tig iv automação do processo produtivo de fabricação de sabão em barra
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automação do processo produtivo de fabricação de sabão em barraTRANSCRIPT
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ISSN: 1984-3151
PROPOSTA DE CIRCUITO ELÉTRICO QUE AUTOMATIZE O
PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE SABÃO EM BARRA
MOTION FOR ELECTRICAL CIRCUIT THAT AUTOMATE THE PROCESS OF
MANUFACTURE OF SOAP BAR
Oliveira, Claudio1: Lamarca, David2; Rocha, Fabiano3; Galvão, Hely4; Costa, Guilherme5;
Gonçalves, Leonardo6; Sousa, Saulo7; Leite, Leonardo8 (Orientador)
Centro Universitário de Belo Horizonte, Belo Horizonte, MG. [email protected]; [email protected];
[email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected]; [email protected] 8 [email protected]
RESUMO: NA ÚLTIMA DÉCADA, O AUMENTO DA RENDA PARA AS CLASSES "C" E "D" DA POPULAÇÃO BRASILEIRA, GEROU
MELHORIAS NAS CONDIÇÕES SANITÁRIAS PARA GRANDE PARCELA DA POPULAÇÃO. ESTE AUMENTO DE DEMANDA ENCONTRA
NO SABÃO EM BARRA O PRINCIPAL E MAIS EFICIENTE AGENTE DE LIMPEZA PARA AS FAMÍLIAS CARENTES E DE BAIXA RENDA. ELE ESTÁ PRESENTE EM 96% DOS LARES BRASILEIROS E 100% DAS RESIDÊNCIAS POBRES. ESTE MERCADO CONSUMIDOR, VISANDO BAIXAR CUSTOS, PASSOU A ADOTAR PARA SUA AQUISIÇÃO A PRODUÇÃO ARTESANAL CASEIRA, SENDO COMUM UMA
ESTRUTURA DE PRODUÇÃO FOCADA NA FAMÍLIA ONDE UM CONSUMIDOR PRODUZ TODO O SABÃO CONSUMIDO EM TODAS AS
RESIDÊNCIAS DO GRUPO FAMILIAR. DIANTE DISTO APRESENTA-SE, NESTE ESTUDO, UM CIRCUITO ELÉTRICO QUE AUTOMATIZA
O CONTROLE E EXECUÇÃO DO PROCESSO DE PRODUÇÃO DE SABÃO EM BARRA CASEIRO.
PALAVRAS-CHAVE: SABÃO, CASEIRO, RECICLAGEM, DESENHO, PROJETO.
ABSTRACT: IN THE LAST DECADE, THE INCREASE IN INCOME FOR THE CLASSES "C" AND "D" OF THE BRAZILIAN POPULATION, GENERATED IMPROVEMENTS IN HEALTH FOR A LARGE PORTION OF THE POPULATION. THIS INCREASING DEMAND IS IN THE
MAIN BAR SOAP AND MORE EFFICIENT CLEANING AGENT FOR NEEDY FAMILIES AND LOW-INCOME. IT IS PRESENT IN 96% OF
BRAZILIAN HOMES AND 100% OF POOR HOUSEHOLDS. THIS CONSUMER MARKET, AIMING TO REDUCE COSTS, BEGAN TO
ADOPT FOR ITS ACQUISITION HOMEMADE CRAFT PRODUCTION, BEING A COMMON PRODUCTION STRUCTURE FOCUSED ON THE
FAMILY WHERE A CONSUMER MAKES ALL THE SOAP CONSUMED IN EVERY HOUSEHOLD OF THE FAMILY GROUP. BEFORE IT IS
PRESENTED IN THIS STUDY, AN ELECTRICAL CIRCUIT THAT AUTOMATES THE CONTROL AND EXECUTION OF THE PRODUCTION
PROCESS SOAP BAR HOMEMADE.. KEYWORDS: SOAP, HOMEMADE, RECYCLING, DESIGN, DESIGN.
