seladora pgc - sistema automatizado de embalagem de instrumentos cirúrgicos planos

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UNIVERSIDADE PAULISTA ANTHONY ROGER FERREIRA CARDOSO HIGOR ALVES AMORIM DO AMARAL JOÃO PAULO CAETANO REIS SELADORA PGC: Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

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Page 1: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

UNIVERSIDADE PAULISTA

ANTHONY ROGER FERREIRA CARDOSOHIGOR ALVES AMORIM DO AMARAL

JOÃO PAULO CAETANO REIS

SELADORA PGC: Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

GOIÂNIA 2011

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ANTHONY ROGER FERREIRA CARDOSOHIGOR ALVES AMORIM DO AMARAL

JOÃO PAULO CAETANO REIS

SELADORA PGC: Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Trabalho de conclusão de curso para obtenção do título de graduação em Engenharia de Controle e Automação apresentado à Universidade Paulista – UNIP.

Orientador: Prof. MSc. Josemar A. dos Santos JuniorCo-Orientador: Prof. Dr. Rogério Vieira Reges

GOIÂNIA 2011

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ANTHONY ROGER FERREIRA CARDOSOHIGOR ALVES AMORIM DO AMARAL

JOÃO PAULO CAETANO REIS

SELADORA PGC: Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Trabalho de conclusão de curso para obtenção do título de graduação em Engenharia de Controle e Automação apresentado à Universidade Paulista – UNIP.

Aprovado em:

BANCA EXAMINADORA

_________________________________/__/__

Prof. MSc. Josemar A. dos Santos JuniorUniversidade Paulista - UNIP

_________________________________/__/__

Profª. Eng. Priscilla Araújo Juá Stecanella Universidade Paulista - UNIP

_________________________________/__/__

Prof. Dr. Rogério Vieira RegesUniversidade Paulista - UNIP

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DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho primeiramente a Deus e a meus pais, que tanto me

ajudaram ao longo de toda a minha vida dando o melhor de si para me educar da

melhor maneira possível, a minha namorada que sempre está ao meu lado, e a

todas as pessoas que nos ajudaram durante este longo trajeto até a formatura.

Anthony Roger Ferreira Cardoso

Dedico este projeto de monografia primeiramente a Deus, que me iluminou

em todo este caminho, aos meus pais, Edna Alves e Ayrton Amorim que me

orientaram para ingressar em uma universidade e também a minha avó Maria

Ferreira, meu irmão Marco Túlio Alves e minha namorada Juliana Ferreira que me

apoiava nos momentos mais difíceis deste projeto e obviamente na minha vida.

Higor Alves Amorim do Amaral

Dedico este trabalho a Deus, aos meus pais e a minha família que me

apoiaram impreterivelmente, a minha namorada que me apoiou sem hesitar, e aos

que nos ajudaram ao longo do curso e na elaboração deste trabalho.

João Paulo Caetano Reis

Page 5: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

AGRADECIMENTOS

Agradecemos primeiramente a Deus pela oportunidade de chegar até aqui e

superar todos os obstáculos que cruzaram nossas vidas até este momento.

Agradecemos a nossos pais por terem nos dado todo o suporte necessário para que

fosse possível a realização de um de nossos maiores sonhos, o de se tornar um

Engenheiro Mecatrônico, por terem nos dados o dom da vida e por terem nos dado

tudo aquilo que um filho pode esperar de seus pais. Somos também muito gratos ao

apoio de todo o corpo docente e discente da Universidade Paulista – UNIP, que

foram responsáveis por todo o aprendizado que adquirimos até hoje.

Page 6: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

RESUMO

A SELADORA PGC foi desenvolvida para especialistas da área da saúde, através de pesquisas de mercado e através de pesquisas de normas que regem o processo de embalagem de instrumentos cirúrgicos. Tem por finalidade a automação do processo de embalagem de instrumentos cirúrgicos planos, visando reduzir o tempo, os riscos, os custos e a falta de padronização do processo. Atualmente existem mecanismos que auxiliam no processo de embalagem de instrumentaiss hospitalares, efetuando a selagem e em alguns casos, através de sistemas de guilhotina, o corte. Com este novo processo automatizado através da utilização de microcontroladores e circuitos auxiliares, será possível, padronizar os invólucros dos instrumentos cirúrgicos, reduzir a insalubridade do processo, uma vez que será reduzido o contato manual, reduzir os custos, visto que o processo dispensará um ou mais profissionais para a tarefa de embalar os instrumentos e por fim garantir agilidade ao processo embalagem, pois este se tornará automatizado.

Palavras chave: embalagem, instrumentos cirúrgicos, automação de processos.

Page 7: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

ABSTRACT

The SELADORA PGC was developed for experts in the health area, through market research and through research of rules that governing the process of packaging of surgical instruments. Its purpose is the automation of the process of packaging of plans surgical instruments, in order to reduce time, risk, cost and lack of standardization of process. Actually there are some mechanisms that assist in the packaging process of hospital articles, making the seal and in some cases, through systems of guillotine, the cutting. With this new automated process through the use of microcontrollers and auxiliary circuits, will be possible, standardize the packages of surgical instruments, reduce the hazard of the process which will be reduced the manual contact, reduce the costs, since that the process dispensed one or more professionals in the task of packaging instruments and in order to ensure the agility of packaging process, because it will becomes automated.

Key world: packaging, surgical instruments, automation of the process.

Page 8: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

LISTA DE FIGURAS

Figura 1 – Assepsia manual do instrumental cirúrgico (ABO-JF, 2010)....................14Figura 2 – Instrumental odontológico (SILVESTRE, 2011)........................................14Figura 3 – Processo de Cavitação Ultra-Sônica (UNIQUE, 2011).............................17Figura 4 – Equipamento de Limpeza de instrumentais hospitalares através de Ultra-Som (UNIQUE, 2011)................................................................................................18Figura 5 – Bolhas geradas no Ultra-Som variando de tamanho conforme a freqüência (UNIQUE, 2011).......................................................................................19Figura 6 – Processo de Limpeza do Ultra-Som (UNIQUE, 2011)..............................19Figura 7 – Termodesinfectador (MACOM INDUSTRIAL, 2011)................................20

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Figura 8 – Papel Grau Cirúrgico em Bobina (NETDENTAL, 2011)...........................22Figura 9 – Papel Grau Cirúrgico em Bobina e em Pacotes (MEDPACK, 2011)........23Figura 10 – Autoclave com instrumentos cirúrgicos a serem esterilizados (CRISTOFOLI, 2011).................................................................................................24Figura 11 – Circuito Interno dos relés........................................................................30Figura 12 – Relés Industriais em Miniatura...............................................................31Figura 13 – Relé cinco pinos, 12 Vcc........................................................................31Figura 14 – Princípio de funcionamento motor elétrico..............................................35Figura 15 – Lista de Cores das Resistências............................................................37Figura 16 – Automação na Indústria Automobilista...................................................39Figura 17 – Microcontroladores Diversos (TEXASINSTRUMENTS, 2011)...............41Figura 18 – Pinagem Microcontrolador Pic 16F877A................................................42Figura 19 – Pragrama Ladder com Software Micrologix 500 da Allen Bradley..........44Figura 20 – Programação Ladder no ambiente Ldmicro............................................45Figura 21 – Software AVR Studio da Empresa Atmel................................................46Figura 22 – Componentes de um rolamento de esfera (OFSSETBLOG, 2011)........48Figura 23 – Exemplo de mancais (RCC, 2011).........................................................49Figura 24 – Aço Inoxidável (QUALINOX, 2010).........................................................50Figura 25 – Gráfico de Porcentagem de Cromo x Corrosão (PIPESYSTEM, 2009). 51Figura 26 – Seladora manual disponível no mercado (CATALOGOHOSPITALAR, 2011)..........................................................................................................................52Figura 27 – Conector elétrico rotativo utilizado no projeto.........................................52Figura 28 – Projeto inicial SELADORA PGC.............................................................53Figura 29 – Seladora semi-automática (CATALOGO HOSPITALAR, 2011).............54Figura 30 – Placa Controle Sentido de Giro Motor 12 Vcc........................................56Figura 31 – Placa Controle para Acionamentos de Sistemas Corrente Alternada 220 v.................................................................................................................................57Figura 32 – Placa Emissora e Layout da mesma......................................................58Figura 33 – Placa Receptora e Layout da mesma.....................................................59Figura 34 – Transformador 12 Vcc / 16 Vcc, 15 A e Transformador 12 Vcc, 20 A respectivamente........................................................................................................60Figura 35 – Fontes variáveis de 0,1 – 30 V e 0,1 – 3 A.............................................61Figura 36 – Display LCD usado com seus pinos soldados pronto para iniciar sua apresentação.............................................................................................................63Figura 37 – Software programação C utilizando o ambiente MikroC.........................64Figura 38 – Vista Lateral Rolete Inferior de Selagem................................................67Figura 39 – Vista Superior Rolete Inferior de Selagem..............................................67Figura 40 – Vista Lateral Rolete Superior de Selagem..............................................68Figura 41 – Vista Superior Rolete Superior de Selagem...........................................69Figura 42 – Vista Lateral Rolete de Tração...............................................................70Figura 43 – Vista Superior Rolete de Tração.............................................................70Figura 44 – Dimensão da Embalagem......................................................................71Figura 45 – Representação do Sistema Motor..........................................................72Figura 46 – Motor Elétrico Utilizado em Vidros Elétricos de Carros..........................73Figura 47 – Rolamento utilizado (UC 204) (RCC, 2011)............................................74Figura 48 – Microcontrolador PIC 16F877A (Microchip Tecnology).........................77

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LISTA DE TABELAS

TABELA 01 - Módulos LCD disponíveis no mercado................................................34TABELA 02 - Pinagem do LCD usado no projeto......................................................63TABELA 03 - Lista de materiais utilizados no projeto ...............................................78

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LISTA DE SIGLAS E SIMBOLOS

Siglas

LED Light Emitting Diode (Diodo Emissor de Luz)

LDR Light Dependent Resistor (Resitor Dependente de Luz)

LCD Liquid Crystal Display (Display de Cristal Liquido)

Vcc Tensão Corrente Continua

Vca Tensão Corrente Alternada

A.C Antes de Cristo

PC Personal Computer (Computador Pessoal)

I/O Input/Output (Entrada/Saída)

SPI Serial Peripheral Interface (Interface Periférica Serial)

NPN Junção de Transistores tipo NPN

PNP Junção de Transistores Tipo PNP

GND Ground (Terra)

Simbolos

% Porcentagem

° Graus

°C Graus Celsius

Ø Diâmetro

π Pi

“ Polegada

Ω Ohms

A Ampere

g Grama

ml Mililitro

MHz Mega Hertz

m Metro

cm Centímetro

mm Milímetro

mm² Milímetro Quadrado

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SUMÁRIO

1 INTRODUÇÃO.......................................................................................................122 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.............................................................................14

2.1 ASSEPSIA DE INSTRUMENTOS CIRÚRGICOS.......................................142.2 SISTEMAS DE LIMPEZA DE INSTRUMENTAIS CIRÚRGICOS................15

2.2.1 Limpeza...................................................................................................152.2.2 Biofilmes..................................................................................................152.2.3 Limpeza mecânica...................................................................................152.2.3.1 Lavadora ultra-sônica...........................................................................162.2.3.2 Termodesinfectadora...........................................................................202.2.4 Qualidade da embalagem X Qualidade de esterilização.........................20

2.3 PAPEL GRAU CIRÚRGICO........................................................................212.4 VALIDADE DE ESTERILIZAÇÃO...............................................................242.5 INTRODUÇÃO A ELETRÔNICA.................................................................272.6 SENSORES FOTOELÉTRICOS.................................................................292.7 RELÉ...........................................................................................................292.8 TRANSFORMADORES...............................................................................322.9 DISPLAYS DE LCD.....................................................................................322.10 MOTORES ELÉTRICOS.............................................................................332.11 TRANSISTORES, DIODOS E RESISTORES.............................................362.12 AUTOMAÇÃO.............................................................................................382.13 MICROCONTROLADOR PIC 16F877A......................................................392.14 LINGUAGEM LADDER...............................................................................432.15 RESISTÊNCIA ELÉTRICA PARA SELAGEM.............................................462.16 ROLAMENTOS...........................................................................................472.17 MANCAIS....................................................................................................482.18 ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO DE FORÇA E MOVIMENTO...............492.19 AÇO INOXIDÁVEL......................................................................................502.20 PROCESSOS DE SELAGEM E EXEMPLOS DE MERCADO....................512.21 CONECTOR ELÉTRICO ROTATIVO..........................................................52

3 SELADORA PGC...................................................................................................533.1 IDEIA DE CONSTRUÇÃO...........................................................................533.2 PROPOSTA DO PROTÓTIPO....................................................................533.3 FORMA DE CONSTRUÇÃO.......................................................................543.4 ELETRÔNICA APLICADA NA SELADORA PGC........................................553.4.1 Esquema de acionamento dos componentes elétricos...............................563.4.2 Utilização de sensores fotoelétricos na SELADORA PGC..........................573.4.3 Transformadores utilizados no protótipo.....................................................603.4.4 Aplicação de relés na SELADORA PGC.....................................................613.4.5 Display de LCD utilizado no protótipo.........................................................613.4.6 Placas onde se encontram os microcontroladores......................................633.5 PROGRAMAÇÃO DOS MICROCONTROLADORES.................................643.6 UTILIZAÇÃO DE AÇO INOX NA SELADORA PGC....................................643.7 ENGRENAGENS.........................................................................................653.8 PROCESSO DE EMBALAGEM DA SELADORA PGC...............................653.9 SELAGEM...................................................................................................663.10 TRANSMISSÃO..........................................................................................723.10.1 Motores.......................................................................................................73

Page 14: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

3.10.2 Rolamentos utilizados no protótipo.............................................................733.11 ESTRUTURA...............................................................................................743.12 ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA DOS ROLETES DE SELAGEM.....................743.13 SISTEMAS DE CONTROLE.......................................................................753.13.1 Microcontroladores utilizados na SELADORA PGC....................................763.14 SISTEMA DE SEGURANÇA E MANUTENÇÃO CORRETIVA...................773.15 LISTA DE MATERIAIS................................................................................77

4 CONCLUSÃO.......................................................................................................80REFERÊNCIAS.........................................................................................................82APÊNDICE A – CONFECÇÃO DO PROTÓTIPO.....................................................85

Page 15: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

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1 INTRODUÇÃO

A ligação entre engenharia e a área cirúrgica vem de longa data, e tem trazido

avanços enormes nas áreas que são atendidas por esta parceria. Atualmente é

praticamente impossível se imaginar um consultório odontológico, por exemplo, sem

o famoso “motorzinho de dentista”, que apesar de ser temido por muitos, foi um

grande avanço para os profissionais da área. Observando e discutindo as diversas

possibilidades existentes para a aplicação da engenharia na área odontológica e

hospitalar, juntamente com profissionais da área, chegamos a um consenso com

relação a qual solução seria possível de ser feita a nível de projeto e que ao mesmo

tempo fosse de grande valia para a área destes profissionais.

Após diversas pesquisas sobre a solução escolhida para o projeto, foi

observado que não existia no mercado nada parecido com a SELADORA PGC,

mesmo com o contexto atual da área da saúde tornando a idéia viável o que existe

hoje no mercado são equipamentos com um nível de automação muito pequeno,

possuindo, por exemplo, uma tração automática do material da embalagem

enquanto ocorre a selagem e um sistema de guilhotina para separar a embalagem

da bobina de papel grau cirúrgico, sendo definidos de melhor forma como uma

ferramenta, devido à grande dependência do trabalho humano para embalar os

instrumentais.

