MISTURADOR DE FLUIDOS DE BAIXA VISCOSIDADE                        CONTROLADO VIA BLUETOOTHJoão Sérgio Pereira Ribeiro Chav...
Os agitadores ou misturadores são utilizados para dissolver, agitar, misturar ou homogeneizar.Em indústrias alimentícias, ...
Figura 1. Esboço da estrutura em 3D vista de baixo.2.1.    Característica dos principais materiais utilizados na construçã...
2.2.    Estrutura Mecânica        A estrutura de sustentação do misturador foi elaborada a partir de um cubo com 1 m³, com...
as bombas usaremos o Arduino1 Uno, uma placa de microcontrolador baseado no ATmega328, com 14 entradas/saída que pode ser ...
A viscosidade, propriedade de um material medida através de um viscosímetro, corresponde àmedida da resistência de um flui...
Figura 10. Fluxograma da programação.                          Figura 11. Screen do App Misturador Bluetooth.5.      EQUAÇ...
5.1. Vazão volumétrica para recipientes de tinta:V = 300 ml (capacidade total de tinta diluída no recipiente);t = 5 s (tem...
7.      CONCLUSÃO        Esse protótipo foi desenvolvido para tornar o processo de mistura de fluidos de baixaviscosidade ...
PEIXOTO, M. A. Alumínio. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc13/13-aluminio.pdf> Acessado em: 01 de outubr...
Upcoming SlideShare
Loading in …5
×

Artigo

833 views

Published on

Artigo sobre o Misturador de Fluidos de Baixa Viscosidade Controlado Via Bluetooth através de um aplicativo Android projetado para o próprio.

0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total views
833
On SlideShare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
49
Actions
Shares
0
Downloads
7
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Artigo

  1. 1. MISTURADOR DE FLUIDOS DE BAIXA VISCOSIDADE CONTROLADO VIA BLUETOOTHJoão Sérgio Pereira Ribeiro Chaves, joaosergiochaves@gmail.com¹Matheus Santos Pereira, spereiramatheus@gmail.com¹Roberta Oliveira dos Santos Silva, roberta.oliveira1306@gmail.com¹Victor de Souza Quinteiro, victorquinteiro@hotmail.com¹¹ Universidade Salvador – Departamento de Engenharia e ArquiteturaRua Vieira Lopes, nº. 2 – Rio VermelhoCEP: 41.940-560 - Salvador – BahiaResumo: O artigo em questão apresenta as etapas do projeto de construção de um misturador de fluidosde baixa viscosidade automatizado direcionado ao programa interdisciplinar ARHTE da UniversidadeSalvador no período 2012.2. O protótipo foi projetado e feito no semestre anterior, sendo aprimorado erefeito neste semestre. As tintas (fluido escolhido para fazer a demonstração) serão transportadas parao recipiente misturador através de bombas injetoras de corrente contínua, e misturadas por uma héliceacoplada ao motor. Um módulo Bluetooth adicionado ao misturador irá promover seu controle atravésde um celular via bluetooth com um aplicativo Android, onde o usuário terá a oportunidade de fazer aescolha entre a mistura de 2 a 5 tintas, isso e os botões no protótipo lhe darão a autonomia do sistema epromoverão a interação do misturador com usuário. Assim, o programa do sistema ativará as bombasdos fluidos (no caso tintas) escolhidos, injetará para o recipiente de mistura e o motor por sua vezativará a hélice por um tempo determinado pelo programa que será implementado no Arduino emlinguagem baseada em C. Finalmente, quando a mistura for concluída, ela será ejetada através de umaalavanca para um recipiente localizado na frente do Mixer.Palavras-chave: ARHTE, Misturador de fluidos de baixa viscosidade, Arduino, Bluetooth, Android.1. INTRODUÇÃO
