Especificações da esteira

Descrição do Produto, Serviço ou Processo:

O produto da Equipe RaiseTech é uma esteira horizontal / inclinada de superfície lisa, em formato de calha, com comprimento de 100cm, controlada via sistema computacional, que  funciona de forma contínua elevando 200g, 300g e 400g de brita nº2, a altura de 35cm, 18 cm e 0 cm em um intervalo de tempo de 60s a 90s.

Descrição do diferencial do produto, serviço ou processo:

A esteira que a Equipe RaiseTech desenvolveu tem como diferencial a inclinação elétrica em 3 alturas distintas e seu funcionamento automático através do computador.

Impacto Tecnológico:

A esteira desenvolvida pela equipe tem como principal impacto tecnológico a melhoria do custo-benefício, além de otimizar o tempo e aperfeiçoar o transporte/elevação de minérios, com a possibilidade de ser utilizada no transporte de materiais com diferentes coeficientes de atrito devido ao sistema de escolha de angulações automatizado.

Impacto Social:

O protótipo desenvolvido influencia de maneira positiva na sociedade, trazendo desenvolvimento para as regiões adjacentes às mineradoras que adotarem o sistema de transporte/elevação de minérios desenvolvido pela equipe RaiseTech.

Impacto Ambiental:

O diferencial da esteira desenvolvida pela equipe é a diminuição no risco de acidentes  ambientais devido a deficiências contidas nos transportes de minérios.

Descrição do Segmento de Mercado:

O projeto visa alcançar corporações de grande porte relacionadas à atividade mineradora, oferecendo-lhes inovação e praticidade no transporte/elevação de seus materiais, resultando num considerável incremento em seus lucros.

Análise da Concorrência:

Por ser inovadora e ter um excelente custo-benefício a esteira desenvolvida pela equipe RaiseTech  se destaca em meio a concorrência por sua versatilidade para atender as demandas de utilização e aplicação em meio as adversidades das áreas mineradoras.

Análise dos Fornecedores de Matéria-Prima:

·        Rei das Correias;

·        Alcoolmaq;

·        Casa das Ferragens;

·        ACMA;

·        TecRoll;

·        EletroInfo;

·        Casa Eloy;

·        Solda Fria;

·        SOS Eletrônicos.

Tais fornecedores incentivaram o desenvolvimento do protótipo, com destaque para o Rei das Correias e a Alcoolmaq, que patrocinaram parte dos materiais utilizados na confecção da esteira elevadora de britas.

Desenho do Circuito Impresso

O circuito eletrônico do projeto tem o objetivo de controlar 3 motores, 1 motor de passo e 2 motores contínuos. Ele consiste em 2 ULN 2003, 2 Diodos Zener, 2 Relés e uma fonte de alimentação.

A interligação com o computador é feita através de um conector de porta paralela DB25 fêmea, ligado ao cabo com dois conectores macho de porta paralela DB25. Através da comunicação da porta paralela, é enviado um sinal de acionamento ao ULN 2003 2, que ao receber uma tensão de 5V, enviará negado para alimentar o motor de passo. O motor de passo dará o movimento de subida e descida da inclinação da esteira. Só é necessário 1 ULN 2003 para controlar o motor de passo pois a corrente máxima deste é de 0,4428 A e o CI suporta até 0,500 A.

Outro sinal é enviado para o ULN 2003 1, que ao receber a tensão de 5V, enviará negado  para acionar o relé 1 e 2. O ULN 2003 se conecta com os relés 1 e 2 através dos pinos 15 e 16 do CI e de um dos pinos da bobina de cada relé. O eletroímã dos relés é energizado criando um campo magnético que atrai a alavanca, fazendo com que esta se desloque de um pino para outro.

Os relés estão ligados como NA (Normal Aberta), isto significa que funcionarão quando for enviado um bit 1.