Um equipamento que embale o instrumental hospitalar, sem praticamente

nenhuma interferência humana, seria um grande avanço em todos os aspectos, pois

garantiria um ganho enorme de tempo, redução de mão de obra empregada para a

tarefa, redução de insalubridade, redução de custos, padronização do processo e

aumento significativo de qualidade possibilitado entre outros fatores pela grande

capacidade de melhoria que um processo automatizado possui.

A SELADORA PGC foi pensada de forma a embalar instrumentais de até

23cm de comprimento por 12cm de largura e com geometria plana, visto a grande

quantidade de instrumentos com configurações que se enquadram a essa dimensão

limitante e ao menor custo a nível de projeto de um protótipo que tivesse dimensões

mais modestas.

Alem disso foi levada em conta a possibilidade de implementação de módulos

de melhoria, visto que o processo de embalagem da SELADORA PGC possibilita

que sejam adicionados equipamentos novos anteriormente a alimentação dos

Page 16: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

instrumentais cirúrgicos e posteriormente ao processo de embalagem ser concluído,

como por exemplo, uma autoclave para esterilização do instrumental já embalado. O

que confere a este projeto uma potencialidade incrível, possibilitando sua total

viabilidade econômica e principalmente operacional.

.

14

Page 17: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA

2.1 ASSEPSIA DE INSTRUMENTOS CIRÚRGICOS

“Assepsia: é o conjunto de medias que utilizamos para impedir a penetração

de microorganismos num ambiente que logicamente não os tem, logo um ambiente

asséptico é aquele que está livre de infecção.” (MORIYA, 2008).

A insalubridade de ambientes hospitalares faz com que as técnicas de

assepsia e esterilização sejam de extrema importância para que possam reduzir ao

máximo os riscos de infecções. A assepsia é feita de forma simples como mostrado

na Figura 1: a sujidade é removida manualmente por meio de fricção sobre a

superfície do material (Figura 2), utilizando escova e detergente comum ou

enzimático. Este procedimento é de extrema importância, pois reduz a quantidade

de material biológico facilitando o processo de esterilização (ANVISA, 2011).

Figura 1 – Assepsia manual do instrumental cirúrgico (ABO-JF, 2010)

Figura 2 – Instrumental odontológico (SILVESTRE, 2011)

15

Page 18: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

2.2 SISTEMAS DE LIMPEZA DE INSTRUMENTAIS CIRÚRGICOS

2.2.1 Limpeza

A limpeza consiste na remoção física das sujidades, realizadas com água e sabão ou detergente, de forma manual ou automatizada, e por ação mecânica. Constitui a primeira e mais importante etapa para eficiência dos procedimentos de desinfecção ou esterilização dos artigos odonto - médico - hospitalares, tendo três objetivos principais: remoção de sujidades, remoção ou redução de microorganismos, remoção ou redução de substâncias pirogênicas (REICHERT, 1997, apud SOBRACILRJ, 2007, p. 2).

2.2.2 Biofilmes

São massas microbianas que contem material celular e extracelular, aderidas as superfícies dos artigos que permaneceram imersos em líquidos (inclusive sangue). Uma vez formadas, estas massas, o agentes esterilizante precisa penetrá-las antes de conseguir eliminar o microorganismo, (SOBRACILRJ, 2007, p. 4 apud APECIH, 2003). Comunidade que pode ser única ou polimicróbica, com células associadas à superfície, podendo se formar em horas, e são difíceis de serem removidas, pois são tolerantes à agentes Microbianos, tanto medicamentosos, quanto desinfetantes. Microorganismos quando se associam a biofilmes, tornam-se mais resistentes. Os biofilmes possuem partículas e cristais, e também se associam à células vermelhas. Quando ocorre a erosão dos biofilmes, estes podem liberar células, além de serem fontes de endotoxinas. Microbiologia Aplicada ao Processamento de Produtos Médico-Hospitalares (DONLAN, 2002, apud SOBRACILRJ, 2007, p. 5).

Existem algumas formas de remover os biofilmes, que são os processos de

limpeza, que por sua vez se distinguem entre mecânicos e químicos. O processo

mecânico pode ocorrer através do uso de Ultra-Som, Termodesinfectadora e

Limpeza Manual. Já o processo químico pode ocorrer através de enzimas,

detergentes, desinfetantes, oxidantes e alquilantes (SOBRACILRJ, 2007).

2.2.3 Limpeza mecânica

A limpeza Mecânica pode ser realizada com o auxilio de instrumentos

especiais como: escovas, esponjas, panos, pistolas de ar comprimido ou de água e

de equipamentos como: Ultra-Som (Cavitação) e Termodesinfectadora

(Turbilhonamento). A utilização de equipamentos para realização da limpeza das

sujidades, se comparado ao processo manual, tem como benefícios: (SOBRASILRJ,

2007).

16

Page 19: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Redução dos riscos de acidente com materiais biológicos, graças à

redução do manuseio dos instrumentos cirúrgicos contaminados.

Padronização aproximada do processo de limpeza, uma vez que o

processo é automático o que garante certo padrão de qualidade que pode

variar bastante quando este processo é realizado manualmente e sujeito a

falhas da operação humana.

Aumento da eficácia de limpeza, visto que estes equipamentos possuem

sistemas especializados de limpeza, que em algumas etapas de seus

processos seriam impossíveis de serem realizados pelo homem, como é o

caso do ultra-som, que tem a capacidade de gerar cavitação para realizar

a limpeza.

Aumento de rendimento, pois o processo passa a ter pouca interferência

humana, reduzindo mão de obra e custos, diminuindo tempo gasto na

limpeza, melhorando a qualidade, permitindo a lavagem de vários

instrumentos ao mesmo tempo e dispensado o tempo para descanso uma

vez que estes equipamentos podem realizar ciclos infinitos sem pausa

dentro do limite de desgaste de seus componentes.

2.2.3.1 Lavadora ultra-sônica

O ultra-som foi descoberto em 1880 por Curie através de estudos sobre o

efeito piezoelétrico. Thornycroft e Barnaby em 1894 observaram que na propulsão

de mísseis submersos uma fonte de vibração era gerada causando implosão de

bolhas e cavidades na água (cavitação) (UNIQUE, 2011).

A origem da cavitação se deve ao fato de que, durante a expansão, os gases absorvidos no líquido ao redor da cavidade ou na interface, evaporam-se resultando na expansão da cavidade. Durante a etapa de compressão estes gases ou vapores não retornam completamente ao líquido, resultando num aumento efetivo da cavidade. A Cavidade ao atingir um tamanho crítico implode-se, liberando grande quantidade de calor e pressão num curto período de tempo e em pontos localizados no líquido (UNIQUE, 2011).

As ondas de pressão altas e baixas geradas pelo ultra-som formam milhões

de minúsculas bolhas dentro do liquido (Figura 3), o ultras-som então agita essas

bolhas de ar, fazendo-as crescer de um diâmetro na ordem de cinco mícrons para

outro de 50, esta expansão das bolhas reduz sua densidade de forma a ser

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Page 20: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

confundida com o vácuo, criando um enorme diferencial de pressão entre as

moléculas de ar no interior da bolha e o liquido que o circunda, de tal forma que esse

diferencial implode a bolha em uma fração de segundos, passando de 50 mícrons

para algo entre 0,1 e 1 mícron de diâmetro. Este processo aquece enormemente as

moléculas de ar, gerando temperatura de dez mil a um milhão de graus Celsius.

Este colapso e a liberação de energia que é gerada recebem o nome de cavitação

ultra-sônica (UNIQUE, 2011).

Figura 3 – Processo de Cavitação Ultra-Sônica (UNIQUE, 2011).

A lavadora ultra-sônica (Figura 4) foi concebida com o intuito de automatizar o

processo de higienização de matérias, otimizando assim os recursos humanos,

diminuindo os riscos de contaminação por parte dos responsáveis pela limpeza dos

instrumentos cirúrgicos contaminados, reduzindo os gastos com produtos químicos

uma vez que o ambiente de limpeza é controlado e as quantidades de produto são

incluídas na medida certa, possibilitando em alguns casos até o reaproveitamento da

solução, e diminuindo o tempo gasto na assepsia dos instrumentos (SANDERS DO

BRASIL, 2011).

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Page 21: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Todo este processo de limpeza se da através da cavitação gerada na solução

líquida pela transformação de energia elétrica em energia mecânica, que no caso é

o ultra-som, atingindo locais que seriam humanamente impossíveis para o homem,

retirando toda a sujeira e impurezas encontradas na superfície (Figura 6) e nas

reentrâncias mais minúsculas e profundas dos instrumentais que são submetidos à

limpeza ultra-sônica.

Figura 4 – Equipamento de Limpeza de instrumentais hospitalares através de Ultra-Som (UNIQUE, 2011)

As lavadoras ultra-sônicas têm diferenças quanto a sua frequência de

operação, tais diferenças definem se o aparelho é ou não indicado para determinado

tipo de assepsia. Os aparelhos com frequências mais altas são indicados para

limpezas mais minuciosas, como por exemplo, peças detalhadas com pequenas

cavidades, reentrâncias minúsculas e quaisquer outras singularidade que impedem

que este objeto seja limpo de maneira eficaz manualmente, já os aparelhos que

operam em frequências mais baixas entre 19 e 25KHz são utilizados para limpezas

pesadas em peças com pouca quantidade de detalhes, a (Figura 5) representa o

que ocorre conforme a variação de frequência.

19

Page 22: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 5 – Bolhas geradas no Ultra-Som variando de tamanho conforme a freqüência (UNIQUE, 2011).

Passo 1 Passo 2

Passo 3 – Limpeza Por Ultra-SomPasso 4 – Limpeza Manual

Figura 6 – Processo de Limpeza do Ultra-Som (UNIQUE, 2011).

É muito importante que se utilize uma solução com detergente enzimático

(que pode ter 3, 4 ou 5 enzimas) na lavagem ultra-sônica (Figura 6), no caso das

lavadoras, normalmente se utiliza detergentes com 3 enzimas (amilase, lípase e

protease). A dosagem de detergente geralmente é de 5 ml por litro, este ajuda na

assepsia e tem a vantagem de não atacar alumínio, inox, vidro, borracha ou

plásticos, e alem disso são biodegradáveis, se tornando também um produto

ecologicamente correto.

20

Page 23: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

2.2.3.2 Termodesinfectadora

A Termodesinfectadora (Figura 7) realiza a limpeza dos instrumentos

cirúrgicos através do turbilhonamento, onde ocorre a aspersão de água através de

jatos de água giratórios, e através de altas temperaturas, que tem o poder de

dissolver as sujidades e matar os microorganismos termo-sensíveis presentes nos

instrumentos cirúrgicos. Deve ser associado, o uso de detergentes enzimáticos para

garantir a eficiência da limpeza. Suas etapas de funcionamento são: lavagem com

solução de detergente, primeiro enxágue, desinfecção, segundo enxágue e

secagem. Mesmo com um processo tão bem elaborado possui ação mecânica com

menor potencial de limpeza se comprada à lavadora ultra-sônica (SOBRACILRJ,

2011)

Figura 7 – Termodesinfectador (MACOM INDUSTRIAL, 2011).

2.2.4 Qualidade da embalagem X Qualidade de esterilização

A qualidade da esterilização está fortemente ligada à qualidade da

embalagem, visto que esta protege o que quer que esteja nela contido de

interferências externas, como por exemplo, a contaminação por contato direto com

objetos ou indivíduos contaminados. Quanto maior for à qualidade do invólucro que

envolve o instrumental esterilizado, maior será o tempo que este permanecerá estéril

e menor será o risco de este instrumental ser contaminado por quaisquer fatores

externos.

A qualidade da embalagem pode estar ligada a qualidade do material

empregado em sua construção, no entanto, devido aos rígidos controles de

qualidade e as normas que regem a fabricação de gêneros médico-hospitalares o

21

Page 24: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

nível de padronização dos materiais é muito grande, fator este que praticamente

isenta os materiais que compõem a embalagem, na interferência da qualidade da

mesma. Fatores como interferência humana, manutenção inadequada dos locais

onde são acondicionados os instrumentos médico-hospitalares além da selagem e

acondicionamento inadequado dos instrumentos no processo de embalagem,

interferem de maneira crucial no quão suscetível será este instrumental cirúrgico em

perder sua esterilidade. Visto esse fator um processo automatizado tende a reduzir

os riscos causados pela interferência humana com o beneficio de ter um maior

volume de produção. Como anteriormente mostrado os processos de assepsia são

trabalhosos, e muitas vezes caros, e envolvem um alto grau de insalubridade,

reduzir os riscos de contaminação dos instrumentos estéreis é de grande valia tanto

no quesito econômico quanto no quesito social, visto a grande interferência que a

saúde humana tem nesse setor. O processo automatizado de embalagem vem a

garantir maior qualidade e agilidade no procedimento de embalagem de materiais,

permitindo assim uma menor reutilização dos processos de assepsia de

esterilização.

2.3 PAPEL GRAU CIRÚRGICO

A utilização de embalagens no processo de esterilização é de essencial

importância para garantir a manutenção desta esterilização, além de que tais

embalagens permitem o fornecimento de evidência do processo de esterilização

perante a vigilância sanitária e o paciente e a organização dos instrumentos a serem

utilizados em cada procedimento. As embalagens a serem autoclavadas devem

possuir características especificas necessárias no processo de esterilização em

autoclave, como por exemplo, resistir às temperaturas de trabalho da autoclave, no

entanto devem ter como característica principal a de permitir a entrada de vapor

(DONATELLI, 2011).

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Page 25: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 8 – Papel Grau Cirúrgico em Bobina (NETDENTAL, 2011)

Existem vários tipos de embalagens para esterilização em autoclave, dentre

elas estão: Papel Grau Cirúrgico, Papel Crepado, Poliamida, Tyvec, SMS e Tecidos.

O conjunto papel grau cirúrgico – filme plástico é popularmente chamado de papel

grau cirúrgico, mas a rigor somente a parte de papel é o papel grau cirúrgico.

Atualmente o papel grau cirúrgico é a embalagem mais utilizada para

esterilização em autoclaves, existem diversas opções de tamanho, no caso de

envelopes e de largura, no caso dos roletes (Figura 8). Graças a larga utilização

deste tipo de embalagem, este produto tem se tornado cada vez mais acessível,

tanto no aspecto financeiro quanto no logístico. Os roletes aumentam ainda mais as

vantagens econômicas uma vez que são mais baratos e possibilitam um melhor

aproveitamento do papel grau cirúrgico.

O papel grau cirúrgico é definido como: “Embalagem flexível destinada ao

mercado Odonto-Médico-Hospitalar, Composto por filme laminado poliéster e

polipropileno (PET/PP57 g/m²) conforme a norma NBT 13386/95 e papel grau

cirúrgico 60-70 g/m² de selagem direta, impresso com dois indicadores químicos

para monitoração do processo de esterilização Óxido de Etileno e Autoclave a

Vapor.” (MEDPAK, 2011).

23

Page 26: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 9 – Papel Grau Cirúrgico em Bobina e em Pacotes (MEDPACK, 2011)

O papel grau cirúrgico (Figura 9) deve cumprir as exigências da Norma NBR

12496/14707. O papel é constituído de uma polpa de madeira quimicamente

branqueada e livre de sujeiras, substâncias tóxica, corantes e odores quando úmido

ou seco. O papel é mercerizado (o processo de mercerização confere ao material

uma aparência sedosa) e não solta felpas ou fibras durante seu uso normal e tem

como característica sua porosidade controlada através do aumento da temperatura,

sendo assim, ao colocar o papel grau cirúrgico na autoclave este irá abrir seus poros

assim que a autoclave alcançar a temperatura correta, e após o resfriamento da

embalagem estes poros voltarão a se fechar, gerando novamente uma barreira

microbiana de 98%, no entanto este processo somente ocorre de maneira perfeita

em um único ciclo, tornando impossível o reaproveitamento do papel grau cirúrgico

para uma nova esterilização, visto que a propriedade de abertura e fechamento dos

poros é comprometida. A outra face composta por um filme laminado transparente,

geralmente de cor azul, tem como finalidade facilitar a visualização do instrumento

esterilizado, verificação de possíveis falhas no processo de selagem e permitir a

selagem, através de sua fusão ao entrar em contato com a resistência da seladora

(SISPACK, 2011).

