório, preferiu-se utilizar dois dispositivos de acionamento para deixar o sistema bastante robusto. Além disso, optamos por formas diferentes de transmissão (não são as usuais de mercado) e por equipamentos bastante eficientes.

A adição de outro sistema de acionamento não dificultaria muito a lógica de programação, nem seria um processo muito demorado dentro do projeto, entretanto, aumentaria o preço do produto final. A equipe acredita que teria mercado para esse sistema, afinal, atualmente procura-se qualidade nos produtos e, com a crescente insegurança, prefere-se investir em equipamentos de proteção.

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Figura 9- Diagrama lógico

    O primeiro sistema de acionamento resulta da combinação da transmissão GSM e de

uma ligação telefônica. Para tal, provavelmente seria necessário um chip de alguma companhia telefônica, o que resultaria em um preço mensal de utilização. Depois, seria necessário apenas cadastrar os números que poderiam fazer o acionamento. Essa definição do projeto parece pouco física, isso ocorre porque tudo isso está englobado no código de programação.

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As flechas duplas

indicam a constante

verificação de

presença pelos

sensores.

Figura 10 - Diagrama do acionamento GSM

Como segundo sistema de acionamento, há o dispositivo embutido de acionamento combinado com radio controle 2.4GHz digital. Atualmente o sistema utilizado é o rádio controle AM, esse é pouco robusto, a transmissão é mais fraca. Além disso, com o sistema embutido no carro, não haveriam mais problemas de falta de pilha/bateria.

Embutir o dispositivo de acionamento do portão no carro é uma tarefa bastante simples. Definimos como melhor posição acionar o clique da luz alta também como interruptor do portão. Assim, quando o usuário quisesse abrir sua garagem, só precisaria dar um sinal de luz. É interessante ressaltar que, quando a luz alta estiver ligada (não somente o clique que é o sinal de luz), o acionador do portão não estará recebendo energia, logo o sistema funcionará corretamente.

Figura 11 - Diagrama do acionamento com dispositivo embutido

Além disso, como temos como objetivo tornar algumas partes do nosso sistema personalizáveis, na próxima fase do projeto se poderia fazer um estudo para ampliar as possibilidades de botões de acionamento. O portão poderia ser acionado pelo mesmo botão do esguicho de água ou até mesmo por um especial no painel.

Para mover e controlar o movimento do portão, definiu-se como controlador um controle PID. Esse pode ser modelado de inúmeras maneiras. Temos como objetivo

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economizar energia e garantir a segurança de bens, animais e pessoas, para isso, a velocidade do motor seria aumentada de maneira proporcional no seu acionamento (assim, energia não seria desperdiçada na aceleração) e na interrupção do caminho do portão ele seria desacelerado emitindo um alerta até a parada, se necessária (caso o objeto no caminho seja retirado, o portão não precisa parar).

Figura 12 - Gráfico da função de movimento

O motor escolhido – motor DC - é o que permite essa forma de controle. Também, é importante ressaltar que com um controle robusto é possível aproveitar o máximo da potência do motor, dessa forma poderemos reduzir seu tamanho (comparado aos modelos atuais). Nesse sentido, também está englobado o mecanismo de parada, sendo que o mais eficiente e o que menos aumentaria o valor do produto final é o pelo controlador.

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Na figura está representado o modelo da concepção selecionada. Ele

consiste em um portão eletrônico seccionado, que utiliza um motor DC, que

está na parte superior da figura. Junto da caixa do motor, estão os

receptores de sinal de rádio para a abertura do portão. Na sua parte inferior,

está o sensor de movimento ultrassônico, posicionados a uma altura

relativamente baixa do chão, em torno de 20 centimetros, com o objetivo de

identificar a passagem do veículo, pessoas ou de animais que possam

entrar despercebidos, impedindo que estes sejam denificados pelo portão.

Por último, na parte de fora do portão, está um alerta sonoro e visual, para

avisar os transeuntes da saída do automóvel, evitando acidentes.

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4. CONCLUSÕES

1.19. Conclusões

1.20. Recomendações

5. REFERÊNCIAS BIBLIOGRAFICAS

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