  2. 2. Os agitadores ou misturadores são utilizados para dissolver, agitar, misturar ou homogeneizar.Em indústrias alimentícias, de cosméticos, farmacêutica, e até mesmo em locais de construção é muitofrequente a utilização de misturadores de diversos tipos como batedores, rotativos, duplo cone,emulsificador, entre outros. Dependendo da necessidade os misturadores têm suas funções diferenciadase isso envolve o volume de produção, o tipo de produto que será misturado, condições operacionais domaquinário e local onde será executado, por isso são dimensionados com várias faixas de potência,rotação, e tipos e diâmetros de hélice diversos para cada caso. Pelo fato de que hoje em dia constata-se um grande aumento na utilização de máquinas e nãomais trabalho “braçal”, decidimos construir uma máquina de baixo custo, compacta e leve. Além dasimples manipulação por botões acoplados ao protótipo ou via Bluetooth, uma tecnologia também barata,para misturar fluidos de baixa viscosidade de uma forma rápida e que apresente segurança para ousuário. Bluetooth é o nome dado a um protocolo de rádio que se baseia em saltos de frequência de curtoalcance. Com a evolução desse projeto que visa à comunicação entre celulares e acessório utilizandosinais de rádio, foi criado um consórcio Bluetooth SIG (Special Interest Group), formado hoje por maisde 2000 empresas. Esse grupo investiu pesado e disponibilizou seus produtos para testar essa novatecnologia, e então virar realidade. Essa conexão via Bluetooth se disseminou, pelo fato de ser umasolução viável de baixo custo para a interconexão de curto alcance, sem fio, de conexão universal que játem um amplo leque de softwares que permite a comunicação entre aplicações de diferentes dispositivos.Hoje, a busca pela praticidade e comodidade unida ao baixo custo está crescendo exponencialmente eprezamos por esse ideal. Para o protótipo foi desenvolvido um aplicativo Android que proporciona ao usuário o controledo processo por Bluetooth. O Android é o resultado da união de 47 empresas liderada pela Google eoferece um conjunto completo de software: um sistema operacional, middleware (que intermedeia acomunicação entre diferentes aplicativos e distintos protocolos) e vários aplicativos que visam satisfazeraos usuários com um navegador para internet, integração com o Google Maps, GPS, banco de dadosintegrado, entre outros. É uma plataforma consolidada, livre e de código aberto, o que diminui ou isentaos custos no desenvolvimento de aparelhos.2. ESTRUTURA O protótipo (veja fig. 1) é formado por uma estrutura metálica, onde há 6 recipientes para osfluídos -5 com as tintas e 1 com um fluído detergente responsável pela limpeza- e um recipiente maioronde será realizada a mistura. Além de bombas para sucção dos fluidos (no caso, as tintas), mangueiraspor onde vão passar os mesmos até chegar ao recipiente maior de mistura, onde haverá a hélice que seráativada por um motor, e um dispositivo Android onde o usuário possa escolher a cor que deseja viaBluetooth.
  3. 3. Figura 1. Esboço da estrutura em 3D vista de baixo.2.1. Característica dos principais materiais utilizados na construção mecânica O alumínio é o material utilizado na estrutura mecânica do misturador. Foi escolhido pois temfácil modelagem, já que é o segundo metal mais maleável (perdendo apenas para o ouro), é leve, possuiexcelente resistência à corrosão e bastante durabilidade. Essas últimas propriedades são o resultado dacamada protetora de óxido existente em sua superfície. Além das vantagens já citadas, a que torna oprojeto viável é o baixo custo do alumínio por ser o terceiro elemento mais abundante na crosta terrestre. Outro material escolhido foi o acrílico, que é um polímero e pertence à família dostermoplásticos por ter a capacidade de ser conformado com a aplicação de calor ou solvente. Possui boaspropriedades ópticas, pois é transparente, atingindo 92% de transmissão de luz. É duro, rígido e resistentetanto a produtos químicos comuns quanto à quebra. Foi o material colocado na parte da frente doprotótipo para que haja uma melhor visualização no momento da mistura. Foram utilizados dois recipientes na composição do recipiente da mistura. O da base vai servircomo proteção caso haja algum vazamento indesejado, e o de dentro receberá as tintas, onde ocorrerá amistura. Se eventualmente houver vazamento, o recipiente de fora irá proteger a estrutura de possíveisproblemas, pois o fluido ficará isolado em seu interior. O recipiente externo tem 22 centímetros de altura,área de 64 cm² (8x8 cm) e volume igual a 1,4 litros; Já o interno tem altura de 29,6 centímetros, área de40,72 cm² e volume igual a 1,21 litros. Figura 2. Recipientes da mistura. Figura 3. Recipientes da mistura.