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1. INTRODUÇÃO
O objetivo deste documento é apresentar uma
alternativa facilitadora para a produção artesanal
caseira de sabão em barra, uma vez que ele é o
principal e mais eficiente agente de limpeza utilizado,
em nosso país.
Visualizou-se a possibilidade de automatização e
compactação desta produção, uma vez que seu
mercado consumidor adota o modelo de produção
caseira.
Busca-se facilitar, homogeneizar e agilizar a produção.
1.1. OBJETIVOS
Apresentar um circuito elétrico que automatize,
portabilize e compacte este processo produtivo
demonstrando a viabilidade da criação de um protótipo
funcional de uma máquina produtora de sabão em
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barra a partir da medição e mistura dos insumos até a
liberação para sua conformação.
1.2. JUSTIFICATIVA
1.2.1. RELEVÂNCIA SÓCIA ECONÔMICA
Segundo a ANVISA - Agência Nacional de Vigilância
Sanitária ele é o principal e mais eficiente agente de
limpeza utilizado, em nosso país, estando presente
em 96% dos lares brasileiros e 100% das residências
pobres,
Este mercado consumidor, visando baixar custos,
passou a adotar este modelo de produção familiar,
onde um consumidor produz todo o sabão consumido
em todas as residências do grupo familiar.
1.2.2. RELEVÂNCIA AMBIENTAL
Segundo Ruas, Prata e Correia (2012), a poluição
ambiental causada pelo volume de diversos e
diferentes tipos de óleos, inclusive o de frituras
quando lançados diretamente na rede coletora de
esgoto, chegam a encarecer o tratamento de efluentes
em até 45%, podendo ainda entupir encanamentos,
interferir na passagem de luz na água, retardar o
crescimento vegetal, interferir no fluxo de água etc,
além de provocar graves problemas de higiene e mau
cheiro.
Ainda segundo os autores, apesar do grande impacto
ambiental que este tipo de resíduo provoca a maioria
das cidades brasileiras ainda não buscou garantir uma
forma adequada para o descarte desde material.
2. REFERENCIA TEÓRICO
2.1. PROCESSO PRODUTIVO DE SABÃO CASEIRO
2.1.1. DEFINIÇÕES
a) SABÃO
Segundo INMETRO (2013), é um sal formado pela
saponificação ou neutralização de material graxo ou
resinoso, natural ou sintético, com bases orgânicas ou
inorgânicas.
b) SABÃO EM BARRA
Segundo INMETRO (2013), é um produto para
lavagem e limpeza doméstica, formulado a base de
sabão, associado ou não a outros tensoativos.
2.1.2. INSUMOS UTILIZÁVEIS
Podem ser empregados diversos insumos para a
produção de sabão em barra conforme descrito a
seguir:
a) GRAXAS
Os óleos ou azeites de procedência vegetal ou animal,
as gorduras animais (banha ou sebo) e o ácido oleico.
b) RESINA OU BREU
Resina para correções de certas graxas, para fornecer
qualidade de detergente e formação de espuma.
c) ÁLCALIS
Os álcalis cáusticos (hidróxido de cálcio, carboneto de
cálcio, óxido de cálcio, soda cáustica, potassa
cáustica, dietilenotriamina, isopropilamina,
isopropilaminetanol, cal, carbonato de potássio,
hidróxido de potássio, óxido de potássio, carbonato de
sódio, hidróxido de sódio, metassilicato de sódio,
óxido de sódio, silicato de sódio, tripolifosfato de
sódio, fosfato trissódico.).
d) GLICERINA
Surge quando da separação da glicerina e do sabão
ocorre com a adição de sal (cloreto de sódio) à
formulação.
