caderno resumo COMPLETO

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CADERNO DE RESUMO
PROGRAMA INSTITUCIONAL
DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA
FACULDADE DE TECNOLOGIA
SENAI CIMATEC
PTI 2011 - WORKSHOP DE PESQUISA, TECNOLOGIA E INOVAÇÃO
SENAI/DR-BA
Apresentação
Este é o 1º Workshop de Pesquisa Tecnologia e Inovação da Faculdade de
Tecnologia SENAI Cimatec.
Os objetivos deste evento são:
•
•
Reunir os alunos dos Cursos Superiores de Tecnologia desta Faculdade que
estão iniciando atividades em pesquisa;
Criar um ambiente acadêmico que propicie o conhecimento dos trabalhos e a
difusão dos conhecimentos em pesquisa e tecnologia;
Este caderno contém a coletânea dos resumos dos trabalhos realizados pelos
estudantes da Faculdade de Tecnologia SENAI Cimatec, os quais possuem Bolsas
do Programa Institucional de Bolsas de Iniciação Científica (PIBIC)-FAPESB Fundação de Amparo de Pesquisa do Estado da Bahia e do Programa de Iniciação
Tecnológica (PIBITI) do Conselho de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
(CNPq)
Alex Álisson Bandeira Santos
Gestor da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC
Coordenador do Núcleo de Pesquisa da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC
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SUMÁRIO
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DESENVOLVIMENTO DE COMPÓSITOS DE POLÍMERO/PARTÍCULAS DE MADEIRA (WPC´S) E ESTUDO DO 04
COMPORTAMENTO DE FRATURA ATRAVÉS DO MÉTODO EWF.
HISTORIADORES DE DADOS DE PROCESSOS NA AUTOMAÇÃO INTEGRADA PLANT INFORMATION
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MANAGEMENT SYSTEM
OTIMIZAÇÃO DOS RESULTADOS CEDIDOS PELO SOFTWARE VISVSA, ATRAVÉS DA MODELAGEM DE
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SISTEMAS, PARA QUALIFICAÇÃO DIMENSIONAL DE SISTEMAS, PARA QUALIFICAÇÃO DIMENSIONAL DE
SISTEMAS DE SUSPENSÃO DE VEÍCULOS DE PASSEIO
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COMPETÊNCIAS DA MECATRÔNICA DIRECIONADAS A GERAÇÃO DE ENERGIA RENOVÁVEL
APLICAÇÃO DE MANUTENÇÃO INTELIGENTE PARA DETECÇÃO DE FALHA EM SOLDA ROBOTIZADA POR
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RESISTÊNCIA
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AVALIAÇÃO DAS PROPRIEDADES TECNOLÓGICAS DE CHAPAS METÁLICAS APLICADAS AO PROCESSO
DE ESTAMPAGEM INCREMENTAL POR ROBOFORMING
PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS INDUSTRIAIS - UTILIZANDO FERRAMENTAS TECNOLÓGICAS
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NA ETAPA DE CONCEPÇÃO
ESTUDO DOS MÉTODOS E SISTEMAS NECESSÁRIOS PARA INSTALAÇÃO E INSTRUMENTAÇÃO DE
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MOTORES EM BANCADA DINAMOMÉTRICA E REALIZAÇÃO DE ENSAIOS E TESTES DO SISTEMA
COMPOSTO DE SILICONE PARA APLICAÇÃO EM ISOLADORES DE ENERGIA ELÉTRICA
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PROJETO DE CONTROLADORES DE PROCESSOS CONTÍNUOS ATRAVÉS DE LABORÁTORIOS VIRTUAIS
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VISÃO COMPUTACIONAL NO RECONHECIMENTO DE FORMAS E OBJETOS
SOFTWARE MODULAR PARA SISTEMA ELETRÔNICO BASEADO NA COMUNICAÇÃO ALTERNATIVA
AUMENTATIVA (CAA)
DESENVOLVIMENTO DE UMA PRANCHA ELETRÔNICA PORTÁTIL PARA COMUNICAÇÃO ALTERNATIVA
AUMENTATIVA (CAA) PARA CRIANÇAS COM DEFICIÊNCIA
DESENVOLVIMENTO DO SISTEMA DE MONITORAMENTO REMOTO E AQUISIÇÃO DE DADOS DE UMA
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FONTE DE SOLDAGEM DIDÁTICA
REALIZAÇÃO DO PROCESSO DE ESTAMPAGEM INCREMENTAL POR ROBOFORMING PARA FABRICAÇÃO
DE COMPONENTES METÁLICOS.
DESENVOLVIMENTO DOS CIRCUITOS DE CONTROLE DE UMA FONTE DE SOLDAGEM DIDÁTICA.
DESENVOLVIMENTO DE COMPÓSITOS DE POLÍMERO/PARTÍCULAS DE MADEIRA (WPC´S) E ESTUDO
DAS CONDIÇÕES DE PROCESSAMENTO NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E ACABAMENTO SUPERFICIAL
DESTES COMPÓSITOS.
DETERMINAÇÃO DOS FATORES QUE AFETAM A BIODEGRADABILIDADE EM POLÍMEROS POR
DIFERENTES METODOLOGIAS DE ANÁLISE
CARACTERIZAÇÃO DE POLÍMEROS BIODEGRADÁVEIS PARA PRODUÇÃO DE COMPÓSITOS
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ANEXOS –PROGRAMAÇÃO E FOTOS DAS APRESENTAÇÕES ORAIS E POSTERES
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Desenvolvimento de compósitos de polímero/partículas de
madeira (WPC´s) e estudo do comportamento de fratura
através do método EWF.
Laís Cerqueira *, Zora Ionara Gama dos Santos**
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, lay.andrade18@homail.com
** Mestre em Mestrado em Engenharia de Processos Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia
SENAI CIMATEC, zora.ionara@fieb.org.br
Resumo
Estudos mostram que o uso de partículas de madeira como carga em
termoplásticos, em substituição aos tradicionalmente empregados tais como talco,
carbonato de cálcio e outros proporcionam, além do aumento da rigidez, resistência
mecânica e a diminuição na expansão térmica, traz vantagens perante a madeira
como: resistência a rachaduras e ao empenamento, não requer pintura, não
mancham, necessitam menor manutenção que as peças de madeira tradicional,
principalmente no caso de peças para aplicação ao ar livre. Esta variação das
propriedades está relacionada não somente à matéria prima, mas com a
morfologia/microestrutura do produto final que acaba governando as propriedades e,
por conseguinte, esta morfologia é fortemente influenciada pelas condições de
processo. Além disso, quando se trata de aplicação, o material é sujeito a
solicitações das mais diversas: mecânicas, térmicas, etc; é necessário entender
como as propriedades dos materiais mudam com o seu uso e pouco se sabe a
respeito da mudança nas propriedades nos compósitos polímero/madeira (Wood
Polymer Composites - WPC´s). Entretanto, para o uso destes materiais em
aplicações de engenharia, incluindo as situações estruturais, é importante entender
o processo de fratura dos mesmos.
Palavras chave: EWF, Compósitos, WPC.
1. Introdução
Atualmente, existe uma tendência em preparar compósitos, com o intuito de agregar
propriedades específicas de alguns tipos de cargas a matriz polimérica. Dentre estas
cargas destaca-se o uso de cargas lignocelulósicas, como as partículas de madeira,
em compósitos termoplásticos os chamados (WPC’s), substituindo os
tradicionalmente empregados tais como talco, carbonato de cálcio e outros
proporcionando, além do aumento da rigidez, resistência mecânica e a diminuição
na expansão térmica, trazendo vantagens perante a madeira como: resistência a
rachaduras e ao empenamento, não requer pintura, não mancham, necessitam
menor manutenção que as peças de madeira tradicional, principalmente no caso de
peças para aplicação ao ar livre [1, 2].Quando se trata de aplicação, os materiais
estão sujeitos a solicitações das mais diversas: mecânicas, térmicas, intemperismo,
etc; o que se faz necessário entender como as propriedades destes materiais,
incluindo os WPC’s, mudam com o seu uso
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[2]. Dai, para o uso destes materiais é importante entender o processo de fratura dos
mesmos [3, 4 e 6].
Em 1996 Wu & Mai apresentaram um novo método da mecânica da fratura - a teoria
do método EWF (Trabalho Essencial de Fratura)- onde é proposto que quando um
sólido dúctil está sendo solicitado, o processo de fratura e a deformação plástica
ocorrem em duas regiões distintas.
W f = We + W p
Portanto, o trabalho de fratura total, , deve ser separado em duas partes, o trabalho
essencial de fratura ( We ) e o trabalho não-essencial de fratura (W p ). Assim o trabalho
de fratura total é dado por: Eq. (1)
W f = we tl + βw p l 2
O trabalho essencial de fratura é a energia dissipada na zona de processo de
fratura, corresponde ao trabalho necessário para criar duas novas superfícies e é
consumido no processo de fratura. Para uma dada espessura, este é proporcional
ao comprimento do ligamento, l, e enquanto que o trabalho não-essencial de fratura
(WWpp ) é a energia dissipada na zona plástica e é uma energia volumétrica e
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proporcional a l
como: Eq.(2)
, de forma que o trabalho de fratura total é reescrito da Eq. (1)
e o trabalho total específico,
 Wf
w f = 
 tl
wf
, é dado por:

 = we + βwpl

Eq.(3)
Onde: we ew p
são o trabalho essencial específico de fratura e trabalho não
essencial específico de fratura, respectivamente. β é o fator de forma da zona
plástica e t é a espessura do corpo de prova.
A literatura científica mostra um crescente interesse quanto ao uso do método EWF
na avaliação da tenacidade de blendas poliméricas, porém o uso deste método em
compósitos ainda se mostra incipiente. Diante disso o objetivo deste trabalho é
avaliar a possibilidade de aplicar este método ao compósito de polipropileno com
partículas de madeira e a influência de um agente de acoplamento sobre os
parâmetros do EWF.
2. Metodologia
Neste trabalho foi utilizado como matriz um polipropileno (PP) como fase dispersa
partículas de madeira, proveniente de resíduo de serragem e um agente de
acoplamento (Orevac CA 100).
Os compósitos foram preparados em uma extrusora dupla rosca Foram testadas 3
composições: PP puro (PP); PP com 5% de madeira (PP/M) e PP com 5% de
madeira e 10%, em relação ao teor de madeira, de agente de acoplamento PP-MMA
(PP/M/MMA ). Após extrusão foram confeccionadas placas, e estas foram
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entalhadas adquirindo formato do tipo DENT (entalhados duplamente nas faces
opostas). A profundidade do entalhe foi variada de acordo com o comprimento de
ligamento (l) desejado, sempre buscando obedecer ao protocolo ESIS/EWF. Para
cada lote de amostras o comprimento do ligamento foi variado em 7 (sete) níveis. O
ensaio de tração foi executado em uma máquina universal do tipo Emic, modelo DL
2000 operando com uma velocidade de 1mm/min.
3. Resultados e Discussão
As curvas que estão representadas na Fig. 2 mostram a relação da força e
deslocamento, obtidos do ensaio de tração unidirecional, correspondente à matriz de
polipropileno puro (Fig. 3a), ao compósito de matriz PP como 5% de partículas de
madeira (Fig. 3b) e ao compósito de PP com 5% de partículas de madeira e 10% de
agente de acoplamento ((Fig. 3c). Através destas curvas pode-se verificar excelente
similaridade entre elas para todos os comprimentos referentes ao PP e para o
compósito sem agente de acoplamento. Porém esta similaridade é menos
expressiva entre alguns comprimentos de ligamento apresentados pelo compósito
contendo agente de acoplamento (Fig. 3c) o que não inviabiliza a aplicação do
método, visto que essa similaridade está presente para maioria dos comprimentos
de ligamento desta composição [4, 5, 7-9].
(a)
Figura 1: Curvas de força versos deslocamento
para matriz PP puro (a), compósito de PP com
5% de partículas de madeira (b) e compósito PP
com 5% de partículas de madeira e 10% de agente
de acoplamento (c).
(b)
(c)
4. Conclusões
O método EWF apresenta-se de forma eficiente como alternativa aos testes
convencionais de medidas de tenacidade à fratura de materiais compósitos de matriz
termoplástica com partículas de madeira. Visto que foi possível atender aos critérios
estabelecidos pelo protocolo ESIS/EWF para os comprimentos de ligamento
estudados. Onde se obteve similaridade das curvas força versos deslocamento e
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5. Referências
M. Zanin, C. Desiderá, A. Logarezzi, C. A. Correa. In: IX Encontro Nacional de Tecnologia do
Ambiente Construído. 2002, CDROM.
F. J. X. Carvalho. Plast. Refor. 2006, 50, 40.
J. Karger-Kocsis, T. Czigány, Polymer, 1996, 37, 2433.
Y.-W. Mai. B. Cotterell, Eng. Fract. Mech., 1985, 21, 123.
M. Heino, P. Hietaoja, J. Seppãlã, T. Harmia & K.-J Friedrich. Appl. Polym. Sci. 1997, 66, 2209.
J. Wu & Y.-W, Polim. Eng. Sci., 1996, 36, 2275.
S. C. Tjong, S.-A. Xu. R. K.-Y. Li. Y.-W. Mai. Comp. Sci. Tech. 2002, 62, 2017.
Y.-W. Mai & B. Cotterell. Eng. Fract. Mech., 1985, 21, 123.
R. J. Yamakawa. Tese de Doutorado Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2005.
F. M. Peres, Tese de Doutorado, Politécnica da Universidade de São Paulo, 2009.
H. Zhang, Z. Zhang, J-L. Yang, K. Friedrich. Polymer, 2006, 47, 679.
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Historiadores de Dados de Processos na Automação Integrada
Plant Information Management System
Ana Paula Cerqueira Ferreira * Alexandre da Silva Ribeiro**
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC,paulapop2@yahoo.com.br.
**Mestre em Engenharia Mecatrônica , Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC,
alexandre.ribeiro@fieb.org.br
:
Resumo
Novas tecnologias advindas da área de Tecnologia da Informação (TI) promoveram
uma revolução em diversas áreas, dentre elas, a Automação Industrial. Com o intuito
de promover uma melhoria operacional, no que se refere aos dados disponibilizados
das áreas industriais, esta pesquisa tem por finalidade, demonstrar que através de
uma ferramenta especialista, foi possível eliminar as ilhas de automação, integrando
ao máximo as diversas fontes de informação dentro de uma planta industrial. Como
foco para a pesquisa, foi selecionado plantas industriais com arquitetura
heterogênea, uma maneira de historiar as informações advindas da produção
industrial em tempo real, com o objetivo de diminuir o impacto que a demora do
envio das informações proporcionava a área de gestão da companhia, possibilitando
melhorias operacionais no processo e a tomada de decisões em tempo hábil com
ganhos de rentabilidade produtivo. Em uma parceria integrada entre órgãos de TI e
Automação Industrial, obtivemos um resultado positivo para o bom andamento da
pesquisa. Com a implementação de um software denominado PIMS a agilidade no
processo decisório com a utilização de acesso às informações em tempo real,
trazem um diferencial competitivo para as empresas do setor industrial.
Palavras- chave: Automação integrada, Banco de dados, PIMS, OPC
1 Introdução
Em linhas gerais, o projeto que originou esta Iniciação Científica estabelecia para a
mesma os seguintes propósitos: estudo e compreensão de aquisição de dados e
programação utilizando as ferramentas do PIMS que permitem o historiamento dos
dados e a otimização do processo.
O projeto visa o estudo das técnicas de armazenamento de dados utilizados nas
ferramentas de armazenamento de dados temporais, o entendimento das
tecnologias ligadas à integração e publicação de dados de processo e a
apresentação do funcionamento do sistema de gerenciamento de dados históricos
de plantas industriais em tempo real através de uma simulação com software PIMS
da OSI software.
Esse projeto é de suma importância no âmbito tecnológico, pois traz como proposta
uma arquitetura de historiamento de dados que possa oferecer soluções de
armazenamento dos mesmos provindos dos processos industriais utilizando base de
dados temporal e a validação de diversas formas de conexão do PIMS com
controladores industriais e sistema SCADA.
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2 Revisão Bibliográfica
Muitas vezes os CLPs são controlados por um sistema de supervisão, de acordo
com João Maurício Rosário, professor adjunto da Faculdade de Engenharia
Mecânica da Unicamp, em seu livro Princípios de Mecatrônica, publicado em 2005,
com a evolução tecnológica, os computadores assumiram um papel de gestão na
recolha e no tratamento de dados, permitindo a sua visualização num monitor de
vídeo e a geração de funções de controle complexas.
Segundo Seixas Filho (2003c), PIMS são sistemas que adquirem dados de processo
de diversas fontes, os armazenam num banco de dados históricos e os disponibilizam através de
diversas formas de representação. A simulação com o software de PIMS da OSI
Software durante o projeto possibilitou uma representação do processo com a
visualização de sinópticos que foram construídos no supervisório Elipse E3.
3 Metodologia
Para que o projeto proposto pudesse ser realizado foi necessária a definição de
métodos e recursos a serem utilizados. Estão abaixo listados os principais tópicos
que foram trabalhados no projeto:
-Aprendizagem em Armazenamento de Dados em Tempo Real- Estudo Bibliográfico
em armazenamento de dados em tempo real, em Automação Industrial, Sensores e
Controladores Lógicos Programáveis.
-Instalação e teste do Software- Instalação e estudo do funcionamento das
ferramentas do PI da OSI onde foi instalado o software RSLogix 500 para a
programação do CLP Micrologix 1100 da Allen Bradley.
-Utilização das Ferramentas de Desenvolvimento- Desenvolvimento de processo
industrial para conexão com PIMS das diversas formas disponíveis na
ferramenta.Implementação de programas de complexidade simples e intermediária
para familiarização com a linguagem Ladder e o Software RS Logix 500.
-Publicação de dados historiados- Criação de um programa para simulação simples
do controle da planta heterogênia de uma subestação e um supervisório através do
Elipse E3 para o controle do processo além da comunicação ao driver OPC e
permitindo o historiamento de dados.
4 Resultados e Discussão
Uma vez compreendido o processo e as variáveis para aquisição dos dados do
programa criado para a subestação foi possível fazer a conexão do PIMS com
controladores industriais e o supervisório Elipse E3, como mostra a figura a seguir:
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Figura 01 – Programa criado para a subestação
Elaborada a interface para o gerenciamento da operação e inserindo o drive OPC, é
possível fornecer uma análise da utilização das ferramentas do PIMS:
-Diminuição do impacto que a demora do envio das informações proporcionavam à
área de gestão da companhia.
-Melhorias operacionais no processo
-Tomada de decisões em tempo hábil
-Ganhos de rentabilidade produtivo
5 Conclusões
Sendo a principal função de um PIMS, concentrar a massa de dados e permitir
transformar dados em informação e informação em conhecimento, alguns pontos
merecem destaque ao término desse projeto de iniciação científica: O primeiro é que
a utilização do OPC possibilitou a flexibilidade ao usuário na troca de dados em
tempo real. O historiamento de dados permite a permanência da qualidade dos
mesmos através do método de compressão, o que é de fundamental importância no
controle de um processo. Como outro ponto é importante destacar a qualidade dos
resultados obtidos, sobretudo do supervisório criado para o controle da subestação,
através da eficiência das ferramentas do PIMS. Esperamos disponibilizar o
supervisório e outros materiais utilizados nos estudos, com fins didáticos, ao uso da
comunidade acadêmica.
6. Referências
WIKIPÉDIA 2010: Banco de Dados. Disponível em: <http://pt.wikipedia.org/wiki/Banco_de_dados>
Acesso em: ago de 2010
ELIPSE KNOWLEDGEBASE. Funcionamento do Supervisório Elipse E3. Disponível em:
<http://kb.elipse.com.br/pt-br/questions/2/Como+o+Elipse+E3+funciona.> Acesso em: abr de 2011
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Otimização dos resultados cedidos pelo software visvsa,
através da modelagem de sistemas, para qualificação
dimensional de sistemas, para qualificação dimensional de
sistemas de suspensão de veículos de passeio
Jorsiele Damasceno Cerqueira*, Marcelo Albano Moret Simões Gonçalves**, Thiago Murari***
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, jorsieledc@hotmail.com,
** Doutor em Ciências Biológicas (Biofísica), Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC,
marcelo.moret@fieb.org.br
*** Mestrando em Modelagem Computacional e Tecnologia Industrial , Co-Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de
Tecnologia SENAI CIMATEC,
Resumo
Não existe um método que priorize e determine os valores excelentes de tolerância
para as características dimensionais significativas da suspensão baseado na
avaliação das respostas dinâmicas. Por assim o projeto procura desenvolver
especificações dimensionais nos sistemas de suspensão através da modelagem
computacional fazendo interface com software pré-existente (VisVSA) viabilizando a
redução da quantidade de protótipos de testes necessários à validação da
suspensão do veículo (Redução dos custos do Programa) permitindo o ganho na
contenção de produção de protótipos e a garantia de uma maior satisfação do
cliente, com a melhoria dos índices de TGW e Garantia (R/1000).
Palavra-chave: Tolerâncias. Suspensão. Modelagem Computacional.
1 Introdução
A precisão dimensional no ramo metal-mecânico é o elemento chave devido à
produção competitiva e a faixa de tolerâncias cada vez mais estreita. A qualidade
superficial de uma peça também é um atributo relevante, no torneamento de um aço
é importante devido à apresentação do produto, em termos de funcionalidade e
precisão de suas dimensões. Essa qualidade se deve a fatores como avanço,
velocidade, profundidade e o tempo de corte, raio e ângulo da ferramenta, forma da
peça, dureza do material, estabilidade da máquina, uso de fluidos e cortes, dentre
outros. Após a produção é necessário comparar as dimensões da peça pronta com
as dimensões pré-determinadas pelo projeto.
2 Revisão Bibliográfica
O estudo dos processos de usinagem juntamente com os sistemas de tolerância
permite identificar alguns pontos que influenciam diretamente com o resultado final
da peça. No que diz respeito a sistemas de tolerâncias, as convencionais, aquelas
em que as tolerâncias podem ser obtidas pelas dimensões ou pelos afastamentos
podem servir para muitos produtos, no entanto algumas peças usinadas com
precisão a variação da forma permitida tem que ser definida com cuidado, a norma
NBR 6409 controla alguns fatores da forma, como linearidade, planeza,
circularidade, dentre outras. O quadro abaixo demonstra a norma com seus
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símbolos. As tolerâncias são empregadas, pois, durante todo o processo de
usinagem pode haver fatores que influenciam no acabamento da peça, fatores da
maquina empregada, fatores externos, uso de fluido de corte ou até do material da
peça podem ser cruciais no resultado final.
3 Metodologia
Desde o processo de esboço de um material até o seu desenvolvimento é
praticamente impossível manter todas as suas dimensões, uma vez que todas as
suas etapas de fabricação estão dispostas à imperfeições, seja no desenho ou no
acabamento final, estas imperfeições que posteriormente se tornam desvios no
produto final, sendo estes desvios aceitos ou não, podem ser chamados de
tolerâncias dimensionais. Os desvios aceitos são pré-estabelecidos, estes são
determinados para que seja uma faixa limite nas dimensões sem que tenha um
comprometimento na qualidade e desempenho da peça acabada, dentro deste
contexto temos a Tolerância Dimensional.
1. Tolerância Dimensional
É impossível que uma peça tenha as suas dimensões iguais às dimensões do seu
projeto inicial, por mais minucioso que seja seu método de fabricação ele sempre
haverá uma variação nas dimensões nominais, que são as cotadas no desenho
técnico e nas dimensões efetivas. A tolerância dimensional pode ser definida como a
dimensão permissível que é obtida pela diferença entre as dimensões máximas e
mínimas ou dos afastamentos superior e inferior.
O limite de erro é estabelecido pelo projetista e varia de acordo com a
funcionalidade de cada peça e seu modo de ser fabricado, quanto mais sofisticado o
método de produção, menor será a faixa de tolerância. A questão dimensional é
realmente importante, uma vez que serve para garantir que as especificações do
produto sejam atendidas durante sua fabricação. Para formalizar essa questão
foram criadas normas, brasileiras e mundiais para padronizar estas variações,
garantindo maior precisão.
4 Resultados e Discussões
Os recursos utilizados pela engenharia dimensional são as tolerâncias. Elas são
incorporadas aos projetos dos produtos, na atividade de cotação. O seu objetivo é
expressar como os diversos elementos devem se relacionar, para atender aos
requisitos do projeto. Bons produtos são conseqüência de bons projetos, e bons
projetos, sob o ponto de vista dimensional, é conseqüência de boas cotações. A
cotação é o elo entre a concepção do produto e sua materialização, e possui enorme
importância. Observa-se, na indústria, o emprego de diversos procedimentos de
cotação. Encontra-se de tudo. Os mais freqüentes são as cotações feitas segundo
as necessidades dos processos de fabricação e controle das peças. Estes
procedimentos não levam em consideração os requisitos funcionais do produto final.
Se por um lado eles facilitam a fabricação e controle das peças, em contra partida,
aumentam o custo e comprometem o desempenho do produto final. O eco-design
dimensional permite aperfeiçoar o projeto na fase de engenharia. O conjunto final de
cotas e tolerâncias é a solução de compromisso ideal, entre o tecnicamente possível
e o ecologicamente desejável. O produto nasce certo, sob todos os pontos de vista.
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SENAI/DR-BA
a) Tolerância Geométrica
Os desvios geométricos permissíveis para a peça são previamente indicados,
aplicando-se tolerâncias geométricas que são os limites dentro dos quais as
dimensões e formas geométricas possam variar sem que haja comprometimento do
funcionamento e intercambiabilidade das peças.
1
Fig 1 – Quadro geral das Tolerâncias Geométricas.
b) Controle Geométrico
O controle geométrico trata basicamente dos procedimentos de determinação de
dimensões, forma e posição de elementos sólidos. Para isto deve-se considerar o
comportamento metrológico do sistema de medição e a condição do objeto a medir.
Deve-se ter em mente que na fabricação de uma peça não se consegue obter a
forma geométrica perfeita, assim ao usinar um cilindro tem-se erros de circularidade
na seção transversal. Se este cilindro foi usinado em um torno comum, um torno de
precisão ou uma retifica, naturalmente e de se esperar que os erros de circularidade
sejam, respectivamente, de valor decrescente. Quanto mais sofisticado o processo
de fabricação, menor será o valor da tolerância de fabricação estipulada para a
geometria em questão. Desse modo, para garantir que os desvios de fabricação não
prejudiquem a montagem e o funcionamento perfeito das peças, o controle
geométrico passa a ser necessário e é realizado através de especificações de
tolerâncias geométricas.