  4. 4. 2.2. Estrutura Mecânica A estrutura de sustentação do misturador foi elaborada a partir de um cubo com 1 m³, comarestas feitas de cantoneiras de alumínio. Nela haverá seis recipientes, como mostra a figura 4,sustentados pelas barras de alumínio. Logo abaixo ficará o recipiente que receberá as tintas para amistura, onde haverá também a hélice que estará fixada no motor, como mostra a figura 5. Figura 4. Esboço visto de cima. Figura 5. Esboço em 3D da estrutura. Figura 6. Prévia do protótipo.2.3. Estrutura Elétrica Na parte elétrica do protótipo iremos utilizar um CI (Circuito Integrado) do tipo ULN2803A quesuporta corrente de até 500mA, ele contém 18 pinos sendo um de alimentação (VCC), um de aterramento(GND), oito entradas, e oito saídas de dados onde estarão ligadas as oito bombas, que deverão seralimentadas por uma tensão de 12V e uma corrente de 3,25A aproximadamente. Para ativar e desativar
  5. 5. as bombas usaremos o Arduino1 Uno, uma placa de microcontrolador baseado no ATmega328, com 14 entradas/saída que pode ser alimentada com uma bateria de 5V, via USB ou diretamente nos pinos Gnd e Vin. Logo abaixo, na figura 9, podemos observar a disposição dos oito relés, oito diodos, do CI e dos bornes que farão parte da placa de circuito. O pequeno módulo de Bluetooth (figura 7 e 8) permite que o dispositivo de destino envie oureceba dados TTL através de tecnologia Bluetooth sem conectar um cabo serial para computador. Suataxa de transmissão padrão é de 9600,8,1,n, tem cobertura de até 10 metros, uma antena integrada,alimentação 3.6V-6VDC que não pode usar superior a 6V, tem frequência de operação banda 2.4GHz nãolicenciada, tensão de funcionamento de 3.3V e tamanho de memória de 8Mbit. Suas dimensões são de27,2 mm x 12,8 mm x 2,5 mm, peso líquido de 9,6 g e senha padrão determinada pelo fabricante que é1234. Figura 7. Módulo Bluetooth por trás. Figura 8. Módulo Bluetooth visto de frente. Figura 9. Desenho do circuito no Proteus. 3. FLUIDOS DO MISTURADOR11 O Arduíno surgiu na Itállia em 2005 pelo Professor Massimo Banzi.
  6. 6. A viscosidade, propriedade de um material medida através de um viscosímetro, corresponde àmedida da resistência de um fluido ao escoamento. Deve ser pensada como a medida do atrito do fluido,pois é causada justamente pelo atrito interno das moléculas, em movimento umas contra as outras. Osfluidos de alta viscosidade têm dificuldade em fluir, ou seja, fluem mais lentamente, ao contrário dos debaixa viscosidade. Todos os fluidos, líquidos e gases têm seu grau de viscosidade e a mesma é importantenas aplicações destes materiais. A viscosidade recomendada para as bombas é de 1,5 cP (centi-Poise) ou0,015 g/cm.s ou abaixo desse valor. Nosso misturador tem a função de misturar esses fluidos de baixa viscosidade, e para demonstrarsua eficácia iremos utilizar tinta guache diluída em água, fluido com essa característica. A tinta guache éuma tinta opaca que tem grande poder de cobertura e é produzida através da mistura de aglutinante compigmento branco. Para a mistura final escolhemos três cores secundárias e uma neutra, foram elas: verde= azul + amarelo, laranja = vermelho + amarelo, roxo = vermelho + azul, e por fim cinza = preto +branco.4. PROGRAMAÇÃO O algoritmo do funcionamento do protótipo é representado no fluxograma abaixo (figura 10). Ousuário irá utilizar os botões ou um aplicativo para escolher qual a mistura desejada, além da opção delimpeza da máquina. No caso das tintas teremos uma mistura que dará o resultado final de uma das quatrocores que tem respectivos números: verde = 1, laranja = 2, roxo = 3 ou cinza = 4. A opção de limpeza seráatribuída ao número 5. Esses números serão interpretados pelo Arduino e o mesmo utilizará aprogramação já determinada. Para a cor verde ele irá acionar a bomba 1 (amarelo) e a bomba 2 (azul),para a laranja irá acionar a bomba 1 e a bomba 3 (vermelho), e assim sucessivamente. Nosso objetivo é que o usurário utilize primordialmente a máquina via Bluetooth, mas caso nãoseja possível, os botões servirão como segunda opção para que a utilização do serviço aconteça. O nomedo aplicativo desenvolvido pelo grupo para o misturador de fluidos de baixa viscosidade é “AppMisturador Bluetooth” (a figura 11 ilustra o screen do aplicativo). Ele foi produzido no App Inventor(um Ambiente Integrado de Desenvolvimento para criar aplicações web ou dispositivos que utilizam osistema operacional Android).