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e) BRANQUEADORES ÓPTICOS
São substâncias que se fixam nas fibras do tecido não
sendo removidas durante o enxague visando
converter luz ultravioleta invisível em luz azul visível,
de maneira que as roupas, depois de lavadas, reflitam
muito mais luz do que antes, fazendo-as parecer mais
brilhantes e brancas.
f) DESINFETANTES
A água sanitária é um composto químico para limpeza
e desinfecção de superfícies, cujo produto ativo,
o hipoclorito de sódio, é um sal obtido da
neutralização entre o ácido hipocloroso e o hidróxido
de sódio (NaClO). É muito utilizada como agente
clareador (alvejante) e possui excelente ação
bactericida. Dissolve substâncias orgânicas mortas.
g) ÁGUA
Usada para, durante o empasto, produzir a emulsão
das graxas e facilitar a combinação destas com os
álcalis, indispensáveis, como componentes. Deve-se
utilizar água potável sempre.
h) SAL OU SAL DE COZINHA COMUM
Separa o sabão da lixívia depois de verificado o
empaste, separando quando existente a cal dos
ácidos graxos de suas soluções em água, água lixivial
e glicerina.
Tratando uma solução de sabão com outra de sal
comum, os dois líquidos não se misturam (mantendo-
se separados em duas camadas superpostas) a não
ser que se constituam de soluções muito diluídas.
i) AGENTES QUELANTES OU SEQUESTRANTES
Previnem que o desempenho do sabão diminua na
presença de água dura (contendo íons de cálcio ou
magnésio em grande quantidade).
j) ABRASIVOS
Minerais insolúveis como talco, terra diatomácea,
sílica, mármore, pedra-pomes, gesso, feldspato,
quartzo, areia etc. são misturados ao sabão visando
conferir-lhe abrasividade.
k) CORANTES
Visam melhorar o aspecto visual do sabão.
l) FRAGRÂNCIAS OU PERFUMES
Visam mascarar odores.
2.1.3. METODOLOGIA DE PREPARO
Segundo Ruas, Prata e Correia (2012), o preparo
deve atender as seguintes etapas:
a) LIMPEZA GORDURA OU ÓLEO
FERVURA
- Ferve-se 1 litro de água para cada litro de óleo.
- Ao levantar fervura, desligue-se o fogo.
- Mistura-se bem.
- Acrescenta-se 1 litro de água fria para cada litro
da mistura quente.
- A sujeira ficará no fundo e a gordura solidificará,
ficando fácil de ser removida.
- Aproveita-se apenas a gordura.
COAGEM
- Utiliza-se um coador de café para reter as
impurezas
PENEIRAMENTO
- Esquenta-se o óleo em banho maria.
- Forre uma peneira fina com esponja de aço.
- Verta o óleo sobre a forração.
- As impurezas ficaram retidas na esponja de aço.
b) ARMAZENAGEM DA GORDURA OU ÓLEO
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Deve-se utilizar contenitor fechado para evitar
contaminação e armazená-lo em local fresco.
c) DIMENSIONAMENTO DA FORMULAÇÃO
Segundo AKIRA (2012), deve-se garantir a correta
proporção do número de miligramas de hidróxido de
potássio (KOH) necessários para saponificar um
grama de óleo ou gordura (matéria graxa). Quanto
maior o índice de saponificação, mais base será
consumida.
Segundo Uchimura (2007), para garantir esta correta
proporção, deve-se garantir a correta concentração de
uma solução por meio da medição da sua densidade
através do uso de aerometros e após conhecer este
indicador se aplica o ensaio de índice de
saponificação executando com ele o calculo padrão
segundo a TAB. 1, abaixo:
TABELA 1.
Cálculo da correta proporção da solução.
Fonte - Rede Ecoblogs, 2013
d) PREPARAÇÃO DA LIXÍVIA
Segundo Uchimura (2007), a Lixívia de soda cáustica
(soda e água) deve ser mantida em agitação
constante durante a mistura, deixando posteriormente
descansar por 24 horas ou até que sua temperatura
chegue em 20° C, antes de usar.
