etb Rafael (1) (2), Notas de estudo de Eletrônica

Baixe etb Rafael (1) (2) e outras Notas de estudo em PDF para Eletrônica, somente na Docsity! ETB – Escolas Técnicas do Brasil TÉCNICO EM ELETRÔNICA RAFAEL CHIARETTI – RM:108537 ENVASADORA Jundiaí 2015 Rafael Chiaretti – RM:108537 ENVASADORA Trabalho de Conclusão de curso apresentado ao Curso Técnico em Eletrônica da Escola Etb Escolas Técnicas do Brasil, como requisito parcial para a obtenção do título de Técnico em Eletrônica. ORIENTADOR: PROF. JÚLIO ALBERTO VANSAN GONÇALVES CO-ORIENTADORES: PROF. ALESSANDRO FRANCISCO DA SILVA PROF. FRANCIS MATOS Jundiaí 2015 DEDICATÓRIA “O homem que age multiplica suas forças, domina-se e se aperfeiçoa” (Montessori, 1965) RESUMO Chiaretti, Rafael, (Envasadora), Jundiaí, curso técnico em Eletrônica, etb escolas técnicas do brasil, 2015, Pg: 60, trabalho de conclusão de curso. Este projeto representa uma linha de envase que visa atender as necessidades das indústrias farmacêuticas, cosméticas, alimentícias, entre outras, a fim de diminuir seus custos sem perder a qualidade dos produtos, realizando o trabalho mais rápido e com maior precisão. Para o desenvolvimento desse trabalho, foi utilizado um tanque dotado de visores de nível, uma esteira para transporte dos recipientes, pistão pneumático, motor, um painel de controle com instrumentos e uma placa eletrônica utilizada na automação do processo. O funcionamento deste envase se deu por meio de acionamentos automáticos, utilizando-se os equipamentos e instrumentos mencionados. O envase do produto será sobre a esteira, onde os copos vazios serão posicionados e, através do controle automático receberão o produto até o volume desejado. Na automação deste sistema será utilizado um micro controlador (PIC) que comandara as operações com grande precisão e eficiência. PALAVRAS-CHAVE: Envasadora, automático, operações. ABSTRACT Chiaretti, Rafael, (Filling), Jundiaí, technical course in Electronics, etb technical schools in Brazil, 2015 Pg: 60, completion of course work. This project represents a bottling line designed to meet the needs of pharmaceutical, cosmetic, food, among others, in order to reduce their costs without losing the quality of products, making the job faster and more accurately. For the development of this work, we used a tank equipped with sight glasses, a conveyor for transport of containers, pneumatic piston engine, a control panel with instruments and an electronic board used in process automation. The operation of filling is carried out by means of automated drives, using the equipment and instruments mentioned. The packaging of the product will be on the treadmill, where the empty glasses will be positioned and through the automatic control will receive the product to the desired volume. In this automation system will use a micro controller (PIC) that commanded operations with great precision and efficiency. KEYWORDS: Filling, automatic operations. LISTA DE FIGURAS Figura 01 - Envasadora volumétrica............................................................................ 20 Figura 02 - Envasadora ponderal.................................................................................21 Figura 03 - Envasadora gravimétrica........................................................................... 22 Figura 04 - Bomba de pistão........................................................................................ 25 Figura 05 - Bomba de diafragma..................................................................................26 Figura 06 - Bomba peristáltica..................................................................................... 27 Figura 07 - Termo seladora.......................................................................................... 28 Figura 08 - CLP............................................................................................................ 30 Figura 09 - Principais características Microcontrolador Intel 8051............................... 32 Figura 10 - Placa arduino............................................................................................. 34 Figura 11 - Aplicação do sensor................................................................................... 36 Figura 12 - Aplicação do sensor indutivo..................................................................... 36 Figura 13 - Sensor capacitivo.......................................................................................37 Figura 14 - Funcionamento do Sensor óptico.............................................................. 38 Figura 15 - Válvula manual.......................................................................................... 39 Figura 16 - Válvula auto-reguladora...............................................................................40 Figura 17 - Válvula controlada..................................................................................... 40 Figura 18 - Estrutura da válvula solenoide...................................................................41 Figura 19 - Mesa rotativa............................................................................................. 