Cada relé alimentará um motor contínuo e só é necessário um relé para cada motor, pois eles funcionarão em apenas um sentido.

O ULN 2003 é um circuito integrado composto de transistors e outros componentes. A função dele neste circuito é de amplificar a tensão e garantir que a corrente seja suficiente para acionar o motor de passo e alimentar o relé.

Os 2 diodos zener que estão interligados cada um em um pino 9 dos CI´s tem a função de estabilizar a tensão que passa nos ULN´s. Devido a sua polarização reversa, qualquer que seja a voltagem na entrada, ela permanecerá constante na saída.

A fonte de alimentação utilizada é de 12V, portanto, todos os componentes e terminais tem entrada em +12V e saída em -12V.

Desenho do Circuito da placa de Circuito Impresso:

Onde, PPF significa Porta Paralela Conector Fêmea, R1 significa Relé 1, R2 siginifica Relé 2, D1 significa Diodo Zener 1, D2 significa Diodo Zener 2, ULN1 siginifica ULN 2003 1, ULN2 siginifca ULN 2003 2, MP significa a conexão com o motor de passo, M1 + significa conexão do motor 1 no pólo positivo da fonte, M1R significa conexão do motor 1 no relé, M2 + significa a conexão do motor 1 no pólo positivo da fonte e M2R significa a conexão do motor 2 no relé.

Esquema Mecânico

O protótipo “RaiseTech” foi confeccionado sobre uma base retangular de 700 mm de comprimento X 350 mm de largura formada com perfis reforçados de liga de alumínio, a qual funciona como suporte para uma estrutura em forma de “U” onde serão fixados 2 tarugos vazados de polipropileno com 40mm de diâmetro externo e 1 tarugo vazado de polipropileno com 25 mm de diâmetro externo nos quais encontram-se rolamentos de esfera prensados em ambas as extremidades, além da estrutura angular do protótipo que poderá ser posicionada em 3 angulações distintas (0º, 18º e 35º) e na qual serão fixados 2 tarugos vazados de polipropileno com 40mm de diâmetro externo com rolamentos de esfera prensados em ambas as extremidades.

Foram usadas barras roscadas de 3/8’ com 20 fios por polegada para fixar os tarugos de polipropileno aos perfis de liga de alumínio.

Fixado ao centro da face interna do perfil posterior da base, 1 tarugo vazado de polipropileno com 40mm de diâmetro externo e 100mm de comprimento, onde estão prensados rolamentos de esfera nas extremidades, serve de suporte para um motor de passo que se encontra acoplado a uma barra roscada de 3/8’ que executará a movimentação da estrutura angular.

Os tarugos dispostos na estrutura serão utilizados para efetuar o movimentação de uma lona, na qual serão depositados os materiais a serem transportados.

O protótipo dispõe também de uma plataforma móvel, para complementar o transporte dos materiais, que pode ser acoplada à base a fim de aprimorar e aperfeiçoar o sistema de transporte.

Fluxograma

Compra do material para o projeto eletrônico

No dia 02/10, a componente Ana Luísa Rodrigues foi comprar o material para o projeto eletrônico na Praça da Sé. Foram comprados ULN's 2003, relés, diodos zener, placa de fenolite, percloreto de ferro, soquetes para ULN, terminais, conector DB25 fêmea 90º para placa de circuito impresso e cabo DB25 com conectores macho.

Consumo Energético

Combinações possíveis de funcionamento dos motores:

                                Se apenas um motor estiver funcionando:

         Mpasso:

 i = 0,4428 A

R = 27,1 W

Pot = 5,3136 W

M1:

 i = 0,73 A

R = 16,43 W

Pot = 8,76 W

M2:

i = 1,03ª

R = 11,65 W

Pot = 12,1536 W

Se estiverem dois motores funcionando:

 

Mpasso e M1:

i = 1,1728 A

Req = 10,228 W

ote q = 14,0736 W

Mpasso e M2:

I = 1,4728 A

Req = 8,1475 W

Pot eq = 17,6736 W

M1 e M2:

i = 1,76 A

Req = 6,8165 W

ote q = 21,12 W

 Se estiverem os 3 motores ligados:

Mpasso, M1 e M2:

i = 2,2028 A

Req = 94,005 W

Pote q = 26,4336 W

Para fazer o cálculo do consumo em kWh, basta multiplicar a potência com a quantidade de horas.