Deve-se coletar uma amostra em uma proveta aplicar
o uso do areômetro de Baumé 20/30, verificando se
sua leitura de flutuação está em 22° Baumé. Caso não
esteja, corrija com a adição de mais soda cáustica ou
mais água até se obter 22° Baumé, sempre mantendo
agitação.
e) PREPARO FINAL
Obedecendo a formulação proposta na etapa anterior.
Executa-se a mistura e o batimento dos insumos, por
tempo determinado segundo cada receita.
f) QUALIDADE FINAL REQUERIDA
ÍNDICE DE SAPONIFICAÇÃO (IS)
Segundo AKIRA (2012), é o número de miligramas de
hidróxido de potássio (KOH) necessários para
saponificar um grama de óleo ou gordura. Quanto
maior o índice de saponificação, mais base será
consumida.
Segundo Uchimura (2007), segundo o autor, a
quantidade de lixívia necessária no processo de
fabricação de sabão deve variar de acordo com as
variações detectadas na matéria graxa e deve ser
cuidadosamente medida para evitar problemas de pH
no sabão e desperdício de lixívia.
O autor cita ainda que para determinar a quantidade
de soda necessária para saponificar completamente
uma amostra de matéria graxa, usa-se de um ensaio
de índice de saponificação, conforme TAB. 2, a seguir:
TABELA 2.
Índice de saponificação para bases diversas (mg álcalis/g óleos).
Fonte - Rede Ecoblogs, 2013.
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Segundo Uchimura (2007), usando papel indicador
universal ou tornassol para medir o pH da massa de
sabão. A faixa de pH ideal de sabões para a limpeza
da pele é entre 6,5 e 8,5, isto é, próximo da
neutralidade. Para a limpeza de roupas, recomenda-
se um pH próximo de 10,0. Para a limpeza de roupas
e tecidos contaminados por sangue, pus, etc., o pH
pode atingir 11,5 ou mesmo 12,0.
2.1.4. O MERCADO BRASILEIRO
a) A CONCORRÊNCIA
Segundo SEBRAE/ES (2006), este mercado possui
concorrência bastante acirrada, com presença de
grandes empresas multinacionais e nacionais, além de
uma forte presença de concorrência informal.
b) PRINCIPAIS FATORES DE COMPETITIVIDADE
Segundo SEBRAE/ES (2006), a busca por um nicho
de mercado especializando-se em um processo ou
produto, direcionando os esforços para atender
expectativas somadas a busca pela criatividade visual,
qualidade de produto e preço adequados, são
diferenciais valorizados.
c) PRINCIPAIS DIFICULDADES OPERACIONAIS
Segundo SEBRAE/ES (2006), este mercado possui
concorrentes informais que apresentam produtos
vendidos de porta em porta ou em pequenas lojas
com qualidade fora das normas reguladoras e sem
fornecer a formulação de composição utilizada.
d) PRODUTOS OFERTADOS PELO MERCADO.
Não foram encontrados produtos similares ao modelo
proposto por este estudo, porém encontraram-se
idéias ainda não disponíveis para comercialização.
e) PATENTES REGISTRADAS
Segundo GUERRA (2009), existem diversas patentes
registradas com utilidade industrial, porem nenhuma
descreve um processo simples seguro, eficiente e de
pequeno porte.
O autor, único inventor brasileiro com patente
reconhecida para uma maquina de fazer sabão em
barra de menor dimensão produtiva, cita como revisão
do estado da arte em sua patente as seguintes
patentes:
- US4671892 - Equipamento com 3 tanques, 1
caldeira, produzindo apenas sabão líquido.
- JP 7003295 - Equipamento apesar de possuir
pequeno porte, também utiliza uma caldeira com
queimador.
f) PROPOSTA DE PRODUTO
Reciclador de Óleo Caseiro, projeto desenvolvido pela
Bertussi design (www.bertussidesign.com.br) para a
empresa Reciprátik, unidade de reciclagem de óleo de
cozinha.