43 Figura 20 - Estrutura feita de metal..............................................................................47 Figura 21 - Implantação do suporte da esteira.............................................................47 Figura 22 - Implantação do painel e do tanque............................................................48 Figura 23 - Instalação dos sensores de nível...............................................................48 Figura 24 - Instalação dos equipamentos elétricos e físico..........................................49 Figura 25 - Esquema elétrico....................................................................................... 49 LISTA DE SIGLAS CLP - Programmable Logic Controller. PIC - Controlador Integrado de Periféricos. IHM - Interface Homem Máquina. L/min – Litro por Minuto. PSI - Libras por Pulgda Quadrada. MV - Variável Manipulada. PV - Variável de Processo. E/S - Entrada e/ou Saídas. FACCAMP - Faculdade de Campo Limpo Paulista. GRAFCET - Graphe Fonctionnel de Commande Etape Transition. BYTES - Binary Digit. KB - Knowledge Base. EPROM - Erasable Programmable Read-only Memory. ROM - Read Only Memory. ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas. I/O – Ligado e/ou Desligado. RISC - Reduced Instruction Set Computer. USB - Universal Serial Bus. SUMARIO 1. INTRODUÇÃO.................................................................................................. 15 1.1. Justificativa........................................................................................................ 15 1.2. Objetivo geral.................................................................................................... 15 1.2.1. Objetivos especificos......................................................................................... 16 1.3. Metodologia....................................................................................................... 16 1.4. Cronograma.......................................................................................................18 2. SISTEMA DE ENVASAMENTO.........................................................................19 2.1. Tipos de envase................................................................................................ 19 2.1.1. Envase volumétrico........................................................................................... 19 2.1.2. Envase de Fluxo controlado.............................................................................. 20 2.1.3. Envase poderal..................................................................................................21 2.1.4. Envase gravimétrico.......................................................................................... 22 2.2. Características dos produtos envasados...........................................................22 2.2.1. Produtos viscosos............................................................................................. 22 2.2.2. Produtos com espumas.....................................................................................23 2.2.3. Produtos abrasivos............................................................................................ 23 2.2.4. Produtos corrosivos...........................................................................................23 2.3. Tipos de bombas dosadoras............................................................................. 24 2.3.1. Bomba de pistão................................................................................................25 2.3.2. Bomba de fole................................................................................................... 25 2.3.3. Bomba de diafragma......................................................................................... 26 2.3.4. Bomba peristáltica............................................................................................. 27 2.4. Tipos de seradora..............................................................................................27 2.4.1. Seladora rosqueadora....................................................................................... 27 2.4.2. Termo seladora.................................................................................................. 28 2.5. Sistemas de controle......................................................................................... 29 2.5.1. CLP....................................................................................................................30 2.5.2. Micro controlador intel 8051.............................................................................. 32 2.5.3. PIC.................................................................................................................... 33 2.5.4. Arduino.............................................................................................................. 34 2.5.5. Vantagem e desvantagem................................................................................. 35 2.6. Sensores........................................................................................................... 35 2.6.1. Sensores indutivo.............................................................................................. 