Fig 2 – Controle Geométrico
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5 Conclusão
O projeto procura especificações tolerantes de dimensões para os sistemas de suspensão para
veiculo de passeio, numa linha de concepção de um modelo computacional adequado, utilizando de
processos de controle geométrico e tolerancionais para produzir um modelo otimizado.
6 Referências
CHIAVERINI , Vicente. Tecnologia Mecânica. 2.ed. NEW YORK: McGraw-Hill,1986.xiii,315p
DINIZ, Anselmo Eduardo; MARCONDES, Francisco Carlos; COPPINI, Nivaldo Lemos. Tecnologia da
Usinagem dos Materiais. 5.ed. SÃO PAULO: Artliber, 2006.255p.
FERRARESI, Dino. Fundamentos da Usinagem dos Metais vol. I São Paulo, Edgar Metais. Blucher Ltda.,
1970.
CBECIMat – Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciências dos Materiais. 17,2006, Foz do Iguaçu, PR,
Brasil. Estudo da qualidade superficial e desvio dimensional do aço ANSI 4140 submetido ao processo de
torneamento. Caxias do Sul, RS: 2006. 12p.
AGOSTINHO, Oswaldo Luiz; RODRIGUES, Antonio Carlos dos Santos; LIRANI, João. Tolerâncias, ajustes,
desvios e análise de dimensões. São Paulo: Edgar Blucher, 1977.295.p.
SANTANA, Gabriel Souza de (Elaborador). Suspensão e direção leve. rv.00. Salvador: [s.n],2006.85p.
SENAI_CIMATEC.; SANTOS JUNIOR, Enoch Dias (Elaborador). Alinhamento e balanceamento. rev.00.
Salvador: [s.n], 2007.39 p.
HAPPIAN-SMITH, Julian (Ed). An introduction to modern vehicle design. Warrendale: SAE, 2002. 585 p.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6158: Sistemas de Tolerâncias e Ajustes, Rio
de Janeiro, 1995. 79 p.
OLIVEIRA, José Eduardo de; MESQUITA, Noemia Gomes de Mattos de; Yogendra Prasad. Tolerâncias
dimensionais de peças usinadas com pastilhas cerâmicas – Um estudo de caso. Disponível em:
<http://www.grima.ufsc.br/cobef4/files/node060.html> Acesso em: 12 de outubro de 2010.
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SENAI/DR-BA
Competências da Mecatrônica direcionadas a geração de
energia renovável
Fabio Nascimento dos Santos *, Liliane de Queiroz Antonio
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, f.nascc@gmail.com
**Doutora em Educação, Ciência e Tecnologia , Orientadora de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI
CIMATEC, liliqueiroz_24@yahoo.com.br
Resumo
A elaboração do mapeamento das competências da mecatrônica industrial
direcionada a geração de energia renovável teve como base pesquisas voltadas
para a cadeia do setor eólico. Nesse contexto foram estudados dados referentes a
principais bases que envolve a gestão tecnológica desde setor, como por exemplo:
levantamento do panorama mundial, nacional, regional e da Bahia dos recursos
energéticos, assim como suas tendências, com foco nas fontes alternativas
renováveis de energias; potencial do setor eólico; a perspectiva de crescimento
desde segmento no estado; atuação do setor eólico; levantamento das empresas do
setor; entre outros.
Após apurar esses dados, partiu-se para um estudo focado nos componentes que
integram os parques eólicos. Primordialmente, avaliando todo processo de geração
de energia, desde a captação do movimentos dos ventos até a conversão em
energia elétrica e posterior distribuição, em seguida estudou-se as funções e
posicionamento de todos os componentes presente nos aerogeradores. Por fim, foi
feita a análise das ementas das disciplinas do curso com o intuito de associar elas
às atividades exigidas no setor eólico, possibilitando a construção do mapeamento
proposto.
Palavras chave: competências; eólica; aerogeradores.
1. Introdução
O projeto teve como objetivo mapear as competências da área da Mecatrônica do
SENAI CIMATEC que possam atender a cadeia do setor eólico no estado da Bahia,
através das seguintes atividades:
-Leitura de artigos, publicações e outras fontes no que se refere à energia eólica;
-Identificar a cadeia de geração de energia eólica;
-Estudar função e posicionamento de cada componente do aerogerador;
-Levantar as competências absorvidas no CST de Mecatrônica Industrial com base
nas ementas das disciplinas;
-Associar as competências às necessidades do campo de trabalho dos parques
eólicos.
15
SENAI/DR-BA
2. Metodologia
O início das atividades da iniciação cientifica se deu a partir da pesquisa bibliográfica
do Mapeamento Energético nacional, esse estudo foi realizado por meio do Balanço
Energético Nacional – BEN – que consiste numa metodologia utilizada pelo
Ministério de Minas e Energia propondo uma estrutura energética de forma a permitir
a obtenção de adequada configuração das variáveis físicas próprias do setor
energético. Após análise e entendimento do balanço energético nacional do ano de
2005 até 2010, foram verificadas as mesmas variáveis do BEN, porém com o foco
no estado da Bahia onde neste caso, os dados foram fornecidos pela fonte
SEINFRA (Secretaria de Infra-Estrutura do Estado da Bahia).
A segunda parte da pesquisa foi direcionada para o potencial do setor eólico de
energia, haja vista ser o ponto principal dessa pesquisa. Para tanto estudou-se os
principais conceitos envolvidos no setor de energia eólica, para assim ter melhor
entendimento acerca da sua tecnologia, assim como perceber as variáveis
relacionadas que influenciam este método. As informações referentes ao potencial
do setor eólico foram encontradas numa publicação produzida pela ANEEL –
Agência Nacional de Energia Elétrica. Outra fonte usada também foi o Atlas do
Potencial Eólico Brasileiro, que consiste num levantamento realizado pelo
CRESESB (Centro de Referência para Energia Solar Eólica Sérgio de Salvo Brito)
que fornece informações para capacitar tomadores de decisão na identificação de
áreas adequadas para aproveitamento eólio-elétricos, sendo isto possível graças ao
desenvolvimento do MesoMap, um abrangente sistema de software de modelamento
numérico dos ventos de superfície. Este sistema simula a dinâmica atmosférica dos
regimes de ventos e variáveis meteorológicas correlatas, a partir de amostragens
representativas de um banco de dados validado. No que se refere à atuação do
mercado de energia eólica, alguns dados foram extraídos do material intitulado “O
Mercado de Energia Eólica no Brasil e no Mundo” elaborado pela Comissão de Meio
Ambiente, Defesa do Consumidor e Fiscalização e Controle no site da CNI –
Confederação Nacional da Indústria.
Em seguida, realizei um levantamento das empresas do segmento de energia eólica
usando dados da Associação Brasileira de Energia Eólica – ABEEL- onde estão
associadas empresas desenvolvedoras e geradoras de energia, fabricantes de
aerogeradores de grande porte, fabricantes de torres eólicas, empresas de
engenharia,
consultoria,
construção,
logística,
montagem,
transporte,
comercializadores de energia e fabricantes de peças e componentes.
Posteriormente, o enfoque passou a ser as turbinas eólicas/aerogeradores, que
nada mais é que um equipamento capaz de converter a energia retirada dos ventos
em energia mecânica e em seguida a energia resultante em energia elétrica.
Existem dois tipos de turbinas eólicas, a turbina de eixo vertical e a de eixo
horizontal. Esta última é o tipo de turbina mais comum, sendo paralela ao chão,
tendo acionamento por forças sustentadoras e aplicadas na maior parte dos parques
de produção de energia elétrica.
16
SENAI/DR-BA
Assim sendo, foi estudado o principio de funcionamento dos aerogeradores de eixo
horizontal assim como os componentes que os constituem. Todas essas
informações sendo retiradas do site PORTAL DAS ENERGIAS RENOVÁVEIS.
Após coletar dados referentes ao mapeamento do setor energético (balanço
energético e potencial do setor eólico em âmbito internacional, nacional, regional e
do Estado da Bahia), analisar e estudar o setor de energia eólica (pesquisando
publicações e outros meios para identificar a atuação do mercado de energia,
identificar as empresas voltadas para tecnologia de energia obtida dos ventos e os
fluxos das atividades da cadeia eólica) dentre outras pesquisas descritas na primeira
etapa de atividades da bolsa fomentada pela FAPESB, partiu-se para um estudo
mais focado no mapeamento das competências do Curso Superior Tecnológico de
Mecatrônica Industrial que podem ser aproveitadas pela cadeia de atividades do
setor eólico, de modo a mostrar que os profissionais com esta formação acadêmica
é uma mão-de-obra apta para desenvolver as atividades exigidas nas indústrias e/ou
fábricas desde setor de energia renovável.
Para isso o ponto de partida foi estudar as funções desempenhadas pelos
equipamentos que compõe o aerogerador, avaliando os tipos, características e
outros fatores que determinam sua inserção no processo de geração de energia.
Após compreender o funcionamento dos equipamentos, foi preciso entender todo o
processo presente na obtenção e concepção de energia a partir do meio eólico, ou
seja, entender desde a captação do movimento cinético dos ventos até sua
conversão em energia elétrica e por fim sua distribuição para a rede.
Tendo todo o conhecimento acima citado, foi realizado o levantamento do conteúdo
que as disciplinas do curso de Mecatrônica Industrial fornecem. Tal levantamento foi
feito com base nas ementas que constituem a grade acadêmica do curso, de modo a
verificar quais conhecimentos poderiam ser aproveitáveis para o profissional que
deseja se inserir no ambiente fabril de energia eólica.
Dispondo do conteúdo que a graduação em questão oferece, iniciou-se o processo
de associar o conhecimento adquirido nesta área com as etapas da cadeia eólica.
Sendo essa associação descrita em gráficos abrangendo a disciplina aproveitável e
o setor que ela transmite conhecimento para desempenho de atividade. É válido
mencionar que as pesquisas efetuadas neste projeto permitiram a criação de um
artigo submetido ao XXXI ENEGEP na sessão de Workshop de Iniciação Científica,
com uma pontuação suficiente para uma apresentação oral no evento.
Como resultado, foi possivel associar as competências absorvidas no CST de
Mecatrônica Industrial com a cadeia eólica, de modo a identificar as atividades que o
aluno graduado neste curso pode desenvolver no segmento de energia renovável.
4. Conclusões
Este projeto permitiu a aquisição de conhecimento suficiente para a realização do
mapeamento das competências da mecatrônica voltada à geração de energia eólica,
atividade esta que será desenvolvida na segunda etapa da bolsa de pesquisa. A
pesquisa bibliográfica do Mapeamento Energético nacional serviu de base para
melhor entendimento das etapas do processo energético como: produção,
transformação e consumo. Além disso, serviram de base para elaboração de
17
SENAI/DR-BA
gráficos e respectivas interpretações, focando obter conhecimento da oferta e
demanda de energia do setor e da evolução das matérias-primas assim como
produção, consumo, demanda e oferta destes meios de geração de energia elétrica.
Ainda o balanço energético nacional do ano de 2005 até 2010, possibilitou obter
uma noção da estrutura energética do estado baiano e sua contribuição para o
quadro energético do país.
Já na segunda parte o estudo do mercado de energia eólica e do potencial do setor
eólico de energia, permitiu além de visualizar as perspectivas mercadológicas do
setor, identificar a disponibilidade do recurso eólico, o potencial do Brasil neste meio,
a tecnologia de aproveitamento dos ventos, estimativas e valores de capacidade
instalada no mundo e no Brasil, a localização dos projetos eólicos em operação e
outorgados e ainda os impactos socioambientais resultantes.
Os estudos técnicos possibilitaram adquirir conhecimento sobre os principio de
funcionamento dos aerogeradores, para assim poder realizar o levantamento das
empresas do segmento de energia eólica por cadeia do setor.
A pesquisa do principio de funcionamento dos aerogeradores, das funções e
posicionamento de todos os componentes na cadeia eólica, assim como a análise
das ementas do curso em questão foi de extrema importância para consolidação das
informações dispostas neste projeto. Tais conhecimentos permitiram mostrar o
quanto o estudante com formação acadêmica em mecatrônica é apto para
desenvolver atividades no setor eólico nas áreas de projeto (como por exemplo, na
elaboração de novos perfis de pás, estudos termodinâmicos, avaliação de tipos de
materiais mais eficientes), na área operacional (na parte elétrica, de supervisório,
equipamentos mecânicos, na interligação dos equipamentos, nos protocolos de
comunicação, na programação dos CLPs e microcontroladores, na verificação dos
instrumentos de medição) e também no que se refere a manutenção (aplicação de
manutenções preditivas por exemplo), dentre outras habilidades.
Portanto, as atividades desenvolvidas durante o processo de realização desse
projeto, atenderam as expectativas e ofereceram bagagem suficiente para associar
o conhecimento adquirido no curso oferecido pela instituição SENAI CIMATEC com
o perfil profissional exigido pela cadeia eólica, de modo a permitir a elaboração do
mapeamento das competências da mecatrônica industrial com a geração de energia
elétrica proveniente do meio eólico.
5. Referências
AGÊNCIA NACIONAL DE ENERGIA ELÉTRICA – ANEEL. Informações Técnicas, Banco de
Informações de Geração. Disponível em: <http://www.aneel.gov.br >. Acesso em: abril. 2011.
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE ENERGIA EÓLICA – ABEEL. Empreendimentos nacionais e
internacionais ligados ao setor eólico no Brasil. São Paulo, 2011.
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SENAI/DR-BA
BAHIA. GOVERNO DO ESTADO DA BAHIA. Informes de investimentos no setor eólico do estado da
Bahia. Disponível em: <http://www.ba.gov.br >. Acesso em: abril. 2011
CENTRO DE PESQUISAS DE ENERGIA ELÉTRICA – CEPEL. Principais parques eólicos
implementados e projeções. CT-Gás. Natal, 2008.
COMPANHIA ELÉTRICA DO ESTADO DA BAHIA – COELBA. Informativo sobre o setor eólico na
Bahia. Disponível em: <http://www.coelba.com.br>. Acesso em:abr. 2011.
____ Atlas do Potencial Eólico na Bahia. Disponível em: <http://www.coelba.com.br>. Acesso em:abr.
2011.
CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ.
Diretório dos grupos de pesquisa no Brasil. Disponível em: <http://dgp.cnpq.br/buscaoperacional >.
Acesso em: abr. 2010.
ELETROBRÁS. Cooperação técnica Brasil-GTZ
www.eletrobras.gov.br>.Acesso em:abr. 2011.
para
o
setor
eólico.
Disponível
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abril. 2011.
EMPRESA DE PESQUISA ENERGÉTICA – EPE. Plano Decenal 2019. Disponível em:
<http://www.epe.gov.br>. Acesso em: abril 2011.
HAACK, S.C. Análise Técnica e Econômica para Aproveitamento dos Dejetos de Caprinos em
Biodigestores no Semiarido Baiano. Dissertação (Mestrado em Economia). Universidade Federal da
Bahia. Faculdade de Ciências Econômica, Bahia, p.43, 2009.
OPERADOR NACIONAL DO SISTEMA ELÉTRICO-ONS. Situação dos Reservatórios, Histórico.
Disponível em: <http://www.ons.org.br/historico/energia_armazenada. aspx>. Acesso em: mai. 2010.
SECRETARIA DE ENERGIA E ASSUNTOS INTERNACIONAIS DO RIO GRANDE DO NORTE SENINT. Disponível em: < http://www.energia.rn.gov.br> Acesso em: abr 2010.
SECRETARIA DE INFRAESTRUTURA- SEINFRA. Balanço Energético da Bahia 2010. Salvador,
Bahia, 2010
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SENAI/DR-BA
Aplicação de manutenção inteligente para detecção de falha
em solda robotizada por resistência
Rafael Augusto Santos Leite*, Alexandre da Silva Ribeiro**
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, srafaelleite@hotmail.com
**Mestre em Engenharia Mecatrônica , Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC,
alexandre.ribeiro@fieb.org.br
Resumo
Em um mercado cada vez mais competitivo e globalizado, a manuntenção dos
equipamentos tem se tornado absolutamente necessário. Maquinas degradadas
produzem produtos de baixa qualidade além de trazer riscos aos funcionários e ao
meio ambiente. Na solda robotizada por resistencia a qual tem como objetivo um
baixo custo de operação é imprencidivel a aplicação de uma manutenção mais
eficiente. O presente trabalho propõe a implementação de um sistema de
manutenção inteligente para realizar a migração de sistemas tradicionais de
manutenção corretiva para um sistema preditivo.
Palavras chave: Manutenção. Manutenção Inteligente. Solda Robotizada.
1. Introdução
No mercado competitivo de hoje, manter seu produto em melhor relação custo
beneficio para todos que estejam envolvidos em sua cadeia de valor é fundamental
para industria automotiva que utiliza, em grande parte de sua produção, a solda
robotizada. Neste contexto, a manuntençao dos equipamentos e máquinas torna-se
fundamental para atender as exigência de qualidade e produtividade. O objetivo da
manuntenção inteligente é a migração de sistemas tradicionais de manutenção
corretiva e preventiva para um sistema preditivo, com base no estado de operação e
na degradação dos equipamentos. Se os dados disponiveis forem continuarmente
monitorados e analisados, aplicando tecnicas de processamento de sinais pode se
predizer quando o robo falhará, reduzindo drasticamente o tempo de parada para
manuntenção. Com um sistema inteligente pode-se indentificar a queda de
produtividade comparando seu desempenho com outros sistemas indênticos.
2. Revisão bibliográfica
De acordo com o autor David W. Pessen, os controladores lógicos programáveis são
como os microcomputadores, instrumentos designados para o controle de um
equipamento industrial. Produzindo ligamento e desligamento da tensão nas saídas
(mas também de sinais analógicos), eles podem atuar como elementos de motores
elétricos, solenóides, alarmes entre outros equipamentos elétricos. Os CLPs são
componentes vitais dos modernos sistemas de automação. (PESSEN, 1989).
"Um sistema de Manutenção inteligente (SMI) é baseado em técnicas da estratégia
de manutenção proativa . é uma ferramenta computacional que implementa uma
metodologia para melhorar o gerenciamento das operações industriais no quesito
de manutenção da planta industrial" (LEE,JAY,2003 apud Bosa, Jefferson Luiz,
2009).
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SENAI/DR-BA
3. Metodologia
Para implementação de um sistema de manuntenção inteligente é necessário:
1. Estabelecer quais sinais elétricos serão utilizados para obter a pressão da garra
do robô, e conseqüentemente, os sensores necessários. Também deve-se
estabelecer outros parâmetros, como freqüência de amostragem, quantidade de
amostras, etc
2. Se o sensor escolhido não fornecer um sinal de saida no padrão de
instrumentação precisamos dimencionar e contruir um circuito condicionador de
sinal para converter esse sinal para um nivel de 0 a 10V ou 4 a 20mA.
3. Depois da captura e do devido condicionamento do sinal da célula de carga, é
preciso extrair a informação dele utilizando técnicas de processamento de sinais
e classificação de dados, o que é realizado com o auxilio do Watchdog Agent™
4. Estabelecer o índice de desenvolvimento (CV) e de identificar a degradação do
equipamento.
Figura 1 - Esquema representativo da manutenção inteligente
3.1. Equipamentos utilizados
Dentre os equipamentos que serão utilizados implantação de um sistema inteligente
de manuntenção, os mas relevantes são:
CLP ALLEN-BRADLEY MICROLOGIX 1500
O MicroLogix 1500 é construído para fornecer velocidade. Por exemplo, o tempo de
varredura típico do controlador é de menos de um milissegundo por 1 K do programa
do usuário. A mágica por trás do MicroLogix 1500 é que ele usa o Compact I/O, uma
nova plataforma para a expansão das E/S. O Compact I/O incorpora a tecnologia
mais avançada em projetos para uma performance de alta qualidade e facilidade de
uso, enquanto mantém o tamanho reduzido do MicroLogix 1500. Sua configuração
modular, de dupla densidade, reduz os requisitos do tamanho do painel. E como
estes módulos podem ser adicionados e removidos pela parte da frente da unidade,
21
SENAI/DR-BA
o tempo de instalação e manutenção é reduzido significantemente, além de
abranger um grande número de aplicações.
O sistema MicroLogix 1500 também utiliza o software de programação RSLogix
500™ da Rockwell Software e possui um conjunto universal de instruções para as
famílias de controladores MicroLogix 1000, MicroLogix 1200 e SLC.
O WATCHDOG AGENT™
O Watchdog Agent™ Toobox é uma ferrmamenta de análise de desempenho, com o
objetivo de fornecer informações de diagnóstico em uma rede de sistemas de
automação industrial, criar métodos para minimizar os custos relacionados
à manutenção através da alocação estratégica de riscos de falha.
O Watchdog Agent é composto por quatro módulos: Processamento de Sinal (Signal
Processing) Extração de Características (Feature Extraction), Avaliação de
Desempenho (Performance Evaluation) e Fusão de Sensores (Sensor Fusion).
5. Resultados e Discurssão
Uma vez estabelecido o sensor que será ultilizado foi possível simular um circuito
condicionador que elevará a tensão de saida da celula de carga para um padrão de
instrumentação, para alimentação do circuito condicionador deverá haver uma
alimentação de fonte simetrica de -12V a 12V, assim trabalhando na faixa linear dos
ampops, como mostra o grafico do abaixo:
6. Conclusões
O objetivo da manunteção inteligente é antecipar a ocorrencias de falhas, assim
obtendo ações otimas de manuntenção reduzindo o tempo de parada. Durante o
projeto, foi possivel estudar uma metodologia para aplicação de manunteção
inteligente em solda robotizada por resistência, definir o sinal elétrico responsável
por trasmitir as informações necessárias para estabelecer o índice de desempenho e
identificar a degradação do equipamento. Com o índice de desempenho é possível
estimar o tempo de degradação da garra do robô, de posse dessas informações é
possível tomar decisões ótimas de compras de peças de reposição ou de
manutenção.
22
SENAI/DR-BA
7. Referências
____Disponível em <http://hdl.handle.net/10183/22808> Acessado em 28/07/2011
____Disponível
em
<http://www.thaieei.com/embedded/pdf/Automation/20019.pdf>Acessado
27/07/2011
PESSEN, David W.. Industrial Automation: Circuit Design and Components. John Wiley
& Sons, 1989. 529p.
em
23
SENAI/DR-BA
Avaliação das propriedades tecnológicas de chapas metálicas
aplicadas ao processo de estampagem incremental por
roboforming
Alexandre Neris Vigas Monção *, Charles Chemale Yurgel **,
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, alexandreneris@hotmail.com
** Doutorando em Engenharia Mecânica, Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC,
charles.chemale@fieb.org.br
Resumo
Este estudo apresenta o processo de fabricação de estampagem incremental por
roboforming utilizado para prototipagem rápida de componentes em chapas
metálicas. Aborda características e propriedades mecânicas de chapas utilizadas no
processo e verifica as etapas que auxiliam na otimização e aprimoramento do
processo, desde o projeto inicial até o produto final (peça).
Palavras chave: Conformação de chapas; Caracterização tecnológica; Roboforming;
Estampagem incremental.
1. Introdução
Estampagem é um processo de conformação mecânica que consiste na deformação
plástica, onde é realizada a fabricação de peças em series, as quais terão de
adquirir forma em todas as suas partes, de uma única vez (Polack, 1974).
A estampagem incremental utilizada para prototipagem rápida de componentes
fabricados em chapas metálicas, onde se produz deformações plásticas localizadas
em regiões específicas da chapa. Essas deformações são ocasionadas através de
pressões pontuais realizadas por um punção com geometria menor que a chapa
metálica. O processo de estampagem incremental por roboforming é desempenhado
por um robô, sendo que o punção que aplica a pressão de deformação está fixado
ao mesmo, possibilitando o aumento da capacidade de estampagem em diferentes
direções, como por exemplo, nos três eixos (Lora, 2010).
Esse processo de conformação é voltado exclusivamente para a fabricação de
peças em pequenos lotes, podendo ter formatos complexos. A sua utilização como
fabricação de peças, para esse caso, é devido ao ponto de vista econômico, pois os
mesmos não seriam viáveis financeiramente para uma produção de um ferramental
completo (Tiburi, 2007).
A estampagem incremental é uma alternativa viável por ter na sua composição
materiais relativamente baratos, com boa resistência, e sem a presença de
componentes móveis (Tiburi, 2007).
No processo de estampagem é necessário que haja um estudo específico dos
materiais, referente as suas características e propriedades. Estes influenciarão no
processo, assegurando uma melhor fabricação de acordo com as exigências
esperadas (Alexandra, 2010).
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SENAI/DR-BA
Neste trabalho irar-se determinar as características de chapas metálicas que serão
utilizadas para o processo estampagem incremental por Roboforming, no qual exige
deformações maiores que as deformações por processos convencionais,
trabalhando no limite das propriedades.
2. Estapagem Incremental
O processo de estampagem incremental de chapas metálicas está inserido na área
da conformação mecânica, aonde por meio da deformação plástica se chega ao
produto final. Esse tipo de processo utiliza-se de ferramentas genéricas de alta
precisão que possibilita a manufatura de peças de chapas de diversas geometrias.
Para realizar a estampagem de chapas metálicas pode-se utilizar equipamentos
CNC (Comando numérico computadorizado) específicos ou adaptando máquinasferramentas de usinagem e além desses também se tem a utilização de robôs para
realização do processo de estampagem incremental, como pode ser visto na figura
1. (Castelan, 2010; Daleffe, 2008).
Figura 1- Estampagem incrementel por roboforming.
Fonte: http://www.metaalmagazine.nl/nieuws/id11834-incrementeel-omvormen-met-roboforming.html
O processo de estampagem incremental se aplica na fabricação de peças em
pequenos lotes, onde a forma dos produtos podem variar em um curto espaço de
tempo, sendo estes produtos de geometria simples ou complexa (Alexandra, 2010).
O princípio de funcionamento desse processo é a movimentação incremental de
uma determinada ferramenta com uma ponta hemisférica ou esférica sobre uma
chapa, seguindo um comando, uma trajetória pré-definida, executando a
conformação do componente em múltiplos passos. Dessa forma, a deformação
ocorre de maneira progressiva, aumentando a conformabilidade da chapa, quando
comparada com os processos convencionais de estampagem (Castelan, 2010;
Alexandra, 2010; Llídio, 2010).