O papel grau cirúrgico possui um indicador de selagem, que muda de cor

após o processo de esterilização na autoclave (Figura 10) de Amarelo para

Marrom/Preto e para esterilização por Óxido de Etileno da cor Rosa para

Laranja/Marrom. Vale ressaltar que é necessário que um determinado tempo de

esterilização seja respeitado para que seja observada uma mudança clara de cor, no

caso do processo de esterilização por autoclave são necessários 15 minutos a

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Page 27: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

120ºC. Tal processo foi criado para que se tenha certeza que aquele material que se

encontra dentro do papel grau cirúrgico está esterilizado, e o mais importante, da

maneira correta (MEDPACK, 2011).

As embalagens de papel grau cirúrgico constam na lista de produtos proibidos

de reprocessar (TE2605-2006-ANVISA). Tal resolução é justificada de diversas

maneiras:

Após a embalagem ser submetida ao calor e ao vapor no processo de

autoclavagem ocorre uma mudança física na sua estrutura, fato este que

impede seu funcionamento ótimo em outro processo de esterilização.

O indicador químico de esterilização não tem a propriedade de retornar

a sua condição inicial, mesmo que com a interferência de outros agentes

químicos, o que cria um grande risco de serem utilizados instrumentais

que não foram esterilizados mais que mesmo assim estão com a indicação

de esterilização perfeita.

A abertura asséptica inutiliza a embalagem.

Figura 10 – Autoclave com instrumentos cirúrgicos a serem esterilizados (CRISTOFOLI, 2011)

2.4 VALIDADE DE ESTERILIZAÇÃO

Existem muitas controvérsias quanto ao prazo de validade de esterilização

realizada através de vapor saturado sob pressão. A Secretaria de Estado da Saúde

de São Paulo, por exemplo, recomenda o prazo de sete dias de validade para os

instrumentais esterilizados por meio de processos físicos, devido as dificuldades

enfrentadas por algumas instituições em realizar estudos microbiológicos

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Page 28: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

específicos. Este prazo de validade é bem relativo, pois depende da qualidade do

material, da embalagem, data de esterilização, condições de estocagem, transporte

e manuseio, as condições as quais o material foi submetido devem ser observadas

antes da validação do processo de esterilização (AORN, 2000, apud BRITO, 2002,

p.415).

De acordo com a Associação Paulista de Estudo e Controle de Infecção

Hospitalar, o invólucro utilizado é o principal fator que determina o tempo no qual um

instrumento médico-hospitalar estocado se mantém esterilizado, ressalta que

teoricamente um instrumetal esterilizado deveria manter-se estéril até que um fator

externo contribuísse para sua recontaminação, independente do método utilizado

(APECIH, 1998, apud BRITO, 2002, p.415).

Diversas variáveis podem influir na questão da validade da esterilização

sendo elas: tipo e configuração da embalagem utilizada; número de vezes que o

pacote foi manuseado antes do uso; número de pessoas que podem ter manipulado

o pacote; estocagem em prateleiras abertas ou fechadas; condições da área de

estocagem; uso de Capas de proteção e método de selagem (AORN, 2000, apud

BRITO, 2002, p.416).

O tempo necessário para que o instrumental necessite de passar por um novo

processo de esterilização, embalagem e estocagem interferem de forma direta nos

custos dos processos como um todo, uma vez que quanto menor o tempo em que

estes instrumentos podem esperar em estoque sem necessidade de novo

reprocessamento, maior será o numero de vezes em um mesmo intervalo de tempo

que estes instrumentos precisarão ser reprocessados se comparados a instrumentos

que suportam um maior tempo de estocagem e consequentemente necessitam de

menor numero ou em alguns casos nenhum reprocessamento. Estes custos estão

relacionados ao consumo dos invólucros, fitas adesivas, fitas indicadoras do

processo de esterilização, mão de obra, embalagem de controle dos instrumentos,

consumo do equipamento de limpeza quando este estiver presente no processo,

consumo do equipamento de esterilização e desgaste do instrumental processado,

entre outros aspectos (BRITO, 2002).

A segurança do processamento dos instrumentos médico-hospitalares é uma

importante medida de controle de infecção hospitalar. A infecção hospitalar é um

grave problema de saúde pública, devido a sua complexidade e implicações sociais

e econômicas. Assim o conhecimento dos diferentes fatores de risco na transmissão

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Page 29: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

de infecção, das dificuldades de esterilização e desinfecção são aspectos de

relevada importância para a elaboração de medidas de controle que diminuem a

possibilidade de infecção hospitalar.

Com o intuito de evitar quaisquer problemas relativos a riscos de

contaminação relacionados à validade da esterilização é recomendado que cada

instituição de saúde estabeleça seus próprios prazos de validade de esterilização

com base em pesquisas internas, não fazendo de uma forma empírica ou cópia de

rotinas de outras instituições. Compartilhar informações do atendimento prestado ao

cliente é fundamental. Em casos onde não seja possível a realização destes tipos de

pesquisas é necessário que sejam seguidas as normas pré-estabelecidas como a

anteriormente citada, da Secretaria de Saúde de São Paulo, que estipula um prazo

de validade de sete dias para instrumentos esterilizados por meio de processos

físicos. Tal recomendação torna extremamente necessário um processo

automatizado de embalagem e selagem, visto que será necessário re-embalar o

instrumental a cada vencimento da validade de esterilização. O processo automático

de embalagem e selagem entre suas diversas vantagens perante a realidade é

reduzir o tempo gasto no processo de selagem, reduzir a insalubridade e

consequentemente custos do processo (BRITO, 2002, p.417 apud CUNHA A.F,

2000).

O processo de embalagem e selagem automatizado tem como intuito

assegurar:

Padronização do Processo – através do processo automatizado é possível

garantir um padrão de dimensões e características de selagem, condição de

selagem praticamente invariável uma vez que o local onde ocorre o processo

pode ser hermeticamente fechado e mesmo que não seja o fator interferência

humana é o grande causador de anomalias no processo.

Redução do Tempo do Processo – O processo automatizado pode ser

realizado em menor tempo, uma vez que é realizado de forma seriada, não

sendo necessário como ocorre no processo manual de um individuo

acondicionando os instrumentos cirurgicos nos seus invólucros e logo após

selando-os através de uma seladora manual.

Redução dos Custos – Devido à redução de mão de obra e agilidade no

processo garantido pela selagem em série.

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Page 30: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Melhoria da Qualidade – O processo automatizado tem como característica

um padrão de procedimentos e de resultados, tendo um fator de variáveis

muito pequeno. Através disso é possível garantir que o procedimento foi

realizado da maneira correta e ainda será possível incrementar este processo

com inovações que poderiam ser infactíveis na selagem manual.

Maior Rendimento – A selagem automatizada em série garante um

rendimento muito superior ao processo manual, visto que o processo

automatizado se limita apenas em existir alimentação elétrica, manutenção

correta e insumos de trabalho, que no caso da SELADORA PGC é o papel

grau cirúrgico, no entanto não necessita de pausas para descanso além de a

selagem ser mais rápida que a realizada manualmente

Redução de Riscos – O procedimento manual de selagem tem um potencial

muito grande de contaminação tanto do instrumento cirúrgico quanto do

individuo que realiza o procedimento, pois no contato manual, caso exista um

descuido, pode ocorrer um corte ou perfuração de quem está realizando o

processo manual, contaminando este individuo. Além disso, erros na

realização da selagem podem garantir a condição ideal para a cultura e

proliferação de microorganismos no instrumento, pois uma fresta que seja na

selagem é o bastante para ineficiência do processo e riscos de contaminação,

neste caso, por parte do paciente.

2.5 INTRODUÇÃO A ELETRÔNICA

Tudo teve início com Benjamin Franklin grande cientista americano que

descobriu a eletricidade no ano de 1750, que foi um marco para a história, o mesmo

dizia que a eletricidade era um fluido invisível, se um corpo estive com menor

quantidade de fluido este corpo seria negativo, porém se o corpo estivesse com

maior quantia ele seria positivo, quando em uma experiência típica Franklin

encostou os dois corpos e pode concluir que o corpo com carga positiva doava

elétrons para o corpo negativo tornando isso um fluxo de elétrons que hoje é

conhecido como corrente elétrica. Depois destes grandes acontecimentos outros

mais adiante foram também importantes para a história como a estocagem de

eletricidade em uma pilha de zinco e cobre que foi feita pelo físico italiano

Alessandro Giusep Volta em 1880, chegando aos tempos modernos com essa

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Page 31: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

grande evolução que estamos vivendo e que irá crescer ainda mais até chegar à

eletrônica atual (WIKIPÉDIA, 2008).

A eletrônica é um grande ramo da engenharia ou mesmo da ciência que

procura controlar os comportamentos físicos dos elétrons por meio de diversos

circuitos combinacionais, sejam eles elétricos ou eletrônicos ou ambos, deste modo

o elétron faz um excelente papel na eletrônica sendo o principal elemento a ser

controlado por qualquer circuito (WIKIPÉDIA, 2011).

Sendo um pouco mais abrangente, a Eletrônica é a ciência que estuda todos

os comportamentos de um circuito formado por componentes tanto elétricos com

eletrônicos, que tem por finalidade representar, controlar, armazenar, transmitir e por

fim processar todas as informações contidas nos mesmo para que possa ser

controlados para os mais diversos processos industriais ou mesmo para estudo de

prática da eletrônica.

A eletrônica surgiu basicamente através da elétrica, a mesma pode ser

considerada um ramo da eletricidade que estuda os comportamentos das cargas

elétricas tanto no vácuo como em semicondutores e condutores, como fios e fibras

ópticas e também diversos outros estudos comumente trabalhados em salas de

aulas, universidades entre outros, onde se buscava solucionar problemas nos quais

a grande área da elétrica já não conseguia resolver pelos seus métodos como,

controlar e armazenar dados para serem utilizados para as mais diversas funções. A

mesma hoje pode ser divida em diversas áreas, porém o foco do projeto será na

Eletrônica Analógica, Digital e de Potência.

No início da era Eletrônica, todos os problemas eram resolvidos por meio de

sistemas analógicos também conhecidos por sistemas lineares, onde uma

quantidade é representada por um sinal elétrico ou valor com grandezas medidas e

essa quantidades podem variar em uma faixa contínua de valores. Com o grande

avanço da tecnologia no geral o ramo de eletrônica analógica pode também ser

resolvido pela então recém-chegada eletrônica digital, que tem como arranjo

principal de quantidades chamada dígitos. Com esta nova eletrônica podemos ver

diversos aparelhos utilizando a mesma como, computadores, calculadoras, sistemas

de controle e de automação, codificadores, decodificadores, e uma grande

diversidade de equipamentos espalhados pelo o mundo a fora. Temos também

dentro da eletrônica digital um pequeno grupo que realiza funções pontuais, são os

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Page 32: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

grupos lógicos básicos (realizam funções básicas de lógica) que são elas, E, OU,

NÃO e FLIP-FLOPs (TADEU, 2008).

A eletrônica digital trabalha com duas variáveis 0 e 1, na linguagem

apropriada com sinal alto ou baixo, todas as respostas estão associados em valores

declarativos, ou seja todas as respostas estão associados a algum significado. Com

isto podemos ter diversos equipamentos que utilizam tanto de circuito analógicos

como digitais ou a mescla de ambos.

2.6 SENSORES FOTOELÉTRICOS

Os sensores fotoelétricos, também conhecidos por sensores ópticos,

manipulam a luz de forma a detectar a presença do acionador, que na maioria das

aplicações é o próprio produto a ser detectado. Seu funcionamento baseia-se na

transmissão e recepção de luz (dependendo do modelo no espectro, visível ou

invisível ao ser humano), que pode ser refletida ou interrompida por um objeto a ser

detectado. Os fotoelétricos são compostos por dois circuitos básicos: um

responsável pela emissão do feixe de luz, denominado transmissor, e outro

responsável pela recepção do feixe de luz, denominado receptor. O transmissor

envia o feixe de luz através de um fotodiodo, que emite flashes, com alta potência e

curta duração, para evitar que o receptor confunda a luz emitida pelo transmissor

com a iluminação ambiente (BRUSAMARELLO, 2005).

2.7 RELÉ

Relés são dispositivos ou componentes que comutam eletromecanicamente,

internamente no relé existe um jogo de contatos que abrem ou fecham chamados de

armadura, os mesmo só efetuam esses procedimentos se um eletroímã estiver

energizado ou não. Se uma corrente elétrica estiver passando dentro da bobina

interna do relé isso quer dizer que é criado um campo magnético perante o eletroímã

fazendo assim que os contatos internos ficam no estado aberto ou fechado, e

dependendo pode até mesmo comutar, o relé só volta ao seu estado natural quando

a corrente que está passando nele deixa de passar, fazendo com que o eletroímã

fique em seu estado natural, mas os contatos só voltam por ação da mola interna

que os posicionam para uma corrente. Uma das aplicações mais simples de um relé

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Page 33: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

seria para ligar ou desligar um circuito externo seja ele qual for, um exemplo simples

seria ligar e desligar um motor (BRAGA, 1976).

Logo adiante (Figura 11) temos a figura de um relé de forma a representar

seu circuito interno de ligação do eletroímã juntamente com seus contatos:

Figura 11 – Circuito Interno dos relés.

Os relés são bastantes empregados nas indústrias, pois eles conseguem

serem acionados com correntes pequenas se comparadas com dispositivos que

devem ser acionados mediante os relés, tornando-o bem eficaz e além de tudo ele

serve como um dispositivo de segurança para que um motor, lâmpada ou mesmo

uma máquina industrial não seja afetada, com isso este relé recebe a corrente mais

alta queimando-o e não o dispositivo ligado diretamente a ele, por essas

características os relés podem ser facilmente controlados por dispositivos que,

digam-se de passagem, mais fracos como, transistores, circuitos integrados etc.

Esses componentes na maioria das vezes são feitos para as indústrias

tornando-os mais caros para sua compra, porém empresas como Metaltex, Clion

entre outras estão comercializando dos mesmos em forma de miniaturas para

estudantes, técnicos, engenheiros ou pessoas curiosas da área de eletrônica possa

trabalhar com esses componentes para controle de pequenos processos se

comparados com os industriais. Abaixo (Figura 12) a foto de relés industriais e

também em miniatura:

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Page 34: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 12 – Relés Industriais em Miniatura.

Os relés (Figura 13) servem para as mais variadas funções desde uma

simples ligação de lâmpadas ou motores até controle de ambientes bem

estruturados. Um exemplo bastante difundido são os relés térmicos e relés

temporizados, ambos fazem funções bem específicas como após o acionamento de

um relé térmico o mesmo só oscilará internamente se for pré-programado

internamente para uma temperatura de 200 ºC. Quando um relé térmico tiver

chegado a temperatura comutará para abrir uma válvula, o mesmo pode acontecer

se pré-programarmos o relé temporizado para abrir a mesma válvula, sendo assim

esses relés já não funcionam apenas como chave comutadora, mas também como

uma lógica interna de contatos entrando em questão algumas possibilidades, com

esses relés é possível reduzir espaço na programação em CLPs e PICs e também

são passíveis de serem ligados de forma fácil, pois eles são ajustados na maioria

das vezes manualmente ou em alguns casos com uma interface de comunicação.