36 2.6.2. Sensores capacitivo.......................................................................................... 37 2.6.3. Sensores ópiticos.............................................................................................. 38 2.6.4. Sensor óptico por transmissão.......................................................................... 38 2.7. Válvulas............................................................................................................. 39 2.7.1. Princípios de acionamento................................................................................ 39 2.7.2. Manual...............................................................................................................39 2.7.3. Auto- reguladora................................................................................................39 2.7.4. Controlada......................................................................................................... 40 2.7.5. Solenoide...........................................................................................................41 2.7.6. Funcionamento.................................................................................................. 41 2.7.7. Tipos de solenoide.............................................................................................42 3. PROJETO DE UMA ENVASADORA................................................................. 43 3.1. Esteira de início de processo.............................................................................43 3.2. Mesa rotativa..................................................................................................... 43 3.3. Envase...............................................................................................................44 3.4. Selagem............................................................................................................ 44 3.5. Esteira de estocagem........................................................................................44 3.6. Funcionamento da linha de envase................................................................... 44 3.7. Lista de material................................................................................................ 46 O grupo visa à convecção de uma envasadora, de modo simples e eficaz, com a utilização de equipamentos de total precisão e confiabilidade. O projeto será composto por um CLP PIC que será o celebro do processo, assim permitindo alcançar o resultado esperado. Iremos estabelecer um equipamento que venha melhorar a linha de envase como, Manômetro para indicar a pressão dentro do tanque do liquido a ser envasado. Chaves de níveis para uma maior precisão no controle a ser manipulado. Utilizaremos válvula solenoide para o controle da vazão através de uma mangueira que será utilizada como um bico para o ênfase, e o controle dela é através do CLP por um tempo determinado; Uma máquina de envase é extremamente eficiente para empresas de pequeno porte, criaremos um protótico que seja de fácil manuseio, qualquer operador pode monitora-la, ela contém um painel com sinalizações acessíveis ao operador, caso venha acontecer alguma falha o botão de emergência será acionado. 1.3.Metodologia Realizamos nossa fundamentação teórica na metodologia qualitativo voltada ao estudo de caso, de forma que venhamos estabelecer relações de equipamentos que possa trazer condições para melhorias e exemplificando técnicas de programação, sendo uma pesquisa de forma experimental, mas é extremamente importância ressalta que a pesquisa cientifica foi fundamental para a elaboração teste trabalho e execução do projeto. Nosso principal meio de pesquisa foi a “internet”, pesquisamos em diversos projetos e artigos científicos, para avalia-los e compará-los a fim de agregar e aperfeiçoar nosso experimento. Para o desenvolvimento deste projeto, utilizamos componentes tecnológicos que inclusive são utilizados em sala de aula para melhor desempenho e pelo fato de estamos habituados aos componentes. Componente que podemos consultar suas especificações de forma pratica e facilmente encontrados juntos a fabricantes e vendedores. Destaco que tivermos auxilio técnico de nosso mentor e professor Gustavo referente à gravação do programa em linguagem ladder ao CLP PIC, que nos cedeu seu intelecto e parte da sua aula para o desenvolvimento e elaboração do projeto em questão. E destacamos que buscamos informação ao nosso colega de sala Michael, profissional técnico em mecânica voltado a área de enchedora, 15 buscamos conhecimento a ele referente ao princípio de funcionamento das enchedoras, para um melhor desempenho na elaboração deste trabalho. Mas ressalto que tivermos auxilio técnico de nosso mestre e professor “João Bastista Sperl de Faria”, da FACCAMP (Faculdade de Campo Limpo Paulista), referente as normas da ABNT, e melhor compreensão na estrutura do trabalho em si, ele nos cedeu seu intelecto e parte da sua aula de “Física estática e dinâmica” para o desenvolvimento e elaboração do projeto em questão. E é de suma importância ressaltar que busquei conhecimento ao Doutor “Alexandre Capelli”, coordenado de engenharia eletrônica na FACCAMP e diretor do SENAI de Alfried Krupp afim de clarear como é o funcionamento da linha de envase. 