26,4336 W . 1 h = 26,4436 Wh = 0,026 kWh

26,4336 W . 24h . = 634,41 Wh = 0,634 kWh

Para saber o valor em real a pagar em um mês, basta multiplicar o resultado anterior pelo número de dias, considerando um mês com 30 dias e depois multiplicar pelo preço de 1kWh na empresa de energia elétrica. Considerando o valor de 0,48762 reais da empresa Coelba, temos:

0,026 kWh . 30dias = 0,78 kWh . 0,48762 reais = 0,38 reais

0,634 kWh . 30 dias = 19,02 kWh . 0,48762 reais = 9,27 reais

Não estão incluídos no valor total os impostos da geração de energia, transmissão, distribuição, encargos setoriais e tributos.

Dados dos motores

O primeiro passo é o teste dos motores em uma fonte de alimentação e a realização dos cálculos necessários.

De acordo com a lei de Ohm, a tensão é definida por:

V = i R                                                                     (1)

Onde, V é o símbolo de tensão, i é o símbolo de corrente e R é o símbolo de resistência.

A partir da Equação (1), pode-se deduzir que:

R = V i                                                                     (2)

                                                                       V

    i =  ¾¾                                                                   (3)

                                                                      R

De acordo com as leis físicas, a potência é dada por:

                                                                

   p =  V  i                                                                  (4)

                                                             

Onde p é a potência.

Cálculo para descobrir a corrente do motor de passo

Utilizando a Equação (3), temos que:

V          12

Mpasso i =  ¾¾ =  ¾¾  =  0,4428 A

R       27,4

Utilizando a Equação (4), temos que:

Pot = 5,3136 W

Onde Mpasso significa Motor de passo.

Cálculo para descobrir a resistência dos motores contínuos

Utilizando a Equação (2), temos que:

V          12

M1 R=  ¾¾ =  ¾¾  =  16,438 W

i        0,73

Utilizando a Equação (4), temos que:

Pot = 8,76 W

Onde M1 significa Motor 1.

V          12

M2 R=  ¾¾ =  ¾¾  =  11,65 W

i        1,03

Utilizando a Equação (4), temos que:

Pot = 12,1536 W

Onde M2 significa Motor 2.

Portanto, os dados dos motores são:

Mpasso:

 i = 0,4428 A

R = 27,1 W

Pot = 5,3136 W

M1:

 i = 0,73 A

R = 16,43 W

Pot = 8,76 W

M2:

i = 1,03A

R = 11,65 W

Pot = 12,1536 W

Estrutura

Fixação

A fixação total da esteira será realizada com rebites de repuxo com corpo de 3mm de diâmetro, dispostos de 3 a 3 em forma triangular, o que torna a fixação da estrutura mais rígida, além de porcas sextavadas que contribuíram para a fixação das barras roscadas que servem de suporte para os tarugos de polipropileno. 

Características dos principais materiais utilizados

Os principais materiais utilizados na construção da esteira foram: alumínio e polipropileno.

O alumínio foi escolhido devido as suas características, muito importantes na elaboração do projeto.

Sua eficiência quanto à leveza, ductibiidade e maleabilidade com relação aos outros materiais, além da  resistência à corrosão e do baixo ponto de fusão lhe conferem uma multiplicidade de aplicações e uso, como exemplo da esteira da equipe RaiseTech.