Figura 13 – Relé cinco pinos, 12 Vcc

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Page 35: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

2.8 TRANSFORMADORES

Transformadores são dispositivos eletromagnéticos que são acoplados

individualmente e que fazem a transferência de energia de um dispositivo para outro.

Estes são dispositivos para geração, transmissão e distribuição de energia para todo

o ramo de eletrônica e também nos circuitos eletrônicos sendo amplamente utilizado

nas indústrias em geral.

Um transformador é um dispositivo com a finalidade de transmitir energia

elétrica ou potência de um circuito a outro, convertendo tensões, correntes e ou

modificar os valores da impedância elétrica de um circuito. Trata-se de um

dispositivo de corrente alternada que opera baseado nos princípios eletromagnéticos

da Lei de Faraday e Lei de Lenz (ZANCHET, 2010).

Seu princípio de funcionamento é da seguinte forma, quando um indutor é

conectado a uma fonte de alimentação em corrente alternada ocorre o surgimento

de um campo magnético induzido. Quando um segundo indutor é imerso sobre o

campo magnético, ocorre o processo de indução, onde o campo magnético é

convertido pelo indutor em forma de tensão induzida. Esses dois campos

magnéticos criados pelo indutor são comumente chamados de primários e

secundários, na maioria dos transformadores temos um primário de 110 Vca ou 220

Vca e um secundário de 12 Vcc, 24 Vcc (mais utilizadas) ou outras tensões que

podem ser encontradas no mercado.

2.9 DISPLAYS DE LCD

Displays LCD são comumente utilizados em indústrias e na vida pessoal, um

exemplo básico de um seria o leitor digital dos aparelhos de micro-ondas, ele serve

para nos orientar com relação ou tempo de processo para o preparo de certa

comida, os displays servem para nos orientar sobre o andamento do processo por

meio dele conseguimos entender certo processo para que possamos fazer algumas

regulagens ou mesmo efetuar alguma manutenção em certo elemento que está com

problemas um exemplo bastante difundido seria quando em uma indústria uma

esteira esteja parada por motivos de falhas no sistema ou no motor, então o display

entre como um indicativo de como está o funcionamento da mesma, devendo o

operador fazer os ajustes necessários para voltar a mesma para o padrão correto.

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Page 36: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Os displays são interfaces de saída para um sistema microprocessados,

podendo eles ser de caracteres numéricos, alfabéticos ou até mesmo gráficos,

sendo encontradas das mais variadas formas, formas estas que são de padrões

internacional seguindo o seguinte método de número de linhas e número de colunas,

também podem ser encontrados com os dots de pixel nas resoluções de 122x32,

128x64, e estão disponíveis em quase que sempre em 20 pinos bem definidos para

conexão (FLEURY, 1996).

TABELA 1 – Módulos LCD disponíveis no mercado.Número de

ColunasNúmeros de

LinhasQuantidade de

Pinos8 2 1412 2 14/1516 1 14/1616 2 14/1616 4 14/1620 1 14/1620 2 14/1620 4 14/1624 2 14/1624 4 14/1640 2 1640 4 16

2.10 MOTORES ELÉTRICOS

Hoje em dia os motores são amplamente utilizados nas indústrias, sendo

destes, os motores elétricos os mais comumente utilizados, por ser de fácil

manuseio, manutenção e o principal fator predominante é que o mesmo não afeta o

meio ambiente como os motores a combustão. Os motores elétricos podem ser

encontrados em fábricas automobilísticas, robôs didáticos ou mesmo em um

liquidificador.

Para que seja possível escolher o motor adequado para determinada

aplicação é necessário verificar diversas questões, como por exemplo, o ambiente

em que ele atuará, o tipo de alimentação que seria fornecida para seu acionamento,

seja ela alternada ou contínua, e também verificar quais serão as solicitações da

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Page 37: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

aplicação quanto ao torque, à potência e a velocidade de trabalho do equipamento,

atender aos esforços mecânicos aplicados e por último sua precisão.

Voltando um pouco na história sobre os motores elétricos podemos destacar

Tales de Mileto em 41 A.C onde o mesmo friccionou partes de fóssil animal e

verificou que o mesmo atraía certos objetos menores e mais leves como fios de

cabelo. Porém até chegarmos ao motor como visto hoje em dia diversos estudos

foram feitos desde Tales de Mileto até o grande gênio da eletricidade, o grande

descobridor da mesma que foi Benjamin Franklin, com isto veio Michel Faraday que

descobriu as leis do eletromagnetismo e terminando no inventor do motor elétrico

que foi Werner Von cientista alemão, porém à comprovações que na mesma época

outros estudiosos apresentaram diversas máquinas que tinham a mesma

similaridade com o motor elétrico descrito por Werner, como o inglês W. Ritchie que

criou o comutador peça de suma importância ao motor elétrico e mesmo Michel

Faraday que criou o gerador elétrico. Porém ainda assim diversos estudos foram

realizados passando por vários pesquisadores até se criar o primeiro projeto que

utilizava o motor para movimentação de uma lancha para transporte de 14 pessoas

tudo feito em conjunto entre duas ideias de suma importância que foi de W. Pixii que

construiu um gerador que tinha um imã em forma de ferradura que girava a frente de

duas bobinas de núcleo de ferro e de Moritz Hermann Von Jacobi que instalou pilhas

galvânicas para esta lancha (FRANCHI, 2008).

Na Figura 14 temos o princípio de funcionamento dos motores elétricos mais

comuns.

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Page 38: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 14 – Princípio de funcionamento motor elétrico.

O mesmo é um equipamento que transforma toda energia elétrica em

mecânica utilizando o princípio de indução magnética entre dois indutores alojados

dentro do mesmo. Os motores elétricos em geral podem ser divididos em três com

relação a sua forma de acionamento e de trabalho que são eles, motores de

corrente contínua, motores de indução ou assíncronos e por último os motores

síncronos. Os motores assíncronos podem ser de duas formas, monofásicos e

trifásicos, falaremos agora um pouco sobre os motores de corrente contínua, de

corrente alterna e universais (RIBEIRO, 2004).

Os motores de corrente contínua são pouco utilizados, pois como todos nós

sabemos a disponibilidade de energia elétrica em nossas casas são sempre de

corrente alternada que faz com que esses motores sejam pouco utilizados, e outro

fator que faça com que ele seja pouco empregado é que o mesmo precisa de um

transformador que transforme corrente alternada em contínua, porém os mesmo

contêm grandes precisões, pois podemos controlar sua velocidade de rotação, tendo

altos níveis de torque a baixas rotações ele é comumente utilizado nas indústrias

para sistemas automatizados e também em robôs dos mais variados desde aqueles

com grandes aplicações nas indústrias até mesmo para aqueles de fins didáticos.

Seu princípio de funcionamento seria da seguinte maneira, temos o motor que seria

ativado através de forças eletromagnéticas ou forças magnéticas, que são

produzidas por campos magnéticos, sendo mais detalhados dois tipos de

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Page 39: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

enrolamentos (bobinas), um estático (fixo) chamado de estator e um móvel que gira

solidário dentro do motor que é o rotor.

Motores de corrente alternada são bastante utilizados na indústria e

comércios em geral, mais de 90% dos motores usados são de corrente alternada,

pois seu funcionamento e acionamento são fáceis, pois pode se encontrar fontes de

energia de corrente alternada nos mais diversos locais, como todos já sabemos as

alimentações de corrente alternada podem ser de duas formas, monofásicas e

trifásicas, os motores elétricos monofásicos são aqueles que tem a necessidade de

fontes monofásicas além do mais que os mesmos não passe da potência de 5 HP

onde eles já não seriam tão bons quantos os trifásicos, esses motores são bastantes

utilizados em bombas d’água, equipamentos eletrodomésticos de maiores portes e

também aparelhos condicionadores de ar. Os motores trifásicos são os mais

importantes para engenharia, pois são os mais utilizados para aplicações de altas

potências, os mesmos são divididos em assíncronos e síncronos, os assíncronos

sua rotação depende das cargas atuantes no qual é submetido e os síncronos tem

rotação sempre constante.

Temos também o motor universal, esses motores utilizam tanto de corrente

contínua tanto de corrente alternada, são economicamente viáveis para pequenas

potências sendo muito utilizados para eletrodomésticos como enceradeiras,

batedeiras, liquidificadores etc.

2.11 TRANSISTORES, DIODOS E RESISTORES

Os transistores são elementos de suma importância para a eletrônica, nos

mais variados circuitos que encontramos pela internet ou mesmo nos comércios

podemos sempre achar circuitos contendo os mesmo, são componentes de fácil

acesso e seu preço é bem pequeno pela quantidade de funções que o mesmo

elabora, neste projeto utilizamos em ambas as placas acima transistores BC548 e

BC558, NPN e PNP respectivamente, o transistor na eletrônica digital é bastante

utilizado como comutador e na eletrônica analógica como dispositivo linear

trabalhando com tensão de 5 Vcc a 15 Vcc, além do mais que os mesmos podem

ser usados como osciladores, amplificadores de áudio entre outros, em nosso

projeto utilizamos apenas como comutadores (REIS, 2006).

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Page 40: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Os diodos são elementos para passagem apenas de corrente em uma só

direção neste projeto utilizamos de diversos diodos, pois em alguns casos existe

uma tensão de retorno o que pode queimar algum componente da placa no qual foi

montado, para não ocasionar o mesmo colocamos o diodo para que a corrente

passa apenas em uma direção e não na direção contrária. Porém o mesmo pode

funcionar como retificador de sinal, mas nestas placas utilizamos de diodos apenas

para que nenhum dos componentes fosse queimado com corrente de retorno,

transmitindo corrente em uma direção apenas (SEDRA, 1998).

Resistores são componentes eletrônicos capazes de interromper a passagem

de corrente elétrica por meio de seu material no qual foi feito. Com relação a essa

interrupção de passagem de corrente elétrica damos o nome de resistência elétrica

que pode ser encontrada na unidade do Sistema Internacional em Ω (ohms),

podemos encontrar resistores de duas formas fixos onde seus valores de resistência

não podem ser alterados e nos variáveis que podemos variar sua resistência por

meio de um cursor móvel (CAPUANO, 2000).

As resistências podem ser encontradas em formas de tabelas (Figura 15)

para determinarmos seu valor de resistência.

Figura 15 – Lista de Cores das Resistências.

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Page 41: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

2.12 AUTOMAÇÃO

Automação pode ser considerada um sistema com equipamentos eletrônicos

ou mecânicos que praticamente não precisa da mão humana para fazê-lo funcionar,

controlando assim seus próprios mecanismos. Existe uma grande diferença entre

mecanização e automação, uma fala que substituir o homem através de máquinas

para que o mesmo não exerça esforços físicos, o outro fala que podemos controlar

diversos processos através da automação substituindo assim o homem também,

porém aqui as máquinas podem se regularem e reprogramarem sozinhas, em certos

ambientes industriais as mesmas podem até adquirir conhecimento específico para

certa função e utilizar como um novo aprendizado, as chamadas máquinas

inteligentes (COELHO, 2007).

“Automação é a substituição do trabalho humano ou animal por máquina.

Automação é a operação de máquina ou de sistema automaticamente ou por

controle remoto, com a mínima interferência do operador humano.” (RIBEIRO,

2001).

Podemos citar diversos sistemas com automação, porém iremos falar o

porquê seria ideal programar a mesma ao um sistema que não tenha primeiro

porque a automação é uma forma mais prática de lidar com um sistema tão

complexo quantos sistemas que contenham parte mecânica, elétrica e eletrônica e

por último, mas não menos importante a programação, então a automação é um

meio de comunicar todas em um só ambiente, trazendo uma interface amigável

entre o operador e a máquina, sistemas automatizados podem facilitar a vida de

uma pessoa amplamente a começar pela facilidade de manutenção, também a

facilidade de manuseio e o melhor um sistema automatizado não recebe salários e

pode sem descanso, porém sua implementação é bastante complicada, tendo o

técnico experiente na sua implantação analisar toda estrutura da máquina para

requerê-la ao fim do projeto, já fazer uma máquina e automatizá-la ficaria mais em

conta, pois facilitaria fazer sua dimensão sem maiores problemas.

Temos indícios que a automação surgiu na época da Pré-História, onde o

homem procurava de forma mais eficiente mecanizar sua vida como exemplos

podemos citar a roda, moinhos de vento ou por tração animal e rodas d’água, porém

a automação começou a se desenvolver no século XVIII na Inglaterra com o advento

da Revolução Industrial, onde as máquinas não seriam mais apenas agrárias, mas

39

Page 42: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

sim também nas indústrias nas grandes metrópoles, onde faziam as mais variadas

roupas, armas para exércitos entre outros objetos, todos produzidos

mecanicamente. Porém só depois de 1870 com a descoberta da energia elétrica que

foi começar a se destacar mesmo a automação, não esta como vem hoje em dia,

mas sim a automação de forma mais simples utilizando dos princípios e das Leis de

Ohm, Faraday entre outras para controle da energia. Mas só no século XX que

podemos ver a grande era dos computadores, servomecanismos e controladores

lógicos e programáveis, tornando assim a automação um instrumento de suma

importância para todos os humanos (COELHO, 2007).

Na automação temos uma grande variedade de aplicações passando pela

automação industrial, residencial e robótica, sendo a última também bastante

empregada na automação industrial, todas elas se completam, na Figura 16 temos

um exemplo de automação na indústria, com braços robóticos atuando em conjunto

para a confecção de um automóvel.

Figura 16 – Automação na Indústria Automobilista.

2.13 MICROCONTROLADOR PIC 16F877A

Os microcontroladores vieram ao mundo para garantir algum tipo de

segurança em diversos sistemas não automatizados, os mesmo quando trabalhados

detalhadamente podem ficar mais complexos, pois à medida que cresce o

conhecimento sobre eles, os microcontroladores crescem com relação as suas

funções, com isso os primeiros dispositivos contendo um similar destes, era

programado em linguagem de máquina ou códigos de máquina que eram em código

binário, toda informação era transmitido para teclados, fitas perfuradas e outros

sistemas e adicionado ao dispositivo com forma de entrada de dados, porém com a

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Page 43: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

grande evolução da informática os dispositivos e assim como sua linguagem de

escritas foram surgindo dentre elas podemos destacar a linguagem Assembly que

seria um código de maquina utilizando mnemônicos (abreviação de termos usuais

para descrever operações), também temos a linguagem Pascal muito utilizada para

atividades em universidades por ser de fácil compreensão e didática, depois vieram

às linguagens C, C++, e também as linguagens de sistemas elétricos e eletrônicos

como Ladder (bastante difundida em CLPs), porém usualmente utilizada para

microcontroladores através do programa LDmicro e também a linguagem de

contatos (contatos) utilizada para fazer painéis elétricos (PEREIRA, 2003).

Microcontroladores são sistemas computacionais bastante difundidos nos

ramos de engenharia e ciências exatas, nele podemos encontrar diversas funções

que nos auxiliaram para diversas tarefas tais como, CPU (Unidade Central de

Processamento), memórias RAM (para DADOS), flash (para programação), e

EEPROM, temos pinos de I/O (entradas e saídas) analógicas e digitais, podemos

encontrar osciladores, canais USB, interface seria a mais conhecida a USART,

módulos de temporização e conversores analógicos e digitais, dentre outra grande

gama de aplicações podemos encontrar os mais diversos microcontroladores,

atualmente os microcontroladores podem exercer as mesmas funções de um CLP

(Controlador Lógico Programável), porém a utilização do mesmo requer muito

conhecimento, pois é um dispositivo apesar de barato muito complicado de

trabalhar, e nas mais diversas vezes a programação dos mesmos são bem

complicadas, mas a vantagem deles é que além do custo estes possuem diversas

entradas e saídas para os mais variados componentes que serão controlados.