25
SENAI/DR-BA
2.1 Conformação Incremental de chapas
Os tipos de deformação plástica incremental com aplicação na prototipagem rápida
são: Conformação incremental simétrica e Conformação incremental assimétrica.
(Lídio, 2009).
A conformação incremental simétrica é designada por “spinning”, consiste na
execução de vários incrementos extensos consecutivos com a ferramenta de
conformação sobre a chapa. Um outro processo é o “shear forming” que deriva do
“spinning”, no qual a ferramenta de conformação fica em permanente contato com a
chapa, permitindo deformação constante sobre a forma geométrica. (Llídio, 2009).
Já a conformação incremental assimétrica se caracteriza por apresentar ferramentas
específicas de pequena dimensão, pela ausência ou utilização de matrizes
dedicadas, tendo um contato contínuo entre a ferramenta e a chapa fazendo um
movimento tridimensional e controle da ferramenta. A conformação assimétrica pode
ser realizada em uma máquina CNC de três eixos. (Lídio, 2009).
2.2. Caracterização tecnológica
No processo de fabricação de peças, onde é empregada uma determinada força
para dá forma a um determinado material, torna-se de suma importância conhecer
as características do mesmo, de tal maneira que qualquer deformação resultante
não seja excessiva e não ocorra a fratura. O comportamento mecânico de um
material é refletida devida a um resposta do material a uma carga aplicada.
(Callister, 2002).
Na caracterização e para a verificação do comportamento dos materiais é
necessário realizar diversos ensaios mecânicos, quantificando suas propriedades,
permitindo análises específicas e comparativas de tais materiais (Alexandra, 2010).
Comumente utilizam-se os ensaios de tração e expansão biaxial no processo de
estampagem incremental. O ensaio de tração permite verificar características como
módulo de Young, as curvas de tensão, tensão de ruptura, coeficiente de Poisson.
Já o ensaio biaxial confere características como curvas de tensão e tensão
efetiva. Ambos os ensaios mostram regiões dos limites de conformação
determinados pela estricção e fratura. Com isso define propriedades e
comportamentos para chapas que serão utilizadas no processo. (Alexandra, 2010).
Os materiais utilizados para processo de estampagem incremental, antes devem ser
testados, a fim de relatar seu comportamento no processo, como é exemplo, os
materias de aço de baixo carbono, aço inoxidável, alumínio ligado, titânio e aços
revestidos. No caso do aço de baixo carbono, ele apresenta uma melhor
estampabilidade, em relação à geometria final e efeito mola, como também aço
inoxidável, porém o inox requer uma maior força de estampagem. Já no caso do
alumino ligado depende da liga utilizada e para estampagem de materias como o
titânio e aços revestidos, não apresentam um comportamento esperado para um
processo de estampagem incremental (Carlos, 2010).
O material ideal para Estampagem incremental seria aquele que tivesse uma
reduzida tensão de escoamento e uma grande tensão máxima, grande deformação
relativa E. Ou seja, um material que possua uma grande ductilidade,
consequentemente uma boa tenacidade, possibilitando o trabalho no limite da
26
SENAI/DR-BA
deformação. Além dessas informações, as chapas devem conter uma espessura
que favoreça sua estampabilidade, e um diâmetro da ferramenta apropriado.
(Carlos, 2010).
2.3. Curvas de limite de conformação e fratura
O limite de conformação utiliza-se para determinar as características dos materiais,
através da análise das curvas determinadas nos ensaios. Estes são determinados
pela deformação plástica de chapas, através dos ensaios, determinando as regiões
de estricção e fratura. (Alexandra, 2010).
Esses parâmetros servem como referência para definir um critério do aparecimento
da estricção e fratura. Em relação a estricção, por questões práticas de segurança
utiliza-se 90% da curva de limite à conformação, tendo apenas 10% como valor
experimental. Já a curva limite de fratura define-se pela deformação plástica limite
admissível, onde ocorrerá a fratura do material. (Alexandra, 2010)
Os estudos sobre o CLF se faz importante por analisar a deformação plástica de
processos de estampagem incremental não convencionais que não desenvolvem
estricções antes da fratura, permitindo assim alcançar limite de conformação
bastante elevado, ou seja, uma deformação mais elevada, chegando ao limite das
propriedades do material. (Alexandra, 2010).
3. Metodologia
A metodologia utilizada foi embasada por um aprofundamento teórico, a partir de
levantamento bibliográfico em livros, artigos científicos e páginas da internet, sobre a
estampagem incremental e suas características tanto de chapas metálicas como o
processo em si. Com intuito de obter uma visão mais técnica e real deste processo,
avaliando e detectando considerações importantes do mesmo, afim de promover
pesquisas futuras.
4. Resultado e discussões
Dos estudos realizados embasado nos fundamentos teóricos sobre as
características e propriedades de chapas metálicas utilizadas no processo de
estampagem incremental, percebeu-se que os materiais mais utilizados no processo
são aços de baixo carbono e aço inoxidável.
Na utilização dos limites de conformação para a caracterização do material utilizado
para estampagem incrementa,l mostrou-se que o mais indicado seria a curva limite
de fratura, devido ao alcance de uma elevada deformação que o material apresenta
quando estampado. Isso é possível pela execução de ensaios como o de tração e
expansão biaxial, que define o comportamento do mesmo quando submetido a um
esforço.
5. Conclusão
Concluiu-se que os materiais de utilidade para estampagem incremental são os que
apresentam uma boa ductilidade e tenacidade, sendo de fácil deformação,
absorvendo energia sem que ocasionem fraturas e fissuras.
27
SENAI/DR-BA
6. Referências
CALLISTER JR, W. D. Ciência e Engenharia de Materiais uma Introdução. 5º ed.. Rio de Janeiro. LTC,
2002.
CASTELÃN, J.Estampagem Incremental do titânio comercialmente puro para aplicação em
implante craniano. 2010. 193 f. Dissertação Mestrado em
Processo de Fabricação. Escola de Engenharia Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Minas,
Metalurgia e dos Materiais – PPGEM, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2007.
CAVALER, Luiz Carlos de Cesaro. Parâmetros de conformação para estampagem incremental de
chapas de aço inoxidável AISI 304L. Tese para obtenção do título de Doutor em Engenharia
Metalúrgica. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2010.
DALEFFE, Anderson. Estudo do processo de estampagem incremental em chapa de alumínio puro.
Dissertação para obtenção do título de Mestre em Engenharia. Universidade Federal do Rio Grande do
Sul, Porto Alegre, 2008.
FERRARINE, J. L. Caracterização de materiais para o processo de Estampagem. Dissertação para
título de Mestre em Engenharia. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2004.
MARQUES, Tania Alexandra Ferreira. Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Engenharia
de Materiais. Instituto Superior Técnico, Universidade Técnico de Lisboa. Outubro de 2010.
POLACK, Antonio V. Manual prático de estampagem. Editora HEMUS, 1974.
SENA, José Llídio Velosa de. Estampagem incremental: um novo conceito de produção. Tese para
obtenção do título de mestre em engenharia mecânica. Universidade de Aveiro, Departamento de
Engenharia Mecânica. 2009.
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SENAI/DR-BA
Processo de desenvolvimento de produtos industriais - utilizando
ferramentas tecnológicas na etapa de concepção
Gabriela Gonçalves de Oliveira*, Valter Estevão Beal**, Suzana Angelica Pina Mascarenhas***, Alex
Sandro de Araújo Silva****
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, gaby_mecatronica@hotmail.com,
**Doutor em Engenharia Mecânica, Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, valter.beal@fieb.org.br
***Mestranda em Gestão em Tecnologia Industrial, co-orientadora de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC,
suzana.pina@fieb.org.br,
****Mestre em Engenharia Aeronâutica e Mecânica, alex.silva@fieb.org.br
Resumo
As empresas precisam cada vez mais diferenciar seus produtos e serviços dos
produtos e serviços de seus concorrentes. Para isso é importante que as mesmas
consigam manter-se competitivas no mercado balanceando custos, qualidade e a
utilização de novos recursos tecnológicos para o desenvolvimento de produtos. A
utilização de recursos tecnológicos na fase de concepção auxilia as empresas a
atingir os seus objetivos colocando-as em posição diferenciada. Para avaliar essa
questão são necessarios a realização de estudos sobre o uso e beneficios auferidos
de diversas tecnologias utilizadas na etapa de concepção de novos produtos. Dessa
forma, o objetivo desse trabalho é apresentar uma análise do uso de recursos
tecnológicos na etapa de concepção de novos produtos. É apresentado ainda uma
analise da importacia dada pelas empresas ao uso de novos recursos tecnologicos,
tais como: sistema CAD, realidade virtual (RA), engenharia reversa, prototipagem
rápida e outros.
Palavras – chave: Ferramentas Tecnológicas, Realidade Virtual, Ferramentas CAx.
1. Introdução
No presente artigo serão abordadas o estado atual do uso de ferramentas
tecnológicas. Esse estudo baseia-se nos dados coletados no trabalho de mestrado
de PINA (2011). Esse projeto de pesquisa iniciou com pesquisas bibliográficas
sobre o assunto onde foram utilizados livros, artigos, dissertações e registros
impressos. Além disso, foram realizadas pesquisas de campo com empresas que
desenvolvem produtos e consequentemente realizam sua concepção empregando
recursos tecnológicos a essa atividade.
Como as empresas precisam diferencia-se no mercado, é importante que as
mesmas consigam sastisfazer seus clientes com boa qualidade, preços e prazo de
seus produtos e serviços. Isso as leva a utilizar ferramantas tecnológicas e novas
formas de trabalho. Para tanto algumas tecnologias tem destaque no
29
SENAI/DR-BA
desenvolvimento de produtos. Sejam elas: Realidade virtual, Prototipagem rapida,
Engenharia reversa e Cax.
Segundo SHERMAN e CRAIG (2003) Realidade virtual é um ambiente composto de
simulacões computacionais que considera a posição e as ações dos seus
participantes, substituindo ou aumentado a percepção de um ou mais sentidos,
dando o sentimento de estar mentalmente imenso na simulação (mundo virtual).
Segundo VOLPATO (2007), o nome Prototipagem Rápida é devido ao fato de a
concepção deste processo de fabricação ter sido aplicado inicialmente na produção
rápida de peças visando uma primeira materialização de idéias (protótipos), sem
muitas exigências em termos de resistência e precisão. Além disso, Azevedo(2005)
apud COUTINHO (2006), afirma que Prototipagem rápida é uma coleção de técnicas
formais e informais para o desenvolvimento, demonstração e avaliação do design de
interfaces de usuários, que dá suporte a iterações rápidas no desenvolvimento de
produtos.
Segundo HOLTZ (2009), os sistemas computacionais desenvolvidos para suprir
necessidades específicas da cadeia projeto-manufatura são conhecidos pela sigla
CAx (Computer Aided x – funcionalidade). Alem disso, DANKWORT(2004) ressalta
que as fases de desenvolvimentos de produtos, desde das etapas conceituais até
etapas de finais de engenharia podem ser auxiliadas por ferramentas Cax.
Entre as principais técnicas existentes para o desenvolvimento ou adaptação de
produtos encontra-se a Engenharia Reversa (ER). Segundo DIAS (2008), quando o
objetivo é partir de parâmetros de qualidade de produtos já existentes melhorá-los
ER apresenta-se como a técnica mais adequada no desenvolvimento de produtos
3. Metodologia
O levantamento de dados sobre o uso de ferramentas tecnológicas no processo de
desenvolvimento de produtos foi realizado usando um questionário desenvolvido no
trabalho de mestrado de PINA (2011).
Esse questionário foi respondido por 24 empresas por e-mail ou por telefone. Dessa
forma, foi possível coletar dados sobre as experiências e resultados alcançados na
adoção das tecnologias mencionadas. As perguntas abordavam custos, prazos e
niveis de qualidade alcançados com os recursos tecnologicos adotados aliados às
metodologias de desenvolvimento de produtos. Foi perguntado a essas empresas,
por exemplo: Quais Recursos Tecnológicos a empresa utiliza na fase de concepção
de produtos?; Qual a redução de tempo no desenvolvimento devido a utilização
desses recursos?
Os dados foram tabulados utilizando os recursos do Microsoft ExcelTM e estão
apresentados em gráficos a seguir.
Essa seção apresenta alguns dados coletados e a analise realisadas com eles.
30
SENAI/DR-BA
Outros
Engenharia Reversa
Prototipagemrápida
4
9
11
RealidadeVirtual
Sistema CAD
14
19
0
5
10
15
20
Gráfico 1 - Quais Recursos Tecnológicos utilizados na fase de concepção de produtos pelas
empresas pesquisadas
A maioria das empresas utiliza ferramentas CAD, talvez por oferecer uma melhor
documentação e apresentação do produto e aumento da produtividade de forma
geral. Cerca 58% das empresas pesquisadas utilizam a Realidade Vitual com o
objetivo de recriar ao máximo a sensação de realidade para os usuários. Por sua
vez, cerca de 45% das empresas utilizam a prototipagem rápida para a construção
de objetos 3D. 37,5% das empresas pesquisadas utilizam engenharia reversa para,
a partir de uma solução pronta, retirar todos os possíveis conceitos ali empregados.
E pouco mais de 16% das empresas utilizam outras ferramentas tecnológicas.
4
9
11
2 a 4 anos
5 a 10 anos
mais de 10 anos
Gráfico 2 - Há quanto tempo as empresas utilizam as tecnologias estudadas
Analisando o gráfico 2 pode-se notar um certo equilibrio entre as o número de
empresas que adotaram essas tecnologias há 5-10 anos, cerca de 45%, e o número
de empresas fora desse intervalo de tempo. Sendo que 17% das empresas
adotaram essas tecnologias a mais de 10 anos.
Podendo ser evidenciado que a grande maioria das empresas já possuem contato
com as tecnologias mencionadas anteriormente a um tempo mínimo de 5 anos e
nenhuma delas dizem ter começado a lidar com o uso de recursos tecnológicos a
pouco tempo, o que trata-se de um fator importante, pois apesar destas técnicas
serem novas elas já possuem tempo de uso considerável.
31
SENAI/DR-BA
Mais 75%
3
75%
5
50%
7
25%
4
Menos de 25%
2
0
2
4
6
8
Gráfico 3 - Qual a redução de tempo no desenvolvimento com a utilização dos recursos tecnologicos
abordados
No gráfico 3 os seguintes resultados foram coletados: 7 responderam 50%, 5
responderam 75%, 4 25%, 3 mais de 75% e 2 menos de 25%.
Podendo ser notado no gráfico acima, que apesar da pouca diferença entre a
quantidade de respostas dadas para cada alternativa o que prevalece é uma
mehoria de 50 % no ganho de tempo, sendo assim isto vária muito de empresa para
empresa e qual tipo de recurso está sendo adotado mas independetemente o ganho
costuma ser superior a 50% o que trata-se de um aspecto bastante positivo.
5. Conclusões
Com este relatório final é notório que a utilização dos recursos tecnológicos na fase
de concepção favorece o crescimento das empresas, de modo que possam atender
o mercado com produtos a um custo competitivo, aprimorando a qualidade dos
mesmos, além do aumento da produtividade em geral. Foi possível observar que a
maioria das empresas já fazem uso de algum tipo de tecnologia no desenvolvimento
de seus produtos e dão-se por satisfeitas com os resultados obtidos. A redução no
prazo de execução dos projetos impacta nos resultados financeiros, este aspecto
necessita de melhoria, pois as empresas de um modo geral não tem conseguido
atingir sempre os seus prazos e então sofrem impactos em relação a custo, que rara
as vezes os reais gastos são os mesmos que estavam em orçamento. Seria
interessante mellhores treinamentos para uso de novas tecnologias.
Enfim, os resultados buscados foram alcançados podendo ser evidenciados durante
o relatório grandes avanços no desenvolvimento de produtos industriais com o uso
de ferramentas tecnológicas na etapa de concepção.
6. Referências
Azevedo, F. (2005). Prototipagem rápida no ciclo de design iterativo de aplicações multimídia para
formação de professores. 2005. 90 f. Monografia (Graduação em Ciência da Computação) . Centro de
Informática, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2005.
Coutinho (2006). Prototipagem Rápida como Forma de Envolvimento de Usuário em Metodologia Ágil de
Desenvolvimento de Software. Monografia (Graduação em Ciência da Computação) . Centro de
Informática, Universidade Federal de Pernambuco, Recife, 2006.
32
SENAI/DR-BA
DIAS, A.B. Engenhan'a Reversa: uma porta ainda aberta, Produto & Produção, Porto Alegre. v.2. n.l, p 17, fev. 1998.
Engenharia
Reversa
na
Engenharia
de
Software.
Disponível
em:
http://www.dcc.ufrj.br/~schneide/es/2001/1/g18/Engenharia%20Reversa.htm> Acesso em: abr 2010.
<
Engineers’ CAx education—it’s not only CAD Dankwort, C. W., Weidlich R., Guenther, B., Blaurock, J.E.
Computer-Aided Design 36 (2004) 1439–1450
HOLTZ (2009). Estudo sobre a transferência de informações geométricas entre sistemas CAD-CAM.
Dissertação (título de Mestre em Engenharia Mecânica). Sociedade educacional de Santa Catarina
Instituto Superior Tupy, Joinville, 2009.
SHERMAN W.R. CRAIG A.B. Understanding virtual Reality. Morgan Kaufmann, Sanfracisco, 2003.
VOLPATO, Neri. Prototipagem Rápida: tecnologia e aplicações. 1ª Edição. São Paulo: Edgard Blucher,
2007.
33
SENAI/DR-BA
Estudo dos métodos e sistemas necessários para instalação e
instrumentação de motores em bancada dinamométrica e
realização de ensaios e testes do sistema
Victor Bomfim Manera *, Márcio Augusto Sampaio de Carvalho**,
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, victor.manera@fieb.org.br
** Mestrando em Engenharia Industrial , Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, marcio.carvalho@fieb.org.br
Resumo
O presente trabalho propoem-se a comparar os combustíveis E25, E50, E75, GNV,
AEHC e AEAC em um motor flexível com capacidade volumétrica de 1.4 litros nas
condições de rotação de 1500 rpm, 2000 rpm e 2500 rpm. Através da
instrumentação do motor e da bancada de testes, foi possível aferir e comparar
parâmetros como potência, torque, consumo mássico de combustível, emissão de
poluentes e eficiência térmica.
Palavras chave: Dinamômetro,Motores Flexíveis,Combustíveis.
1. Introdução
Atualmente é indiscutível a necessidade do desenvolvimento de novas fontes
energéticas alternativas ao petróleo. O uso do álcool etílico aparece como forma de
minimizar o agravamento do efeito estufa, uma vez que parte do CO2 emitido na
queima é absorvido no seu processo de produção a partir da cana-de-açúcar.
Também por se tratar de um combustível de origem da biomassa, sua fonte de
origem é renovável.
Os motores “flex”, que tiveram essa denominação por poder trabalhar com mais de
um tipo de combustível, necessitam de estudos constantes com objetivo de avaliar
sua potência, torque, emissão de poluentes e consumo mássico, tanto quando
utilizados combustíveis puros ou em diferentes percentuais de mistura entre álcool e
gasolina.
A partir de estudos realizados em dinamômetros de motores, resultados poderão ser
aperfeiçoados, garantindo o cumprimento das legislações cada vez mais rigorosas
quanto à emissão de poluentes.
2.1 Combustíveis Utilizados em Motores de Combustão Interna
Os combustíveis utilizados em motores de combustão interna, em sua maioria, são
compostos por hidrocarbonetos. Podem ser originados de fontes minerais e
vegetais. De fontes minerais, aparecem os derivados do petróleo, como óleo diesel,
gasolina e querosene. De fontes vegetais, aparecem os álcool combustíveis, como o
etanol e o metanol e os variados tipos de biodiesel.
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SENAI/DR-BA
Os produtos do petróleo são obtidos através do processo de destilação fracionada. A
gasolina, como um desses produtos, sai da refinaria como gasolina tipo “A”, sem
álcool anidro nem aditivos. Após a adição de álcool anidro, conforme Resolução
ANP nº 36, de 06/12/2005, obtêm-se a gasolina tipo “C”. O percentual de álcool
anidro adicionado à gasolina no Brasil é atualmente de 25%.
O Gás Natural Veicular, basicamente originado de reservas de petróleo é constituído
em sua maioria por metano e é considerado também um combustível mais limpo e
mais econômico.
2.2 Motor Utilizado nos Ensaios
Para a realização dos ensaios foi utilizado um motor flex com 1.4L de capacidade
volumétrica, equipado com kit de adaptação para GNV. Os valores de torque e
rotação foram alcançados através da instrumentação de um dinamômetro hidráulico
acoplado ao motor através de eixo cardan.
2.2.1 O Dinamômetro
Figura 1 – Bancada dinamomêtrica do Laboratório de Motores – LEN/UFBA
A bancada dinamométrica utilizada nesse estudo, localizada no Laboratório de
Motores da Universidade Federal da Bahia, é constituída pela base estrutural,
dinamômetro hidráulico, sistema hidráulico e o sistema de automação e controle. A
célula de carga e o sensor de rotação, assim como sensores de temperatura, vazão
e pressão são fundamentais para o correto funcionamento do sistema.
2.4 Fórmulas usadas
Os dados para as fórmulas foram conseguidos pela comunicação do dinamômetro
via software e pela instrumentação do motor. Para cálculo da potência foi usada a
seguinte fórmula:
35
SENAI/DR-BA
Potência =
Torque × Potência × 2π
60
Os dados de Poder Calorífico Inferior (PCI) dos combustíveis foram fornecidos pela
ANP e usados, por exemplo, nos cálculos da eficiência energética:
⋅
η=
W
⋅
η F × PCI
⋅
⋅
Onde: W é a potência do motor e η F é o consumo mássico de combustível.
Na verificação da emissão de poluentes foi utilizado aparelho com sonda para captar
os percentuais dos gases de escape.
Abaixo são mostrados os gráficos com os resultados obtidos:
Figura 2 – Resultados de Potência do Estudo
O gráfico 1 mostra que os combustíveis AEHC e AEAC apresentaram os melhores
resultados de potência em relação aos demais combustíveis. Percebe-se também
que a 1500 rpm há uma maior equalização da potência dos combustíveis utilizados,
em comparação com os outros regimes de rotação usados nos ensaios.
Figura 3 – Resultados de Eficiência Térmica
36
SENAI/DR-BA
O gráfico 2 revela a eficiência térmica dos combustíveis, a melhor delas alcançada
pelo GNV nos três regimes de rotação. Esse resultado tem embasamento na relação
do produto entre o pequeno consumo mássico de combustível e o PCI alto – produto
definido como energia do combustível.
4. Conclusão
Este trabalho permite concluir que os combustíveis com maior percentual de álcool
foram os que apresentaram os melhores resultados de potência. A melhor eficiência
energética foi registrada pelo GNV seguido basicamente dos combustíveis com
maior percentual de álcool e por fim o gasohol. A partir da tabela 1 pode-se afirmar
que os combustíveis apresentam menores percentuais para um determinado tipo de
poluente e maior para outro.
5. Referências
ANP – Agência Nacional de Petróleo. Disponível em: < http://www.anp.gov.br > Acesso em: jun 2011.
37
SENAI/DR-BA
Composto de silicone para aplicação em isoladores de energia
elétrica
Marcela Menezes L.D. Santos*; Manuel Alpire Chávez**
* Bolsista de Iniciação Científica - Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, marcela.santos@fbest.org.br
** Eng M.Sc, Orientador de Iniciação Científica - Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, alpire@fieb.org.br,
Resumo
Os compostos de silicone reticulados são amplamente usados em isoladores para
linhas de distribuição de corrente elétrica. Comparado com outros materiais
poliméricos e cerâmicos, eles mostram ótimos desempenhos em função da sua
hidrofobicidade e resistência ao trilhamento, durante longos períodos, mesmo
quando contaminados com poluentes de diversos ambientes agressivos. Este
trabalho tem por objetivo estudar os tipos de compostos de silicones que existem no
mercado, visa identificar os melhores materiais para esta aplicação. Na fase inicial
ficou prevista a avaliação das propriedades físicas, mecânicas e elétricas e seleção
dos melhores compostos, em escala de laboratório, que é apresentada neste
trabalho. Numa segunda fase planeja-se a confecção de isoladores, com os
melhores compostos identificados, e avaliação e testes de campo.
Palavras chave: Borracha de silicone, Siloxano, Isolador elétrico, Hidrofobicidade.
1. Introdução
A interrupção na geração ou na transmissão e distribuição de energia elétrica causa
sérios problemas e prejuízos para a sociedade. Uma das razões das interrupções é
o depósito de poluentes na superfície dos isoladores que, durante chuvas ou
nevoas, podem dar passagem às correntes e provocar uma combustão.
Existem no mercado diversos tipos de isoladores poliméricos e cerâmicos, porém
todos, em maior ou menor grau, apresentaram perda de desempenho ao longo do
tempo de exposição à intempérie.
O composto de silicone reticulado é um dos materiais que tem mostrado um ótimo
desempenho, comparado com outros materiais, em função da sua hidrofobicidade e
resistência ao trilhamento, durante longo tempo, mesmo quando contaminado com
poluentes de ambientes agressivos.
O objetivo deste trabalho é analisar os diversos compostos preparados por
empresas que fabricam ou formulam borrachas de silicone para selecionar aqueles
que mostram as melhores propriedades para aplicação em isoladores.
Foram contatadas as empresas Dow Corning, Wacker, Bluestar, Momentive e STC
silicone e solicitado os melhores compostos para confecção de isoladores para
linhas de distribuição de 13,5 a 45 kV de tensão.
Todas elas forneceram amostras dos compostos sobre os quais estão sendo
realizados os seguintes trabalhos:
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SENAI/DR-BA
- Reticulação dos compostos em prensa quente
- Confecção de corpos de provas para propriedades mecânicas, físicas e elétricas
- Ensaios das propriedades: tensão, deformação, dureza, densidade,
hidrofobicidade, no SENAI Cimatec
- Ensaios das propriedades elétricas: resistência ao trilhamento, no LACTEC de
Paraná.
Os poliorganosiloxanos, conhecidos como “silicones”, têm tido grande importância
comercial em função de algumas características específicas que os diferenciam dos
outros elastômeros, alguma delas relacionadas à presença de pequenas
quantidades de radicais como vinila, fenila ou fluoro-alquila [NAGDI,1987].
Atualmente tem uma amplia gama de aplicações destacando-se seu uso em
emulsões, construção civil, revestimento têxtil, automobilístico, higiene, estética e
saúde, eletro-eletrônico e outros [ABIQUIM, 2010].