Essas qualidades tornam o alumínio um material muito apto para a mecanização e fundição, além de ter uma alta resistência à corrosão e durabilidade devido à camada protetora de óxido. Em contato com o ar, o alumínio reveste-se de uma fina camada de óxido, que preserva o resto do metal da oxidação, mesmo que esteja exposto a umidade.

A maior parte do alumínio vem de um  minério (rocha ou mineral que ocorre na natureza e contém um elemento químico metálico) chamado de bauxita.

Já o polipropileno é um material que origina-se de uma resina termoplástica produzida a partir do gás propileno, um subproduto da refinação do petróleo. Em seu estado natural, a resina é semi-translúcida e leitosa e de excelente coloração podendo posteriormente ser aditivado ou pimentado. Este produto é usado nos casos onde é necessário uma maior resistência química. Uma das vantagens é que pode ser soldado, permitindo a fabricação de tanques e conexões.

O uso do polipropileno no protótipo, especificamente nos tarugos, ocorreu devido ao seu baixo custo dentre os plásticos e à característica satisfatórias a construção do projeto.

Características essas como a boa resistência química e a impactos, baixa absorção de umidade, boa estabilidade térmica, alta resistência ao entalhe antiaderência, regular resistência ao acrílico, de fácil usinagem e possível de soldagem e moldagem, além de ser o mais leve entre os plásticos, com 0,92 de leveza.

Semana Universitária 2009

A Semana Universitária 2009, que ocorreu no período de 23 a 25 de setembro, proporcionou conhecimento aos componentes da equipe RaiseTech, através dos mini-cursos e palestras.

Em especial para a realização do projeto ARHTE (Arquimedes, Robert Hooke e Thomas Edison), o mini-curso Projeto e Confecção de Placa de Circuito Impresso, ministrada pelo professor Mateus Esteves e pelo monitor Guido, no qual as componentes Ana Luísa Rodrigues e Eduarda Figueiredo participaram e aprenderam na teoria e na prática a desenhar o circuito eletrônico no programa Eagle e a fazer a placa de circuito impresso. O resultado foi satisfatório pois ambas as placas funcionaram.

Em breve as componentes realizarão a placa de circuito impresso para o protótipo da equipe RaiseTech.

Fotos do dia 22/09 - Compra do material para o projeto mecânico

Os componentes Eduarda Figueiredo, Fábio Brito e Tamires Siqueira foram comprar o material para o projeto mecânico na loja Casa das Ferragens, situada na Av. Bonocô - Bonocô, Salvador. A equipe comprou os perfis retangulares de alumínio, as cantoneiras de alumínio, os trilhos e as roldanas para os trilhos. O funcionário "Patinho" auxiliou a compra e o corte dos materiais de alumínio.

Teste de atrito da correia transportadora com as britas

No dia 19/09, sábado, os componentes Ana Luísa Rodrigues, Eduarda Figueiredo, Fábio Brito e Tamires Siqueira foram ao laboratório de física para fazer o teste de atrito entre a correia transportadora e as britas. O professor Sérgio Ricardo Xavier auxiliou a equipe nos procedimentos a serem feitos para realizar o teste.

A equipe pôde perceber que se o ângulo de inclinação aumenta, a força de atrito estático também aumenta, continuando a se opor, até que sua intensidade alcance um certo valor máximo. E que se o ângulo de inclinação continuar aumentando, a força de atrito não poderá mais equilibrá-la, e o material começará a deslizar.

Pelo experimento para testar o atrito da lona com 200 gramas de brita nº 2 no plano inclinado, para encontrar o grau de inclinação ideal para a esteira, foi constatado que a máxima inclinação é de 39º. Porém, segundo recomendação do professor Sérgio Ricardo, utilizou-se uma margem de segurança de aproximadamente 10%, então a maior angulação a ser utilizada será de 35º.

Como o protótipo da esteira da equipe RaiseTech terá duas inclinações, os componentes decidiram que a outra angulação será de 18º, que é aproximadamente metade da maior.