Esta proposta visa à mistura de água, óleo e soda
caustica para obter sabão conforme apresentado na
FIG 1, a seguir:
FIGURA 1. Reciclador de óleo de frituras
Fonte - GUIMARÃES, 2010
Salienta-se que não se encontrou formas de
comunicação ou mesmo indícios de operação
comercial da empresa Reciprátik.
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3. METODOLOGIA
Em função da amplitude do estudo, abordou-se o
estudo do produto final, o mercado consumidor, o
registro de patentes, os processos de automação e o
desenvolvimento de produto, adotando-se, além dos
requisitos técnicos de pesquisa bibliográfica e
referencial teórico, visitas técnicas, consulta à
profissionais do mercado, e também, na sua
montagem a utilização de materiais reciclados,
componentes de fácil aquisição e baixo custo.
3.1. CARACTERIZAÇÃO DA ÁREA DE ESTUDO
Segundo GIL, (2010), diante dos objetivos propostos,
a pesquisa desse estudo se classifica como
experimental, por apresentar um objeto de estudo, que
permite seleção de variáveis capazes de influenciá-lo
e a definição de formas de controle e de observação
dos efeitos que tais variáveis produzam neste objeto
estudado.
3.2. A PESQUISA APLICADA
Desenvolveu-se o presente estudo através de
pesquisas, abordando objetivamente o ponto chave da
cadeia produtiva do produto objeto deste estudo. O
ponto chave explorado visa o número reutilizações
seguidas que se possa aplicar a um sistema de
formas no seu uso pela construção civil. Este ponto
chave afeta o custo final ao consumidor e é
constituído pelo “modelo operacional adotado pelo
mercado”.
Contou-se, também com consultas a profissionais, que
atuam no seguimento, dos quais se obteve
informações sobre as diversas óticas do problema que
auxiliaram os estudos bibliográficos que deram
fundamentação teórica aos objetivos do presente
estudo.
4. PROPOSTA DE ESTUDO
AUTOMATIZAÇÃO DO PROCESSO DE
PRODUÇÃO DE SABÃO COM ÓLEO
VEGETAL RECICLADO
4.1. DIFERENCIAIS PROPOSTOS
Dispositivo automático, com designer inovador, de
pequenas dimensões, ecologicamente correto,
economicamente sustentável.
4.2. FUNCIONAMENTO
Quando o usuário julgar necessário pode iniciar a
homogeneização acionando o start do equipamento.
A partir deste instante o equipamento realiza as
seguintes operações:
- Verifica existência dos insumos (óleo, agua e
soda)
- Calcula quantidade de insumo necessária para a
mistura com a quantidade de óleo.
- Mistura os insumos necessários na câmara de
batimento.
- Liga o batedor por tempo de batimento pré-
definido.
- Finaliza batimento e libera composto para a
forma.
- A forma deve ser armazenada por 5 dias em local
ventilado e fresco, sem incidência de raios
solares diretos.
4.3. FORMULAÇÃO SUSTENTÁVEL PROPOSTA
Optou-se por adotar neste estudo a formulação a
partir da reciclagem do óleo saturado de fritura, na
qual se definiu uma proporção balanceada entre os
componentes conforme se apresenta na TAB. 3, a
seguir:
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TABELA 3.
Formula de sabão a base de óleo saturado de fritura.
Insumo Qtde UM
Óleo saturado de fritura 1000 ml
Água 750 ml
Soda cáustica 350 ml
TOTAL 2000 ml
Fonte: Rede Ecoblogs.
4.4. MÉTODOS
4.4.1. COMPONENTES APLICADOS
a) ARDUINO UNO
Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica
criado com o objetivo de permitir o desenvolvimento
de controle de sistemas interativos, de baixo custo e
acessível a todos.
Todo material (software, bibliotecas, hardware) é
open-source.
A plataforma é composta essencialmente de duas
partes: O Hardware e o Software.