Os poliorganosiloxanos, tem esqueleto inorgânico constituído de átomos de silício e
oxigênio alternados, com radicais orgânicos, preferencialmente radicais metila,
ligados lateralmente ao silício. Na sua nomenclatura usam a letra Q, símbolo dos
elastômeros de silicone que têm silício e oxigênio na cadeia principal.
Fig. 1. estrutura de um polímero siloxano
Em função da sua estrutura molecular podem ser considerados como materiais
intermediários entre os silicatos inorgânicos e os polímeros orgânicos. A energia de
ligação Si–Si é menor que a da ligação C–C assim, os silanos são menos estáveis
do que seus correspondentes alcanos. Em contrapartida, a ligação Si–O (siloxano) é
mais estável do que a ligação C–O o que lhe da boa estabilidade térmica, muito
superior às dos elastômeros base carbono [PEARCE, 1972].
A maioria dos
silicones tem a fórmula empírica de unidade de repetição ((CH3)2SiO)n e são
referidos como poli-dimetilsiloxanos ou DMQ [RODGERS, 2004].
O caráter polar da ligação siloxano dentro da estrutura helicoidal está envolvido por
grupos metila, essencialmente apolares. Este envoltura e o largo volume molar das
moléculas de polisiloxanos são a razão de que exista uma baixa atração intermolecular.
[FRANTA, 1998]. Em função disso o poli-dimetilsiloxano apresenta uma baixa tensão
superficial, típica de uma superfície orgânica, o que o torna, repelente a água.
Os silicones apresentam alta resistência à degradação por exposição à raios UV, ao
intemperismo, efeito do ozônio e às temperaturas ambientais. São resistentes ao calor e
podem ter uma faixa de temperatura de serviço de -45°C a +145°C aproximadamente.
A hidrofobicidade dos silicones é muito útil na aplicação em isoladores elétricos.
Quando ocorre o espalhamento da água sobre a superfície de um isolador as
39
SENAI/DR-BA
correntes de fuga passam através da lâmina de água formada. Posteriormente a
lâmina vai evaporando, forma uma banda seca onde ocorre o arco voltaico que
provoca o trilhamento e degradação do material. A hidrofobicidade do silicone não
favorece a formação do filme aquoso e sim ao aparecimento de gotículas que,
separadas umas das outras, não permitem a passagem das correntes de fuga e
evitam o trilhamento.
Fig. 2. Isoladores híbridos com proteção de borracha de silicone reticulada
Fig. 3 – formação da lâmina de água e da banda seca no isolador
Fig. 4 – Formação de arco voltaico e trilhamento na superfície do isolador
Fig. 5: A hidrofobicidade do silicone forma gotículas de água que não permitem a passagem
de corrente elétrica, nem trilhamento.
3. Metodologia
O trabalho envolveu o uso de moldes e compostos de borracha reticuláveis
específicos para esta aplicação.
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SENAI/DR-BA
Foram confeccionados três moldes para reticulação da borracha em prensa quente.
Considerando que a hidrofobicidade da borracha é uma propriedade fundamental
para conferir a repelência a água que, por sua vez, evita o trilhamento, foi
necessário aplicar um revestimento superficial que facilite a desmoldagem da
borracha. O uso de desmoldantes (emulsões de produtos apolares) poderia
contaminar a superfície da borracha e influir nos ensaios de hidrofobicidade. Os
moldes foram revestidos com um composto fluorado para facilitar a desmoldagem.
Os compostos de borracha de silicone foram conseguidos das empresas
DowCorning, Bluestar, Wacker e STC.
Os compostos de borracha de silicone estão sendo reticulados numa prensa a
quente, durante um período de 5 a 8 minutos, a uma temperatura de 160 a 180 oC.
Na prensa estão sendo obtidas lâminas de diferentes espessura. Nessas lâminas
são estampados os corpos de provas para ensaios mecânicos, físicos e elétricos,
conforma normas técnicas.
4. Resultados
Até o momento somente foram confeccionados os corpos de prova dos diversos
compostos recebidos.
As propriedades mecânicas e físicas encontram-se em andamento.
5. Conclusões
Aguardando a conclusão do levantamento das propriedades
6. Referências
ABIQUIM. www.abiquim.org.br/silicones/mercado.asp. Acessado em Nov/2010.
AHMED, N.; SRODAWA, R.; SRINIVAS, N. The validity of tracking chamber tests in testing silicone rubber
insulators. TDC - IEEE. 1999.
FERNANDES, B. M. P. Dissertação “Influência do processo de reticulação no comportamento de um
compósito de poli(dimetil-siloxano)”. Instituto Militar de Engenharia, Dpto. de Ciência e Tecnologia, Rio de
Janeiro, 2009.
KAMAGAI, S; YOSHIMARA, N. Tracking and erosion resistance stability of highly filled silicone and alloy
materials against electrical and environmental stresses. IEEE Proceedings on Generation, Transmission
and Distribution. Vol. 1050 no. 4, 2003.
NAGDI, K. Manualle della Gomma, Editora Tecniche Nuove, 1987.
PEARCE, C.A. Silicon chemistry and applications -Monographs for teachers. Londres: Ed. The chemical
society, 1972.
RODGERS, B (Editor). Rubber Compounding - Chemistry and Applications. Marcel Dekker Inc. USA,
2004.
FRANTA, I (Editor). Elastomers and rubber compounding materials. Studies in polymer science. Elsevier
Science Publishing Co. pag. 228. 1989.
41
SENAI/DR-BA
Projeto de controladores de processos contínuos através de
laborátorios virtuais
Talitha Evangelista Ferreira da Silva *, Milton Bastos de Souza **
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, talithaferreira89@hotmail.com
**Mestre em Engenharia Elétrica , Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC,
milton.bastos.black@gmail.com
Resumo
Este trabalho tem como objetivo à implementação de experimentos virtuais em
controle de processo com o Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench
(LabVIEW), onde o usuário possa interagir com as simulações através de uma
interface amigável, em um sistema simples e eficiente, que possibilite efetuar
experiências de malhas de controle. A finalidade é possibilitar a execução de
experiências reais de sistemas de controle de malhas de nível e temperatura, em
uma tela interativa com objetivo de ajudar o pesquisador na solução dos seus
problemas em automação industrial, dispondo de ferramentas que são capazes de
realizar experiências voltadas, principalmente, para implementação de tópicos no
estudo de sistemas de controle, tais como monitoração de sistemas em malha
aberta, malha fechada, sistemas de primeira e de segunda ordem, implementação
de vários tipos de estratégias de controle de processos. A ferramenta de trabalho
será LabVIEW, versão 2009, que possui telas que representam o processo e que
podem ser animados em função das informações recebidas pelo CLP,
controladores, etc.
Palavras-Chave: Implementação; LabVIEW; Controle de malhas.
1. Introdução
Na automação industrial, controladores de processo são equipamentos
responsáveis pelo controle de processo industrial ou parte dele através de
algoritmos de controle específicos, tais como PID, lógica fuzzy ou redes neurais. Em
grande parte das configurações, um controlador é responsável por uma única malha
de controle. Esses instrumentos são dedicados em sua função e podem enviar
dados diversos para outros dispositivos ou outras malhas no processo. Entre outros,
podemos encontrar em diversos tipos de plantas industriais, controladores de
temperatura (pirômetros), vazão, pressão, nível, posicionamento, etc. Em geral isso
é feito por controladores lógicos programáveis (CLPs), sistemas digitais de controle
distribuído (SDCDs) ou equipamentos semelhantes. Tanto a indústria de processos
quanto a de manufatura estão sob uma pressão crescente para maximizar a
eficiência, reduzir o tempo ocioso e aumentar o rendimento. Engenheiros e
especialistas na área reconhecem que o segredo para fazer essas implementações
são informações precisas e atualizadas. Entretanto, o desenvolvimento da
informação é complicado devido à grande variedade de software e hardware
existente em uma planta industrial e a limitação de sistemas tradicionais. A
incorporação de um ambiente de desenvolvimento gráfico (laboratório virtual), em
um sistema já existente, serve para adicionar medições, analisar o processo para
42
SENAI/DR-BA
coletar dados complexos e convertê-los em informações úteis. Além disso, devido à
fácil integração deste laboratório, é possível conectar e fornecer a informação onde
ela for necessária seja em um banco de dados, um painel baseado em web ou até
em um hardware de controle já existente. A estrutura de sistema de controle
simulada utiliza a arquitetura clássica de controlador em série com a planta a ser
controlada e com esquema de realimentação unitária. Na simulação, o usuário pode
visualizar e entrar com valores para parâmetros como: tipo de controlador P
(proporcional) ou I
(integral) ou
PI
(proporcional/integral) ou
PD
(proporcional/derivativo) ou PID (proporcional/integral/ derivativo), tipo de planta (1ª
ou 2ª ordem), podendo possuir dinâmica no numerador (zeros), além de atraso de
transporte; sinal de perturbação de carga e entrada tipo degrau ou senoidal ou ainda
uma combinação de ambos.
O LabVIEW é o laboratório virtual que será utilizado pelo pesquisador, é um
ambiente de desenvolvimento gráfico que complementa o IEC 61131-3 baseado em
CLPs, incorporando um computador pessoal (PC) e tecnologias embarcadas para
análises em tempo real, monitoramento, controle avançado, e manutenção preditiva.
É possível aumentar significantemente o desempenho, produtividade e
disponibilidade utilizando LabVIEW em seus sistemas baseados em CLPs. Ele
aumenta a capacidade de medições industriais com novas funcionalidades
projetadas para análise e controle avançados, gerenciamento de sistemas
distribuídos aprimorados e novas interfaces homem-máquina (IHMs). Com o
LabVIEW, o usuário pode utilizar uma ferramenta de software para desenvolver e
projetar sistemas industriais e implementar sistemas industriais de alto desempenho
em medições, controle e análise avançada baseados em arranjo de portas
programável em campo(FPGA), comunicação com sistemas existentes, e interfaces
homem máquina.
Assim sendo, a inserção de ferramentas virtuais que possa subsidiar pesquisadores
em soluções de automação será de grande valia para faculdade SENAI Cimatec. Ela
permitirá a resolução de problemas com o mínimo de investimento em infraestrutura.
Além disso, a atualização destas ferramentas será basicamente atualização de
software e isto não onerará muito o custo do laboratório de automação, quando
comparado com laboratórios de automação e controle baseados na utilização de
Plantas Pilotos.
Para comprender os elementos que compõem uma malha de controle, foi utilizado o
livro de OGATA, Engenharia de Controle Moderno. Para a parte de metrologia, tais
como:o resultado de uma medição, para expressar de forma numérica o valor de
uma grandeza física, sempre esta associada a uma incerteza inerente ao processo;
os fatores que influenciam nos erros dos valores medidos devem ser do
conhecimento do operador, tais como condições ambientais que impliquem em
correções para comparação com os valores normalizados; métodos indiretos de
medida quem envolvam operações matemáticas; instrumentos envolvidos, foi
utilizado o livro do autor Lira, Francisco Adval de. Metrologia na Indústria. 2.ed. São
Paulo. O conhecimento de Instrumentação Industrial foi de extrema importância para
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SENAI/DR-BA
este projeto e pode ser obtido através do livro de SOISSON, Harold E.
Instrumentação industrial. Paraná: Hemus, 2002. Estudo teórico e prático (lições de
apredizagem) foi obtido no manual LABView Básico I e II, e além disso pode obter
informações sobre outros projetos acadêmicos no próprio site da National
Instruments que ajudou bastante em alguns problemas que obtive.
3. Metodologia
Primeiramente foi necessário obter um conhecimento sobre instrumentação
industrial, especificamente sobre os elementos que compõem uma malha de
controle, esse estudo foi realizado através do livro de OGATA, Engenharia de
Controle Moderno, onde há dois tipos de malhas: aberta e fechada. A primeira é
quando a saída do sistema de controle não tem efeito na ação do controle, ou seja,
a saída nem é medida nem é realimentada para comparação com a entrada, se
houver distúrbios num sistema deste tipo a tarefa não será desempenhada. Já a
malha fechada, o sinal de saída possui um efeito direto na ação de controle, são
sistemas realimentados para que se reduza o erro e a saída mantenha-se em um
valor desejado. Entender a diferença de malha aberta e fechada é de extrema
importância para identificar e definir as entradas e saídas para que se possa projetar
um algoritmo, fluxograma e/ou diagrama de transição de estados para ajudá-lo a
chegar à solução do software. Os elementos que compõem uma malha são:
variáveis de processo, variável controlada, variável manipulada, meio controlado e
agente de controle. As variáveis de processo são aquelas condições externas e
internas que afetam o desempenho do processo. O processo pode ser controlado
medindo-se a variável que representa o estado desejado e ajustando
automaticamente as demais, de maneira a se conseguir um valor desejado para a
variável controlada. Variável controlada ou variável do processo indica mais
diretamente a forma ou o estado desejado do produto. Variável Manipulada é aquela
que o controlador atua sobre ela, com a intenção de manter sempre o valor
desejado, ela pode ser qualquer variável que cause uma variação rápida na variável
controlada do processo. Meio controlado é a energia ou material no qual a variável é
controlada. Por fim, agente de controle é a energia ou material do processo,
enquanto a variável manipulada corresponde a uma condição ou característica.
A segunda parte do processo foi o estudo do LabVIEW Básico I e II.O manual do
LabVIEW ajuda a ter um introdução ao software, que é uma linguagem de
programação gráfica que usa “icons” ao invés de linhas de texto para criar
programa.Estudando este manual ficou simples:entender painéis frontais, diagramas
e blocos, ícones e connector panes,usar as estruturas de programação e tipos de
dados que existem no LabVIEW,utilizar várias técnicas de edição e depuração,criar
e salvar Vis (instrumentos virtuais) para que estas sejam utilizadas como sub Vis,
mostrar e armazenar dados, criar aplicações que utilizam dispositivos DAQ (sistema
de aquisição de dados).Este módulo utiliza um método de desenvolvimento de
software que serve como estrutura para o desenvolvimento prático de todos os
exercícios. Na maioria dos exercícios, é passado um cenário e passos do projeto.
Depois você completa a implementação com testes e os passos de manutenção. Só
assim, foi possível aprender a criar implementações de sucesso. No método de
desenvolvimento de software, há os seguintes passos: Definir o problema (cenário),
Desenvolver um algoritmo e/ou um fluxograma, Implementar o projeto, Testar e
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SENAI/DR-BA
verificar a implementação, Manter e atualizar a implementação. Durante este estágio
do método de desenvolvimento de software, é definido qual é o problema para que
você possa abordá-lo com todos os fatores identificados. Você pode ignorar fatores
externos durante esta fase e focar no núcleo do problema que você deve resolver. A
maneira que o problema é identificado inicialmente pode economizar tempo
enquanto se projeta e implementa a solução. Após determinar o escopo do
problema, é preciso projetar uma solução analisando o problema. Parte da análise
da solução é identificar as entradas e saídas do programa, assim como qualquer
requisito adicional. Após serem definidas as entradas (As entradas indicam o dado
puro que você precisa processar durante a resolução do problema.) e saídas (As
saídas representam o resultado de cálculos, processamento ou outras condições
que o processo de solução do problema implemente.), pode-se projetar um
algoritmo, fluxograma e/ou diagrama de transição de estados para ajudá-lo a chegar
à solução do software. Um algoritmo é uma série de passos que processam suas
entradas e criam as saídas. O diagrama de transição de estados é um tipo
específico de fluxograma muito utilizado quando são criadas máquinas de estados
no LabVIEW, permitem que você indique claramente os estados do programa e o
que causa uma transição do programa de um estado para o próximo. No estágio de
programação, na verdade é criado um código para seu algoritmo ou fluxograma.
Quando escrevemos um código em linguagens baseadas em texto, o algoritmo
traduz satisfatoriamente a cada linha de código, dependendo do nível de detalhe
mostrado no algoritmo. Devido o LabVIEW ser uma linguagem gráfica de
programação, o fluxograma funciona quase da mesma maneira.
Na Lição 10, estudaremos Técnicas e Padrões Comuns de Projeto, aonde teremos
mais informações sobre implementação de Vis a partir de um fluxograma ou um
diagrama de transição de estados. Devido o LabVIEW ser uma linguagem gráfica de
programação, o fluxograma funciona quase da mesma maneira. Na Lição 10, foram
estudados Técnicas e Padrões Comuns de Projeto, aonde obtive mais informações
sobre a programação de Vis a partir de um fluxograma ou um diagrama de transição
de estados. Teste e verificação é uma parte importante do método de
desenvolvimento de software. É necessário ter certeza de testar sua implementação
com dados que são e não são lógicos para a solução criada. Testar dados lógicos
verifica que as entradas produzem o resultado esperado. Ao testar com dados não
lógicos, você pode verificar se o código faz um gerenciamento efetivo de erros.
A manutenção é um processo contínuo de resolução de erros de programação
adicionando mudanças em paralelo à solução original de um problema.
Atualmente vem sendo estudado controle de nível no LabVIEW, esse controle pode
ser feito pela medição direta ou indireta. Pelo método de medição direta, é a
medição em que tomamos como referência a posição do plano superior da
substância medida, pode ser realizada: pela observação visual direta, através de
comparação com uma escala graduada; pela determinação da posição de um
detector, como uma bóia, sobre a superfície do produto que se deseja medir; pelo
contato de eletrodos com a superfície livre do nível a ser medido; pela interrupção de
um feixe de luz enviado para uma célula fotoelétrica, pela interposição entre o
emissor e a célula do produto cujo nível se deseja medir; pela reflexão de ondas de
rádio ou sônicas na superfície livre do produto. Já a medição indireta, é o tipo de
medição que se faz para determinar o nível em função de uma segunda variável.
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SENAI/DR-BA
Agora o estudo está voltado para fazer o controle de nível com LabView, um passoa-passo de como conseguir realizar e como usar os VI´s, para inicio é possível
controlar pela plataforma de booking, no browser, é possível escolher três modos de
interação: Main Painel, Graphs ou Level Control. No modo Main Panel, supondo que
seja o controle de nível de água, num sistema com uma bomba, pode atuara bomba
e a válvula de descarga e variar o fluxo de entrada de água, ao mesmo tempo é
possível monitorar o estado dos vários detectores (on/off) e o valor do nível de água
medido pelo instrumento utilizado.Se utilizado o Graphs, pode-se ver a evolução
gráfica do nível de água no tanque superior para cada VI utilizado, existe um check
boxes para cada VI.
Finalmente, se for utilizado o modo de interação Level Control, pode-se observar o
comportamento do sistema quando ativado um controlador de nível PID, para que
isso ocorra é necessário seguir alguns passos:
1. Introduzir o ganho proporcional (Kc), a constante de integração (Ti) e a constante
de derivação (Td).
2. Visualizar o nível atual de água, nesse caso, (medido pelo VI) e introduzir a
referência do nível desejado.
3. Pressiona o botão START para iniciar o controle.
Este projeto teve como finalidade a elaboração de um sistema de monitoração e
controle de ensaios experimentais. Foi desenvolvido uma infra-estrutura com base
em instrumentação virtual e uma metodologia para o desenvolvimento de um
laboratório virtual, utilizando LabVIEW da National Instruments. O intuito maior foi o
controle dos parâmetros de funcionamento de um sistema real de controle de nível,
temperatura e pressão, utilizando uma interface amigável e intuitiva. Sendo assim foi
possível contribuir com a aquisição de dados a distância para auxiliar no estudo de
sistemas reais e virtuais que disponham de controle e a disposição de dados para
elaboração de um relatório didático.
5. Conclusões
Com os estudos realizados e entendimento dos tópicos no manual do LabVIEW foi
possível estar apta para começar a resolver os problemas passados no manual e até
mesmo os que obtive ao longo da pesquisa . Os projetos como de controle de nível,
temperatura e pressão foram realizados satisfatoriamente até o presente momento.
6. Referências
NATIONAL INSTRUMENTS. LabVIEW 5.1. Austin: National Instruments, c1999 disponível em:
<http://cnx.org/content/m12193/latest >
PERSON, Addison-Wesley. Engenharia de Software. 8. ed. São Paulo: Prentice Hall, 2007. 240-256 p.
OGATA, Katsuhiko. Engenharia de controle moderno. 4. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003. 813 p. ISBN 85-2161243-5
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KESTER, Walt. Data Conversion handbook. Amsterdam: Elsevier, 2005. 895 p. ISBN 13: 978-0-7506-78414,10: 0-7506-7
SMITH, Gary W. Controle de qualidade na indústria de malhas. Rio de Janeiro: SENAI/CETIQT, 1987. 74 p.
NATIONAL INSTRUMENTS. Disponível em: http://www.ni.com/dataacquisition
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SENAI/DR-BA
Visão computacional no reconhecimento de formas e objetos
Paula Rayane Mota Costa Pereira*, Josemar Rodrigues de Souza**,
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, paula.motac@gmail.com.
** Ph.D. em Informática, Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC,
josemarsbr@gmail.com.
Resumo
O desenvolvimento de ferramentas computacionais para resolver problemas na
gestão da produção, automação e controle de processos está se tornando uma
necessidade real no ambiente industrial. Neste contexto, sistemas de visão
computacional têm proporcionado uma larga contribuição em muitas etapas do ciclo
produtivo de um produto, como a orientação do movimento de um robô, a
automação de tarefas específicas em plantas de fabricação e controle de qualidade.
O presente artigo apresenta uma visão geral da utilização da visão computacional
em sistemas produtivos, traz algumas técnicas e ferramentas empregadas para esta
atividade e apresenta um modelo de robô construído e utilizado na LARC (Latin
American Robotics Competition) que tinha como principal sistema de aquisição e
processamento de dados a visão computacional. Alguns aspectos relevantes, como
reconhecimento de padrões, principalmente, serão apresentados e discutidos.
Palavras-chave: Visão Computacional, Robótica Inteligente, Processamento de
Imagem.
1. Introdução
Os novos sistemas de visão computacional têm sido utilizados com sucesso,
juntamente as inúmeras técnicas de processamento de imagem desenvolvidas por
especialistas para as mais variadas aplicações, já que um problema aplicado a visão
computacional é sempre distinto, sendo necessária análise do problema para
escolha da técnica mais indicada à aplicação.
Atualmente diferentes áreas fazem uso da visão computacional, como medicina,
astronomia, analise de impressões digitais, reconhecimento de assinaturas,
manufatura, robótica autônoma, entre outras.
Em um sistema, para um reconhecimento de imagem, deve-se, a partir de uma
imagem ou um objeto, extrair informações desta imagem através de algum hardware
capaz de obter tais informações, como câmeras (webcam) e sensores (scanner),
processar as informações desta imagem utilizando um algoritmo para tal, e, por fim,
executar determinada ação dependente dos dados obtidos no processamento da
imagem.
A Figura 1 mostra a arquitetura lógica de comunicação de dados de uma aplicação
da visão computacional utilizando uma câmera e controladores.
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SENAI/DR-BA
Figura 1: Representação de uma arquitetura lógica de controle
Devido à crescente automatização dos processos produtivos, busca-se proporcionar
aos sistemas computacionais e de robótica capacidade de tornar automática a
execução de tarefas complexas. No atual estágio de desenvolvimento da indústria
brasileira, muitas destas tarefas complexas (que muitas vezes são repetitivas) são
realizadas por operadores humanos (ORTH, 1998).
Segundo Caetano, a organização de um sistema de visão computacional depende
de sua aplicação, assim como a implementação específica deste sistema depende
também se sua funcionalidade é pré-especificada ou se existe alguma parte de
aprendizagem durante a operação.
Algumas aplicações específicas de reconhecimento de formas no ramo da Visão
Computacional estão atraindo muitos pesquisadores durante os últimos anos,
sobretudo o problema de reconhecimento de faces que conta com a busca do
mercado por essas aplicações e à acessibilidade da tecnologia necessária para o
seu desenvolvimento. Essas aplicações são principalmente voltadas para a área de
segurança, como métodos de identificação pessoal - crachá, carteira de motorista,
leitura de impressão digital e íris dos olhos (Reaes, 2006).
Outra aplicação muito empregada está no reconhecimento de padrões, que
possibilita utilização de sistemas para controle de qualidade, metrologia, entre
outros. Segundo Feliciano, Souza e Leta (2005), a Metrologia por imagem consiste
no processo automatizado de inspeção/medição, e engloba conceitos de Metrolgia e
de Visão Computacional. É a medição sem contato que utiliza algoritmos
computacionais.
Pode-se destacar, ainda, algumas aplicações industriais neste contexto, como
identificação de erros, orientação de robôs, rastreabilidade de materiais em linhas de
produção, medição de peças. Além disso, há também técnicas que combinam visão
computacional a interferometria laser e uso de máquina de medição por
coordenadas para desenvolver sistemas de inspeção.
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SENAI/DR-BA
A Figura 2 mostra um diagrama de blocos para exemplificação da aplicação de
Visão Computacional na Metrologia.
Figura 2: Sistema de Visão Computacional para medição (baseada em Gomes e Velho, 1994)
Mesmo com muita tecnologia e pesquisa nesta área, ainda não existem sistemas de
reconhecimento de formas tão poderosos quanto a visão humana.
Entretanto, o sucesso dos sistemas de visão computacional está nas restrições
feitas acerca do universo da análise de imagens. O algoritmo poderá ser mais
eficiente quando houver mais restrições, porém este será menos genérico. Por
exemplo, um sistema que identifica objetos pretos num chão branco, precisa apenas
diferenciar o preto do branco. Algumas restrições são necessárias, desde que o
sistema continue funcional e robusto o bastante para sua aplicação.
3. Metodologia
Utilizou-se um sistema de visão computacional aplicado a um desafio proposto na
Competição de Robótica Latino Americana (LARC), categoria IEEE Open 2010, o
qual simulava um centro de distribuição de cargas onde um robô autônomo (sem
intervenções humanas no seu controle) deveria atuar na área de logística deste
centro, servindo como um manipulador e carregador de cargas (cubos) distintas que
estariam distribuídas em determinados lugares. Após localização destas cargas, o
robô deveria coletá-las e colocá-las em ordem de cores pré-estabelecidas em outro
local.
A Figura 3 ilustra o centro de distribuição que o robô deveria atuar, mostrando a
forma que as cargas/cubos estariam posicionadas inicialmente e como elas deveriam
ser organizadas, respectivamente.
A ordem do conjunto de cores da posição inicial era sorteada no inicio de cada prova.
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SENAI/DR-BA
Figura 3: Localização dos cubos no inicio da prova e no final, respectivamente.
Neste desafio havia inúmeras regras que o robô deveria respeitar.