1.4. 16 Cronograma Tabela 01 – Cronograma Fonte: O autor Etapas Outub ro Novembro Dezem bro 1. Escolha do tema. 2. Pesquisa para viabilizar se o tema é viável ou não. 3. Confecção da problemática e justificativa. 4. Elaboração do objetivo geral e especifico. 5. Elaboração da metodologia e cronograma. 6. Primeira avaliação. 7- Confecção do corpo do trabalho 8- Formatação conforme a norma ABNT. 9- Elaboração do sumario 10- Entrega de trabalho e apresentação final. 2. SISTEMA DE ENVASAMENTO O processo que chamamos de envasamento consiste em envase, dosagem e selagem. 17 Figura 02 - Envasadora ponderal. Fonte: http://www.imsb.com.br/envase/index.php?option=com_content&task=view&id=27&Itemid=36 O equipamento realiza automaticamente a medição do bico de cada frasco antes de iniciar o envase, esta interface possui ajustes para se trabalhar com outros volumes de frascos. O controle de nível no reservatório é feita por bóia controlada por sensores eletrônicos. (IMSB). Todos os movimentos e controle de enchimento são monitorados pelo CLP, onde possui uma IHM (Interface homem máquina) para determinar todas as funções necessárias de operação. O equipamento é monitorado por sensores ópticos blindados, onde eles mesmos fazem a leitura da função desejada e enviam para o CLP onde se obtém os comandos necessários e as informações apresentadas na interface. (IMSB). Envase gravimétrico A envasadora gravimétrica se destaca por seu grande potencial de vazão e nível de envase constante, através de válvulas de conceito gravimétrico, garantindo a precisão. Com aplicação para produtos clorados ou corrosivos, em frascos de plástico ou vidro. (IMSB). 20 Figura 03 - Envasadora gravimétrica. Fonte: www.japacomponentes.com.br/produtos.html Tem sua estrutura principal confeccionada em aço carbono revestida de plástico de engenharia, sendo que todas as partes em contato com o recipiente são confeccionadas em plástico de engenharia ou titânio, como pode ser observado na figura 03. (IMSB). 1.6. Características dos produtos envasados Produtos viscosos A viscosidade de um produto é particularmente importante, pois determina qual a tecnologia mais apropriada para o envase. Além disso, é necessário saber a temperatura do material no momento do envase, pois esta influencia a viscosidade do produto, quanto mais alta a temperatura mais fluida estará o produto. (SERAC, 2011). Produtos com espumas 21 Os surfactantes contidos nos limpadores universais são partículas que atraem e prendem as gorduras e têm uma ação limpadora formando bolhas com a presença de água. (SERAC, 2011). No envase, o escoamento do produto na embalagem provoca turbulência, essas turbulências causam a formação de bolhas de ar que ao atingirem a superfície do liquido formam a espuma. Em função do poder espumante e do volume livre da embalagem, a espuma formada pode transbordar e ser prejudicial para um envase de qualidade. Para produtos que tem essa característica, é por vezes necessário utilizar equipamentos específicos como bicos de tela, bicos múltiplos, cobertura de gargalo. (SERAC, 2011). A temperatura de envase também tem grande influência na quantidade de espuma produzida. Quanto mais importante é a viscosidade de um produto, menos tendência ele tem de espumar. (SERAC, 2011). Produtos abrasivos A composição dos produtos abrasivos pode alterar o material utilizado na composição de um equipamento de envase. Certos produtos são especialmente agressivos contra aço e juntas. (SERAC, 2011). Alguns sistemas são adaptados a estes tipos de produtos, com ausência de juntas ou tubos que podem ser obstruídos pelas partículas. (SERAC, 2011). Produtos corrosivos A corrosão dos metais é essencialmente de natureza eletroquímica e ocorre entre o metal e o meio exterior. (SERAC, 2011). Em um ambiente fechado tal como um processo de envase, é muito difícil se controlar os parâmetros que a influenciam tais como a composição química do produto, a temperatura, pressão, velocidade do fluido transportado, característica abrasiva. Por isso é altamente recomendável à utilização de um material que não se corroa no ambiente considerado, como por exemplo, a substituição do aço inoxidável por polietileno, polipropileno e até o titânio. (SERAC, 2011). Tabela 02 - Tipos de envase por características dos produtos utilizados. Fonte: http://www.milkpoint.com.br/mn/girolacteo/artigos/novasnormas.htm 22 Uma bomba de diafragma utiliza um diafragma flexível de borracha que se descomprime e comprime parar mover o líquido. Este movimento constante na câmara da bomba, semelhante à bomba de pistão, faz com que o liquido se mova para dentro e para fora das válvulas de entrada e saída da bomba. A natureza hermética dos selos do diafragma sela a câmara de bomba sendo desnecessários selos adicionais. (SARAIVA, 2011). Figura 05 - Bomba de diafragma. Fonte: www.youtube.com/watch?v=YdNzXgKf7Lo A bomba de diafragma pode lidar com líquidos mais viscosos que outras bombas. Elas têm capacidade de alta pressão e pode atingir débitos de ate 20 L/min. Um exemplo desse tipo de bomba pode ser observado na figura 05. (SARAIVA, 2011). Bomba peristáltica As bombas peristálticas são assim chamadas por causa dos tubos usados para fazê-las funcionar, como pode ser observado na figura 06. Um tubo de cloreto de polivinila, borracha de silicone ou de fluoro polímero, é enrolado com uma bomba de rotor circular. O rotor gira e exerce pressão sobre uma seção da tubulação. Esta compressão fecha o líquido dentro da bomba através do tubo. Este processo é desenvolvido a partir de fenômenos naturais. (SARAIVA, 2011). 