(JUCÁ, 2011).

É possível encontrá-los nos mais variados ambientes de trabalho desde

dispositivos celulares até mesmo em automóveis fazendo grande parte das funções

que digamos mais simples para ser comandadas, na Figura 17 se encontra um

exemplo de microcontrolador:

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Page 44: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 17 – Microcontroladores Diversos (TEXASINSTRUMENTS, 2011).

O microcontrolador PIC 16F877A pode ser encontrado em diversos tipos de

encapsulamento, todos contendo 40 pinos, o que possibilita montagem de diversos

sistemas atuando em conjunto de forma a ser possivel controlá-los de forma

instantânea e simultaneamente, o mesmo possui 14 bits e 35 instruções, temos 33

pinos de entrada e saída digitais, 15 interrupções disponíveis, memória de gravação

flash que permite gravar várias vezes o microcontrolador, memória EEPROM (não-

volátil) de 256 bytes, memória RAM de 368 bytes, três timers 2x8 bits e 1x16 bits,

comunicações seriais PC, USART, SPI, conversores analógicos que são oito no

total, comparadores analógicos que são dois, dois módulos de CCP capture,

compare e PWM, programação in-circuit com sinais de alta e baixa tensão, power on

reset (POR) e por último mas não menos importante o brown-out reset (BOR) interno

(JOSÉ, 2002).

Na Figura 18 seguem as referências de cada pino presente no

Microcontrolador PIC 16F877A.

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Page 45: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 18 – Pinagem Microcontrolador Pic 16F877A.

O pino de número um trabalha da seguinte maneira, quanto ele é alimentado

com 5 Vcc o mesmo está ligado pronto para o trabalhado e para desenvolver sua

lógica de programação, quando está a 0 Vcc (GND) o mesmo será sempre

resetado, se estiver a 13,4 Vcc o PIC estará em modo de gravação, os pinos 11 e 32

são os pinos de 5 Vcc positivo (alimentação), os pinos 12 e 31 são pinos terra ou 0

Vcc (referência GND), os pinos 13 e 14 é onde estarão os ressonadores (cristais

osciladores de clock), os demais pinos são os chamados I/O (entradas e saídas

digitais) que são agrupados em Ports (portos) de um núcleo máximo de oito bits,

quando configuramos eles como ENTRADA o mesmo pode ser ligados em

dispositivos como botoeiras e sensores para detectar sinais de variação de tensão 0

Vcc até 5 Vcc, quando configurados como saídas forneceram corrente de até 20 mA,

com tensão de saída de oscilando entre 0 Vcc e 5 Vcc. Podemos também falar de

outras funções que estes dispositivos realizam como, por exemplo, os pinos de

número dois até 10 com exceção dos pinos seis podem ser configurados como

entradas analógicas, eles captam variação de tensão 0 Vcc a 5 Vcc e as modificam

em uma informação binária de 10 bits. Os pinos 39 e 40 podem ser utilizados

também para gravação do microcontrolador, os pinos 25 e 26 podem ser utilizados

para comunicação serial RS232, os pinos 16 e 17 geram pulsos (PWM) de sinal de

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Page 46: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

saída, similar a saídas analógicas, bastante utilizadas para controles de motores

diversos, tem o pino seis usado para contagem.

2.14 LINGUAGEM LADDER

Ladder: É uma linguagem de programação gráfica, em forma de diagrama, que por ser de fácil criação e interpretação e representar ligações físicas entre componentes eletrônicos (sensores e atuadores), acaba sendo bastante utilizada em ambiente industrial. (CORTELETTI, 2006).

Esta linguagem foi a primeira a ser utilizada para controles lógicos e

programáveis, por ser amplamente utilizada nas indústrias por engenheiros e

técnicos sendo similar a linguagem de contatos, sendo que ambas utilizam de

diagrama de blocos utilizando bobinas e contatos, basicamente a linguagem Ladder

consiste em controlar saídas como motores, bombas entre outros componentes

através de contatos de entrada, sendo utilizados contatos e relés internos na

programação (CASILLO, 2008).

A linguagem Ladder utilizada de uma linha energizada, que simula o fluxo

de corrente ou eletricidade virtual saindo da barra positiva a esquerda para a barra negativa à direita. Nesse tipo de programação há sempre certas duvidas sobre o leitor com relação às entradas programadas e as lógicas de controle, quando simulamos a programação em todos os programas Ladder conseguimos ver se as saídas estão acionadas ou não, sempre sendo mostrada qual linha estão sendo seguida. A linguagem Ladder utiliza como descrições o I representando entradas e O representando saídas, porém podemos ter contadores, temporizadores entre outros blocos para auxiliarem na construção do projeto. (CASILLO, 2008)

Existem diversos softwares que fazem essa programação, porém a maioria é

para CLPs sendo apenas um é para microcontroladores que é o LDmicro

exatamente o que utilizamos neste projeto. Na Figura 19 temos um exemplo de

programa que utiliza a linguagem Ladder, o software Micrologix 500 da Allen

Bradley.

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Page 47: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 19 – Pragrama Ladder com Software Micrologix 500 da Allen Bradley.

Este foi o primeiro programa utilizando linguagem Ladder para

microcontroladores criado por Jonathan Westhues para aperfeiçoar pequenos

processos a baixíssimos custos, este software não precisa de instalação só requer a

execução do mesmo que é o arquivo ldmicro.exe que está contido no próprio site de

Jonathan Westhues com livre acesso para download e o mesmo é de simples

trabalho se comparado com os programas Ladder para CLPs, nele basta

executarmos escrever a programação e simular, caso o mesmo esteja correto basta

compilar que ele fará um arquivo em formato .HEX o mesmo dos arquivos utilizados

para a programação em C sendo de fácil gravação do mesmo no microcontrolador.

No site do construtor é possível encontrar um tutorial do programa juntamente com

seu executável, tal tutorial ensina como lidar com esse ambiente de trabalho

(CORTELETTI, 2006).

Abaixo (Figura 20) temos um exemplo de programação Ladder no ambiente

LDmicro:

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Page 48: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 20 – Programação Ladder no ambiente Ldmicro.

A linguagem C surgiu após diversos estudos com o intuito de facilitar a escrita

em “linguagem de máquina”, pois anteriormente as programações eram feitas

totalmente em assembly (linguagem de maquina pura), os mesmos eram dígitos

binários que eram inseridos através de dispositivos de entrada como teclados,

leitoras de cartão ou fitas perfuradas contendo a lógica que seria inserida na

máquina ou dispositivo de leitura. Esta programação era extremamente complicada

onde só técnicos e profissionais da área conseguia resolver certos problemas não

sendo muito acessível igual hoje temos a linguagem C que veio após a linguagem

assembly linguagem esta que utiliza mnemônica abreviação dos códigos de

máquina, sendo uma linguagem de baixo nível sendo eficiente e rápida a assembly,

tendo mais adiante as linguagens de alto nível que são a Java e Pascal que tem

uma estrutura muito bem definida, com isso surgiu-se a linguagem C criada por

Dennis Ritchie que trabalhava na Bell Laboratories sendo uma linguagem de nível

intermediário (PEREIRA, 2003).

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Page 49: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Esta linguagem é amplamente utilizada na programação de

microcontroladores por ser de fácil programação, onde temos tempos de execução

baixos, podendo ser completamente alterado podendo ser transferido de um sistema

para outro sem complicações alguma e também pela sua portabilidade em

gravadores de microcontroladores e a quantidade de softwares que se tem no

mercado. Na Figura 21 é possível verificar um exemplo de programação em C no

software AVR Studio da empresa Atmel:

Figura 21 – Software AVR Studio da Empresa Atmel.

2.15 RESISTÊNCIA ELÉTRICA PARA SELAGEM

Resistência elétrica é a capacidade que um corpo qualquer tem de se opor à

passagem de corrente elétrica, mesmo se existir uma diferença de potencial

aplicada. Seu cálculo é dado pela Lei de Ohm, e, segundo o Sistema Internacional

de Unidades (SI), é medida em ohms.

Quando uma corrente elétrica é estabelecida em um condutor metálico, um

número muito elevado de elétrons livres passa a se deslocar nesse condutor. Nesse

movimento, os elétrons colidem entre si e também contra os átomos que constituem

o metal. Fazendo com que haja uma certa dificuldade para que estes átomos se

desloquem, isto é, existe uma resistência à passagem da corrente no condutor. Para

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Page 50: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

medir essa resistência, os cientistas definiram uma grandeza que denominaram

resistividade elétrica. Alguns fatores influenciam na resistividade de um material,

como por exemplo: o comprimento do condutor (quanto maior, maior será a

resistência, a área de secção transversal (quanto menor maior a resistência),

características físico-químicas do material e da temperatura na qual se encontra este

condutor (a resistência aumenta conforme aumento a temperatura do condutor)

(WIKIPÉDIA, 2011).

Um condutor, ao ser percorrido por uma corrente elétrica, se aquece. Em um

chuveiro elétrico, em um secador de cabelos ou em uma estufa elétrica, o calor é

produzido pela corrente que atravessa um fio metálico. Esse fenômeno, chamado

efeito Joule, deve-se aos choques dos elétrons contra os átomos do condutor. O

efeito Joule nada mais é que a transformação de energia elétrica em energia

térmica.

2.16 ROLAMENTOS

Existem vários tipos de rolamentos, cada qual utilizado para uma determinada

finalidade. Os rolamentos possuem diversas subdivisões, algumas delas são:

rolamentos de esferas, rolamentos de roletes, rolamentos de esferas axiais,

rolamentos de roletes axiais, rolamentos cônicos de roletes axiais.

São dispositivos que permite que ocorra um movimento relativo entre duas ou

mais partes. Tem o intuito de eliminar a fricção de deslizamento entre as superfícies

do eixo e da chumaceira por uma fricção de roladura. Este é constituído pelos

chamados corpos rolantes, como bolas, rodízios, os anéis que constituem os trilhos

de roladura e a caixa interposta entre os anéis. Estes componentes são geralmente

de aço combinado com cromo, mas em alguns casos este material é substituído por

exemplo por plásticos, e as suas dimensões estão submetidas a um sistema de

normalização.

Os rolamentos podem variar de abertos, ou seja, não retendo totalmente

a graxa lubrificante, vedados através de retentores metálico (Z para parcialmente

vedado e ZZ para duplamente vedado), plástico ou borracha e os

rolamentos selados, que por sua vez possuem maior retenção de graxas,

aumentando de forma progressiva a vida útil dos mesmos, além de proporcionar

melhor nível de ruído, que garantem um menor nível de ruído durante sua operação.

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Page 51: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Os custos e as especificações dos rolamentos variam conforme sua aplicação da

mais usual a mais avançada (WIKIPÉDIA, 2011).

Os rolamentos limitam, ao máximo, as perdas de energia em consequência

do atrito, sendo geralmente constituídos de dois anéis concêntricos, entre os quais

são colocados elementos rolantes como esferas, roletes e agulhas. Os rolamentos

de esfera (Figura 22) compõem-se de:

Figura 22 – Componentes de um rolamento de esfera (OFSSETBLOG, 2011)

O anel externo é fixado no mancal, enquanto o anel interno é fixado

diretamente no eixo.

2.17 MANCAIS

O Mancal é bem definido como suporte ou guia em que se apóia um eixo, no

local onde existe contato entre a superfície do eixo e a superfície do mancal, ocorre

atrito. Conforme a aplicação deste mancal, ou seja, se é necessário que este

trabalhe em maior rotação ou se é necessário que este suporte maiores cargas

aplicadas de maneira axial ou mista, defino se o mancal apropriado é um de

deslizamento ou de rolamento.

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Page 52: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 23 – Exemplo de mancais (RCC, 2011)

Os mancais de deslizamento são constituídos de uma bucha fixada a um

suporte. São geralmente usados em maquinas pesadas ou em equipamentos que

trabalhem em baixa rotação, pois a baixa velocidade permite que os componentes

em atrito não super aqueçam. O uso de buchas e de lubrificantes ajuda a reduzir

esse atrito, melhorando assim a rotação do eixo. As buchas geralmente são ocas e

compostas por materiais macios, como ligas de bronze e de outros metais leves.

Existem também os mancais de rolamento (Figura 23), necessário em

aplicações onde são desempenhadas maiores velocidades e em aplicações onde é

necessário menor atrito. Este tipo de mancal comporta rolamentos que são

classificados em função dos seus elementos girantes e conforme a carga que estes

suportam, podendo ser dividido em: rolamento de esferas, rolamento de roletes e

rolamento de agulhas, com relação a carga pode ser dividido em axiais e mistos

(TC200, Vol. 1 aula 17, 1997).

2.18 ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO DE FORÇA E MOVIMENTO

Os componentes que podem variar a velocidade de um eixo são:

engrenagens, correias, correntes de elos, correntes de buchas e rodas de atrito.

Na transmissão por correia, a correia um pouco elástica abraça duas ou mais polias, transmitindo, assim, a força tangencial por meio do atrito entre correia e polia. Aqui a força de apoio na polia, necessária, deve ser produzida pela tensão suficiente na correia. Para que isto ocorra realmente dispõe-se de vários tipos de correias no mercado para atender os mais diversos casos de aplicação. E ainda para que estas venham a ter eficiência no desempenho da transmissão. A transmissão de movimento rotativo de um eixo para outro, ou transformação de movimento rotativo em linear, ocorre em quase toda a máquina que se possa imaginar. As engrenagens constituem um dos melhores meios dentre os vários disponíveis para essa transmissão. A engrenagem é um elemento de máquina de alta responsabilidade. Por isto a precisão de seu cálculo de resistência é fundamental, (SHIGLEY, 1984).

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Page 53: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

2.19 AÇO INOXIDÁVEL

O aço inoxidável (Figura 24) foi descoberto por Harry Brearley (1871-1948),

que começou a trabalhar como operário numa produtora de aço com a idade de 12

anos, na sua terra natal, Sheffield (Inglaterra). Em 1912, Harry começou a investigar,

a pedido dos fabricantes de armas, uma liga metálica que apresentasse uma

resistência maior ao desgaste que ocorria no interior dos canos das armas de fogo

como resultado do calor liberado pelos gases.

De início a sua pesquisa consistia em investigar uma liga que apresentasse uma maior resistência a corrosão. Porém, ao realizar o ataque químico para revelar a microestrutura desses novos aços com altos teores de cromo que estava a pesquisar, Brearley notou que o ácido nítrico - um reactivo comum para os aços - não surtia efeito algum. Brearley não obteve uma liga metálica que resistia ao desgaste, obteve porém uma liga metálica resistente a corrosão. A aplicação imediata foi destinado para a fabricação de talheres, que até então eram fabricados a partir de aço carbono e se corroíam com facilidade devido aos ácidos presentes nos alimentos, (WIKIPÉDIA, 2011).

Figura 24 – Aço Inoxidável (QUALINOX, 2010)

A resistência à oxidação do aço inox se dá a uma fina película de óxido de

cromo criada sobre sua superfície através da presença de no mínimo 11% de cromo

na liga ferrosa, assim quando em contato com o oxigênio é formada a película, esta

sendo impermeável e insolúvel nos meios corrosivos usuais. O gráfico (Figura 25)

demostra o nível de corrosão relacionado a quantidade de cromo na liga ferrosa

(WIKIPÉDIA, 2011).

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Page 54: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 25 – Gráfico de Porcentagem de Cromo x Corrosão (PIPESYSTEM, 2009).

Podem ser encontrados outros elementos na composição do aço inox, para

isso depende da finalidade de aplicação do mesmo, estes elementos são: Titânio,

Silício, Níquel e Molibdênio.