Após testes com algumas arquiteturas e ferramentas para o controle do processo,
definiu-se o método para solução deste problema que consistiu num sistema de
Visão Computacional, o qual deveria captar informações do ambiente através de
uma câmera (webcam) e transmitir os frames captados para a CPU – utilizou-se um
nettop no robô para tal tarefa. A CPU recebia estes frames, e, através de um
algoritmo de processamento de imagem, tratava estas informações e, com base nos
dados recebidos, transmitia parâmetros para um microcontrolador, através de uma
comunicação serial/USB, que por sua vez estava conectado aos atuadores do robô,
como os motores, e executava a ação determinada pelos parâmetros recebidos.
A Figura 1 apresenta o diagrama em blocos da comunicação feita para este sistema.
O robô contava com sensores Infravermelho para detectar precisamente os objetos
durante o seu carregamento e descarregamento. Uma webcam era responsável pela
aquisição de imagens da arena.
O sistema de movimentação compunha de quatro rodas omnidirecionais,
possibilitando ao robô deslocamento em qualquer sentido, conforme a Figura 4.
Figura 4: Sistema de deslocamento
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SENAI/DR-BA
Para manipular a carga, foi utilizada uma garra em forma de pinça, a qual era
controlada por um servo-motor acoplado a uma caixa de redução que tinha como
função abrir e fechar a garra.
A Figura 5 mostra o robô na sua versão final.
Figura 5: Robô
Dentre os problemas provenientes deste estilo de competição, a capacidade do robô
de enxergar e se situar no ambiente foram os mais desafiadores.
Para permitir que o robô tivesse dados suficientes para poder se movimentar, a
imagem obtida pela câmera (webcam) era processada em tempo real. A
interpretação coerente desta imagem era feita utilizando a biblioteca OpenCV, com a
interface em C/C++, que é estável e de boa usabilidade. Esta biblioteca permite a
leitura de imagens diretamente da webcam, além de prover funções de tratamento,
detecção de bordas e diversos algoritmos de aprendizagem.
A imagem recebida da câmera era pré-processada antes de servir de entrada para o
modelo de mundo do agente. Este processo envolve o tratamento de imagem em
relação à luminosidade, cores, ruídos e cálculo da distorção causada pelo
posicionamento da câmera em relação ao centro do robô.
Através deste processo realizado, foi possível desenvolver um modelo de mundo que
atendia aos requisitos impostos pela competição.
A partir dos dados obtidos dos diversos sensores (distância, visão), o robô constrói
um modelo simplificado, baseado nos marcadores centrais do campo, assim como
certas linhas do campo como pontos para ajuste fino do alinhamento.
Ao iniciar uma corrida, o robô identificava sua posição no campo e então marcava a
posição de cada cor em relação ao campo. Feito isso, ele iniciava o processo de
transporte e armazenamento, mantendo o histórico de quais e quantos objetos já
tinham sido transportados. Para evitar que ruídos atrapalhassem na medição, o robô
buscava utilizar a base histórica como forma de medir o seu deslocamento e
alinhamento com seu objetivo.
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SENAI/DR-BA
Para evitar que pequenas variações no posicionamento, a partir de certa distância, o
robô ignora o sistema de visão e utiliza apenas os sensores de distancia para efetuar
o alinhamento.
5. Conclusões
Este trabalho apresentou utilizações de sistemas de visão computacional em
variadas áreas, assim como a descrição deste sistema aplicado a um robô autônomo
desenvolvido com base nos conceitos apresentados inicialmente.
Após a competição, que o robô foi projetado para participar, ele ainda apresentava
falta de robustez no seu programa de processamento de imagem devido ao uso da
visão como única solução, pois, o problema de auto localização, mapeamento do
ambiente, rastreamento e reconhecimento dos objetos e dos limites impostos ao
robô, estavam dependentes apenas do sistema de visão tratá-los, quando estas
tarefas poderiam ter sido divididas e incumbidas a outros componentes, como
sensores de linha, bússola, entre outros.
Devido ao fator apresentado e ao curto período de tempo de desenvolvimento deste
sistema, não foi possível concluí-lo com êxito para a aplicação que foi projetado.
Entretanto, os resultados obtidos foram bastante relevantes para continuação de
pesquisas na área de visão computacional e para disponibilização de informações e
ferramentas para esta linha de pesquisa.
6. Referencias
BRADSKI, G.; KAEHLER, A. - Learning OpenCV: Computer vision with the OpenCV library. O’Reilly
Media, 2008.
CAETANO, A. C. M. (2009) - Visão computacional como possibilidade de interatividade em trabalhos
artísticos. Brasília.
FELICIANO, F.F.; SOUZA, I.L.; LETA, F.R.; (2005) - Visão computacional aplicacada à metrologia
dimensional automatizada: considerações sobre sua exatidão. Universidade Federal Fluminense.
GOMES, J.; VELHO, L. Computação gráfica: Imagem. IMPA-SBM. 1994.
ORTH, A.; (1998) - Desenvolvimento e Implementação de um Sistema de Reconhecimento
Automático de Peças Mecânicas em uma Célula Flexível de Manufatura. Projeto RAP. Laboratório de
Automação Industrial, UFSC. Congresso da Sociedade Brasileira de Computação, SBC 98.
REAES, F.B. (2006) - Reconhecimento de Faces em Imagens: Projeto Beholder. Instituto de
Matemática e Estatística. Universidade De São Paulo, Departamento de Ciência da Computação.
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SENAI/DR-BA
Software modular para sistema eletrônico baseado na
Comunicação Alternativa Aumentativa (CAA)
João Venâncio Abreu Santos Filho *, Xisto Lucas Travassos Júnior **, Cleber Vinícius Ribeiro
De Almeida***
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, j.ve.filho@gmail.com
** Engenheiro Eletricista, Doutor em Engenharia Elétrica , Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia
SENAI CIMATEC, lucas,travassos@fieb.org.br
*** Engenheiro Eletricista, Mestre em Engenharia Elétrica , Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia
SENAI CIMATEC, cleber.vinicius@fieb.org.br
Resumo
O projeto de pesquisa visou o desenvolvimento de um software de interface gráfica
intuitiva e dinâmica, para auxílio à comunicação em diversas situações de
comprometimento das faculdades de expressão e compreensão lingüística. As telas
do programa foram planejadas com base nos métodos de Comunicação
Aumentativa Alternativa (CAA), um padrão de tecnologia assistiva de comunicação.
Desenvolvido para permitir sua execução em um dispositivo eletrônico portátil com
tela sensível ao toque (touchscreen), este software busca auxiliar a inserção de seus
usuários nos mais comuns contextos comunicativos funcionais.
Palavras chave: Acessibilidade, Tec. de comunicação, Sistemas Embarcados, Eng.
de produto.
1. Introdução
A interação e a comunicação são primordiais para a humanidade. A habilidade de se
comunicar envolve a troca de conhecimento, opiniões, até de simples anseios e
necessidades a serem expressas. Trata-se de muito mais do que a troca simples de
informações. É a caracterização do sujeito.
A partir da proposta da iniciativa do trabalho com engenheiros do SENAI CIMATEC
junto a uma fonoaudióloga do Centro Estadual de Prevenção e Reabilitação de
Deficiências (CEPRED), projetou-se um programa que promove a comunicação de
cidadãos com dificuldades para estabelecer vínculos de interação. Devido às suas
características é necessário um trabalho conjunto com especialistas que atuam na
recuperação de deficiências, sendo o desenvolvimento do software um processo
evolutivo.
2. Metodologia
O planejamento do software consumiu um tempo significativo. Cerca de dois meses
antes de iniciar qualquer código aproveitável. No entanto, foi extremamente
importante. Ele começou a partir de um estudo prévio das técnicas de tecnologia
assistiva, focadas à comunicação, incluindo os diversos padrões de comunicação
pictórica (Deliberato, 2007). Um dos padrões analisados foi o Picture Communication
Symbols (PCS) (Johnson, 1992). Este padrão possui figuras bidimensionais (2D)
coloridas, possibilitando o uso de fotos, palavras e números. É o mesmo utilizado
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SENAI/DR-BA
atualmente no CEPRED. Com este formato, facilita-se o entendimento, a
compreensão e a construção de frases adequadas a um contexto específico. No
padrão PCS, as figuras são divididas em pranchas de comunicação. Cada uma com
um tema ou local que designa as frases a serem escolhidas. Na Figura 1 pode-se
observar um exemplo de tela da prancha de comunicação, aplicativo principal do
programa.
Figura 1 – Prancha de comunicação, aplicativo principal do software.
Dificuldades oriundas dos possíveis usuários ao utilizar o programa, como a falta de
coordenação motora, dentre outras, deveriam ser analisadas, no intuito de não
conflitarem com as principais características do software. Com o auxílio da
profissional idealizadora do projeto, foi possível desenvolver o primeiro layout do
programa, considerando os aspectos acima citados. Deficiências motoras dos
usuários, por exemplo, impactariam no cuidado com o espaço para os elementos
visuais, bem como o espaço para o toque. (Mauri et al, 2006).
Software
CAA
Configuração
do
sistema
Imagens da
Prancha de
Comunicação
Monitoramento
das
entradas
Verificação
dos arquivos
Verificação dos
eventos de
entrada
Arquivos
executáveis dos
aplicativos
Ícones e
arquivos
de inicialização
Ativar função
dos
eventos
Interagir com os
usuários
Impressão do
resultado do
evento
Diagrama 1 – Particionamento do software.
O diagrama 1 demonstra o particionamento do programa, obtendo uma visão geral
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SENAI/DR-BA
das funções, com o fluxo de informações e domínio comportamental definidos. O
software faz a configuração do sistema a partir da busca dos arquivos de
inicialização, imagens, executáveis, além dos arquivos de texto necessários para o
programa, monitora a entrada de eventos do usuário e ativa as funções de cada
botão, ou parte da tela correspondente, para que a interação seja completa,
imprimindo o resultado gerado pelo evento. Com o problema dividido, “os itens de
controle e de dados que se movem ao longo de uma interface devem se restringir às
entradas exigidas para executar a função declarada e às saídas exigidas por outras
funções ou elementos do sistema” (Pressman, 1995).
Com o escopo do software definido, e todas as funções importantes avaliadas, os
aspectos relativos ao desenvolvimento da plataforma de hardware foram então
definidos. Com um custo consideravelmente baixo, poderia ser desenvolvido um
hardware capaz de comportar o kernel (núcleo operacional) do Linux e desenvolver
aplicações gráficas com periféricos de entrada compatíveis ao projeto – no caso, o
painel sensível a toque (touchscreen).
3. Ambiente de desenvolvimento
O uso de sistemas operacionais embarcados, especificamente o Linux, tem crescido
substancialmente, principalmente na última década. Aplicações diversificadas
surgem frequentemente como em players (tocadores) de música, telefones, diversos
dispositivos eletrônicos móveis, na automação industrial, em equipamentos de redes
de comunicação, ou seja, praticamente em qualquer aplicação contemporânea de
sistemas embarcados. Além disso, as versões mais atuais do kernel do Linux podem
ser portadas em uma grande variedade de unidades de processamento, entre as
quais estão as plataformas ARM, AVR32, MIPS e PowerPC. (Raghavan et al 2006).
Entre as vantagens da utilização do Linux Embarcado, frente a outros sistemas
operacionais, estão a licença de versões de kernel testadas e estáveis livre para
uso, além da possibilidade de redistribuição e modificação do código fonte. Algumas
desvantagens são: o uso de mais memória, em aplicações em que esta é
extremamente escassa, e certa complexidade de desenvolvimento de drivers de
dispositivo ,necessários para integração do sistema operacional com dispositivos
periféricos a utilizar, como o painel touchscreen.Todo o projeto do software realizado
para a aplicação com o microprocessador ARM920T, processador com a arquitetura
ARM9. Utilizou-se a placa de desenvolvimento da ATMEL AT91RM90200-EK, que
apesar de defasada para sistemas multimídia com processamento de imagem,
possibilitou a visão de criação com elevado desempenho, que possibilitará um
software mais rápido quando embarcado em um hardware mais robusto, já sendo
concebido.
Incluir o kernel do Linux e as demais aplicações necessárias ao hardware não é algo
trivial. Foi necessária a técnica de compilação cruzada, na qual um programa,
chamado compilador cruzado, é utilizado para criar um arquivo executável de uma
aplicação para uma plataforma diferente daquela em que o compilador está
instalado (plataforma nativa, chamada host). Neste caso, apesar da plataforma final,
denominada target (alvo) poder incluir um sistema operacional e um compilador
nativo, sendo também capaz de realizar mesma tarefa, o tempo para tal feito é
significativamente superior ao se for realizado no realizado no computador host, no
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SENAI/DR-BA
caso, o desktop. Além disso, o modo de compilação cruzada permite maior
portabilidade, sendo capaz de gerar executáveis para diferentes plataformas. Podese, por exemplo, gerar executáveis dos programas para o próprio host (compilação
nativa).
Com o ambiente Linux da máquina host devidamente configurado, foi preciso utilizar
um compilador cruzado. O compilador escolhido foi o GCC (GNU Compiler
Collection), plenamente funcional em ambiente Linux e com suporte a diversas
linguagens de programação, incluindo C, C++ e Java. Com este compilador foram
obtidos tanto a imagem do kernel (arquivo comprimido do núcleo do sistema
operacional) como os executáveis dos programas utilizados sobre o Linux, em
versão adequada para a aplicação desejada com tecnologia embarcada.Durante a
escolha das bibliotecas (conjuntos de códigos auxiliares com funções de uso
frequente) que poderiam ser utilizadas para o desenvolvimento do código fonte, a
solução aplicada foi a utilização de uma biblioteca gráfica já existente e bem
difundida, a DirectFB (Roest e Kropp, 2009).
4. Desenvolvimento
O software desenvolvido realiza todas as rotinas necessárias para exibir
informações ao usuário através de uma tela, captar os eventos criados através de
entrada de dados, essencialmente através do touchscreen, e responder
apropriadamente através da mesmo tela. Para tanto, foram preparadas as funções
desejadas ao software constituídas basicamente pelas bibliotecas de rotinas gráficas
e pelos drivers. Estes realizam a comunicação do microprocessador no qual o
programa estiver sendo executado com os dispositivos de entrada e saída de dados.
O programa principal, definido como “prancha de comunicação”, foi desenvolvido em
linguagem C de modo a apresentar as imagens para CAA em duas telas simples e
de uso acessível, uma tela para seleção de imagens e outra para a visualização das
imagens selecionadas, de modo a atender aos requisitos do usuário. Cada tela foi
tratada como um conjunto específico de rotinas com sua própria interpretação das
operações realizadas pelo usuário e suas respectivas respostas.
O programa foi desenvolvido em linguagem C de modo a apresentar as imagens em
duas telas simples e de uso acessível, uma tela para seleção e outra para a
visualização das imagens selecionadas, de modo a atender aos requisitos do
usuário. Cada tela foi tratada como um conjunto específico de rotinas com sua
própria interpretação das operações realizadas pelo usuário e suas respectivas
respostas.
A organização do código do programa em blocos permite não só a melhor
associação de cada funcionalidade a um trecho definido do código, mas também
facilita sua separação em unidades menores, chamadas módulos, onde cada um
abrange um conjunto específico. Cada unidade ou módulo é organizada em arquivos
separados. Essa técnica, conhecida como modularização de código permite que as
funções mais simples do programa sejam organizadas conforme as características e
aplicabilidades comuns, e utilizadas em outros diferentes módulos mais complexos,
independentemente de seus detalhes internos. Através da modularização do código
é possível que vários programadores desenvolvam os diferentes módulos,
acelerando o desenvolvimento do programa. Além disso, facilita-se todo o processo
57
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de testes, manutenção e atualização, visto que cada módulo pode ser testado e
modificado de forma independente dos demais.
Além do aplicativo de comunicação, foram desenvolvidos para o dispositivo outros
aplicativos voltados à educação e ao entretenimento. Criou-se a rotina para o menu
inicial do software, Figura 2, na qual é realizada a varredura dos aplicativos
existentes, seguindo o mesmo método utilizado para escolhas do programa de
comunicação: busca de diretório do aplicativo com arquivo de descrição e neste a
recuperação do nome da aplicação, do nome do seu ícone e do seu arquivo
executável.
Figura 2 – Menu principal do software.
Os demais aplicativos desenvolvidos foram: “Calculadora”, um aplicativo de cálculo
simples; “ABC”, um teclado comum para escrita de mensagens digitadas; “Desenho”,
programa de desenho com uso do touchscreen ou mouse; e “Mapa”, que mostra um
desenho simples do mapa da cidade de Salvador, Bahia, permitindo ampliar e
detalhar um pouco seções predefinidas do mapa.
A base de estudo de comunicação suplementar, alternativa e/ou aumentativa, foi
indicada pelos profissionais que trabalham ativamente com crianças com
comprometimento da comunicação em diferentes níveis, deve-se ter em mente que
estes métodos de comunicação fazem parte das Tecnologias Assistivas
(DELIBERATO, 2007).
Quando trabalha-se com software livre e Linux Embarcado, livros e artigos contém a
base para o desenvolvimento (Raghavan et al, 2006), além das discussões nos
fórums e espaços de usuários Linux que utilizam a compilação cruzada para
desenvolvimento de produtos eletrônicos (Free Electrons, 2010), estes são de
grande ajuda para criação dos scripts de instalação e definição da viabilidade dos
recursos utilizados com o sistema.
Para para o processo de pré-modelagem, desenvolvimento, testes e validação, ou
seja, para a engenharia de software, o nivél de comprometimento e organização dos
desenvolvedores possibilitou atingir prazos com qualidade e objetivo, modelos para
engenharia de software foram consultados em (Pressman, 1995). Utilizando a
linguagem C de programação, uma base bibliográfica de autores renomados ficaram
58
SENAI/DR-BA
à disposição para desenvolvimento dos algoritimos utilizados (Tenenbaum et al,
1995), (Schildt, 1997).
6. Conclusões
O objetivo principal do desenvolvimento do software foi obter um programa aplicável
como ferramenta de auxílio à comunicação de pessoas com qualquer dificuldade na
fala. Para tanto, durante a programação, foi necessário testar e, eventualmente,
ajustar os resultados obtidos após cada passo do desenvolvimento, até que se
obtivesse o programa com todas as funções desejadas.
Este trabalho foi inicialmente desenvolvido para obter custos altamente reduzidos,
por isso a preocupação de garantir programas que tivessem desempenho aceitável
em plataformas com pouco “poder” de processamento. Porém, como perspectivas
futuras, esperasse que o hardware trabalhado seja atualizado para as tecnologias
atuais, ou seja, melhor desempenho e menor preço, o que favorece a utilização de
bibliotecas gráficas com recursos mais rebuscados, proporcionando evolução do
dispositivo a sistemas semelhantes aos atuais tablets e PDA’s (Personal Digital
Assistant).
As opiniões e impressões dos profissionais que atuam na reabilitação com
deficiências foram de grande importância para a validação do uso do dispositivo. A
documentação dos testes foi feita com vídeos e relatórios, portanto, poderá também
ser assistida e comentada por outros profissionais que poderão avaliar a evolução
do uso do dispositivo e o quanto ele pode ser explorado. Através desse processo de
testes e ajustes foi possível não só obter um software para CAA com todas as
funções previstas, mas também com bom gerenciamento da memória, velocidade de
execução satisfatória e aparência amigável ao usuário. Portanto, com um protótipo
físico concluído, resta a perspectiva de que, futuramente, o programa seja
embarcado em dispositivos desenvolvidos para o uso em instituições de referência,
como o CEPRED, ou para uso pessoal. Será através de aplicações como esta que o
trabalho investido, na programação do software, poderá contribuir para alcance de
benefícios sociais.
7. Referências
DELIBERATO, DÉBORA (2007) - Comunicação Alternativa: Recursos e procedimentos utilizados no
processo de inclusão do aluno com severo distúrbio na comunicação. Núcleos de Ensino da UNESP Edição 2007, Universidade Estadual Paulista – Publicações. p. 366-378. ISBN: 978-85-98605-22-7.
http://www.unesp.br/prograd/, outubro de 2009.
JOHNSON, R. (1992) - The Picture Communication Symbols. Book II. Solana Beach, CA, Mayer Johnson.
PRESSMAN, ROGER S. (1995) - Engenharia de Software. Tradução: José Carlos Barbosa dos Santos,
Revisão técnica: José Carlos Maldonado, Paulo Cesar Masiero, Rosely Sanches. São Paulo: Pearson
Education do Brasil.
RAGHAVAN P.; LAD AMOL.; NEELAKANDAN SRIRAM. (2006) - Embedded Linux System Design and
Development. Auerbach Publications, Broken Sound Parkway NW.
ROEST, N.; KROPP, J.; KROPP D. O. (2009) - DirectFB - Reference Manual - 1.0.1. Disponível em:
http://directfb.org/ Acesso jun de 2010.
TENENBAUM, AARON M.; LANGSAM, Y.; AUGENSTEIN, MOSHE J. (1995) - Estruturas de dados
usando C. Tradução Teresa Cristina Félix de Souza, Revisão técnica e adaptação dos programas Roberto
59
SENAI/DR-BA
Carlos Mayer. São Paulo: MAKRON Books.
SCHILDT, HERBERT (1996) - C Completo e Total. Tradução e revisão técnica Roberto Carlos Mayer São
Paulo: MAKRON Books
FREE ELECTRONS. Embedded Linux System Development. Disponível em: http://free-electrons.com
Acesso em agosto de 2010
60
SENAI/DR-BA
Desenvolvimento de uma Prancha Eletrônica Portátil para
Comunicação Alternativa Aumentativa (CAA) para crianças
com deficiência
Gustavo Moura Costa *, Xisto Lucas Travassos Júnior **, Cleber Vinícius Ribeiro De Almeida***
* Bolsista de Iniciação Tecnológica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, mcostagustavo@hotmail.com,
** Engenheiro Eletricista, Doutor em Engenharia Elétrica , Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia
SENAI CIMATEC, lucas..travassos@fieb.org.br
*** Engenheiro Eletricista, Mestre em Engenharia Elétrica , Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia
SENAI CIMATEC. cleber.vinicius@fieb.org.br
Resumo
O projeto “Sistema Eletrônico Portátil Baseado na Comunicação Alternativa
Aumentativa (CAA) para Portadores de Necessidades Especiais”, viabilizado pelo
Edital 008/2008 – Apoio a Projeto em Temas Estratégicos, da FAPESB, visa o
desenvolvimento de um dispositivo eletrônico que facilite a comunicação e o
aprendizado de portadores de necessidades especiais. Até o momento, têm-se o
software de comunicação testado e validado por pacientes do CEPRED. Na fase
atual, pretende-se desenvolver o hardware da versão final e comercial do dispositivo
supracitado. Este é o objetivo principal das atividades desenvolvidas ao longo deste
trabalho. Serão descritas a seguir as atividades desenvolvidas, bem como os
resultados obtidos. Este artigo está estruturado em três tópicos: uma Introdução,
com uma breve contextualização do problema e do projeto como um todo, a
Metodologia, onde serão descritas as tarefas realizadas e os resultados alcançados,
e, encerrando o documento, uma Conclusão.
Palavras chave: Projeto de Sistemas Embarcados, Tecnologias Assistivas,
Comunicação Alternativa Aumentativa, tablets.
1. Introdução
O projeto consiste no desenvolvimento de um sistema eletrônico, portátil, adaptável,
dinâmico, interativo e acessível de Comunicação Alternativa Aumentativa (CAA),
aplicável em situações de comprometimento da expressão e compreensão
lingüística associado à deficiência intelectual, transtornos específicos da linguagem,
problemas sensoriais e/ou motores. Conta com o apoio da FAPESB (Fundação de
Amparo à Pesquisa do Estado da Bahia) e as parcerias do SENAI CIMATEC, do
CEPRED (Centro Estadual de Prevenção e Reabilitação de Deficiências), da Faculté
Polytechnique de Mons (Bélgica) e da empresa Distak Computadores Ltda. O
sistema facilitará o desenvolvimento lingüístico, emocional, cognitivo e social de
pessoas com transtornos comunicativos e/ou linguagem de natureza congênita,
adquirida, degenerativa ou temporária.essoas portadoras de necessidades especiais
normalmente precisam de auxílio para executar tarefas básicas do dia-a-dia.
Visando aumentar a inserção na sociedade destas pessoas o projeto propõe um
equipamento inovador e de baixo custo baseado na comunicação alternativa e
aumentativa para diminuir a dependência e aumentar a auto-estima objetivando uma
maior inclusão na sociedade. A técnica atual baseia-se na confecção de pranchas
de papel com figuras do padrão PCS (Picture Communication Symbols) ilustradas na
61
SENAI/DR-BA
Figura 1. A confecção é feita com xerox das páginas de livros com figuras PCS
ilustradas na Figura 2, que posteriormente são recortadas, montadas e coladas em
uma folha de papel em branco. É um processo trabalhoso, que resulta em um
material facilmente e rapidamente degradável, preto-e-branco e de baixo
acamamento. Diferente do sistema eletrônico proposto, o qual fornece o material
necessário para a comunicação efetiva e possui uma vida útil estendida.
Figura 1 – Figuras PCS adaptada do software “Editor de
Prancha Livre”.
Figura 2 – Livro de figuras PCS.
O objetivo é construir uma prancha eletrônica portátil resistente a manuseio abrupto com
uma tela sensível ao toque (touchscreen) de 15 polegadas e espessura de 20 milímetros
aproximadamente, alimentado por uma bateria de íon de lítio. O dispositivo se assemelha
a um tablet, porém mais enxuto no que concernem os recursos de hardware.
Antecedendo o período de vigência da bolsa, o desenvolvimento do software da Prancha
Eletrônica Portátil de Comunicação (PEPC), proposta neste projeto e que será utilizado
no sistema eletrônico a ser projetado, encontrava-se finalizado. O objetivo desse trabalho
visa o estudo e concepção dos sistemas e circuitos que atendam aos requisitos mínimos
para suprir as necessidades já conhecidas de hardware, de forma a compor as
especificações do dispositivo. Assim, criando um sistema portátil. Viabilizando, dessa
forma, o desenvolvimento da versão final de um produto de baixo custo e competitivo
comercialmente, que possa ser distribuído como mais um dos recursos de Tecnologias
Assistivas na rede pública de saúde em unidades como o CEPRED, parceira deste
projeto.