FIGURA 2. Blocos do arduino "Uno"
Fonte - Arduino, 2013
b) DISPLAY LCD 20X4
LCD de 20 colunas por 4 linhas com back light azul e
escrita branca. Possui o controlador HD44780 usado
em toda indústria de LCD's como base de interface
que pode ser operado em 4 ou 8-bits paralelamente.
Dimensões:
- Total: 98.0 mm X 60.0 mm X 14.0 mm
- Área visível: 76.0 mm X 26.0 mm
- Caractere: 2.94 mm X 4.74 mm
- Ponto: 0.54 mm X 0.54mm
FIGURA 3. Display LCD 20x 4
Fonte - Eletrogate, 2013
c) PROTOBOARD (MATRIZ DE CONTATOS)
Ferramenta para a montagem de circuitos eletrônicos.
Possui 830 pontos com barras de distribuição e ponto
de adesivação para fixá-lo em uma superfície.
Especificações:
- Faixa de Temperatura.: -20 a 80°C.
- Para terminais e condutores de 0,3 a 0,8 mm (20
a 29 AWG).
- Resistência de Isolamento: 100MΩ min.
- Tensão Máxima: 500 v AC por minuto.
- Dimensões: 165 mm x 57 mm x 10 mm.
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FIGURA 4. Protoboard (Matriz de Contatos)
Fonte - Eletrogate, 2013
d) JUMPERS - PROTOBOARD - MACHO/MACHO
Kit com 65 Jumpers para Protoboard para montagem
de projetos.
Tamanhos:
- 49 unidades = 110 mm
- 8 unidades = 149 mm
- 4 unidades = 200 mm
- 4 unidades = 240 mm
FIGURA 5. Jumpers p/ protoboard macho/macho
Fonte - Eletrogate, 2013
e) MÓDULO ULTRASSOM SENSOR DE DISTÂNCIA
Módulo Ultrassom Sensor de Distância - Hc-sr0,
Sensor modelo HC-SR04 capaz de medir distâncias
de 2cm a 4m com precisão. Possui um circuito pronto
com emissor e receptor acoplados e 4 pinos (VCC,
Trigger, ECHO, GND) para medição.
Especificações:
- Alimentação: 5V DC
- Corrente de Operação: 2 mA
- Ângulo de efeito: 15°
- Alcance.: 2 cm - 4 m
- Precisão: 3 mm
FIGURA 6. Protoboard (Matriz de Contatos)
Fonte - Eletrogate, 2013
f) VÁLVULA SOLENOIDE
É uma combinação de duas unidades funcionais:
O pacote eletromagnético, constituído por um
solenoide e seu correspondente núcleo móvel, e um
corpo de válvula contendo os orifícios de entrada(s),
passagem (ns) e saída(s).
Sobre os orifícios de passagem atuam obturadores
tipo agulha, guilhotina de metal, discos de vedação de
elastômeros ou PTFE. Em alguns modelos, o
fechamento é corrediço, com anéis de vedação.
Podem ser utilizadas com os mais diversos fluidos,
sejam corrosivos ou não, com o único requisito de
estarem sempre limpos, sem elementos sólidos em
suspensão e com uma viscosidade, em geral, não
superior a 60 cSt, exceto em alguns modelos
específicos que superam esse valor.
Em termos gerais, a faixa de pressão é um intervalo
que vai desde o vácuo até pressões máximas que
variam de 0,1 a 17 bar para a maioria dos modelos e,
em um caso particular, atinge aos 100 bar. Contudo,
em construções especiais esses valores são
superados. O intervalo de temperatura vai de -200 oC
até um máximo de 180o
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FIGURA 7. Válvula solenoid
Fonte - Eletrogate, 2013
4.4.2. DIAGRAMA DE BLOCOS
O diagrama, apresentado na FIG 08, aponta todas as
etapas automatizadas pelo circuito elétrico,
controladas pelo software desenvolvido para este
estudo buscando atender a proposta idealizada.
a) DESCRIÇÃO DO FUNCIONAMENTO
A seguir descreve-se o funcionamento conforme
apresentado na figura 8
01 - Botão liga maquina O usuário aciona o botão de ligação.