25 Figura 06 - Bomba peristáltica. Fonte: http://www.technopump.com.br/bomba-peristaltica.htm As bombas peristálticas são fáceis de esterilizar e de fácil manutenção, porque elas não têm válvulas ou parte interiores complicadas. Tem um baixo custo para reposição de peças. Elas são capazes de lidar com pressões de 125 psi e vazão de ate 9,4 L/min. (SARAIVA, 2011). 1.8.Tipos de seradora Seladora rosqueadora Funcionam através de discos laterais que executam o rosque amento e o encravamento das tampas. Este sistema permite que não haja paradas na linha para o rosque amento, pois atua de forma linear e continua atingindo alta produção de frascos/hora. Outra grande vantagem das mesmas é sua capacidade de rosquear diversos tipos, tamanhos e modelos de tampas, pois não atua sobre a mesma, mas em sua lateral, possibilitando ajustes para frascos sem necessidade de acessórios extras. (REALIZA, 2012). É formado por 2 conjuntos de 1 par de discos, sendo o primeiro par revestido com poliuretano, com diversas durezas conforme especificação ideal para os tipos de tampas, o segundo par com um revestimento também em poliuretano que possui dentes, especialmente projetado parar do alto torque na tampa e possibilitar o seu recrava mento. (REALIZA,2012). Para evitar a movimentação dos frascos é utilizado um tracionado lateral, que segura os frascos pelos lados e evita torção e rotação durante o processo de rosque amento. Para que o sistema tenha ótima produtividade, é necessário que as tampas, bocas e dimensões dos frascos sejam uniformes, com variações mínimas, e que não contenham rebarbas e nem tenham quaisquer deformações. (REALIZA, 2012). 26 Termo seladora Uma seladora térmica para selagem de copos e frascos, onde se aplica no bocal um selo de alumino termo soldável, com controle automático de soldagem (pirômetro). Figura 07 - Termo seladora. Fonte: http://www.brazilbiz.com.br/brazilbiz/produtos/maquina-termoseladora-tekpack7337.asp O objetivo do selo no bocal do produto é garantir que não seja violado atendendo o segmento de atuação alimentício, cosméticos, produtos de higiene pessoal e condimentos. como pode ser observado na figura 07 (BRAZIL BIZ). 1.9.Sistemas de controle Um sistema de controle é basicamente um sistema entrada (s) -saída (s). O sistema a ser controlado é, em geral, chamado de processo ou planta. O processo é um sistema dinâmico, ou seja, seu comportamento é descrito matematicamente por um conjunto de equações diferenciais. Como exemplos de sistemas dinâmicos temos, entre outros: sistemas elétricos, mecânicos, químicos, biológicos e econômicos. A entrada do processo é chamada de variável de controle ou variável manipulada (MV) e a saída do processo é chamada de variável controlada ou variável de processo (PV). A filosofia básica de um sistema de controle é unir o resultado da leitura dos elementos sensores com a ação dos elementos atuadores. Eles recebem as informações lidas dos sensores para saber o atual estado do processo, executa 27 Faça você mesmo Várias empresas desenvolvedoras R$ 60,00 – R$ 100,00 A partir de R$ 300,00 Segue acima uma tabela comparativa entre CLP e o controlar Arduino. Programação em C/C++ Programação em ladder, structured, text, instruction list e GRAFCET Barato, clp confiável, e uma experiência de hardware de código aberto. Vem com certificados industriais e tem muitas características de segurança Disponível a qualquer um Adequado para aplicações industriais. Grande quantidade de informações compartilhadas entre os seus usuários e no seu software Fraca quantidade de exemplos e aplicações no seu software e na internet. Micro controlador intel 8051 Diversos fabricantes produzem micro controladores da família 8051 (Intel, AMD, Atmel, Dallas, OKI, Matra, Philips, Siemens, SMC, SSI). A intel iniciou a produção do 8051 em 1981. Em 1982 foram produzidos 2 milhões de unidades, em 1985 foram 18 milhões, em 1993, 126 milhões. A tendência atual é a participação crescente dos microprocessadores de 8 bits e uma diminuição da fatia do mercado dos microcontroladores de 4 bits. Alem do 8051 propriamente dito, existem variantes como 8031 (sem memória ROM interna e com apenas 128 bytes de memória RAM), o 8751 (4kb de memória EPROM) e 8051 (8kb de memória ROM, um terceiro timer e 256 bytes de memória RAM). (SILVA). 30 Figura 09 - Principais características Microcontrolador Intel 8051. Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAfOf8AF/microcontrolador-8051 • Frequência de clock de 12 MHz com algumas versões que alcançam os 40 MHz; • Até 64 kb de memória de dados externa; • 128 bytes de RAM interna; • Até 64 kb de memória de programa, independente da anterior, e configurável de duas formas mutuamente excludentes: o 4kb interno (ROM no 8051 e EPROM no 8751) e mais 60kb externos; o 64kb externos; • 4 portas bidirecionais de I/O, cada uma com 8 bits individualmente endereçáveis; duas dessas portas (P0 e P2) e a parte de uma terceira (P3) ficam comprometidas no caso de se utilizar qualquer tipo de memória externa; • 2 temporizadores/contarodes de 16bits; • 1 canal de comunicação serial; 31 • 5 fontes de interrupção (dois timers, dois pinos externos e o canal de comunicação serial) com dois níveis de prioridade selecionáveis por software; • Oscilador de clock interno. Como pode ser observado na figura 09, logo abaixo. PIC O que diferencia os diversos tipos de micro controladores é a sua capacidade de memória que pode variar de algumas centenas de bytes a centenas de milhares de bytes, dependendo do que desejamos fazer com eles, a arquitetura e a velocidade e a alimentação. (BRAGA). Assim, não basta fazer o projeto e escolher um micro controlador qualquer para elaborá-lo: é preciso escolher um micro controlador que tenha as características exigidas pelo projeto. (BRAGA). A Microchip que fabrica a série de micro controladores PIC usa dois tipos principais de arquitetura nos seus chips: RISC e Harvard. RISC significa Reduced Instruction Set Computer (Computador Com Conjunto de Instruções Reduzido). Neste tipo de arquitetura, o micro controlador faz tudo usando poucas instruções básicas que são combinadas de acordo com o que se deseja que ele faça. (BRAGA). O uso de poucas instruções numa arquitetura RISC torna o micro controlador muito rápido, pois cada uma delas pode ser executada tipicamente em apenas um ciclo do clock. (BRAGA). Na arquitetura de Harvard, tanto o programa como os dados podem ser armazenados no mesmo espaço da memória, o que facilita a operação dos circuitos de entrada e saída mas usam barramentos diferentes, ou seja, circuitos de entrada e saída separados. (BRAGA). A Microchip possui uma linha muito popular de microcontroladores denominada PIC. Os PICs da microchip podem ter as mais diversas "capacidades" de acordo com o projeto que se tem em mente. (BRAGA). Suas principais características são: Memória única de 1k x 14 EEPROM para programa • Memória de dados EEPROM de 64 bytes • RAM de uso geral de 36 bytes • A EEPROM pode ser programada serialmente no circuito de aplicação • 13 pinos I/O com pinos individuais de sentido 32 Sensores de Presença: São sensores que trabalham com a emissão e recepção de luz, detectando qualquer tipo de material sem que haja contato com eles. Sensores de Posição: São sensores que detectam a posição física de um objeto. A dois tipos de sensores principais: Indutivo, Capacitivo e óptico. Sensores indutivo Os sensores indutivos são sensores que detectam a presença de materiais condutores de energia elétrica que tem natureza metálica. Figura 12 - Aplicação do sensor indutivo. Fonte: http://www.automatizesensores.com.br/indutivos.html Essa detecção é feita através da incidência de um campo eletromagnético oscilante sobre o espaço, quando algum metal entra em contado com esse campo, ele absorve parte do campo tornando-o mais fraco. Essa perda de força do campo é detectada pelo circuito eletrônico do sensor que o transforma em um sinal de saída, que dependendo do tipo pode ser a atuação de um contato NF ou NA para corrente contínua ou alternada, um transistor ou ainda um sinal variável de tensão ou de corrente (saída analógica). Sensores capacitivo Sensores capacitivos são sensores que detectam qualquer tipo de objeto ou massa. Seu funcionamento se dá por meio de incidência de um campo elétrico que é gerado por cargas elétricas em sua face, formando assim um capacitor. 35 Figura 13 - Sensor capacitivo. Fonte: http://www.digel.com.br/novosite/index.php?option=com_content&view=article&catid=42&id É característica de todo capacitor o aumento de sua capacitância quando colocamos algum tipo de massa dielétrica (isolante) entre seus eletrodos, os eletrodos são onde são armazenadas as cargas, sendo assim, quando aproximamos qualquer material sólido ou líquido na face do sensor, ele atuará como massa dielétrica aumentando a capacitância. Por fim, o circuito eletrônico do sensor detecta essa variação de capacitância e atua sua saída, que pode ser um contato NA ou NF para corrente contínua ou alternada, um transistor ou ainda um sinal variável de tensão ou corrente (saída analógica). Sensores ópiticos São componentes eletrônicos de sinalização e comando que executam detecção de qualquer material sem que haja contato mecânico entre eles. O principio de funcionamento do sensor óptico baseia-se na existencia de um emissor e de um receptor. A luz gerada pelo emissor deve atingir o receptor com intencidade suficiente para fazer com que o sensor comute sua saída. O sinal de luz gerado pelo emissor do sensor optico é modulado numa determinada frequencia, ou seja, o emissor gera um sinal com um certo numero de lampejos por segundo. O receptor do sinal do sensor é acoplado a um filtro que somente considera sinais com a mesma frequencia do emissor. Essa caracteristica é empregada no sensor óptico para minimizar os efeitos de