Os componentes são organizados na placa de acordo com alguns critérios para evitar
interferência entre sinais (crosstalk), bem como facilitar o roteamento. Os componentes são
agrupados primeiramente pelo grupo funcional, Ethernet, USB, memória, etc. Depois são
posicionados de acordo com o tipo de sinal, digital, analógico, alimentação, e por último são
arrumados de modo a colocar os componentes que possuem o mesmo tipo de
alimentação, próximos um do outro para poder gerar um plano de alimentação
(MONTROSE, 2000).
O roteamento, etapa onde são traçadas as trilhas de cobre por onde passaram os sinais do
circuito eletrônico, ou seja, a definição de “rotas”, é uma etapa trabalhosa devido ao fato da
quantidade significativa de trilhas e do fato de ser realizado, preferencialmente, de forma
manual, aplicando os conhecimentos de compatibilidade eletromagnética (EMC) descritos
em (MONTROSE, 2000). Os algoritmos de roteamento automático mais poderosos
existentes no mercado ainda não superam o discernimento humano (MONTROSE, 2000).
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SENAI/DR-BA
Para os sinais de alimentação e terra são gerados planos de alimentação e terra que
fornecem um isolamento entre as trilhas evitando a interferência produzida pelo campo
magnético gerado pelo fio condutor além de manter o retorno do sinal mais próximo a ele,
o que é importante. Existe um plano de terra para cada tipo de sinal, planos de terra
analógicos e digitais, e existe um plano de alimentação para cada tipo de alimentação,
3.3V, 5V etc. O layout foi realizado com o auxílio do livro Printed Circuit Board Design
Techniques for EMC Compliace, segunda edição, de Montrose publicado em 2000.
Devido ao fato da tecnologia dos tablets, dispositivo o qual mais se aproxima do
dispositivo proposto, ser recente, há ainda uma escassez de literatura técnica de
desenvolvimento sobre o tema.
3. Metodologia
Seguindo o fluxograma apresentado na Figura 3, as atividades realizadas neste trabalho
estão representadas pelos itens destacados em amarelo, os quais correspondem a
concepção do hardware do produto final. O projeto consiste de duas placas, a placa
principal, onde está posicionado o processador e as memórias, e uma placa secundária,
com processador próprio, responsável de gerenciamento de bateria e da alimentação do
sistema: monitoramento, carga e descarga da bateria, efetuar os processos de turnon
(ligar) e o shutdown (desligamento) do dispositivo. A placa de gerenciamente de baterias
foi desenvolvida de acordo com as referências: (IPENS, 1998), (IEEE, 2008), (Electric
Vehicles, 2005) e (PASSOLD et al., 2006).
Figura 3 – Fluxograma do projeto.
Uma bancada de múltipla exibição, representada pela Figura 4, foi utilizada para a
construção do hardware e criação do layout das PICs (Placas de Circuito Impresso) que
foram desenvolvidas, além de duas estações de montagem de placa onde os protótipos
foram montados sendo uma delas dedicada para componentes BGA (Ball Grid Array),
63
SENAI/DR-BA
componentes que possuem os pads, terminais no formato de esferas feitas de solda, na
parte inferior, representados pelas Figuras 5 e 6.
Figura 4 – Estação de múltipla
exibição utilizada no projeto do
hardware e layout da PCI.
Figura 5 – Bancada de
montagem das Placas
eletrônicas do protótipo.
Figura 6 – Estação de
retrabalho para BGA.
Inicialmente foi feito um estudo de sistemas que possuiam ferramentas semalhantes às
que poderiam ser impregadas no projeto com atenção especial a placa dedicadas para
desenvolvimento. Após algum estudo e pesquisas de topologias diferentes de sistemas e
com algumas considerações de requisitos básicos para o projeto, foram definidos quais
serias as especificações necessário para serem implemantados no hardware.
Com as especificações do sistema definidas foram criadas bibliotecas dos componentes
que fariam parte da mecânica da placa. A biblioteca de componente possui duas partes: o
símbolo, representação do componente que o identificará no esquemático do circuito, e o
encapsulamento , representação do componente físico no ambiente de desenvolvimento
digital. Para o projeto da PCI foi utilizado como ferramenta computacional de CAD
(Computer Aided Design) o software EAGLE (Easily Applicable Graphical Layout Editor)
da CadService (SENAI CIMATEC, 2008), um software específico para a elaboração do
layout de placas de circuito impresso que integra as funções do desenho do circuito
elétrico (esquemático) ao projeto da PCI.
Após a criação das bibliotecas iniciou-se o desenvolvimento do esquemático do circuito
do projeto. O esquemático possui circuitos de alimentação, controlador, memória,
configuração de boot e periféricos que incluem uma porta micro usb host e uma USB
devise, uma entrada para SD-Card dedicada para boot do sistema e uma outra para
utilização normal, comunicação ethernete e serial via RS-232 para comunicação com o
módulo GSM e memória RAM de 256Mb. Boa parte do circuito é baseada na placa de
desenvolvimento iMX515-EVK, a qual utiliza o procerssador adotado no projeto (iMX515),
sugerida pela fabricante Freescale, com algumas adaptações específicas para o
atendimento dos requisitos do projeto (Freescale, 2009).
A construção do layout da placa iniciou-se com um estudo da mecânica que envolve a
placa e os outros componentes que integram o sistema. O componente principal a ser
analisado é a tela de LCD (Liquid Crystal Display - Mostrador de Cristal Líquido) que será
utilizada no protótipo, pois será a referência dimensional do produto. Baseado nas
dimensões da tela definiu-se as dimensões da placa do circuito. Assim, as restrições
mecânicas levaram às primeiras considerações para o projeto da placa: quais as áreas
onde não poderiam haver componentes, como superfícies de contato e localização de
64
SENAI/DR-BA
conectores, as quais podem depender de outro objeto que se juntará a este, e pontos de
fixação. Neste protótipo a placa ficará na extremidade inferior do LCD na parte traseira,
logo, os conectores só poderão ser disponibilizados externamente se estiverem
posicionados na lateral da PCI. As placas eletrônicas foram concebidas utilizando
componentes com encapsulamentos (invólucros) para montagem em superfície (Surface
Mounted Devices ou SMD), pertencentes à tecnologia SMT (Surface Mounted
Technology) em 90% da área, sendo os 10% restantes utilizando a tecnologia
convencional ou PTH (Pin-Thought Hole). Foi adotada a estratégia de multilayer
(multicamada) para a placa do dispositivo, permitindo o aumento de densidade de
componentes e redução das dimensões físicas (MONTROSE, 2000). Os sinais foram
separados por funcionalidade em oito camadas: duas de alimentação, duas de terra e
quatro de sinal de dados e controle, sendo que em alguns momentos quando há um
congestionamento de sinais devido ao número muito grande de trilhas em um mesmo
lugar é preciso passar alguns sinais de dados para uma camada de terra.
O andamento do projeto se encontra avançado. As bibliotecas de componentes e o
esquemático dos circuitos estão prontos, faltando apenas a conclusão do layout da placa.
O estudo da mecânica da placa foi feito com sucesso, os componentes distribuídos e as
trilhas de sinal roteadas faltando apenas a criação dos planos de alimentação e terra e a
revisão geral.
A conclusão do layout da placa finaliza a criação do primeiro protótipo da prancha
eletrônica de comunicação alternativa aumentativa. Após a aprovação do protótipo
algumas alterações já estão previstas para as próximas versões do dispositivo. Será
incluído nas versões futuras conexão wi-fi, aumento da memória para 1Gb, atualização
do processador e ferramenta GSM integrada. O protótipo utilizado nos teste foi
implementado em uma placa de desenvolvimento e apresentava um porte mais robusto
como mostra a Figura 7.
Figura 7 – Protótipo utilizado para testes de software.
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SENAI/DR-BA
5 Conclusão
Neste texto foram descritas as atividades voltadas as desenvolvimento do hardware do
dispositivo que constituirá o Sistema Eletrônico Portátil Baseado na Comunicação
Alternativa Aumentativa (CAA) para Portadores de Necessidades Especiais. Trata-se de
um desenvolvimento complexo, pois sistemas similares aos tablets apresentam um nível
de integração de componetes eletrônicos, redução de tamanho e peso e recursos de
software elevados.
A complexidade da placa requer um sólido conhecimento em layout de PCI e aplicação
de muito conceitos de compatibilidade eletromagnética (EMC). A participação nesse
projeto agrega experiências relevantes no desenvolvimento de produtos eletrônicos, na
programação estruturada, utilzando principalmente a linguagem C/C++, além de noções
layout de placa com considerações de EMC.
6. Referências
Freescale. i.MX51 Generic Reference Design, 2009, SCH-26203
IPENZ Transactions, Vol. 25, No.1/EMCh, 1998
O
IEEE Transactions on Industrial Electronics, Vol. 55, n. 6, June 2008
O
Journal of Asian Electric Vehicles, Vol. 3, n. 1, June 2005
ND
MONTROSE, Mark I; Printed Circuit Board Design Techniques For EMC Compliance. 2
7803-5376-5
Ed. 2000. ISBN 0-
PASSOLD, F., POSSA, Paulo Ricardo. Recarregador inteligente de Baterias In: INDUSCON 2006
(Conferência Internacional de Aplicações Industriais), 2006, Recife, PE. Proceedings. Recife: UFPE, 2006.
SENAI CIMATEC. Layout de Placas Eletrônicas no software CAD EAGLE, Salvador, Bahia, Brasil, 2008.
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SENAI/DR-BA
Desenvolvimento do sistema de monitoramento remoto e
aquisição de dados de uma fonte de soldagem didática
Dario de Albuquerque Arcoverde Júnior, Daniel Da Silva Motta
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, dariojr01@yahoo.com.br
** Mestre em Engenharia Mecânica, Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC,
daniel.motta@fieb.org.br
Resumo
Este material apresenta o estudo do desenvolvimento de um sistema de
monitoramento remoto e aquisição de dados para uma fonte de soldagem didática
utilizada no processo TIG (tungstênio inerte gás). Contempla características e
propriedades do processo citado, bem como características de algumas fontes de
energia e de um sistema de monitoramento, na informação de dados para o
operador da máquina.
Palavras chave: TIG; fonte de energia;sistema de monitoramento;operação;dados.
1. Introdução
O processo de soldagem TIG, é um processo a arco elétrico que utiliza um arco
entre um eletrodo não consumível de tungstênio e a poça de fusão. A poça de fusão,
o eletrodo e a parte do cordão que está se formando é protegido através do gás de
proteção que é emitido pelo bocal da tocha, por meio de orifícios do mesmo. Este
processo tem as opções de realizar a soldagem com ou sem (solda autógena) o
metal de adição, ficando a escolha do modo de operação dependendo da
circunstância. O surgimento deste processo ocorreu devido a grande necessidade
de realizar a soldagem em materiais difíceis, como o magnésio e o alumínio, isso, na
época da segunda guerra mundial, principalmente por causa da indústria
aeronáutica. Conforme o tempo ia passando, com os avanços tecnológicos, a
soldagem TIG acabou se tornando um processo de alta qualidade e com um custo
relativamente baixo, podendo ser usado em diversas aplicações, sem falar em suas
vantagens (Bracarense, 2000).
2. Fontes de energia
Portanto, para que todo esse processo aconteça é necessária a utilização de uma
fonte de energia. As fontes utilizadas no processo TIG são do tipo Corrente
Constante, no entanto por ser um processo manual, e ocorrendo uma variação no
comprimento do arco, havendo também uma variação na tensão, a variação na
corrente será mínima. Esta energia necessária pode ser fornecida em corrente
alternada ou corrente contínua, tanto por fontes de transformadores/retificadores,
quanto por geradores. As fontes de energia para soldagem TIG apresentam tanto
uma resposta em queda, para fontes do tipo com controle magnético, quanto uma
resposta de saída aproximadamente de corrente constante, para fontes controladas
eletronicamente (Bracarense, 2000).
67
SENAI/DR-BA
2.1. Fontes convencionais
Na soldagem manual, em locais onde não é possível a colocação de um pedal para
controle da corrente, as fontes magnéticas oferecem uma alternativa para fazelo através do deslocamento do comprimento do arco. Entretanto, devido ao seu alto
tempo de resposta, estas fontes não são utilizadas em processos com corrente
pulsada. A maior parte deste tipo de fonte é considerada como um circuito aberto de
controle. Assim sendo, elas tem menor repetibilidade, precisão e resposta, além de
serem menos eficientes e de grande porte. Algumas de suas vantagens estão na
simplicidade de operação da fonte, baixa manutenção do equipamento em ambientes
industriais e baixo custo (Bracarense, 2000).
No caso das fontes eletrônicas elas são muito vantajosas para processos
automatizados, pois como o seu controle acontece em circuito fechado, estas fontes
têm precisão e repetibilidade necessária. Em grande parte, oferecem tempos
dinâmicos de resposta muito baixos. Essas fontes possuem algumas desvantagens
por terem uma maior complexidade na operação e manutenção, não esquecendo
dos custos que são relativamente altos (Bracarense, 2000).
A escolha da fonte de energia para a soldagem TIG depende muito do tipo de
corrente que será utilizada no processo.
Essas fontes convencionais (transformadores e transformadores - retificadores)
dependem de sistemas mecânicos ou elétricos para o controle de ajuste de saída.
Pouco mudou nos últimos anos. No decorrer da década de 80, 90, foram
introduzidos novos conceitos no projeto e fabricação de fontes de energia para a
soldagem. Estes conceitos têm em comum a introdução de dispositivos eletrônicos
muito mais versáteis e rápidos, para o controle de saída da fonte (Modenesi, 2009).
2.2. Diferença entre as fontes convencionais e fontes com controle eletrônico
Abaixo serão citadas algumas vantagens das fontes com controle eletrônico em
relação às fontes convencionais:
• Possuem um melhor desempenho, pois apresentam resposta dinâmica e
reprodutibilidade superiores às convencionais.
• Diversas funções: A alta velocidade de resposta unida as características de
funcionamento das fontes mais modernas, permitem simular em uma única
fonte, curvas características de diversas formas. Dependendo dessas
características, particularmente de seu sistema de controle, a saída do
equipamento pode ser mudada, inclusive o tipo de sua curva característica
durante a operação de forma a responder, por exemplo, a eventos que
estejam ocorrendo no arco (Modenesi, 2009).
• Capacidade de ser programada e conexão mais fácil com equipamentos
periféricos: O controle eletrônico permite que a fonte troque sinais com
sensores externos, microprocessadores internos, computadores e robôs.
• Condições de soldagem “otimizadas” ou regras preestabelecidas para a
seleção de parâmetros de soldagem podem ser armazenadas em alguma
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SENAI/DR-BA
forma de memória eletrônica e usadas para definir a operação do
equipamento. Esta capacidade permitiu o desenvolvimento de fontes (do
inglês, one-knob machines) que podem ser operadas através de um único
controle básico (Modenesi, 2009).
• Redução de peso e dimensões: A introdução de fontes inversoras levou a
uma redução nas dimensões do transformador devido ao uso de corrente
alternada de alta freqüência. O transformador por ser a maior parte de uma
fonte convencional, permitiu assim, uma grande redução no tamanho da fonte
(Modenesi, 2009).
Uma desvantagem é que essas fontes possuem um custo elevado e uma
manutenção mais complexa.
2.3. Fonte didática
Contudo, não há dentre os equipamentos comercialmente disponíveis no mercado
uma fonte de soldagem que possua recursos didáticos, ou seja, que permitam a
interação do operador de forma amigável e mesmo permita que o operador corrija
certos erros operacionais possibilitando o aumento da produtividade e em aplicações
de treinamento e aprendizagem inclusive com os erros cometidos. Outra
característica importante e que não está disponível nacionalmente e portanto é
economicamente proibitiva para certas aplicações é a aquisição de dados e
gerenciamento remoto de processos o que garante altos níveis de economia no
consumo de energia elétrica através da otimização do uso do equipamento durante
o processo, bem como a avaliação do perfil do processo para fins de pesquisa
aplicada na área.
No entanto, o principal objetivo é a instalação de um dispositivo de saída que
permita que a fonte de energia do tipo SCR, que são Tiristores, ou retificadores
controlados de silício, devido a sua simplicidade, robustez e a possibilidade de
controle da saída da fonte com pequenos sinais eletrônicos, se comuniquem com o
operador do processo por meio de sinais emitidos pela mesma, quando ocorrer uma
instabilidade no arco, com o intuito de obter uma otimização do processo.
3. Metodologia
A metodologia aplicada neste trabalho foi fundamentada por estudos de teorias
relativas ao desenvolvimento do sistema de monitoramento remoto e aquisição de
dados de uma fonte de soldagem didática para o processo TIG, a partir de
pesquisas realizadas em páginas da internet, artigos científicos, livros e bibliografias
encontradas, afim de obter um embasamento teórico do assunto.
Com base nos estudos realizados sobre o desenvolvimento do sistema de
monitoramento remoto e aquisição de dados de uma fonte de soldagem didática,
ficou claro que para aplicação desse sistema foi tomado como base uma fonte do
69
SENAI/DR-BA
tipo SCR (retificadores controlados de silício), já que elas possuem características
ideais para a implementação do sistema.
O desenvolvimento desse sistema trouxe resultados satisfatórios no que diz respeito
a qualidade obtida pelo processo, bem como a interação do operador com a
máquina, esta por sua vez emitindo sinais informativos em caso de instabilidade do
arco, para que os erros cometidos durante a soldagem diminuissem
consideravelmente, aumentando assim a produtividade.
5. Conclusão
Concluiu-se com este trabalho a pretensão de desenvolver tecnologias já existentes
para fontes de soldagem a partir da consolidação do perfil operacional,
estabelecimento de pontos de melhoria das tecnologias existentes, para um melhor
desempenho do processo.
6. Referências
BRACARENSE. Processo de soldagem TIG. 2000;
CHIAVERINI, V. Tecnologia Mecânica. Processos de Fabricação. v. II. Editora Makron Books.
1986.
KOU, Sindo. Welding Metallurgy. 2nd Edition. New York, John Wiley & Sons. 2003;
MACHADO, Ivan G., Soldagem & Técnicas Conexas: Processos. Livro. 1ª Edição. Editado pelo
autor. Porto Alegre, 2002.
MARQUES, Paulo Villani, Soldagem: Fundamentos e Tecnologia. Livro. 2ª Edição. Editora UFMG.
Belo Horizonte, 2007.
MARQUES, Paulo Villani, Tecnologia da Soldagem. Livro. 2ª Edição. Editora FCO. Belo Horizonte,
2002.
MODENESI, Paulo J. Fontes de Energia para a Soldagem a Arco. 2009;
WAINER, Emilio, Soldagem: Processos e Metalurgia. Livro. 1ª Edição. Editora Edgard Blücher. São
Paulo, 2000.
.
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SENAI/DR-BA
Realização do processo de estampagem incremental por
roboforming para fabricação de componentes metálicos.
Victor Áquila Almeida Damasceno*, Charles Chemale Yurgel**
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, victoraquilaa@gmail.com
** Doutorando em Engenharia Mecânica , Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC,
charles.chemale@fieb.org.br
Resumo
Este trabalho apresenta o processo de estampagem incremental por roboforming
para prototipagem rápida de chapas metálicas. Desenvolve estudos voltados para
conformação de chapas através de um punção que está fixado a um robô. Mostra a
fabricação de peças de pequenos lotes e geometrias simples e complexas, que
necessitem de um elevado grau de deformação plástica e com custo de fabricação
reduzidos.
Palavras chave: Conformação de chapas; roboforming; estampagem incremental.
1. Introdução
Estampagem é um processo de conformação mecânica que consiste na deformação
plástica, onde é realizada a fabricação de peças em series, as quais terão de
adquirir forma em todas as suas partes de uma unica vez (Polack, 1974).
A estampagem incremental utilizada para prototipagem rápida de componentes
fabricados em chapas metálicas, onde se produz deformações plásticas localizadas
em regiões específicas da chapa. Essas deformações são ocasionadas através de
pressões pontuais realizadas por um punção com geometria menor que a chapa
metálica. O processo de estampagem incremental por roboforming é desempenhado
por um robô, sendo que o punção que aplica a pressão de deformação está fixado
ao mesmo, possibilitando o aumento da capacidade de estampagem em diferentes
direções, como por exemplo, nos três eixos (Lora, 2010).
Esse processo de conformação é voltado exclusivamente para a fabricação de
peças em pequenos lotes, podendo ter formatos complexos. A sua utilização como
fabricação de peças, para esse caso, é devido ao ponto de vista econômico, pois os
mesmos não seriam viáveis financeiramente para uma produção de um ferramental
completo (Tiburi, 2007).
A estampagem incremental é uma alternativa viável por ter na sua composição
materiais relativamente baratos, com boa resistência, e sem a presença de
componentes móveis (Tiburi, 2007).
No processo de estampagem é necessário que haja um estudo específico dos
materiais, referente as suas características e propriedades. Estes influenciarão no
processo, assegurando uma melhor fabricação de acordo com as exigências
esperadas (Alexandra, 2010).
Neste trabalho irar-se determinar parâmetros do processo de estampagem
incremental por roboforming em chapas metálicas que serão utilizadas para
71
SENAI/DR-BA
protipagem rápida, no qual exige deformações maiores que as deformações por
processos convencionais, trabalhando no limite das propriedades.
2. Estapagem Incremental
O processo de estampagem incremental de chapas metálicas, que por meio da
deformação plástica se chega ao produto acabado. Esse tipo de processo utiliza-se
de ferramentas específicas de alta precisão que possibilita a elaboração de peças de
chapas de diversas geometrias. Para realizar a estampagem de chapas metálicas
pode-se utilizar robôs, equipamentos CNC específicos ou adaptando máquinasferramentas de usinagem, nos quais possibilita o trabalho em três eixos (Castelan,
2010; Daleffe, 2008).
O processo de estampagem incremental se aplica na fabricação de peças em
pequenos lotes, onde a forma dos produtos podem variar com o decorrer do tempo,
sendo estes produtos de geometria simples ou complexa (Alexandra, 2010).
O princípio de funcionamento desse processo é a movimentação incremental de
uma determinada ferramenta com uma ponta hemisférica ou esférica sobre uma
chapa, seguindo uma trajetória pré-definida, executando a conformação do
componente em múltiplos passos. Dessa forma, a deformação ocorre de maneira
progressiva, aumentando a conformabilidade da chapa, quando comparada com os
processos convencionais de estampagem (Castelan, 2010; Alexandra, 2010; Llídio,
2010).
2.1 Conformação Incremental de chapas
Os tipos de deformação plástica incremental com aplicação na prototipagem rápida
são: Conformação incremental simétrica e Conformação incremental assimétrica.
(Lídio, 2009).
A conformação incremental simétrica é designada por “spinning”¹, consiste na
execução de vários incrementos extensos consecutivos com a ferramenta de
conformação sobre a chapa. Um outro processo é o “shear forming”² que deriva do
“spinning”, no qual a ferramenta de conformação fica em permanente contato com a
chapa, permitindo deformação constante sobre a forma geométrica. (Llídio, 2009).
Já a conformação incremental assimétrica se caracteriza por apresentar ferramentas
específicas de pequena dimensão, pela ausência ou utilização de matrizes
dedicadas, tendo um contato contínuo entre a ferramenta e a chapa fazendo um
movimento tridimensional e controle da ferramenta. A conformação assimétrica pode
ser realizada em uma máquina CNC de três eixos. (Lídio, 2009).
2.2. Caracterização tecnológica
2.2.1 Processo por roboforming
Durante o processo a chapa é fixada a um suporte, o qual se move verticalmente ao
longo de quatro guias localizada em cada canto da mesa. O movimento vertical do
72
SENAI/DR-BA
suporte é causado somente pela gravidade e não controlado por nenhum dispositivo.
Tanto o suporte quanto o robô se movimentam de forma conjunta para a realização
do processo de estampagem incremental (Daleffe, 2008).
Os benefícios do robô comparado à estampagem com máquinas fresadoras são
evidentes. O robô trás flexibilidade ao processo de fabricação e possibilita a
combinação de várias etapas de fabricação. Um único robô pode realiza múltiplas
tarefas como posicionar a chapa, cortar com laser e conferir tratamento térmico.
(Daleffe, 2008).
Fonte: DALEFFE, 2008
Figura 1 - Estampagem incremental por roboforming.
O processo de estampagem incremental por roboforming assemelha-se ao processo
utilizado nos de máquinas CNC (Comando numérico computadorizado). O processo
começa com o modelo 3D em CAD do produto, trabalhando em conjunto de um
software que transfere a linguagem da operação para o robô (Daleffe, 2008).
O material ideal para Estampagem incremental seria aquele que tivesse uma
reduzida tensão de escoamento e uma grande tensão máxima, grande deformação
relativa E. Ou seja, um material que possua uma grande ductilidade,
consequentemente uma boa tenacidade, possibilitando o trabalho no limite da
deformação. Além dessas informações, as chapas devem conter uma espessura
que favoreça sua estampabilidade, e um diâmetro da ferramenta apropriado (Carlos,
2010).
73
SENAI/DR-BA
3. Metodologia
A metodologia utilizada foi embasada por um aprofundamento teórico, a partir de
levantamento bibliográfico em livros, artigos científicos e páginas da internet, sobre a
estampagem incremental e suas caracteristicas tanto de chapas metálicas como o
processo em si. Com intuito de obter uma visão mais técnica e real deste processo,
avaliando e detectando considerações importantes do mesmo, afim de promover
pesquisas futuras.
Dos estudos realizados embasado nos fundamentos teóricos sobre estampagem
incremental mostra a versatilidade do processo com a utilização de um robô. Com
um unico robô é possível otimizar tarefas envolvidas na fabricação, na produção de
peças em larga escala, como posicionamento de chapas e cortes comparado ao
processo convencional.
Os tipos de deformção incremental simétrica por Spinning demonstrou uma maior
capacidade de produção comparado a de shear forming, pelo fato de ocorrer
múltiplas deformações, aumentando conformabilidade da peça
comparando
também há processos de estampagem convencional.
O processo de estampagem incremental por roboforming por protipagem rápida
favorece a fabricação de componentes de chapas metálicas com deformações
plásticas em regiões específicas. Isso mostra que o processo por roboforming
permite a fabricação de peças de alta qualidade, e com materiais e componentes de
baixo custo.
5. Conclusão
Conclui-se com o trabalho proposto que o processo de estampagem incremental por
roboforming é viável comparado ao convencional, por trazer benefícios que otimizam
o processo. Possui uma maior capacidade de produção, com fabricação de peças
com geometrias mais complexas, através de um unico robô que realiza múltiplas
tarefas.