2.20 PROCESSOS DE SELAGEM E EXEMPLOS DE MERCADO

A principal finalidade de todo sistema de embalagem para materiais médicos

que serão esterilizados é a segurança da esterilidade até os produtos serem

utilizados no paciente. Para garantir a esterilização é necessária uma limpeza de

boa qualidade para remover resíduos dos instrumentos, e também uma selagem

perfeita, para que depois de esterilizado, o equipamento não torne a se contaminar.

O processo de selagem é iniciado logo após a limpeza e a assepsia, e é

essencialmente composto pelo material a ser embalado, papel grau cirúrgico no

caso, e resistência quente na temperatura correta e pelo tempo correto.

Processo pelo qual as embalagens são hermeticamente fechadas, garantindo

a sua esterilidade desde o momento da esterilização até o momento do uso, com a

condição da largura total da área de selagem não deverá ser inferior a 6 mm (NBR

13386: 1995).

O exemplo da Figura 26 é uma seladora de papel grau cirúrgico manual, onde

necessita do operante pegar o material limpo, cortar com uma tesoura o tamanho

estipulado pelo mesmo que caiba o material dentro, colocar a parte a selar na área

designada da máquina, apertar a resistência contra a base e aguardar o tempo

necessário, fazendo isso dos dois lados que normalmente há para selar.

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Page 55: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Tal equipamento, não permite um processo contínuo de “produção”, pois não

possui nenhum sistema de automação que o permita realizar este processo.

Figura 26 – Seladora manual disponível no mercado (CATALOGOHOSPITALAR, 2011)

2.21 CONECTOR ELÉTRICO ROTATIVO

O Conector Elétrico Rotativo (Figura 27) um conector composto por dois

rolamentos blindados, um em cada extremidade. Na parte exterior do rolamento os

conectores elétricos que ligam-se a parte elétrica da máquina, e na parte interna do

rolamento, os conectores que ligam-se na parte giratória. Esse tipo de conector é a

opção mais viável para aplicar em eixos giratórios de até 360˚ contínuos como o

caso do projeto.

Figura 27 – Conector elétrico rotativo utilizado no projeto

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Page 56: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

3 SELADORA PGC

3.1 IDEIA DE CONSTRUÇÃO

A ideia de elaboração da SELADORA PGC (Figura 28) partiu de uma reunião

informal entre os alunos presentes no grupo de criação desta e o Prof. desta

faculdade Dr. Rogério Vieira Reges, após convite do coordenador dos cursos de

engenharia da Universidade Paulista – UNIP, Prof. MSc. Josemar A. dos Santos

Junior para apresentação de ideias de projetos de engenharia mecatrônica

integrada a outras áreas. Na discussão foram apresentados os melhoramentos de

assepsia dos instrumentos cirúrgicos dos alunos de odontologia da UNIP e também

o dispêndio de tempo que ocorre no processo de embalagem dos instrumentais

odontológicos manualmente, alem das desvantagens do processo manual de

embalagem que são:

Não padronização do processo

Maior gasto de tempo e material no processo

Riscos de acidentes no manuseio dos instrumentos

Figura 28 – Projeto inicial SELADORA PGC

3.2 PROPOSTA DO PROTÓTIPO

A principal proposta do trabalho é a realização de um projeto que possibilite

ao usuário não interferir e não entrar em contato com o material antes de entrar na

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Page 57: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

embalagem de papel grau cirúrgico, garantindo assim uma melhor assepsia do

material, e tornar um processo trabalhoso e caro, pela quantidade de mão de obra,

em um processo mais em conta e com desempenho contínuo.

Há máquinas disponíveis no mercado que utilizam um nível a mais de

automação do que a máquina exemplificada, como no exemplo da Figura 29, onde

são colocadas correias para transporte do material ao longo do processo de

selagem além de um controlador de temperatura para garantir que o processo

ocorra conforme a regulagem do equipamento.

Figura 29 – Seladora semi-automática (CATALOGO HOSPITALAR, 2011)

O processo de embalagem e selagem manual tem como desvantagens:

Contato do operador com o material limpo, possibilitando uma nova

contaminação;

O reprocesso demorado e trabalhoso, como quando ultrapassa a validade da

esterilização, necessita de muita mão de obra, tornando o processo caro;

O papel grau cirúrgico tem como característica a impossibilidade de

reutilização tornando necessário seu descarte;

Contaminação eminente do operador em contato com o material a ser limpo.

3.3 FORMA DE CONSTRUÇÃO

A forma de construção da SELADORA PGC foi baseada em sistemas

presentes na indústria, tendo como idéia sistemas contínuos de embalagem

compostos por roletes. No processo de selagem o instrumento cirúrgico escorrega

através de uma rampa de inox com angulação de 45º, passa entre 2 roletes de

selagem que selam as laterais a frente e a parte de trás da embalagem através de

resistências em forma de fitas chatas, compostas por níquel-cromo, assim que

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Page 58: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

selada a embalagem é perfurada por uma faca serrilhada e guilhotinada por uma

resistência, em formato de fita, que estão acopladas ao rolete de selagem, mas este

processo só é possível graças ao par de roletes de tração, que alimentado por outra

rampa de inox auxilia no cisalhamento dos componentes do papel grau cirúrgico.

Além de auxiliar na separação da embalagem do rolo de papel grau cirúrgico, o

rolete de tração tem o papel de encaminhar o instrumento cirúrgico já embalado para

a bandeja de saída, finalizando assim o processo.

3.4 ELETRÔNICA APLICADA NA SELADORA PGC

O protótipo utiliza de diversos componentes eletrônicos analógicos e digitais

para fazer todo o processo de empacotamento dos materiais cirúrgicos em uma

embalagem com aproximadamente 25 cm de comprimento e 16,5 cm de largura,

sendo utilizados sensores fotoelétrico, resistências elétricas para efetuar a selagem,

relés diversos para controle dos motores, transformadores de 12 Vcc e 5 Vcc,

display LCD (Visor de Cristal Liquido) para indicar todas as etapas do processo da

SELADORA PGC, motores para acionar uma transmissão através de correias e

engrenagens, os mesmo trabalha com corrente contínua, de forma geral

explicaremos todos os circuitos eletrônicos que foram confeccionados manualmente

para serem controlados via microcontrolador ou basicamente o cérebro de comando

de todo processo de selagem.

Toda a parte eletrônica veio para facilitar na automação do projeto visando

aperfeiçoar o processo de selagem dos instrumentos que serão utilizados, sendo

empregados diversos componentes eletrônicos em diversas placas de controle de

sinais de entrada e saída que serão agregadas ao microcontrolador, facilitando

assim o controle de todas as etapas dos processos deste protótipo, componentes

estes que são diodos, transistores, trimpots, resistores, potenciômetros e etc.

Algumas destas placas possuem LEDs (Light-Emitting-Diode) para indicar se os

sinais de tensão que as alimenta esta efetivamente ativo, cada placa é ligada aos

seus respectivos componentes, como: motores, resistências, e sirene de indicação

de segurança, tanto para o operador quanto para a preservação dos componentes

do protótipo.

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Page 59: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

3.4.1 Esquema de acionamento dos componentes elétricos

Para o acionamento dos motores, bombas e resistor térmicas deste projeto

utilizamos de diversas estruturas que contém relés, diodos, transistores, resistores,

para que fosse possível ligar de forma indireta todos os elementos, sendo todo o

sistema governado por microcontroladores, os componentes do sistema possuem

sistemas de proteção, para que estes não possam ser danificados.

Estas estruturas foram confeccionadas manualmente para fazer o controle

dos giros dos motores para ambos os lados, para acionamento de qualquer

componente que fosse ligado a uma rede monofásica de tensão alternada 220 V,

comumente utilizada na cidade de Goiânia, fazendo com que o microcontrolador

mande um sinal de tensão e através dele essas placas conseguiam acionar estes

elementos sem danificar os elementos acionados. Por ser de fácil manutenção e

substituição preferimos criar essas estruturas e não comprar em sites bem

renomados, pois atualmente diversas revistas online que trabalham com as mais

variadas áreas de automação e eletrônica ensinando diversos elementos para

controle dos mais diversos elementos de acionamento. Com isso criamos elementos

acionadores dos mesmos (Figura 30 e 31).

Figura 30 – Placa Controle Sentido de Giro Motor 12 Vcc.

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Page 60: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 31 – Placa Controle para Acionamentos de Sistemas Corrente Alternada 220 v.

Cada elemento utilizado nestas placas de controle de tensão serão abordados

adiante, pois as mesmas são úteis para controlar giros de motores, controlar os

diversos acionamentos que temos neste trabalho, porém para que fique clara a

função específica de cada uma delas é interessante que se entenda o que cada

elemento contido nelas fazem.

3.4.2 Utilização de sensores fotoelétricos na SELADORA PGC

Foram utilizados no projeto diversos sensores fotoelétricos, com circuitos

elétricos e instalação semi-artesanal, circuitos estes feitos manualmente seguindo a

risca aos mesmos sensores comercializados para indústrias, porém com o custo

reduzido e efetivando o mesmo trabalho destes. O mesmo foi confeccionado

manualmente, foram seguidas as etapas abaixo:

Primeiro: Desenho do circuito eletrônico;

Segundo: Corrosão das placas emissoras e receptoras do circuito fotoelétrico;

Terceiro: Furo das placas emissora e receptoras;

Quarto: Solda dos componentes;

Quinto: Teste das placas, para verificar se elas estão funcionando de forma

perfeita;

Sexto: Acoplagem no sistema de selagem.

Estes sensores serão utilizados para iniciar e para finalizar o processo de

selagem, sendo empregados em dois pontos, sendo eles, na entrada do

instrumental que estará na iminência de ser selado, e na bandeja de saída, onde

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Page 61: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

indicara que o instrumental já embalado está pronto para ser retirado, finalizando

assim o processo da SELADORA PGC.

Com o sensor fotoelétrico é possível detectar, por exemplo, um objeto para

que posteriormente seja possível ligar um motor, sendo direcionados para o

procedimento de selagem garantindo assim total segurança de que o objeto que

incidir a sua frente entre o emissor e o receptor fazendo com que este receptor capte

o objeto e altere sua resistência interna emitindo um sinal ao elemento a ser

controlado, sinal este que será enviado ao microcontrolador com uma tensão de no

máximo 5 Vcc, pertinente a este, não ocasionando maiores danos ao mesmo, com

isso pensou-se que utilizar o sensor fotoelétrico seria eficaz para estas funções pré-

estabelecidas, pois o mesmo pode ficar a uma distância razoavelmente maior que os

sensores indutivos que também seriam próprios para esses procedimentos, porém o

sensor indutivo deve ficar a uma distância bem pequena na casa dos milímetros, já o

sensor fotoelétrico pode ficar mais distante em alguns centímetros entre base

emissora e base receptora, e pelo custo benefício optamos pela a criação dos

mesmos e não a obtenção do sensor fotoelétrico que teriam um alto custo, pois nos

comércios só encontra-se sensores fotoelétricos de usos industriais. Nesse protótipo

utilizamos para emissor um resistor de 100 K ohms um diodo 4004 de uso comum e

um LED vermelho de alto brilho comumente encontrados nos comércios de

eletrônica, já para trimpot de 100 K, LEDs de alto brilho verde e vermelho, transistor

BC 558, diodo 4148 e o principal o LDR de uso comum utilizado neste caso como

resistor que será excitado ou não quando algum objeto incidi-lo, sendo assim

transmitindo ou não o sinal para o microcontrolador. Abaixo layout da Placa

Receptora (Figuras 32 e 33):

Figura 32 – Placa Emissora e Layout da mesma.

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Page 62: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 33 – Placa Receptora e Layout da mesma.

Procedimento para instalação do sensor fotoelétrico:

Primeiro: Foram feitos os furos nas laterais de todos os sensores fotoelétricos

tanto da base emissoras como na base receptora, para que pudéssemos

parafusá-los da forma correta ao projeto;

Segundo: O sensor fotoelétrico tem uma característica peculiar tanto para a

base emissora quanto para a base receptora que deve ficar um em frente ao

outro, sendo assim temos que procurar a forma correta de posicioná-los para

que o objeto em que irá incidi-lo fique ao meio das duas estruturas;

Terceiro: Deve-se posicionar o objeto a ser detectado até descobrir o ponto

em que o mesmo será detectado sem maiores problemas;

Quarto: Após ser encontrada a posição correta foi iniciada a fase de testes

até o ponto em que foi possível encontrar o erro atuante nestas placas, pois

um objeto a ser detectado pode ficar num campo onde este pode não ser

detectado pelo receptor LDR (Resistor Dependente de Luz) que basicamente

é um resistor que dependente de Luz para transmitir essa informação ao

cérebro do protótipo, temos neste momento um erro que pode atrapalhar todo

nosso processo, podendo adiantar ou atrasar nosso processo em alguns

milésimos de segundos ou mesmo segundos, sendo assim o mesmo deve ser

calculado sua posição correta;

Quinto: Último passo a ser verificado é que após fixado as duas bases uma

importante função a se fazer é regular o trimpot que está contido na base

receptora que tem a função idêntica a de um potenciômetro, porém neste

caso o mesmo serve para regular a intensidade de recepção luz emitida pelo

LED (Diodo Emissor de Luz) emissor contido na base emissora, com isto o

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Page 63: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

trimpot poderá receber mais ou menos sinais de luz vindas da fonte emissora

(BRUSAMARELLO, 2005).

3.4.3 Transformadores utilizados no protótipo

Na SELADORA PGC foram utilizados dois transformadores e seis fontes

sendo eles, um transformador com o primário de 220 Vca e secundário de 12 Vcc ou

16 Vcc com amperagem de até 15 A (Figura 34), este transformador será utilizado

para todas os circuitos com alimentação de 12 Vcc da seladora, um transformador

com primário de 220 Vca e secundário de 5 Vcc com amperagem de até 500ma,

este alimentará os circuitos do microcontrolador e o próprio microcontrolador e as

seis fontes que são iguais, com primário que pode ser variado entre 110 Vca e 220

Vca e secundário que vária de 0,1 Vcc – 30 Vcc e 0,1 A à 3 A de corrente máxima

(Figura 35), estás fontes alimentam os resistores de selagem, o motor dos rolos de

selagem, o motor dos rolos de tração e os relés auxiliares.

Figura 34 – Transformador 12 Vcc / 16 Vcc, 15 A e Transformador 12 Vcc, 20 A respectivamente.

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Page 64: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 35 – Fontes variáveis de 0,1 – 30 V e 0,1 – 3 A.

3.4.4 Aplicação de relés na SELADORA PGC

Neste projeto foram utilizados vários relés para acionamento de vários tipos

de componentes como motores, sensores e resistências elétricas para selagem,

fizemos toda a estrutura de montagem dos relés em placas com funções específicas

para controle destes equipamentos também manualmente, foram criadas diversas

placas de controle que foram instaladas com o intuito de indicar todas as placas,

com seus devidos relés e para qual local ele será utilizado, através de TAGS, que

são identificações através de siglas de nomes no painel de comando, exemplo:

Motor 1 = Roletes de Selagem; TAG: M1 = E1, neste caso M1 faria a função no o

relé irá controlar.

Sendo assim utilizamos de diversos relés de cinco pinos (Figura 15) com

voltagem de até 12 Vcc, estes relés funcionam da mesma forma com descrito logo

acima, escolhemos eles porque eles são de fácil ligação e também por ser em

miniatura, reduzindo assim espaços ocupados em todo o projeto.

3.4.5 Display de LCD utilizado no protótipo

Neste protótipo foi utilizado um display de LCD fabricado pela empresa

Winstar com o código dele sendo WH1602-YYH-JTK#, o mesmo possui duas linhas

e 16 caracteres sendo o display alfanumérico que será instalado em um

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Page 65: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

microcontrolador 16F877A, porém este microcontrolador trabalhará somente em

função deste LCD.