02 - O sistema avalia variáveis de controle Se as variáveis estiverem fora do status zero padrão o sistema pula todas as etapas já
completadas. FIG 08
03 - Contador de inicialização automática
O sistema tentará por 3 vezes a execução automática caso o usuário declare não desejar executar manualmente o sistema reiniciará esta variável de controle. Este é o primeiro loop do
sistema. FIG 08
O sistema abortara cada execução em princípio por falta de atendimento por parte do usuário as suas solicitações de abastecimento de materiais.
03a-Contador não consegue automatizar o sistema pergunta ao usuário como se ele deseja executar manualmente. isto poderá ocorrer por nº de tentativas que o sistema acuso falta de materiais
e abortou a execução. FIG 08
04 - Avaliação do nível do óleo
O sistema verifica se dentro da cuba de batimento existe algum volume de óleo. Caso exista calcula sua quantidade e armazena resultado na variável qtdeoleo Ou não existindo óleo informa ao usuário saltando para o item ERROS onde informa ao usuário solicitando providencia e dando opções
de operação ou desligamento. FIG 08
05 - Cálculo da quantidade de soda
O sistema verifica se o calculo referente a quantidade necessária de soda foi feito: 05a- Calcula quantidade de soda e água necessária. Mede a quantidade de soda existente no reservatório. Calcula qual o percentual de soda
necessário. FIG 08
Calcula também a quantidade de água e guarda os valores nas variáveis qtdesoda e qtdeagua.
06 - A quantidade de água necessária existe O sistema verifica se a quantidade existente é suficiente para atender ao calculo feito em 05a.
07- A quantidade de soda necessária existe
O sistema verifica se a quantidade existente é suficiente para atender ao calculo feito em 05a.
08 - Abre válvula de água
O sistema controla segundo o volume (sensor de ultrassom) vertido a necessidade de fechar a
válvula. FIG 08
09 - Abre válvula de soda
O sistema controla segundo o volume (sensor de ultrassom) vertido a necessidade de fechar a
válvula. FIG 08
10 - Liga o batedor
O sistema inicia o batimento e inicia um timer de
x tempo para bater. FIG 08
11 - Verificação se existe forma disponível
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O sistema através de um sensor de presença verifica se a fôrma esta presente para a vazão da
mistura. FIG 08
12 - Abre válvula p/ fôrma
O sistema abre a válvula para iniciar o escoamento. Inicia um timer de x tempo para
escorrer. FIG 08
13 - Fim
O sistema desliga a máquina
ERROS:
Central de mensagens ao usuário
O sistema ao detectar cada pendência emite pedido
de correção ao usuário e reinicia o contador principal
do item 03. FIG 08
b) DIAGRAMA
FIGURA 8. Diagrama - automatização proposta
Fonte - - os autores, 2013
4.4.3. LIGAÇÕES NO ARDUINO UNO
Quando a máquina é ligada ela verificará a presença
da quantidade necessária do óleo, a partir de um
ultrassônico, e despejar a quantidade de soda liquida
necessária de acordo com os cálculos realizados pelo
software, a vazão do fluido será controlada por um
segundo sensor ultrassônico e abertura de uma
válvula solenoide, conforme FIG 9 a seguir:
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FIGURA 9. Circuito montado no Arduino Uno
Fonte: Os autores, 2013
4.4.4. PROJETO DO SIMULADO DO CIRCUITO
FIGURA 10. Projeto simulado para o circuito proposto
Fonte: Os autores, 2013.
Quando a soda já estiver no recipiente do produto, o
motor iniciará o funcionamento realizando a mistura do
sabão e assim que a mesma estiver pronta a máquina
irá verificar a presença ou não da bandeja da forma na
posição correta e, caso seja positiva a informação,
uma segunda válvula solenoide irá abrir liberando o
produto final.