6. Referências
CASTELÃN, J.Estampagem Incremental do titânio comercialmente puro para aplicação em
implante craniano. 2010. 193 f. Dissertação Mestrado em
Processo de Fabricação. Escola de Engenharia Programa de Pós-Graduação em Engenharia de
Minas, Metalurgia e dos Materiais – PPGEM, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto
Alegre, 2007.
CAVALER, Luiz Carlos de Cesaro. Parâmetros de conformação para estampagem incremental de
chapas de aço inoxidável AISI 304L. Tese para obtenção do título de Doutor em Engenharia
Metalúrgica. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2010.
DALEFFE, Anderson. Estudo do processo de estampagem incremental em chapa de alumínio
puro. Dissertação para obtenção do título de Mestre em Engenharia. Universidade Federal do Rio
Grande do Sul, Porto Alegre, 2008.
74
SENAI/DR-BA
FERRARINE, J. L. Caracterização de materiais para o processo de Estampagem. Dissertação
para título de Mestre em Engenharia. Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre,
2004.
MARQUES, Tania Alexandra Ferreira. Dissertação para obtenção do grau de Mestre em
Engenharia de Materiais. Instituto Superior Técnico, Universidade Técnico de Lisboa. Outubro de
2010.
POLACK, Antonio V. Manual prático de estampagem. Editora HEMUS, 1974.
75
SENAI/DR-BA
Desenvolvimento dos circuitos de controle de uma fonte de
soldagem didática.
Agnaldo Ribeiro França Neto*, Daniel Da Silva Motta**
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, agnaldorf.neto@gmail.com
** Mestre em engenharia mecânica, Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC,
daniel.motta@fieb.org.br
Resumo
O trabalho levantou conceitos teóricos necessários para o desenvolvimento de um
circuito de controle de uma fonte de soldagem didática. A pesquisa para o
desenvolvimento envolveu a aquisição de informações do funcionamento de uma fonte
de soldagem, bem como os parâmetros necessários para a soldagem, o comportamento
da solda (como a solda reage com a variação dos parâmetros ideais de soldagem) e o
funcionamento de um circuito de controle de potência de uma fonte de soldagem.
Palavras chave: Tig, Soldagem, Fonte.
1. Introdução
As fontes de soldagem são equipamentos aplicados à fabricação de peças metálicas,
tratam-se de equipamentos de grande importância na infra-estrutura de obras de
construção metal mecânica e procedimentos de manutenção. Usado largamente, este
equipamento que remonta dos primórdios em termos de processos de fabricação, tem
características construtivas bastante diversas, desde as mais primárias
(transformadores), ate equipamentos mais modernos e dotados de tecnologia mais
complexa. Com este trabalho houve o levantamento de conceitos teóricos para o
desenvolvimento de tecnologias já existentes para fonte de soldagem a partir da
consolidação do perfil operacional.
2. Metodologia
A metodologia adotada neste projeto de pesquisa foi a Abordagem Empírica, tendo como
Estratégia de Pesquisa a Análise Documental (MARTINS & THEOPHILO, 2007) dos
documentos técnicos relacionados ao assunto e das informações tecnicas disponíveis no
sitio do NI (National Instruments) e de testes feitos com fontes de soldagem.
3. Resultados e Discussão:
Dentre os equipamentos que podem ser utilizados como fonte para o processo TIG, temse: os retificadores, transformadores, transformadores retificadores e inversores. Para
esse trabalho foi utilizado como referência o retificador da ESAB LHI 250, esse retificador
é uma fonte de corrente constante, ou seja, se durante a operação de soldagem houver
alguma variação da tensão devido ao afastamento da tocha com relação ao metal de
base, ainda assim a corrente se manterá no mesmo valor do pré-selecionado pelo
operador antes de iniciar a soldagem. Para que a corrente se mantenha constante a
76
SENAI/DR-BA
placa de circuito de controle captura um sinal de corrente da saída e o compara com o
valor da corrente pré-selecionada. O resultado desta comparação e enviado a CI’s que
são responsáveis por disparar tiristores, liberando mais ou menos corrente, a depender
do resultado da comparação feita anteriormente, para um grande indutor que mantém a
corrente no valor especificado.
No desenvolvimento da placa de circuito de controle deste trabalho os elementos mais
importantes são: o amplificador operacional, que é o responsável por fazer a comparação
dos valores de corrente e o TCA 785 que é o circuito integrado (CI) responsável por
disparar o tiristor, dentre esses dois elementos o TCA 785 é o componente principal para
a construção da placa. Para que o CI funcione corretamente ele precisa estar
sincronizado com a rede elétrica que alimenta o retificador, o sinal de sincronização é
obtida através de uma alta resistência ôhmica da tensão de linha (voltagem Vs ) que é o
pino 5 e deve ser ligado na mesma rede que alimenta a fonte de soldagem. Um
registro de sincronização controla um gerador de rampa, o capacitor c10 da qual é
cobrado por uma corrente constante (determinada por R9 ) . se a rampa de
tensão V10 exceder o controle de tensão V11 (provocando ângulo
) , um sinal é
processado para a lógica. Dependendo da magnitude da tensão de controle de V11, o
ângulo de disparo pode ser deslocado dentro de um ângulo de fase de 0° a 180°. Para
cada meia onda, um pulso positivo de aproximadamente 30 µs de duração aparece nas
saídas Q1 e Q2. A duração do pulso pode ser prolongada até 180° através de
um capacitor C12. se o pino 12 está ligado ao GROUND, o resultado será um pulso com
uma duração entre e 180°. O pulso gerado nas saídas Q1 e Q2 é o resp onsável por
altera o angulo de disparo do tiristor, aumentando ou diminuindo o valor da corrente que
alimenta o indutor (K12) da fonte.
4. Conclusões:
Não há dentre os equipamentos comercialmente disponíveis no mercado uma fonte de
solda que possua recursos didáticos, ou seja, que permitam a interação do operador de
forma amigável e mesmo permita que o operador corrija certos erros operacionais
possibilitando o aumento da produtividade e em aplicações de treinamento e
aprendizagem inclusive com os erros cometidos. Este trabalho vem propor os conceitos
necessários para o desenvolvimento de uma fonte de soldagem que seja funcional e ao
mesmo tempo didática.
5. Referências
ESAB. Manual de Instruções. Disponível em:
<http://www.esab.com.br/br/por/Produtos/equipamentos/upload/0206160rev0LHI250_pt_en_es.pdf>. Acesso
em: 25 maio 2011.
QUITES, Almir M.. Introdução à soldagem a arco voltaico. Florianópolis: Soldasoft, 2002. 352 p.
SIEMENS. Phase Control IC. Disponível em: <http://www.dee.ufc.br/~rene/industrial/Capi01/1-tca785.pdf>.
Acesso em: 14 jun. 2011.
77
SENAI/DR-BA
Desenvolvimento de compósitos de polímero/partículas de
madeira (WPC´s) e estudo das condições de processamento
nas propriedades mecânicas e acabamento superficial destes
compósitos.
Givanildo de Oliveira Lima Praxedes1*; Zora Ionara Gama dos Santos**
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, givapraxedes@gmail.com*,
**Mestre em Engenharia Química, orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC,
zora.ionara@fieb.org.br
Resumo
Estão disponíveis no mercado vários equipamento possíveis de se processar
materiais compósitos de matriz termoplástica, porém o que nos proporciona
melhores resultados tem sido a extrusora dupla rosca corrotacional modular, visto
que a mesma permite varia a configuração da rosca, através da incorporação de
vários tipos de elementos, produzindo diferentes taxas de cisalhamento e tempo de
residência o que pode promover diferentes níveis de degradação no polímero
fundido. Neste trabalho usou-se uma extrusora desse tipo, variando elementos de
rosca de forma a se obter três tipos de configurações diferentes, onde se observou o
acabamento superficial dos filetes (espaguetes) produzidos a partir de compósitos
com matriz termoplástica (polipropileno) tendo como fase dispersa partículas de
madeira. Além do acabamento superficial foi possível ter uma idéia da degradação
sofrida pelo compósito durante o processamento, comparando as diferentes
configurações, através de valores de propriedades mecânicas e medidas de índice
de fluidez destes. Concluiu-se que as configurações que proporcionaram maior
tempo de residência promoveram filetes com melhor acabamento superficial, porém
apresentaram propriedades mecânicas inferiores àquelas apresentadas pelas
composições resultantes de configurações mais leves.
Palavras chave: Compósitos; WPC; Configuração de rosca.
1. Introdução
É de fundamental importância o conhecimento do tempo que o material polimérico
permanece dentro do equipamento durante o seu processamento [I,2],
principalmente quando se considera a grande sensibilidade destes materiais
orgânicos à degradação termo-mecânica. O tempo de permanência do polímero na
extrusora é definido pelo compromisso de ser suficientemente longo para que todas
as reações desejadas se completem e o mais curto possível para se evitar excessiva
degradação do polímero. O tempo de residência não é um valor único, mas uma
distribuição em torno de um valor médio. Portanto o tempo de residência deve ser
encarado como uma distribuição de tempos de residência, normalmente
representada por uma função, denominada Função de Distribuição de Tempos de
Residência - FDTR.
Uma das formas de se variar o FDTR é através da mudança na configuração de
rosca da extrusora [1]. A configuração da extrusora modular é composta de um tipo
de rosca que permite incorporar vários tipos de elementos de condução (EC), mistura
78
SENAI/DR-BA
(EM) e de condução e mistura de passo esquerdo (ECE ou EME), produzindo diferentes
níveis de cisalhamento no fundido. Os ECs possuem vários fatores que influenciam na
determinação do tipo de fluxo, tais como ângulo de condução, passo, largura e número
de filetes por unidade de comprimento. Existem vários tipos de EM, os mais comuns são
formados por "discos", nos quais a largura e diferença angular entre eles, provocam
níveis distintos de mistura, cisalhamento e transporte no material durante o fluxo [2-6].
Durante o processo de extrusão, o material é exposto às condições de altas temperaturas
e taxas de cisalhamento, as quais causam degradação, ocorrendo a combinação de
degradação térmica, mecânica e química [8]. Neste trabalho analisou-se a influência de 3
diferentes configurações de rosca nas propriedades mecânicas e acabamento superficial
do compósito PP/madeira.
2. Experimental:
Materiais
Neste trabalho foi utilizado como matriz um polipropileno copolímero heterofásico
com índice de fluidez 6,0g/10min, fornecido pela empresa Quattor Petroquímica S.A.
Como fase dispersa usou-se partículas de madeira (eucalipto), como agente de
acoplamento um polipropileno funcionalizado com anidrido maleico.
Método
Os compósitos foram preparados através do processo de extrusão variando as
configurações de rosca de acordo com na Fig 1 e a presença ou não de talco,. Destas
composições foram preparados, pelo processo de injeção, corpos de prova segundo
norma ISSO 3167, 1993 (E) e realizado teste de resistência à tração segundo norma
(a)
(b)
(c)
Figura 2: Configuração da zona de mistura da rosca: (a) rosca 1; (b) rosca 2 e (c) rosca 3.
20
15
10
0% Talc
15% Talc
5
0
20
15
10
0% Talc
15% Talc
5
0
Screw 1
Screw 2
Screw 3
Configuração de rosca
Screw 1
Screw 2
Screw 3
Módulo elástico (MPa
25
Tensão no escoamento (
Tensão na ruptura (Mpa) (
3. Resultados e discussões
3500
3000
2500
2000
1500
1000
500
0
0% Talc
15% Talc
Screw 1
Screw 2
Screw 3
(c)
(b)
(a)
Figura 3: Influência da configuração de rosca e presença do talco na: (a) tensão no escoamento dos compósitos; (b) tensão de
ruptura dos compósitos e (c) módulo elástico dos compósitos.
79
SENAI/DR-BA
(a)
(b)
(c)
Figura 4: Filetes produzidos: (a) uso da configuração de rosca 1; (b) uso da configuração de rosca 2; (c) uso da
configuração de rosca 3
C
3. Conclusões
-
Variação da configuração de rosca modifica o acabamento superficial dos
filetes dos compósitos e pode promover da degradação destes durante o
processamento;
As configurações que proporcionaram maior tempo de residência (rosca 2 e 3
- maior cisalhamento) promoveram filetes com melhor acabamento superficial,
porém
apresentaram
propriedades
mecânicas
inferiores
àquelas
apresentadas pela composição resultante de configuração mais leves (rosca
1).
4. Referências
Lee, S-Y. Yang, H-S. Kim, H-J. Jepmg, C-S. Lim, B-S. Lee, J-N. Creep behavior manufacturing
parameters of Wood flour filled polypropylene composites. Comp. Struc., 65 459-469 (2004).
Kuguchi, M., Kataoka, Y. Matsunaga, H., Yamamoto, K., Enans, P. D. Surface deterioration of woodflour polypropylene composites by weathering trials. The Jap. Wood Res. Soci., 2006.
Hyer, M. W. Stress analysis of fiber-reinforced composite materials. Boston: WCB McGraw Hill, 1998.
Dominkovics, Z., Dányádi, L., Pukánszky, B., Surface modification of wood flour and its effect on the
properties of PP/wood composites. Comp.: P. A, 2007.
ZANIN, M., DESIDERÁ, C., LOGAREZZI, A., CORREA, C.A. Sistematização da extensão do uso de
resíduos de serrarias e potencialidade de aplicação. In: IX Encontro Nacional de Tecnologia do
Ambiente,CDROM, 2002.
CARVALHO, F. J. X. Compósitos com reforço natural. Plástico Reforçado, Editora do administrador,
Ano VIII, n 50, p 40-44, 2006.
KARGER-KOCSIS, J.; CZIGÁNY, T. On the essential and non-essential work of fracture of biaxialoriented filled PET film. Poly. v. 37, p. 2433-2438, 1996
MAI, Y.-W.; COTTERELL, B. Effect of specimen geometry on the essential work of plane stress ductile
fracture. Eng. Fract. Mech., v. 21, p. 123-128, 1985.
CHING, E. C. Y.; POON, W. K. Y.; LI, R. K. Y.; MAI, Y-W. Effect of strain rate on the fracture
toughness of some ductile polymer using the essential work of fracture (EWF) approach. Polim. Eng.
Sci., v. 40, p. 2558-2568, 2000.
MAI, Y.-W. On the plane-stress essential fracture work in plastic failure of ductile materials. Ins. J.
Mech. Sci.., v. 35, p. 995-1005, 1993.
80
SENAI/DR-BA
Determinação dos fatores que afetam a biodegradabilidade em
polímeros por diferentes metodologias de análise
Vander Cássio Silva de Oliveira*, Wagner Mauricio Pachekoski**
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, vanderocassio@gmail.com
** Doutor em Desenvolvimento de Blendas Biodegradáveis constituídas de Poli (hidroxibutirato) – PHB e Poli(acido lático) –
PLA para Fabricação de Filmes, Orientador de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC,
wagner.Pachekoski@cimatec.fieb.org.b
Resumo
Neste trabalho foi avaliado o potencial de biodegradação de polímeros como o
poli(ácido lático) – PLA, poli(β-hidroxibutirato) – PHB e da blenda com 75% de PLA e
25% de poli(ε-Caprolactona) – PCL (PLA75/PCL25), pela técnica de perda de
massa. A caracterização mecânica foi feita através do ensaio de tração e para
visualizar a biodegradação fotomicrografia farão tiradas. Não houve grandes
variações nas propriedades, pois o tempo de ensaio não foi suficiente para causar
biodegradações consideráveis.
Palavras-chave: Polímeros Biodegradáveis, Ensaios de Biodegradação.
1. Introdução
Várias empresas e faculdades, nas suas diversas categorias, estão estudando
formas de aumentar as propriedades mecânicas e térmicas dos materiais
poliméricos biodegradáveis. A análise da biodegradação, após os as modificações, é
fundamental para garantir que o polímero biodegradável mantenha a mesma taxa de
biodegradação e obtenha melhores propriedades. Porém, ainda se tem carência de
laboratórios capacitados em análise de biodegradação.
Desta forma, este trabalho visou analisar a biodegradação dos polímeros poli(ácido
lático) – (PLA), poli(β-hidroxibutirato) – (PHB), e da blenda PLA75/PCL25 pela
técnica de perda de massa, método Sturm adaptado. Esta blenda foi selecionada
através de ensaios preliminares onde se analisou as propriedades de blendas com
teores diferentes.
2. Revisão bibliografica
Este capítulo apresenta uma breve revisão da literatura sobre os conceitos
referentes a polímeros biodegradáveis, blendas poliméricas, biodegradação e
métodos de análise de biodegradação.
2.1 Polímeros biodegradáveis
Plástico biodegradável é um plástico degradável na qual a degradação resulta da
ação de microrganismos de ocorrência natural, tais como bactérias, fungos e algas
(Rosa & Pantano, 2003).
81
SENAI/DR-BA
Os principais polímeros biodegradáveis são os biopolímeros derivados do amido e
poliésteres. Os produtos derivados de amido são atrativos devido ao baixo custo e
origem natural, enquanto os poliésteres são de interesse pelo fato de serem
produzidos por fermentação ou rotas sintéticas acessíveis (Rosa & Carraro, 1999).
2.2 Blendas poliméricas
Blendas poliméricas pode ser definida como misturas físicas ou mecânicas de dois
ou mais polímeros, de forma que entre as cadeias moleculares dos diferentes
polímeros só exista interação intermolecular secundaria (Wiebeck & Harada, 2005).
É muito difícil de encontrar em apenas um polímero todas as propriedades de uma
dada aplicação. Sendo assim, as blendas são muito eficientes em misturar as
propriedades de dois ou mais polímeros para adaptar os mesmos para uma
aplicação final.
2.3 Biodegradação
Com o crescimento do mercado quanto ao uso dos polímeros biodegradáveis,
percebeu-se a necessidade de regulamentar sua definição, bem como padronizar
métodos que pudessem mensurar suas propriedades biodegradativas. Em maio de
1999 foi efetivada pela International Standards Organization (ISO) um método para
avaliação da biodegradabilidade de um material padronizado mundialmente, contido
nas normas ISO 14851, 14852 e 14855 (ISO 14851, ISO 14852, ISO 14855 :
Standard Methods for ecological plastics avaliation).
Biodegradação é a total mineralização de um polímero pelo metabolismo de um
microorganismo. A mineralização leva a completa quebra do polímero em
substâncias menos complexas como, por exemplo, o CO2 na degradação aeróbica e
CO2 e CH4 em condições anaeróbicas: (Pachekoski, 2010).
2.4 Metodologia de Sturm adaptada – Perda de massa
O teste Sturm, para biodegradação, é baseado na norma ASTM D5209-91. A
metodologia do Sturm adaptada consiste em enterrar os corpos de prova em
composto orgânico ativado, avaliando a biodegradação através da perda de massa e
modificação no aspecto visual. O composto orgânico é o produto final de um
processo de compostagem utilizado como forma de reciclagem da matéria orgânica
presente em resíduos sólidos urbanos. O processo de decomposição da matéria
orgânica, por agentes microbianos naturalmente presentes, ocorre através de
fermentação controlada em condições aeróbicas ou anaeróbicas, nas chamadas
unidades ou usinas de compostagem. A avaliação da biodegradabilidade pode
ocorrer através de avaliação visual, perda de massa ou perda de propriedades
mecânicas.
82
SENAI/DR-BA
3 Materiais e Métodos
3.1 Preparo das amostras de polímeros biodegradáveis
O preparo das amostras dos polímeros e da blenda e sua caracterização seguiram a
seguinte metodologia:
• Mistura física das composições, no caso da Blenda;
• Preparo das composições através do processo de extrusão, no caso do PHB
e da blenda PLA/PCL;
• Preparo de corpos de prova para ensaios mecânicos, realizados através de
moldagem por injeção;
• A avaliação das propriedades mecânicas dos polímeros e da blenda foi
realizadas através do ensaio de resistência a tração e Microscopia ótica, usando
uma máquina de ensaio universal EMIC, modelo DL200 em uma velocidade
constante de 05 mm/min e um microscópio ótico Zeiss - Modelo Axiovert 100 A,
respectivamente.
3.2 Implementação da metodologia para avaliação de biodegradação Sturm por
perda de massa
A implementação deste ensaio de biodegradação se baseia na montagem de
aparato baseado na norma ASTM D5209-91, que consiste basicamente nas
seguintes etapas:
• Aquisição de composto orgânico e caracterização de suas propriedades
segundo Norma ISO 1485, caracterizando principalmente teor de umidade, atividade
microbiológica e teor de CNH.
• Montagem do sistema biodegradativo, enterrando amostras dos materiais a
serem testados (neste caso corpos de prova de tração segundo norma ISO 527) no
composto orgânico.
• Retirada periódica de corpos de prova degradados.
• Avaliação da biodegradabilidade através do aspecto visual e perda de massa
do produto seco. Caso seja possível realização de ensaios mecânicos para prever a
fragilização dos corpos de prova.
4 Resultados e Discursões
Na Tabela 4.1 a seguir, pode-se observar os resultados obtidos pelo ensaio de
tração antes e depois do ensaio de biodegradação pelo método Sturm.
83
SENAI/DR-BA
Material
PLA
PHB
Blenda
PLA/PCL
Tempo de
ensaio
Antes do ensaio
Tensão na
Ruptura (Mpa)
57,22
Deformação na
Ruptura (%)
9,0
Módulo Elástico
(Mpa)
860,48
4 semanas
8 semanas
12 semanas
Antes do ensaio
4 semanas
8 semanas
50,83
56,81
57,76
23,18
25,21
24,64
6,9
7,7
8,2
2,4
2,8
2,8
806,45
843,58
858,50
1060,00
990,83
1014,11
12 semanas
Antes do ensaio
4 semanas
8 semanas
12 semanas
22,23
18,02
15,85
18,49
17,37
2,5
6,8
3,8
5,7
4,2
956,96
361,00
449,09
419,36
461,05
Tabela 4.1: Resultados de propriedades mecânicas sob tração.
Viana (2011) estudou a biodegradação de blendas PLA/PBAT e argila, neste estudo
foi verificado que a presença da argila influencia na biodegradação e que o tempo de
exposição das amostras no material orgânico aumenta a biodegradação, diminuindo
assim, as propriedades mecânicas das amostras. Como não houve grandes
variações nas propriedades mecânicas sob tração para as amostras analisadas,
atribui-se que a biodegradação das amostras não foi significativa.
Para os ensaios de perda de massa não foi possível obter resultados significativos,
possivelmente devido ao pouco tempo de exposição das amostras no adubo natural.
Vale ressaltar que este estudo de biodegradação foi realizado com amostra de
corpos de prova injetados com uma espessura de ±4 mm.
Em estudo feito por Pachekoski (2006), foram realizados ensaios de biodegradação
com PHB, PLA e blendas de PHB/PLA, onde observou-se que num período de 6
meses não ocorreu qualquer variação de massa nas amostras analisadas, para este
teste foram utilizados pedaços de galhos de injeção com diâmetro de 10 cm e peso
de 5 g para todas as amostras.
Para melhor analisar a biodegradação causada pelo ensaio, foram capturadas
fotomicrografias das amostras, a amostra do PHB foi a que apresentou mais sinais
de biodegradação. Na Figura 4.4 a fotomicrografia do PHB pode analisada.
84
SENAI/DR-BA
Figura 4.4: Fotomicrografia do PHB.
Com a ampliação de 100 vezes foi possível detectar pequenas alterações na
superfície das amostras, onde o processo de biodegradação pode ser visualizado.
5 Conclusões
O resultado do ensaio de tração não apresentou grandes variações nas
propriedades analisadas. Através dos ensaios de perda de massa e microscopia
ótica, podemos justificar os resultados do ensaio de tração, tendo em vista que em
ambos não foi detectado grandes variações causadas por biodegradação.
O método Sturm adaptado necessita de um tempo maior de exposição das amostras
para poder ser mensurado mudanças mais presentes nas propriedades. Contudo, o
custo-benefício justifica a utilização deste método simples e barato.
6. Referências
Bragança, F. C. Desenvolvimento de blendas de Poli(e-caprolactona) e Acetato de Celulose e
suas propriedades mecânicas, térmicas, morfológicas e de biodegradação, Tese (Mestrado em
Engenharia e Ciência dos Materiais) – Universidade São Francisco, Itatib, 2003.
Chemical Economics Handbook – SRI Internacional, 2004.
http://www.biocycle.com.br acessado em 04/07/2010, Folder informativo: “Você vai conhecer o
único plástico biodegradável feito da cana-de-açúcar”, Biocycle® - PHB Industrial S/A .
ISO 14851, ISO 14852, ISO 14855 : Standard Methods for ecological plastics avaliation, in:
Oshima, K. ; Plastics,51, 1, 2000, pp. 108-112.
85
SENAI/DR-BA
Kulkarni, R.K; Moore,R.G; Hegyeli,A.F; Leonard, F., Biodegradable Poly(acid latic) polymers,
Materials Biomedics Research, 5, p. 169-181, 1971
M. H. Hartmann in D. L. Kaplan (Ed.), Biopolymers from Renewable Resources, Springer-Verlag,
Berlin, pp. 367–411, 1998.
Pachekoski, W. M. Desenvolvimentos de blendas de biodegradáveis constituída de
Poli(hidroxibutirato) – PBH e Poli(acido lático) – PLA para filmes, Tese de doutorado em
Engenharia de Materiais – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2006.
Pachekoski, W. M. Determinação dos fatores que afetam a biodegradabilidade em polímeros por
diferentes metodologias de análise, Projeto de pesquisa - Serviço Nacional de Aprendizagem
Industrial - Centro Integrado de Manufatura e Tecnologia (SENAI-CIMATEC), Núcleo de Polímeros
(NPol), Salvador, 2010.
Pelicano, M. Desenvolvimento e caracterização de blendas PHBV/ Ecoflex® e suas
modificações com amido. Dissertação Mestrado em Engenharia de Materiais, Universidade Federal
de São Carlos, São Carlos. 2008.
Rosa, D. S. ; Carraro, G. ; Avaliação de plásticos biodegradáveis sob envelhecimento acelerado
em solo com diferentes pH, in: Proceedings of 5° Congresso Brasileiro de Pol ímeros, CBPol 274,
Águas de Lindóia – Brasil, 7 – 10 nov., 1999.
Rosa, D. S.; Pantano, F. R. Biodegradação: um ensaio com polímeros.
Editora, 2003.78p.