Este display LCD contém 16 pinos sendo cada pino descrito logo abaixo pela

tabela:

TABELA 2 – Pinagem do LCD usado no projeto.Pino Simbologia Função

1 VSS GND2 VDD (+ 3 V ou + 5 V)3 Vo Ajuste de Contraste4 RS H/L registro de seleção de sinal5 R/W H/L sinal para ler/escrever6 E H para L Permissão de sinal7 DB0 H/L Barramento de Dados Linha8 DB1 H/L Barramento de Dados Linha9 DB2 H/L Barramento de Dados Linha10 DB3 H/L Barramento de Dados Linha11 DB4 H/L Barramento de Dados Linha12 DB5 H/L Barramento de Dados Linha13 DB6 H/L Barramento de Dados Linha14 DB7 H/L Barramento de Dados Linha

15 A/Vee(+4,2V) para LED (RA = 0 ohms)/ Tensão Negativa

de Saída16 K Fonte de Alimentação para B/L (0V)

No display utilizado (Figura 36) para esse projeto serão escritas algumas

mensagens importantes para detalhar os procedimentos e etapas do projeto

orientando de forma exata o operador do protótipo, será mostrado no LCD às

seguintes mensagens:

Primeiro: Se a máquina ainda não foi ligada, o botão de Start não foi

pressionado então aparecerá a seguinte mensagem: “Pressione o Botão” e na

linha acima desta estará presente a seguinte mensagem de descrição

“Universidade Paulista”;

Segundo: Se apertarmos o Botão de Start da máquina apresentará a seguinte

mensagem, “Iniciando Processo”.

Terceiro: Porém o processo de selagem só inicia se o sensor da tampa que

fecha o processo estiver desligado, caso contrário ainda aparecerá a seguinte

mensagem: “Fechar a Tampa”.

Quarto: Se o sensor da tampa já estiver desligado, ou seja, estiver um objeto

a frente do sensor, aparecerá a seguinte mensagem: “Processo iniciado”.

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Page 66: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Quinto: Se o motor de selagem dos instrumentos cirúrgicos estiver acionado

será apresentada a seguinte mensagem: “Selagem Iniciada”;

Sexto: Se o motor de tração da seladora estiver desligado isto nos estará

indicando a selagem do material estará finalizada, então aparecerá “Final

Selagem”;

Sétimo: Se o sensor fotoelétrico de final de selagem estiver desligado

indicando que passo material já embalado, então será apresentada a seguinte

mensagem: “Processo Concluído”.

Figura 36 – Display LCD usado com seus pinos soldados pronto para iniciar sua apresentação.

3.4.6 Placas onde se encontram os microcontroladores

Neste projeto foram utilizados dois microcontroladores para controle de

selagem e também da leitura no display LCD sobre quais as etapas foram

concluídas, mas também devemos falar dos softwares que utilizamos para a

obtenção do mesmo e para programação de todo o projeto, softwares estes que

utilizamos também são dois, Ldmicro para a programação do microcontrolador que

tomará conta de toda a selagem e o MikroC para parte de escrita (mensagens) na

tela de LCD. Utilizamos deles pelo seguinte fato, o LDmicro por ser um software de

fácil manipulação e por ser uma linguagem bastante difundida no meio da

engenharia onde a maioria dos mesmo preferem programar em linguagem de

contatos ou blocos, pois somos familiarizados com este ambiente, e programamos

no MikroC com a linguagem em C obviamente porque para se escrever mensagens

em LCD seria muito mais simples escrever em linguagem C do que em linguagem

Ladder, pelo seguinte fato, na programação dos microcontroladores com as

mensagens devidamente escrita utilizando o ambiente de linguagem C ocuparemos

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Page 67: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

menos memória de espaço interno do PIC sobrando memória para outras funções,

já na linguagem no software de linguagem Ladder ocuparemos um espaço muito

maior o que não seria viável nesta instância do projeto.

3.5 PROGRAMAÇÃO DOS MICROCONTROLADORES

O software que foi utilizado no projeto com o intuito de auxiliar na

programação foi o MikroC que utiliza dentre outras linguagens da linguagem C para

sua programação, tal software foi escolhido pois seu ambiente de trabalho facilitaria

a programação do display de LCD, devido ao fato de ser de mais simples utilização

se comparado ao Ldmicro, visando reduzir o tempo gasto para a programação do

microcontrolador que controlaria o LCD. No MikroC é possível facilitar a escrita em

poucas linhas utilizado-se assim uma menor quantidade de memória. Na Figura 37

temos o ambiente de programação em C utilizando este software:

Figura 37 – Software programação C utilizando o ambiente MikroC.

3.6 UTILIZAÇÃO DE AÇO INOX NA SELADORA PGC

O Aço inoxidável 310L foi utilizado em componentes chaves da seladora com

o intuito de reduzir os riscos de contaminação dos equipamentos que viessem a ser

embalados. O correto seria que a SELADORA PGC fosse totalmente composta, em

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Page 68: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

sua parte estrutural, por aço inox devido às propriedades deste material, que

garantem maior confiabilidade no quesito assepsia da seladora alem de garantir o

atendimento de normas que regem equipamentos voltados para área da saúde.

As principais vantagens da aplicação do aço inox na SELADORA PGC foram:

Baixo custo de manutenção

Aparência higiênica

Facilidade de união e conformação

Alta resistência a corrosão

Resistência as variações bruscas de temperatura

3.7 ENGRENAGENS

As engrenagens que compõem o sistema de transmissão de forças da

SELADORA PGC são constituídas de aço 1045 e termicamente tratadas de modo a

conferir maior resistência e durabilidade do componente.

3.8 PROCESSO DE EMBALAGEM DA SELADORA PGC

O processo de embalagem da SELADORA PGC foi concebido após

pesquisas técnicas e de mercado, onde verificamos a ausências de um processo

totalmente automatizado no que diz respeito a embalagem e selagem de

instrumentos hospitalares, o que existe hoje são sistemas semi-automáticos que

necessitam da interferência humana em seus processos. As interferências humanas

e as limitações produtivas presentes nas seladoras do mercado apresentam uma

serie de riscos a qualidade do processo e aumentam os custos do mesmo, o que

torna necessário uma nova alternativa, que é a proposta da SELADORA PGC.

O Sistema de Selagem da SELADORA PGC é constituído de dois pares de

roletes, sendo um par de selagem e outro de tração. O sistema foi inicialmente

concebido para embalar instrumentos cirúrgicos de geometria plana e é dotado de

rampas inclinadas de Inox que ligam a alimentação de instrumentos cirúrgicos da

maquina aos roletes de selagem e logo após aos roletes de tração que transportam

o instrumento já embalado para a bandeja de saída finalizando assim o processo.

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Page 69: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

3.9 SELAGEM

Para que ocorra a selagem do papel grau cirúrgicos foram utilizadas no

protótipo resistências em forma de fitas chatas com 0,45Ω/m, através de diversos

testes e experiências foi verificado se esta atingiria a temperatura desejada, o tempo

que ela gastaria para chegar até a temperatura necessária e a temperatura

necessária para garantir uma selagem de qualidade. A largura da resistência foi

baseada nas normas da ANVISA com o intuito de garantir um padrão de qualidade

da selagem, o fator custos da resistência de selagem e dos materiais necessários

para que este funcionasse de maneira ótima também foi levado em consideração

devido aos recursos limitados que estavam disponíveis.

O processo de selagem ocorre através de quatro roletes sendo dois com raio

de 40 mm e dois com raio de 39 mm, cada rolete tem características especiais

devidamente projetadas para atender as necessidades do projeto, como descritas

abaixo.

Rolete Inferior de Selagem Ø 80 mm (Figura 38 e 39) – este é composto

por: um tarugo de aço 1045, usinado de forma a comportar os

componentes necessários ao funcionamento do mesmo, um conjunto de

resistências de selagem em forma de fitas chatas, que são recobertas por

uma camada de teflon, necessário no processo de selagem para que não

ocorra transmissão de energia em forma de eletricidade e calor para o

rolete, estas fitas estão acomodadas nas laterais do rolete. O centro do

rolete é revestido por uma manta de Espuma Elastomérica com 9 mm de

espessura, que funciona como apoio flexível, garantindo a tração do

instrumental a ser embalado sem que no entanto este seja danificado pelo

rolete ou vice e versa. O rolete possui uma faca de 1,5 mm de espessura

que atravessa toda sua extensão transversalmente, esta faca juntamente

com o rasgo de corte do rolete superior, tem como função cortar o papel

grau cirúrgico de forma que a cada giro completo do rolete um instrumento

hospitalar saia da linha devidamente embalado.

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Page 70: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 38 – Vista Lateral Rolete Inferior de Selagem.

Figura 39 – Vista Superior Rolete Inferior de Selagem.

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Page 71: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Rolete Superior de Selagem Ø 80 mm (Figura 40 e 41) – este é composto

por: um tarugo de aço 1045, usinado de forma a garantir a tração do papel

grau cirúrgico (recartilha) e a garantir a acomodação das fitas chatas de

selagem do rolete inferior, para que seja garantida uma melhor qualidade

de selagem. Seu centro, como o do rolete inferior, é usinado de forma a

garantir a acomodação da Espuma Elastomérica que tem 9 mm de

espessura, que juntamente com a espuma inferior terão o papel de

tracionar e proteger o instrumental e os roletes contra quaisquer danos.

Este rolete possui um rasgo de corte com 5 mm de espessura, este rasgo

atravessa toda sua extensão transversalmente, e tem a função de permitir

que a faca do rolete inferior penetre o rolete de selagem superior

permitindo assim que ocorra o corte da embalagem de papel grau

cirúrgico.

Figura 40 – Vista Lateral Rolete Superior de Selagem.

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Page 72: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 41 – Vista Superior Rolete Superior de Selagem.

Rolete Inferior e Superior de Tração Ø 80 mm (Figura 42 e 43) – estes são

compostos por: dois eixos de Ø 20 mm de aço 1045, 240 mm de Espuma

Elastomérica, quatro tarugos de técnil usinados (recartilha) de forma a

tracionar o instrumento embalado e a comportar a Espuma Elastomérica

em seu centro, esta possui a mesma função da espuma presente nos

Roletes de Selagem. Este componente do processo além de encaminhar o

instrumento já embalado a bandeja de saída tem por finalidade destacar a

embalagem após o corte nos roletes de selagem, pois após o corte ainda

sim podem haver algum tipo de ligação entre a embalagem e as bobinas

de papel grau cirúrgico.

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Page 73: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 42 – Vista Lateral Rolete de Tração.

Figura 43 – Vista Superior Rolete de Tração.

Cálculo da Dimensão da Embalagem

Variáveis:

D = diâmetro do Rolete de Selagem = 80 mm

R = raio do Rolete de Selagem = 40 mm

L = comprimento do Rolete de Selagem = 150 mm

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Page 74: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Perímetro do Rolete de Selagem:

Prs = 2.π.r (1)

Prs = 2.π.40

Prs = 251,22 mm

Dimensão da Embalagem

Prs X L (2)

L = 150 mm

Figura 44 – Dimensão da Embalagem.

O processo de selagem é iniciado quando a SELADORA PGC é alimentada

com um instrumento cirúrgico, este instrumento desliza através de uma rampa de

inox até os roletes de selagem que são alimentados por um par de bobinas de papel

grau cirúrgico. Tal rampa foi pensada de maneira a garantir o deslizamento do

instrumental cirúrgico e a permitir que este seja processado pelos roletes da maneira

correta, isto é, de forma que ele esteja perfeitamente posicionado no centro do

aparato de empacotamento. As laterais e o centro (transversalmente) dos roletes de

selagem inferiores, como dito anteriormente, são dotados de resistências, que tem o

papel de fundir o filme laminado de poliéster, garantindo uma solda entre este e o

papel grau cirúrgico e consequentemente a selagem da embalagem.

Os roletes de selagem são dotados de facas dispostas transversalmente,

estas têm o papel de cortar a embalagem e travar o papel grau cirúrgico, pois,

quando os roletes de tração forçarem a embalagem para que seja destacada a parte

selada da bobina de papel grau cirúrgico, caso não tivéssemos nenhum dispositivo

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Page 75: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

de travamento, ao tracionar a embalagem ela traria consigo grande quantidade de

rebarbas gerando assim desperdícios e aumentando custos. Após a embalagem ser

destacada, o processo já está finalizado e o rolete somente transporta o instrumental

já embalado para a bandeja de saída, finalizando o processo.

3.10 TRANSMISSÃO

Os roletes são impulsionados por dois motores tipo MABUCHI com 12 Vcc de

tensão, sendo um motor para cada par de roletes. A transmissão de cada um deles

é composta por 3 pinhões com 16 dentes e por uma corrente 118Lx428H reforçada,

está por sua vez disposta de modo a garantir que um rolete gire no sentido horário e

o outro no sentido anti-horário (Figura 45) tornando possível a tarefa de tracionar o

instrumento hospitalar. Todos os roletes foram montados sobre um conjunto Mancal

P-204 e Rolamento UC-204, para que fosse garantido uma maior possibilidade de

ajuste dos roletes e um funcionamento suave da maquina.

Figura 45 – Representação do Sistema Motor.

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Page 76: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

3.10.1 Motores

Foram utilizados dois motores tipo MABUCHI (Figura 46) que são comumente

utilizados em vidros elétricos de automóveis em geral. Estes motores serão

utilizados na seladora, sendo um direcionado para atuar nos dois roletes de selagem

e selar a embalagem com o instrumental e o outro para os dois roletes de tração que

seria para tracionar a embalagem no momento em que a embalagem estiver

cortada, garantindo que a embalagem conseguirá ser cortada sem maiores danos.

Estes motores possuem uma engrenagem acoplada a eles com dezesseis dentes,

uma tensão de trabalho de 12 Vcc, com velocidade de 92 RPM, uma carga de 1 A,

com torque de baia de 11 Nm e corrente de baia de 20 A.

Figura 46 – Motor Elétrico Utilizado em Vidros Elétricos de Carros.

3.10.2 Rolamentos utilizados no protótipo

Foram utilizados no projeto rolamentos UC204 (Figura 47) e mancais P204,

pois o processo de selagem se da através de roletes que são movidos por eixos de

20 mm de diâmetro, fazendo deste conjunto mancal-rolamento o conjunto ideal para

o sistema, devido ao fato de seu centro possuir 20 mm de diâmetro e este possuir

um baixo custo, mas sem, no entanto prejudicar a qualidade do conjunto motor da

máquina.

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Page 77: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 47 – Rolamento utilizado (UC 204) (RCC, 2011)

3.11 ESTRUTURA

Toda a estrutura do sistema de selagem foi construída com Metalon aço

1020, perfil 40x20 mm, utilizando-se o eletrodo 6013 para a solda das diversas

partes da estrutura. Devido as pequenas proporções do projeto e a relativa robustez

da estrutura não foram feitos cálculos de resistência de materiais, os únicos cálculos

e medições realizados foram relacionados a questão funcional da estrutura perante

o projeto. Como por exemplo, dimensões e angulações de corte do Metalon de

forma a garantir o perfeito funcionamento do Processo de Embalagem da

SELADORA PGC.

3.12 ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA DOS ROLETES DE SELAGEM

Desde o inicio do projeto já era conhecido de todos o fato de ser necessário a

alimentação elétrica de um componente que estava em movimento, mais não um

movimento qualquer, pois este estaria girando. Como o processo continuo de

embalagem se daria através de roletes e o sistema responsável por este montado

sobre eles, sua alimentação elétrica de maneira convencional seria inviável pois em

poucas revoluções seria provocado um rompimento dos fios de alimentação, foi

então que se pensou em uma Conexão Elétrica Rotativa, que teria a possibilidade

de alimentar o componente eletricamente enquanto este girasse, sem inclusive,

nenhum limite de revoluções. Foi utilizado no projeto uma Conexão Elétrica Rotativa

para gerador eólico, que transmite a energia necessária para que ocorra a selagem

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Page 78: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

da embalagem enquanto o rolete realiza o processo de selagem, processo esse que

ocorre enquanto ele gira.