possiveis interferencias causadas por outras fontes luminosas que não o emissor. Sensor óptico por transmissão Sensor óptico de detecção por barreira de luz, ou transmissão, possui o emissor e o receptor montados em dispositivos separados. Ao serem alinhados os dois componentes criam entre si uma barreira de luz. A presença de um objeto interrompendo esta barreira faz com que o sensor seja ativado, 36 Figura 14 - Funcionamento do Sensor óptico. Fonte: http://www.ebah.com.br/content/ABAAAALDsAD/eletronica-maquina-cnc?part=4 1.11. Válvulas A válvula trata-se de um dispositivo cuja finalidade é a de provocar uma obstrução na tubulação com o objetivo de permitir uma variação do fluxo por esta. Esta obstrução pode ser parcial ou total, manual ou automática. Em outras palavras é todo dispositivo que através de uma parte móvel abra, obstrua ou regule uma Passagem através de uma tubulação. Princípios de acionamento Existem vários princípios de acionamento de válvula. Como a válvula manual, Auto-reguladora e de Controle. Manual 37 completamente fechada. A válvula de solenoide pode ser usada para controlar o fluxo de vários fluidos diferentes, dando a devida consideração às pressões e temperaturas viscosidade, envolvida fluida e adaptabilidade os materiais utilizados na construção da válvula. Funcionamento A válvula solenoide é formada por duas partes principais, que são: corpo e a bobina solenoide. A válvula solenoide possui uma bobina que é formada por um fio enrolado através de um cilindro. Quando uma corrente elétrica passa por este fio, ela gera uma força no centro da bobina solenoide, fazendo com que o êmbolo da válvula seja acionado, criando assim o sistema de abertura e fechamento. Figura 18 - Estrutura da válvula solenoide. Fonte: http://www.cursosonlinemte.com.br/licao/aula-10-eletrovalvula-do-canister/ Outra parte que compões a válvula é o corpo solenoide. Este, por sua vez, possui um dispositivo que permite a passagem de um fluído ou não, quando sua haste é acionada pela força da bobina. Esta força é que faz o pino ser puxado para o centro da bobina, permitindo a passagem do fluído. O processo de fechamento da válvula solenoide ocorre quando a bobina perde a corrente elétrica, assim o pino exerce uma força através de seu peso e da mola que tem instalado. Tipos de solenoide As válvulas solenoides podem ser classificas quanto ao seu tipo de ação, que podem ser Ação Direta ou Indireta, sendo determinadas pelo tipo de operação. Para baixas capacidades e pequenos 40 orifícios de passagem de fluído, devem ser usadas às válvulas de Ação direta. Já a válvula solenoide de ação indireta, que é controlada por piloto, é utilizada em sistemas de grande porte. Dentre a linha de produtos de válvulas Solenoide que trabalhamos no Brasil, existe uma linha em especial, que é a de válvulas, que conta com os mais diversos modelos: válvula de 2 vias, válvulas de 3 vias, válvulas de 4 vias e de 5 vias. Cada um dos modelos tem é utilizado para um fim específico, sendo: Duas vias – Controle de Fluído e Automação Pneumática; Três vias – Desvio e Convergência de fluxos; Quatro e Cinco vias – Operação de Cilindros e Atuadores de Dupla Ação. São vários diâmetros começando com “1/8 até3”e voltagem de 12v, 24v, 110v e 220v aplicações comuns ou a prova de explosão. 3. PROJETO DE UMA ENVASADORA 1.12. Esteira de início de processo Um corredor com inclinação de 45 graus que quase interliga com a esteira de inicio de processo. Motor de passo controlado pelo micro controlador com liga/desliga, logo depois de ligada ela fará pausas conforme o giro da mesa para a recepção dos recipientes. Primeiramente composto por um sensor de presença que recepcionará o seu primeiro recipiente, depois fará um giro, para receber o próximo recipiente terá outro giro, com isso o primeiro recipiente estará no sensor da envase, assim os giros da mesa serão controlados pelo temporizador do envase, porque será o maior tempo de todas as etapas por isso terá esse comando primordial. 41 1.13. Mesa rotativa Motor de passo que trabalha em pé, acoplado com uma mesa redonda, que logo em cima terá uma camada de metal fino com 06 separações para acoplar, o recipiente com perfeição na mesa para o seu controle de giro, que nos extremos dessa mesa terá uma proteção para que os recipientes possam circular sem nenhum desvio ou até mesmo queda. Conforme é observado na figura 19. Figura 19 - Mesa rotativa. Fonte: O autor 1.14. Envase Um tanque do liquido utilizado no processo, que será puxado por uma bomba especifica que terá o controle de início do envase por um sensor de presença, e logo depois controlada por um temporizador o final do envase, que depois é liberado o giro da mesa passando para a próxima etapa do processo. 42 Tubulação e conectores R$ 20 20 Reais Válvula 5 vias, 2 posições com acionamento solenoide R$ 300 1 300 Reais Válvula solenoide R$ 150 2 300 Reais Válvula manual R$ 25 2 50 Reais Suporte de copo R$ 70 1 70 Reais Sensor Óptico (LDR) R$ 10 3 30 Reais Fonte 12VCC/2ª R$ 2 25 50 Reais Fonte 24VCC/2ª R$ 1 25 25 Reais Total: 2239 reais 1.19. Etapas de montagem 1° passo: criar uma estrutura feita de metal. Figura 20 - Estrutura feita de metal. 