Após encontrar o ângulo ideal, foram efetuados os cálculos para achar a intensidade da força de atrito. Esses cálculos estarão no relatório final, com as suas respectivas explicações.

O teste de atrito não foi filmado, pois como o professor Sérgio Ricardo estava dando aula, apagando a luz algumas vezes para mostrar melhor um experimento aos seus alunos, a equipe não tinha como filmar continuamente e nós não iríamos atrapalhar a aula do professor.

A equipe RaiseTech agradece a disponibilidade e a colaboração do professor Sérgio Ricardo Xavier.

Confecção do material para o projeto mecânico

No dia 18/09, os componentes Ana Luísa Rodrigues, Eduarda Figueiredo e Fábio Brito foram comprar a correia transportadora para o protótipo na empresa Rei das Correias, situada na Rua Alfredo Torrisi - Jardim do Jockey Club, Lauro de Freitas. A empresa, cuja página na internet é www.reidascorreias.com.br , ofereceu amostra da correia transportadora a ser utilizada na esteira da Equipe RaiseTech, que será também cedida gratuitamente já vulcanizada.

Lista de materiais do protótipo

Projeto mecânico:

* Perfis retangulares de alumínio
    - 02 x 700mm
    - 14 x 300mm
    - 08 x 100mm
    - 02 x 620mm
    - 02 x 450mm
    - 04 x 400mm
    - 06 x 400mm

* Mola
    - 8 (tem que esticar 10cm)

* Tarugos vazado de nylon
    - 16 x 300mm (40mm de diâmetro externo / 5mm de diâmetro interno)
    - 01 x 300mm (30mm de diâmetro externo / 5mm de diâmetro interno)
    - 01 x 100mm (40mm de diâmetro externo / 5mm de diâmetro interno)

* Trilhos
    - 2 x 450mm (50mm de largura)

* Roldanas para trilho
    - 2

* Barra roscada
    - 16 x 330mm (10mm de diâmetro externo)
    - 01 x 500mm (10mm de diâmetro externo)

 * Rolamentos
     - 34 - Tipo R6 (10mm de diâmetro interno / 30 mm de diâmetro externo)

 * Cantoneiras de alumínio
     - 04 x 1000mm (10mm de diâmetro externo)

 * Rodas
     -8 (40mm de diâmetro externo)

 *Barra chata de alumínio
     - 1 x 1000mm (50mm de largura)

 * Lona
     - A decidir

Funcionamento da esteira

O projeto a ser desenvolvido pela equipe RaiseTech tem como objetivo principal a elevação de diversos tipos de brita a serem distinguidos através de uma pesagem a ser realizada por uma sensível balança disposta sob a base horizontal anterior da esteira. A informação transmitida pela balança ao computador através da porta paralela, definirá a angulação da parte inclinada da esteira (0º, 18º ou 35º), posteriormente o sistema computacional ativará o motor de passo que efetuará a movimentação da estrutura. Após definido o ângulo da inclinação, o material será elevado e depositado em plataformas que continuarão seu transporte até o seu destino final.

Passos:
1º- As britas serão depositadas sobre a base horizontal;
2º - A balança eletrônica efetuará a pesagem das britas;
3º - A angulação será definida a partir da pesagem feita anteriormente;
4º - O sistema acionará o motor de passo que realizará a elevação da estrutura;
5º - O sistema acionará o motor contínuo que movimentará o sistema de tração da esteira;
6º - O sistema acionará o motor contínuo da plataforma posterior;
7º - O sistema voltará ao seu estado inicial.

Desenho da estrutura da esteira

 

 O desenho foi desenvolvido pelo componente Fábio Brito no programa Google SketchUp. Esse software é gratuito e pode ser baixado através do site http://sketchup.google.com

Atas das Reuniões

PROJETO ARHTE 2010.1

PROJETO ARHTE 2009.2