1ed. Itatiba: Moara
Rosa, D. S.; Franco, D. P.; Calil, M. R. Propriedades Térmicas e Biodegradabilidade de PCL e
PHB em um Pool de Fungos, Artigo na revista de ciência & tecnologia • 15 – pp. 75-80, 2000
Viana, J. D. Obtenção de bionanocompósito de blendas PLA/PBAT com argila organofílica,
Tese de doutorado em Engenharia dos Materiais, universidade Federal de Campina Grande,
Campina Grande, 2011.
Wiebeck; Harada, Plástico de engenharia. 1ed. Artliber Editora 2005. 163 p.
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SENAI/DR-BA
Caracterização de Polímeros Biodegradáveis para Produção de
Compósitos
Marcus Vinícius Oliveira Santos *, Joyce Batista Azevedo **
* Bolsista de Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI CIMATEC, m.v.o.s@hotmail.com
** Mestre em Ciência e Engenharia de Materiais, Orientador Iniciação Científica da Faculdade de Tecnologia SENAI
CIMATEC, joyce.azevedo@fieb.org.br
Resumo
Considerando o cenário em que convive a sociedade no que se diz respeito à
consciência ambiental e a disponibilidade comercial de polímeros biodegradáveis,
cada vez mais se busca o uso destes materiais como forma alternativa em
substituição a outros materiais de fontes não renováveis. A utilização de polímeros
biodegradáveis para produção de compósitos com fibras naturais busca a produção
de materiais com melhores propriedades mecânicas e estabilidade térmica. Este
trabalho avaliou duas concentrações diferentes de casca de arroz dispersa em
matriz polimérica de Ecobras™. Os resultados obtidos mostraram que a presença da
fibra como fase dispersa tem influência nas propriedades dos compósitos o que
pode ser comprovado pela análise microscópica das composições estudadas.
Palavras-chave: Compósitos, Ecobras™, casca de arroz, propriedades mecânicas.
1. Introdução
Os polímeros biodegradáveis surgiram como uma alternativa para materiais
poliméricos que agregam boas propriedades e durabilidade com rápida degradação
após o descarte. Estas propriedades aliada ao apelo ambiental, faz com que estes
polímeros sejam extremamente atraentes para estes requisitos. Tendo em vista esta
vertente tecnológica, este trabalho buscou avaliar uma matriz de polímero
biodegradável, Ecobras™, quanto a sua utilização na produção de compósitos
poliméricos com fibras naturais, para tanto utilizou-se como matriz dispersa a casca
de arroz e avaliou-se mecanicamente duas formulações deste compósito. Os
resultados apresentados a seguir indicam que a casca de arroz possui influência nas
propriedades mecânicas dos compósitos sendo que estas variáveis dependem da
concentração de fibra utilizada.
O novo contexto ambiental em que se encontra a sociedade, tem incentivado a
procura por materiais que possam agregar uma procedência alternativa a do petróleo
e que alie a isto propriedades que conciliem a durabilidade e uma rápida degradação
após o descarte. Entre os materiais que atendem parte destes requisitos estão os
polímeros biodegradáveis (PACHEKOSKI, 2005).
Polímeros biodegradáveis são polímeros cuja degradação ocorre inicialmente
através da ação de microorganismos (ROSA E COLABORADORES, 2003). Dentre
87
SENAI/DR-BA
estes polímeros o Ecobras™ tem apresentado bastante destaque tecnicamente, ele
combina propriedades do Ecoflex® com um polímero natural modificado a base de
milho. O EcobrasTM possui na sua composição mais de 50 % de matéria-prima de
fonte renovável, o que ajuda a balancear o ciclo de carbono ao equilibrar o tempo de
produção do plástico ao seu consumo e decomposição.
Diante das propriedades dos polímeros biodegradáveis, busca-se o desenvolvimento
comercial dos chamados “produtos verdes” o que tem proporcionado um grande
esforço para viabilizar a produção de polímeros naturais com melhores propriedades
mecânicas e estabilidade térmica, para tanto, tem-se utilizado tecnologias como
nanotecnologia e compósitos com fibras lignocelulósicas (SATYANARAYANA, 2009).
Entre as fibras naturais utilizadas na produção destes produtos a casca de arroz tem
apresentado enorme potencial tecnológico além de atender as novas políticas
ambientais e estarem abundantemente disponíveis. Segundo informações da Conab
para a safra brasileira 2010/11 o Brasil colherá 13,81 milhões de toneladas de arroz
e cerca de 20% do volume corresponde à casca (CONAB, 2011).
Segundo FERRAN (2005), a casca de arroz é classificada como um material
lignocelulósico, embora possua concentrações menores de lignina e hemicelulose,
quando comparadas com a concentração presente na farinha de madeira. Por esta
razão, o uso de casca de arroz pode proporcionar um aumento na temperatura de
estabilização do compósito e desta forma possibilita o uso de temperaturas mais
elevadas durante o processamento destes materiais.
3.0 Metodologia
3.1 Materiais
Para a realização deste trabalho foi utilizado o polímero EcobrasTM fornecido pela BASF
e como fibra natural utilizou-se uma casca de arroz micronizada fornecida pela Cerialista
Polisul.
3.2 Métodos
3.2 .1 Preparação dos compósitos
Os compósitos de Ecobras™ e casca de arroz foram obtidos nas proporções de 95/5 e
90/10 respectivamente, estes foram misturados em um extrusora dupla rosca corotacional da marca Imacon, modelo DRC 30:40 IF com diâmetro de rosca de 30mm e
razão L/D de 40.
3.2.2 Caracterização dos compósitos
Para o polímero puro realizou-se a determinação do índice de fluidez em dois tempos de
secagem, para tanto, utilizou-se um plastômetro marca DSM, sob uma carga 2,160 Kg a
uma temperatura de 190ºC, segundo a norma ASTM D 1238.
As propriedades mecânicas dos compósitos foram determinadas através do ensaio de
tração em uma máquina universal de ensaios da EMIC. Os ensaios seguiram a norma
ASTM D412-06 e os corpos de provas foram obtidos através do processo de injeção.
Para a determinação das propriedades de resistência ao impacto, realizou-se ensaio de
88
SENAI/DR-BA
impacto IZOD, seguindo a norma ISO 179, em uma máquina EMIC. A
caracterização morfológica dos compósitos foi realizada em microscópio eletrônico
de varredura, no DEMa da UFCG.
4.0 Resultados e Discussão
4.1 Caracterização reológica
Na Tabela 1 temos os valores de índice de fluidez para as amostras de Ecobras™
com dois tempos de secagem.
Tempo de secagem (h)
Índice de Fluidez (g/10 min)
0
67,8 ± 2,71
2
68,64 ± 3,00
Tabela 1- Valores de índice de fluidez do Ecobras™ para diferentes tempos de secagem
Verifica-se que os valores encontrados são semelhantes para os tempos de
secagem utilizados, o que pode dar indícios que Ecobras™ utilizado não sofreu
influencia da umidade. Estes valores são muito abaixo dos encontrados na ficha
técnica do fabricante. Provavelmente o material utilizado nesta etapa da pesquisa já
deve ter sofrido degradação, diante disto utilizou-se, para a obtenção dos
compósitos, outro lote de Ecobras™.
4.2 Caracterização mecânica
A Tabela 2 mostra os resultados das propriedades mecânicas obtidas para o
Ecobras ™ puro e para os compósitos. Observa-se que com a adição de 5% de
casca de arroz o módulo elástico do biocompósito apresenta um discreto aumento,
no entanto, com 10% já se verifica um aumento significativo desta propriedade
quando comparado com o Ecobras™ puro. A deformação na ruptura é bastante
reduzida com adiação de carga, este efeito se deve possivelmente a fraca adesão
entre a matriz e a fase dispersa diminuindo assim a capacidade de deformação do
material.
Composto
Tensão na força
máxima (σMPa)
Deformação
específica na
ruptura (%)
Módulo elástico
(Mpa)
Ecobras™
5,29 ± 0,09
63,42 ± 8,80
93,62 ± 5,10
Ecobras™ + 5%
casca de arroz
3,89 ± 0,15
14,89 ± 0,41
99,81 ± 2,49
Ecobras™ + 10%
casca de arroz
4,31 ± 0,18
11,80 ± 0,29
169,28 ± 11,05
Resistência ao
Impacto (KJ/m²)
19,02 ± 1,20
10,58 ± 0,38
Tabela 2- Propriedades mecânicas em tração de biocompósitos Ecobras™/casca de arroz.
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SENAI/DR-BA
Os resultados de resistência ao impacto mostraram que com o aumento da
concentração de casca de arroz o material tem a sua resistência ao impacto
reduzida. Este comportamento se deve ao aumento da rigidez do composto
aumentando a fragilidade do material e conseqüentemente diminuindo a resistência.
Para o Ecobras™ puro não foi possível medir esta propriedade, pois o material
apresentou-se extremamente flexível.
4.3 Caracterização morfológica
A Figura 1 ilustra micrografias obtidas com compósitos de Ecobras™/casca de arroz.
(a)
(b)
Figura 1 – Micrografias de compósitos Ecobras ™/casca de arroz. (a) Formulação com 5%
de casca de arroz; e (b) formulação com 10% de casca de arroz.
Por meio das imagens obtidas é possível verificar que não existe uma boa adesão
entre o Ecoflex® e o amido, fases que formam o Ecobras™, verificam-se algumas
partículas de amido que não são envolvidas pela matriz Ecoflex®.
Observa-se nas imagens que existem vazios, o que sugeri que fibras se
desprenderam do material durante o ensaio de tração evidenciando desta forma, a
pouca adesão entre o reforço e a matriz.
5. Conclusões
Com os resultados encontrados pode-se verificar que o Ecobras™ possui um alto
índice de fluidez o que pode dificultar o processamento. A partir da caracterização
mecânica de compósitos Ecobras ™/casca de arroz conclui-se que as propriedades
de tração são influenciadas pela presença da fibra natural. Com a adição da fase
dispersa obteve-se materiais mais rígidos com redução da deformação na ruptura.
Este comportamento pôde ser comprovado pela análise microscópica dos
compostos, o que evidenciou uma fraca adesão interfacial entre a carga e a matriz.
90
SENAI/DR-BA
6. Referências
CONAB - Companhia Nacional de Abastecimento. Acompanhamento de safra brasileira: grãos, nono
levantamento, junho 2011 / Companhia Nacional de Abastecimento. – Brasília, 2011.
FERRAN, M., FRANCISCO, V., AMPARO, R., ADOLFO, B., CONCHA, S. Flour Rice Husk as Filler in
Block Copolymer Polypropylene: Effect of Different Coupling Agents. Journal of Applied Polymer
Science, 99, 1823-1831, 2005.
HARADA, J. Biopolímeros Biodegradáveis e Compostáveis. In: Palestra Técnica- SENAI CIMATEC,
Salvador, 2008.
PACHEKOSKI, W.M. Tese de Doutorado – Universidade Federal de São Carlos, 2005.
ROSA, D. S., FILHO, R. P., CHUI, Q. S. H., CALIL, M. R., GUEDES, C. G. F. The biodegradation of
poly-b-(hydroxybutyrate), poly-b-(hydroxybutyrate-co-b-valerate) and poly(e-caprolactone) in compost
derived from municipal solid waste. European Polymer Journal, v. 39, p. 233-237, 2003.
SATYANARAYANA. K. G., ARIZAGA, G.G.C., WYPYCH, F. Biodegradable composites based on
lignocellulosic fibers—An overview. Progress in Polymer Science. v. 34. p.982–1021, 2009.
91
SENAI/DR-BA
ANEXOS
PROGRAMAÇÃO DETALHADA
DIA 24 DE AGOSTO DE 2011
14:00 h - 15:00 h
15:00 h – 15:40 h
15:40 h – 16:20 h
MESA DE ABERTURA
Diretor Regional do SENAI DR-BA - Leone Peter Correia Andrade
Diretor Científico da FAPESB – Eduardo Nagib Boery
Secretaria de Ciencia e Tecnologia do Estado da Bahia – Paulo Câmara
Braskem S/A – Selma Barbosa Jaconis (Inovação e Tecnologia Coorporativa)
Case 01 – Alternativa Sustentável para Destinação de Resíduos Classe A: Diretrizes para Reciclagem em Canteiros de
Obras
Palestrante: Engª Patrícia Pereira de Abreu Evangelista, M.Sc.
Case 02 – Apis Jordans: Bebida Energética a base de Própolis
Palestrante: Engº Silmar Baptista Nunes M.Sc. / Luis Jordans
16:20 h – 17:00 h
Case 03 – Anaport – Aplicação de Metodologia para Melhorias dos Processos Produtivos na Indústria de Vestuário
Palestrante: Engº Especialista Marcelo Luis Bervian / Dilma Portugal
17:00 h – 18:00 h
INTERVALO
18:00 h – 18:40 h
Palestrante 1 : Naldo Dantas - Secretário Executivo da ANPEI
“Inovação e o papel da ANPEI no Desenvolvimento Tecnológico”
18:40 h – 19:00
19:00 h - 19:30 h
19:30 h - 20:00 h
Case de Sucesso - Gella Show, Empresa Baiana Inovadora ANPEI
Cases GETEC/MCTI
“Avaliação das novas normas brasileiras para teste de impacto frontal veicular para proteção dos ocupantes e sua correlação com
o mercado de veículos vendidos no Brasil”.
Victor Alvarez da Cunha, M.Sc.
Cases GETEC/MCTI
“Reconhecimento de faces aplicado ao problema de pessoas desaparecidas – Estudo de caso da Eigenface”,
Palestrante : Marcos Batista Figueredo, M.Sc.
20:00 h –20:30 h
Coffee break / Exposição de Stands
20:30 h – 20:45 h
Cases de Iniciação Científica - Tema 01: Estudo do comportamento de fratura dos compósitos com fibras naturais através do
método EWF.
Bolsista: Laís Cerqueira Andrade / Orientadora: Zora Ionara
20:45 h – 21:00 h
Cases de Iniciação Científica - Tema 02: Historiadores de Dados de Processos na Automação Integrada Plant Information
Management System
Bolsista: Ana Paula Cerqueira Ferreira / Orientador: Alexandre da Silva Ribeiro, M.Sc.
21:00 h – 21:15 h
21:15 h – 21:30 h
21:30 h – 21:45 h
Cases de Iniciação Científica - Tema 03: Otimização dos resultados cedidos pelo software VisVSA, através da modelagem de
sistemas, para qualificação dimensional de sistemas, para qualificação dimensional de sistemas de suspensão de veículos de
passeio
Bolsista: Jorsiele Damasceno Cerqueira/ Orientador: Marcelo Albano Moret Simões Gonçalves, Dr.
Cases de Iniciação Científica - Tema 04: Competências da Mecatrônica direcionadas a geração de energia renovável
Bolsista: Fabio Nascimento dos Santos/ Orientadora: Liliane de Queiroz
Antonio, Dra.
Cases de Iniciação Científica - Tema 05: Desenvolvimento dos Circuitos de Controle de Potência de uma fonte de Soldagem
Didática
Bolsista:Agnaldo Ribeiro França Neto / Orientador: Daniel Motta, M.Sc.
15:00 h – 15:40 h
Case 04 - Da idéia à Planta Industrial com inovação
Edson Buzanelli - Empresa Quantas Biotecnologia
15:40 h – 16:20 h
Case 05 - Parceria SENAI-COPENOR
16:20 h – 17:00 h
Case 06 - Patente biodiesel: Processo de obtenção de monoalquilésteres de ácidos graxos a partir de fontes oleaginosas.
Apresentação: Otanea Oliveira.
17:00 h – 18:00 h
INTERVALO
18:00 h – 18:45 h
Palestrante 2 : Natalino Uggioni – Superintendente do IEL/SC Instituto Euvaldo Lodi de Santa Catarina
"Gestão Estratégica da Inovação"
18:45 h - 19:30 h
Palestrante 3 : Humberto Massareto
“Idéias e Práticas Inovadoras para Geração de Valor nas Empresas”
19:30 h – 20:00 h
Cases GETEC/MCTI
Tema 03: Um Modelo Computacional para Extração Textual e Construção de Redes Sociais Complexas
Patrícia Freitas Braga, M.Sc.
20:00 h – 20:30 h
20:30 h – 20:45 h
20:45 h – 21:00 h
Cases de Iniciação Científica - Tema 06: Avaliação das propriedades tecnológicas de chapas metálicas aplicadas ao processo de
estampagem incremental por ROBORFORMING
Bolsista: Alexandre Neris Vigas Monção / Orientador: Charles Chamele, M.Sc.
Cases de Iniciação Científica - Tema 07: Processo de desenvolvimento de produtos industriais utilizando ferramentas tecnológicas
na etapa de concepção
Bolsista: Gabriela Gonçalves de Oliveira / Orientador: Valter Beal, Dr.
92
SENAI/DR-BA
21:00 h – 21:15 h
21:15 h – 21:30 h
21:30 h – 21:45 h
Cases de Iniciação Científica - Tema 08: Estudo dos Métodos e Sistemas necessários para instalação e instrumentação de
motores em bancada dinamométrica e realização de ensaios e testes do sistema
Bolsista: Victor Bomfim Manera / Orientador: Márcio Augusto Sampaio de Carvalho.
Cases de Iniciação Científica - Tema 09: Estudo e desenvolvimento de compósitos de silicone e/ou polietileno para revestimento
de isoladores elétricos híbridos
Bolsista: Marcela Menezes Lima Dias dos Santos /Orientador: Manuel Alpire Chavez, M.Sc.
Cases de Iniciação Científica - Tema 10: Projeto de Controladores de processos contínuos através de laboratórios virtuais
Bolsista: Thalitha Evangelista Ferreira da Silva / Orientador: Milton Bastos de Souza, M.Sc.
15:00 h – 15:40 h
Case 07 - Equipamento industrial para determinar e monitorar grandezas mecânicas e elétricas de motores de indução trifásicos
estacionários e métodos de funcionamento - Cleber Vinícius Ribeiro de Almeida, M.Sc.
15:40 h – 16:20 h
Case 08 - Desenvolvimento de madeira plástica a partir de compósitos de polímeros casca de arroz – Zora Ionara Gama dos
Santos, M.Sc
16:20 h – 17:00 h
Case 09 - Concepção, Projeto e Implantação de Planta Didática de Manufatura Integrada por Computador (CIM).
Alexandre da Silva Ribeiro, M.Sc.
17:00 h – 18:00 h
INTERVALO
18:00 h – 19:00 h
Palestrante 4 : Fernanda Martins – 3M Brasil
“Gestão da Inovação na 3M do Brasil”
19:00 h - 19:15 h
19:15 h - 19:30 h
19:30 h – 19:45 h
19:45 h – 20:00 h
20:00 h – 20:30 h
20:30 h – 20:45 h
20:45 h – 21:00 h
21:00 h – 21:15 h
21:15 h – 21:30 h
Cases de Iniciação Científica - Tema 11: Visão computacional no reconhecimento de formas e objetos
Bolsista: Paula Rayane Mota Costa Pereira / Orientador: Josemar Rodrigues, Dr.
Cases de Iniciação Científica - Tema 12: Desenvolvimento de modulos de software para um sistema eletrônico baseado na
comunicação alternativa aumentativa (CAA) para pessoas com deficiencia.
Bolsista: João Venancio Abreu Santos Filho / Orientador: Lucas Travassos, Dr.
Cases de Iniciação Científica - Tema 13: Ferramentas digitais GSM para comunicação alternativa aumentativa (CAA) para
pessoas com deficiência
Bolsista: Gustavo Moura Costa / Orientador: Dr. Lucas Travassos, Dr.
Cases de Iniciação Científica - Tema 14: Desenvolvimento do Sistema de Monitoramento Remoto e Aquisição de Dados de uma
Fonte de Soldagem Didática
Bolsista: Dario Albuquerque Arcoverde Junior / Orientador: Daniel Motta, M.Sc.
Cases de Iniciação Científica - Tema 15: Realização de processo de estampagem incremental por ROBORFORMING para
fabricação de componentes metálicos.
Bolsista: Victor Áquila Almeida Damasceno / Orientador: Charles Chemale, M.Sc.
Cases de Iniciação Científica - Tema 16: Aplicação de manutenção inteligente para detecção de falha em solda robotizada por
resistência.
Bolsista: Rafael Augusto Santos Leite / Orientador: Alexandre Ribeiro, M.Sc.
Cases de Iniciação Científica - Tema 17: Desenvolvimento de compósitos de polímero/partículas de madeira (WPC’s) e estudo
das condições de processamento nas propriedades mecânicas e acabamento superficial dos compósitos
Bolsista: Givanildo de Oliveira Praxedes/ Orientador: Zora Ionara, M.Sc.
Cases de Iniciação Científica - Tema 18: Estudo da modificação de polímeros biodegradáveis e a variação de suas propriedades.
Bolsista: Vander Cássio Silva De Oliveria / Orientador: Wagner Maurício Pachekoski, Dr.
21:30 h – 21:45 h
Cases de Iniciação Científica - Tema 19: Caracterização de Polímeros Biodegradáveis para Produção de Compósitos
Bolsista: Marcus Vinícius Oliveira Santos / Orientadora: Joyce Batista Azevedo, M.Sc.
21:45 h – 22:00 h
ENCERRAMENTO
93
SENAI/DR-BA
ANEXOS – FOTOS DO EVENTO
MESA DE ABERTURA
Diretor Regional do SENAI DR-BA - Leone Peter Correia Andrade
Diretor Científico da FAPESB – Eduardo Nagib Boery
Braskem S/A – Selma Barbosa Jaconis (Inovação e Tecnologia Coorporativa)
Cases de Iniciação Científica - Tema 01: Estudo do comportamento de fratura dos compósitos com fibras naturais atrav
Bolsista: Laís Cerqueira Andrade / Orientadora: Zora Ionara
Cases de Iniciação Científica - Tema 02: Historiador es de Dados de Pr oce ssos na Autom ação Integra da Plant Information
Bolsista: Ana Paula Ce rqueira Ferreira / Orie ntador: Alexandre da Silva R ibeiro, M.Sc.
2° DIA
Cases de Iniciação Científica - Tema 03: Otimização dos resultados cedidos pelo software VisVSA, através da
modelagem de sistemas, para qualificação dimensional de sistemas, para qualificação dimensional de sistemas de
suspensão de veículos de passeio
Bolsista: Jorsiele Damasceno Cerqueira/ Orientador: Marcelo Albano Moret Simões Gonçalves, Dr.
Cases de Inic iação Científica - Tema 04: Competênc ias da Mecatrônica direcionadas a ge ração de e nergia renová vel
Bolsista: Fabio Na scimento dos Santos/ Orientadora: Liliane de Queir oz Antonio, Dra
Cases de Inic iação Científica - Tema 05: Aplicação de m anutenção inteligente pa ra detecção de f alha e m solda robotizada por resist
Bolsista: Ra fael Augusto Santos Leite / Orientador: Alexandre Ribeiro, M.S c.
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SENAI/DR-BA
Cases de Inic iação Científica - Tema 06: Ava liação das propriedades tec nológic as de chapas metálica s
aplicadas ao processo de estampagem incremental por ROBORFORM ING
Bolsista: Ale xandre Neris Vigas Monção / Orie ntador: C harles C hamele , M .Sc.
Cases de Inic iação Científica - Tema 07: Processo de de senvolvim ento de produtos industriais utiliz ando ferr amenta s
tecnológicas na etapa de concepção
Bolsista: Gabrie la Gonçalves de Oliveira / Orientador: Valter B eal, Dr.
Cases de Inic iação Científica - Tema 09: Estudo e de senvolvim ento de compósitos de silicone e/ou
polietile no para revestimento de isolador es elé tricos híbridos
Bolsista: Ma rcela Me nez es Lima Dias dos Santos /Orientador: Manuel Alpire Chavez, M.Sc.
Cases de Inic iação Científica - Tema 08: Estudo dos Métodos e Sistemas ne cessár ios pa ra instalação e
instrumentação de motores em ba nca da dinamométric a e realiza ção de ensaios e teste s do sistema
Bolsista: Vic tor Bomfim Manera / Orienta dor: Márc io Augusto Sa mpa io de Carvalho.
Cases de Inic iação Científica - Tema 10: Projeto de C ontrolador es de proce ssos contínuos a través de laboratórios virtuais
Bolsista: Tha litha Evange lista F erreira da S ilva / Orientador: M ilton Bastos de S ouza, M.Sc.
Cases de Inic iação Científica - Tem a 11: Visã o com putacional no reconhecimento de for mas e obje tos
Bolsista: Paula Ra yane Mota Costa P ereira / Orie ntador: Jose mar Rodrigues, Dr.
Cases de Inic iação Científica - Tema 12: Desenvolvimento de módulos de sof tware par a um sistema eletrônico baseado
na comunica ção alternativa aumentativa (CAA) para pessoas com de ficiencia.
Bolsista: Joã o Ve nancio Abreu S antos Filho / Orienta dor: Lucas Tra vassos, Dr .
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SENAI/DR-BA
Cases de Inic iação Científica - Tema 14: Desenvolvimento do Sistema de Monitoramento Remoto e Aquisição de Dados de uma Fonte de Soldagem Did
Cases de Inic iação Científica - Tema 15: Rea lização de processo de estam pa gem incre menta l por ROBORF OR MING para
Bolsista: Dario Albuquerque Arcoverde Junior / Orientador : Daniel Motta, M.S c.
fabricação de c om ponentes me tálic os.
Bolsista: Vic tor Áquila Alm eida Dam asceno / Orientador: Charles Chemale, M.Sc .
Cases de Inic iação Científica - Tema 16: Desenvolvimento dos Cir cuitos de C ontrole de Potência de uma fonte de S olda gem Did
Bolsista:Agnaldo Ribeiro França Neto / Orientador: Daniel M otta, M .Sc.
Cases de Iniciação Científica - Tema 17: Desenvolvimento de compósitos de polím ero/partículas de madeira (WPC’s) e
estudo das condições de processamento nas propriedades mecâ nicas e acabamento superficia l dos compósitos
Bolsista: Givanildo de Oliveira Praxedes/ Orienta dor: Zora Ionara , M .Sc.
Cases de Inic iação Científica - Tema 18: Estudo da modifica ção de polímeros biode gradáveis e a va riaç ão de suas proprieda des.
Bolsista: Vande r Cássio Silva De Oliveria / Orientador: Wagner Ma urício Pachekoski, Dr.
Cases de Iniciação Científica - Tema 19: Caracterização de P olím eros Biodegradáve is para Produção de Com pósitos
Bolsista: Ma rcus Vinícius Oliveira S antos / Orientadora: Joyce Ba tista Aze vedo, M .Sc.
Exposição de Posteres Cases Iniciação Científica e GETEC/MCTI
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