Para que as resistências de níquel-cromo fossem alimentadas foi necessário

o uso de 2 fontes de tensão e corrente variáveis, ligadas em paralelo, para que fosse

atendida a solicitação de corrente e tensão necessárias para o funcionamento

perfeito da mesma no sistema de selagem. Encontrar apenas um transformador que

atendesse a este sistema chegou a ser cogitado, no entanto tínhamos disponíveis

na própria faculdade, fontes de tensão e corrente reguláveis, que nos permitiria uma

regulagem fina e segura do sistema sem, no entanto aumentar os custos do projeto,

até porque estimar qual a tensão e corrente necessárias para o alcance da

temperatura necessária de selagem do material seria muito complicada, visto que

estas propriedades variam dependendo do papel grau cirúrgico usado, podendo ser

necessário maior potências para um determinado produto e menor para outro, então

foi decidido que para nível de projeto está seria a melhor solução devido a

quantidade de testes que seriam necessários e a possibilidade de se perder um

transformador quando fosse substituído o rolete de papel grau cirúrgico visto que

não conseguimos parceria com nenhuma fábrica do material, não podendo garantir

que o próximo rolete de selagem a ser usado na maquina seria da mesma marca do

anterior.

3.13 SISTEMAS DE CONTROLE

O Sistema de controle da Seladora PGC teve toda sua estrutura de

programação feita no software LDmicro, para este protótipo escolhemos trabalhar

em dois sistemas isolados, o processo de selagem e também a parte do display LCD

que será uma interface amigável do sistema perante o seu controlador ou operador.

Para prosseguimento destes processos devemos seguir um fluxograma, este

encontra-se no Apêndice – A, Figura A17.

Antes de falar do processo da seladora devemos falar do sistema de

segurança que a mesma apresenta ao operador do protótipo, que seria da seguinte

forma, quando se iniciar o processo o sistema de selagem só funcionará quando a

tampa de fechar o protótipo estiver fechada, sendo assim o operador não irá ter

contato direto com a máquina, sendo que ele mesmo irá verificar no leitor LCD a

mensagem para fechar a tampa, efetuado isso, temos também à botoeira de

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Page 79: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

emergência que quando acionada irá desligar o protótipo e só iniciará a partir de

onde estava, com isso temos um sistema de manutenção mais fácil e ágil ao técnico

que irá fazer os acertos do protótipo, sendo assim uma sirene será acionada durante

2 segundos indicando que o sistema está parado, por falha ou mesmo para

manutenção dos filmes, roletes e etc.

A etapa da seladora funcionará do seguinte modo, quando o instrumento

passar a frente do sensor fotoelétrico o mesmo acusará que contém material na

eminência de ser selado, com isto o motor que contém os roletes com resistência

térmica de selagem e o motor dos roletes auxiliares para a tração do filme de papel

grau cirúrgico, neste caso a resistência de selagem já deve estar ligada também

para a selagem inicial, final e lateral, depois de ligados, quando o rolete de selagem

estiver girado, uma placa instalada neste rolete incidirá a frente de um novo sensor

fotoelétrico, que seria o sensor que faz a leitura de contagem de passo para a

selagem inicial e final do filme e com isto o motor rolete de selagem desligará porém

só cinco segundos depois deste desligar, que o motor dos roletes auxiliares desliga

garantindo assim que a embalagem se destacará (pois o mesmo será tracionado),

após este passa o processo estará finalizado pronto para ser retomado novamente,

o tempo total de selagem é de mais ou menos 1 dependendo da velocidade

selecionada pelo operador, pois é possível regular está velocidade através das

fontes de tensão variável que alimentam os motores.

3.13.1 Microcontroladores utilizados na SELADORA PGC

Neste projeto foram utilizados dois microcontroladores da empresa americana

Microchip Tecnology Inc, modelo PIC 16F877A (Figura 48), usualmente conhecido

no mercado e de fácil acesso, sendo um deles utilizado para sistema de

processamento (selagem) e outro apenas para ligação direta em display LCD para

que o operador possa ter uma interface amigável, sabendo em que ponto o processo

está.

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Page 80: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura 48 – Microcontrolador PIC 16F877A (Microchip Tecnology).

3.14 SISTEMA DE SEGURANÇA E MANUTENÇÃO CORRETIVA

Todo o protótipo foi desenvolvido basicamente pensando na segurança do

operador, garantido assim sua integridade física. Utilizou-se de uma botoeira de

emergência, de um fim de curso (de modo que a SELADORA PGC possa parar

imediatamente o processo assim que os inputs correspondentes forem acionados) e

de uma sirene, que indicara que o protótipo está aberto, alertando assim o operador

sobre algo irregular que esteja acontecendo.

O sistema de segurança auxilia no momento da manutenção corretiva, pois,

no caso do protótipo ainda rodando, é possível pausar imediatamente todo o

processo quando a tampa superior for aberta, e no caso dele parado, não há

possibilidade alguma de iniciar o processo sem a tampa estar no lugar correto.

Os fins de curso foram utilizados na tampa para detectar se está aberta ou

fechada.

3.15 LISTA DE MATERIAIS

Tabela 3 – Lista de materiais utilizados no projeto

LISTA DE MATERIAIS SELADORA

MATERIAL QTD UNID UNIT TOTAL

Metalon Aço 1020 40x20mm 12 Metro R$ 5,00 R$ 60,00

Mancal P-204 8 Peça R$ 10,00 R$ 80,00

Rolamento UC-204 8 Peça R$ 10,00 R$ 80,00

Parafuso Sextavado Interno 6mm M8x50mm 16 Peça R$ 0,90 R$ 14,40

Porca Sextavada 8mm 16 Peça R$ 0,15 R$ 2,40

Arruela Lisa Aba Larga 8mm 16 Peça R$ 0,20 R$ 3,20

Arruela Lisa 8mm 16 Peça R$ 0,16 R$ 2,56

Arruela de Pressão 8mm 16 Peça R$ 0,26 R$ 4,16

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Page 81: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Engrenagem Pinhão 16 D 6 Peça R$ 8,90 R$ 53,40

Corrente 118Lx428H 2 Peça R$ 14,90 R$ 29,80

Motor Tipo Mabuchi 12 Vcc 8 Dentes 2 Peça R$ 29,89 R$ 59,78

Tarugo Aço 1045 3" 0,5 Metro R$ 160,00 R$ 80,00

Conexão Elétrica Rotativa P/ Gerador Eólico 1 Peça R$ 50,00 R$ 50,00

Cabo Elétrico 2,5mm² Vermelho 5 Metro R$ 2,19 R$ 10,95

Cabo Elétrico 2,5mm² Azul 5 Metro R$ 2,19 R$ 10,95

Fita Chata P/Seladora 5x0,2mm Níquel Cromo 1,5 Metro R$ 13,00 R$ 19,50

Fita Chata P/Seladora 3x0,2mm Níquel Cromo 1,5 Metro R$ 10,00 R$ 15,00

Teflon P/ Seladora 30mm 6 Metro R$ 2,00 R$ 12,00

Frete e Transportes 300 Km R$ 0,54 R$ 162,00

Serviços de Usinagem 4 Hora R$ 30,00 R$ 120,00

Fita Isolante Autofusão 18mm 20 Metro R$ 0,25 R$ 5,00

Eletrodo 6013 10 Peça R$ 2,00 R$ 20,00

Fita Isolante 18mm 20 Metro R$ 0,15 R$ 3,00

Papel Grau Cirúrgico TS 1040 400mm 100 Metro R$ 2,05 R$ 205,00

Chapa de INOX 310S 2x1m, Espessura 1,5 mm 1 Peça R$ 120,00 R$ 120,00

Papelão de Amianto 0,2 Kg R$ 50,00 R$ 10,00

Selante Para Motores LOCTITE até 350 ºC 1 Peça R$ 23,00 R$ 23,00

Total R$ 1.256,10

LISTA DE MATERIAIS ELETRÔNICA

MATERIAL QTD UNID UNIT TOTAL

Microcontrolador 4 Peça R$ 13,50 R$ 54,00

Display LCD 1 Peça R$ 26,00 R$ 26,00

Soquete Microcontrolador 40 pinos (I/O) 2 Peça R$ 12,00 R$ 24,00

Soquete tipo Bourne 8 Peça R$ 7,00 R$ 56,00

Diodo 4004/4007 85 Peça R$ 0,15 R$ 12,75

Diodo 4148 14 Peça R$ 0,20 R$ 2,80

Resistência 1K 67 Peça R$ 0,10 R$ 6,70

Resistência 22K 2 Peça R$ 0,15 R$ 0,30

Resistência 10K 14 Peça R$ 0,10 R$ 1,40

Resistência 2200Ω 41 Peça R$ 0,20 R$ 8,20

Resistência 150Ω 41 Peça R$ 0,10 R$ 4,10

LED Vermelho 15 Peça R$ 1,00 R$ 15,00

Led Verde 14 Peça R$ 1,00 R$ 14,00

Led Auto Brilho 23 Peça R$ 1,30 R$ 29,90

Botoeira Emergência 1 Peça R$ 4,00 R$ 4,00

Botoeira 3 Peça R$ 1,50 R$ 4,50

Sirene 1 Peça R$ 10,50 R$ 10,50

Relé 5 pinos 12 Vcc 55 Peça R$ 2,50 R$ 137,50

Transistor BC 558 53 Peça R$ 0,16 R$ 8,48

Transistor BC 548 53 Peça R$ 0,16 R$ 8,48

Trimpot 100 K 14 Peça R$ 0,54 R$ 7,56

Cristal PIC 20 MHZ 1 Peça R$ 0,45 R$ 0,45

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Page 82: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Cristal PIC 8 MHz 1 Peça R$ 0,49 R$ 0,49

Capacitor Cerâmico 22 nF 4 Peça R$ 0,22 R$ 0,88

Capacitor Eletrolítico 1 Peça R$ 0,30 R$ 0,30

Transformador 220Vca/12Vcc/7A 1 Peça R$ 60,00 R$ 60,00

Transformador 220Vca/12Vcc/20A 1 Peça R$ 280,00 R$ 280,00

Fonte Chaveada 0Vcc à 12Vcc 1 Peça R$ 20,50 R$ 20,50

Fio Verde 1,5 diâmetro 50 Metro R$ 0,50 R$ 25,00

Fios Preto 1,5 diâmetro 50 Metro R$ 0,50 R$ 25,00

Fio Vermelho 1,5 diâmetro 50 Metro R$ 0,50 R$ 25,00

Motor 12Vcc/7A Mabuschi 2 Peça R$ 26,00 R$ 52,00

Chave fim de curso VABSCO 4 Peça R$ 6,00 R$ 24,00

Quadro Elétrico 50x40x20 cm Cemar 1 Peça R$ 140,00 R$ 140,00

Botão de Emergência Telemecanique 1 Peça R$ 19,00 R$ 19,00

Gravador Microcontrolador 1 Peça R$ 30,00 R$ 30,00

LDR 5mm 10 Peça R$ 1,00 R$ 10,00

Placa Circuito Impresso 30 cm² 8 Peça R$ 13,60 R$ 108,80

Percloreto de Cobre 250 ml 3 Peça R$ 9,00 R$ 27,00

Percloreto de Cobre 500ml 2 Peça R$ 16,00 R$ 32,00

Solda de Estanho 25 g 3 Peça R$ 7,00 R$ 21,00

Solda de Estanho 500 g 3 Peça R$ 51,00 R$ 51,00

Suporte para LED e LDR 14 Peça R$ 0,50 R$ 7,00

Total R$ 1.395,59

Total Global R$ 2.651,69

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Page 83: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

4 CONCLUSÃO

A SELADORA PGC após diversos avanços implementados ao longo de seu

desenvolvimento conseguiu realizar, de maneira a superar nossas expectativas, o

processo de embalagem de instrumental cirúrgicos de maneira automatizada. No

entanto, chegamos a um ponto onde conseguimos alcançar algo que ia muito alem,

criamos um equipamento capaz de ser melhorado com simples implementações de

novos módulos, como por exemplo, o de Ultra-Som ou Autoclave, mantendo a

maioria das características do projeto inicial, mas potencializando seus resultados.

O protótipo atendeu em partes as normas da ABNT e ANVISA, pois seria

necessária a utilização de aço inoxidável em um número muito maior de

componentes, o que foi inviabilizado devido aos altos custos deste material, verifico-

se que o mesmo apresentou algumas falhas pertinentes ao sistema elétrico e

automático da máquina ao longo dos testes, porém todas as falhas foram

solucionadas para garantir que o protótipo funcionasse de forma contínua e sem

maiores riscos ao operador e ao instrumental que estava sendo embalado.

A automação do projeto foi realizada através do uso de microcontroladores,

que são precisos, porém os CLPs industriais seriam a melhor solução em

automação para o projeto, visto sua fácil utilização, podendo-se acoplar sistemas

supervisórios para real monitoramento apresentando gráficos de desempenho e

tabelas em tempo real de todo processo, além do mais o mesmo pode apresentar

falhas ao operador e em qual local esta falha está situada.

No que diz respeito ao processo de funcionamento da SELADORA PGC,

conseguimos padronizar o processo de embalagem, reduzir o tempo gasto se

comparado ao processo manual, alem de, principalmente, reduzir o contato humano

durante o processo de embalagem e selagem de instrumentos cirúrgicos. O fato

mais importante é que, vislumbramos uma oportunidade de negocio incrível (apesar

de termos tentado algumas parcerias com fabricantes de papel grau cirúrgico e

fabricantes de equipamentos hospitalares e não conseguirmos obter nenhuma

espécie de patrocínio devido a falta de interesse dos mesmos), pois não existe no

mercado um equipamento completo, que possa ser dividido em módulos, o que de

liberdade a um cirurgião dentista por exemplo de comprar somente o módulo da

seladora e pagar menos por isso e a um dono de consultório médico de comprar um

kit com vários módulos previstos a serem acoplados a seladora no futuro, como por

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Page 84: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

exemplo; módulos de autoclave, ultra-som, banhos químicos com um custo inicial

maior mas com um payback excelente.

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Page 85: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

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Page 88: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

APÊNDICE A – CONFECÇÃO DO PROTÓTIPO

Figura A1 – Projeto em SOLID EDGE.

Figura A2 – Corte das Barras de Metalon.

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Page 89: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura A3 – Preparação do Metalon para solda.

Figura A4 – União das barras de Metalon através de solda com eletrodo revestido.

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Page 90: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura A5 – Solda do Metalon.

Figura A6 – Estrutura de sustentação dos Roletes de Selagem em construção.

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Page 91: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura A7 – Preparação para fixação dos mancais na estrutura.

Figura A8 – Engrenagens cilíndricas retas sendo preparadas para encaixe perfeito nos eixos.

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Page 92: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura A9 – Engrenagens cilíndricas retas prontas para serem utilizadas no eixo de transmissão e nos eixos dos roletes de selagem.

Figura A10 – Usinagem dos eixos de tração e selagem.

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Page 93: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura A11 – Estrutura SELADORA PGC.

Figura A12 – Quadro Elétrico da SELADORA PGC em construção.

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Page 94: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura A13 – Quadro Elétrico com detalhe do botão de emergência.

Figura A14 – Vista Lateral da estrutura da SELADORA PGC.

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Page 95: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura A15 – SELADORA PGC vista frontal.

Figura A16 – SELADORA PGC rampa de acesso aos rolos de selagem.

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Page 96: Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

Figura A17 – Fluxograma Seladora.

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