Como as válvulas são de acionamento com 110V
utilizamos um relé de comando com a bobina de 5Vcc
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compatível com a alimentação do Arduino para
realizar o acionamento das válvulas.
O protótipo não possui dois sensores ultrassônicos e
nem duas válvulas solenoides, apenas utilizamos as
mesmas portas de saída para realizar o protótipo pois
estes componentes possuem atuação em situações
distintas e nunca dois deles ao mesmo tempo.
4.5. AUTOMAÇÃO VIA PROGRAMAÇÃO PARA
ARDUINO UNO
O programa verifica pela leitura do sensor de
ultrassom o valor do nível do Óleo e Soda,
convertendo os valores lidos para uma variável de
controle chamada "cm1Msec".
Verificando primeiramente o nível do óleo, utiliza-se a
variável "X" como diferença entre nível atual de Soda
e o valor de proporção desejada de Soda. O
programa, a partir da leitura do sensor, compara e
confirma a necessidade de abrir a válvula solenoide,
sendo que mantém a mesma aberta até que o nível do
óleo atinja o valor esperado.
A partir do fechamento da válvula da soda o sistema
efetua o mesmo controle novamente, só que para a
válvula da água.
A terminar a vazão da água o programa liga o motor
por 5 minutos ou 300000ms.
Algoritmo 1 – Determina o nível de óleo e soda.
Algoritmo
// Verifica valores o nível do Óleo e Soda//
if (nOleo == cm0Msec && nSoda ==
cm1Msec){
prodSoda = nOleo * 0.35; // Fator de
proporção//
// Converte os valores lidos pelo Sensor e
atribui esse valor à variável cm1Msec.//
cm1Msec = ultrasonic.convert(microsec,
Ultrasonic::CM);
// x assume a diferença entre nível atual de
Soda e o valor de proporção de Soda//
x = (nAtualSoda - prodSoda);
// O conjunto de instrução é responsável por
manter a válvula aberta durando a liberação
de Soda//
while (cm1Msec > x ){
microsec = ultrasonic.timing();
if (microsec!=0.00){
cm1Msec =
ultrasonic.convert(microsec,
Ultrasonic::CM);
digitalWrite(VALVULA1_PIN,
HIGH);
}
}
//Liga o motor por 5 minutos (300000ms)//
digitalWrite(VALVULA1_PIN, LOW);
digitalWrite(MOTOR_PIN, HIGH);
delay(60000);
digitalWrite(MOTOR_PIN, LOW);
fim algoritmo.
Fonte - autor "Claudio Oliveira", 2013.
5. RESULTADOS E DISCUSSÃO
Buscou-se no presente estudo atender aos seguintes
princípios solicitados:
- Inovação, pois o produto não esta sendo
empregado para o fim proposto;
- Preservação ambiental, pois colabora para a
despoluição dos rios;
- Justiça social, pois considerando a escala de
utilização reduz os custos do tratamento de
esgotos.
- Sustentabilidade econômica, pois possui baixo
custo amortizável em curto prazo.
No circuito montado conseguiu-se aplicar todo o
princípio de controle de vazão desejado, permitindo a
correta mistura dos componentes.
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FIGURA 11. Circuito montado sobre protoboard
Fonte: Os autores, 2013.
6. CONCLUSÃO
A partir da montagem do circuito em protobard
concluiu-se que a criação miniaturizada do circuito de
controle é possível para um protótipo físico.
Esta miniaturização, ou pelo menos, redução de
dimensionamento, viabiliza a criação de um produto
final de pequeno porte físico o que permitirá um
modelo com diferencial de inovação ainda não
disponibilizado no mercado.
Conduto visualizaram-se necessidades de outras
melhorias que melhor estudaremos para o semestre
que vem.
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7. REFERÊNCIA BIBLIOGRÁFICA
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