45 Fonte: O autor 2° passo: a instalação dos cilindros de alumínio fixados a estrutura, com duas chapas e um motor, que servirão de apoio e funcionamento da esteira. Figura 21 - Implantação do suporte da esteira. Fonte: O autor 3° passo: fixar o painel elétrico e o tanque com a válvula manual para drenagem e a válvula solenoide para o envase. 46 Figura 22 - Implantação do painel e do tanque. Fonte: O autor 4° passo: instalação dos sensores de nível superior e inferior (NA-NF) Figura 23 - Instalação dos sensores de nível. 47 CO TER Figura 26 - Placa PIC16F877 Fonte: O autor 50 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Conclui-se que este projeto é viável à aplicação industrial, pois concretiza toda a teoria apresentada. Sendo possível controlar as variáveis de processo pressão, nível e vazão através da demonstração de uma linha de envase automatizada. O custo beneficia é muito importante em qualquer empreendimento e este trabalho ilustra isto com materiais e equipamentos extremamente viáveis e utilizados nas indústrias. 51 REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS. CENTRO UNIVERSITÁRIO DE LINS – UNILINS. Normas Para Elaboração e Apresentação de Trabalhos Acadêmicos. Lins, 2009. SERAC – Escolhendo a tecnologia mais adaptada. Criado em 2011. Acessado em 23 de maio de 2015, as 14:00 horas, disponível em Serac: http://www.detergents-fillingmachines.com/ Compare_as_tecnologias_de_envase.html TOLEDO – Sistema de enchimento de recipientes. Criado em janeiro de 2008. Acessado em 24 de maio de 2015, as 14:05, horas disponível em Toledobrasil: http:// www.toledobrasil.com.br/app/produtos/webroot/files/catalogos/Tolfluid.pdf IMSB – Envasadora ponderal (célula de carga) rotativa. Acessado em 2419 de maio de 2015, as 14:35 horas, disponível em IMSB: http://www.imsb.com.br/envase/index.php? option=com_content&task=view&id=29&It emid=38 IMSB – Envasadora gravimétrica rotativa - clorada. Acessado em 24 de maio de 2015, as 16:00 horas, disponível em IMSB: http://www.imsb.com.br/envase/index.php? option=com_content&task=view&id=24&Iemid=35 SARAIVA, FLÁVIO – Tiposde bombas dosadoras. Criado em 06 de fevereiro de 2011. Acessado em 27 de maio de 2015, as 16:27 horas disponível em Manutenção e suprimentos:http:// www.manutencaoesuprimentos.com.br/conteudo/3724-tipos-de-bombasdosadoras/ REALIZA – Rosqueadora linear continua - duplo torque. Criado em 2012. Acessado em 27 de maio de 2015, as 17:12 horas, disponível em Realiza maquinas: http://www.realizamaquinas.com.br/produto/rosqueadora-linear-continua-duplotorque BRAZIL BIZ – Maquina termoseladora TEKPACK. Acessado em 27 de maio de 2015, as 17:58 horas, disponível em Brazilbiz: http://www.brazilbiz.com.br/brazilbiz/produtos/maquina-termoseladora-tekpack7337.asp MELLO, PEDRO PAULO MORETZSOHN DE – Envasamento. Criado em setembro de 2012. Acessado em 27 de maio de 2015, as 13:43 horas, disponível em Acervo catarinese: http:// acervacatarinense.com.br/wp-ontent/uploads/2012/09/AcervA-CatarinenseEnvase.pdf Newtoncbraga: Acessado em 01 de junho de 2015, as 13:56 horas, http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/microcontroladores/141-microchippic/1243-mic001 SILVA, Giovani de Morais e – O microcontrolador Intel 8051. Acessado em 01 de junho de 2015, as 15:27 horas, disponível em: http://user.das.ufsc.br/~werner/eel7030/8051/Apostila8051Hari.pdf Artpage: Acessado em 02 de junho de 2015 as 15:41 horas, disponível em: http:// www.artpage.com.br/giovani/docs/apostila%208051.pdf http://www.detergents-filling. Acessado em 02 de junho de 2015, as 16:04 horas. 4 ||------] [------] [------]/[-------[TON 100.0 ms]----( )------|| || || || || || RM1 XE6 RM4 || 5 ||-------] [--------------]/[-----------------------(S)--------|| || || || || || RM1 RM4 T2 RM3 || 6 ||-------] [--------------] [-------[TON 390.0 ms]----(S)------|| || || || || || RM1 RM3 YK8 || 7 ||-------] [--------------] [-----------------------(S)--------|| || || || || || RM1 YK8 T3 YK8 || 8 ||-------] [--------] [---------[TON 2.750 s]-+------(R)-------|| || | || || | RM3 || || +-----(R)-------|| || | || || | RM4 || || +-----(R)--------|| || || || || || RM1 XE7 RM2 || 9 ||-------] [--------------]/[-----------------------(R)--------|| || || || || || XE2 RM1 || 10||-------] [----------------------------------------(R)--------|| || || || || || XE4 XE3 YK7 || 11 ||-------] [------+-------]/[-----------------------( )-------|| || | || || YK7 | || ||-------] [------+ || || || ||------[END]----------------------------------------------------|| || || E/S ATRIBUIDA: Nome | Tipo | Pino ------------+--------------------+------+---------- XE1 | entrada digital | 19 | Botão Ligar XE2 | entrada digital | 20 | Botão Desligar XE3 | entrada digital | 21 | Chave de nível alto XE4 | entrada digital | 22 | Chave de nível baixa XE5 | entrada digital | 27 | Sensor 1 XE6 | entrada digital | 28 | Sensor 2 XE7 | entrada digital | 29 | Sensor 3 YK5 | saída digital | 8 | motor YK6 | saída digital | 9 | Pistão YK7 | saída digital | 10 | válvula 1 YK8 | saída digital | 24 | válvula 2 RM1 | rele interno | RM2 | rele interno | RM3 | rele interno | RM4 | rele interno | T1 | ativar atraso | T2 | ativar atraso | T3 | ativar atraso |