  7. 7. Figura 10. Fluxograma da programação. Figura 11. Screen do App Misturador Bluetooth.5. EQUAÇÕES MATEMÁTICAS Para que esse projeto saísse do papel, foi necessário fazer alguns cálculos na hora da escolha dosmateriais para saber quanto de fluido cada recipiente poderia receber, o tempo que seria gasto durante amistura, além de saber também os tipos de fluidos que o misturador aceita.
  8. 8. 5.1. Vazão volumétrica para recipientes de tinta:V = 300 ml (capacidade total de tinta diluída no recipiente);t = 5 s (tempo que a bomba bombeia todo o fluido do recipiente);Qv = V/t = (300.10-3)/5 = 0,06 L/s ou 60 ml/sLegenda:V = volume; t = tempo; Qv = vasão volumétrica.5.2. Vazão volumétrica para recipiente de detergente:V = 1,4 L (capacidade total de detergente no recipiente);300 ml 60 ml/s1400 ml x ml/sx = Qv = 280 ml/s5.3. Cálculo da velocidade de transferência do fluido da bomba ao recipiente de mistura:L = 60 cm (comprimento da mangueira da bomba ao recipiente de mistura);t = 5 s (tempo que a bomba bombeia todo o fluido do recipiente);v = L/t = 60/5 = 12 cm/sLegenda:L = comprimento; t = tempo; v = velocidade.6. CUSTO Como todo projeto, além da seleção dos materiais possíveis para a sua elaboração foi necessáriatambém a escolha de materiais de menor custo possível para que tornasse viável sua construção. O quecustou mais caro foi a parte estrutural (alumínio, acrílico, recipientes, entre outros) que saiu numa médiade R$ 110,00. Seguindo essa ordem vieram as bombas por R$ 103,00, o Arduino por R$ 80,00, oscomponentes do circuito por R$ 61,00, o Bluetooth por R$ 60,00 e por fim, o motor que custou R$ 15,00.Somando todos os valores, o custo final do misturador de fluidos de baixa viscosidade foi de R$ 429,00. O custo aproximado dessa máquina não leva em consideração a mão de obra, devido a finalidadedo projeto, mas caso fosse pensada em sua comercialização, seria acrescido o valor da mão de obra, dolucro e dos impostos sobre o produto. Esses acréscimos poderiam inviabilizar o projeto caso o protótiponão fosse produzido em larga escala, mas como geralmente se pensa em comercializar algo que seja útil eentão que tenha uma boa venda, todos os valores de produção seriam menores, já que a matéria primaseria mais barata. Então mesmo com alguns entraves, nosso protótipo poderia ser comercializado e aindaassim (sem lucros exorbitantes) seria barato.
  9. 9. 7. CONCLUSÃO Esse protótipo foi desenvolvido para tornar o processo de mistura de fluidos de baixaviscosidade mais rápido, prático e seguro. Além de dar conforto ao usuário que na hora de escolher osfluidos que deseja misturar irá dispor de botões localizados na máquina ou via Bluetooth através de umdispositivo Android controlado por um aplicativo desenvolvido pela equipe especialmente para esse fim.Uma indústria, por exemplo, que disponha de matéria prima, no caso os fluidos, e que trabalhe com a suamistura, não precisará mais terceirizar esse processo. Por termos desenvolvido um protótipo a baixo custoque produzido em larga escala terá seu valor ainda mais barateado, o processo de mistura será vantajosonão só por todas as facilidades ofertadas e já explicadas, mas também por sua economicidade.8. AGRADECIMENTOS Gostaríamos de agradecer a todos os professores que nos ajudaram, pela paciência ecompreensão que tiveram conosco. Somos gratos ao projeto ARHTE, que é uma ferramenta excepcionalque serve para utilizar os conceitos estudados em sala de aula, dando-nos uma visão crítica das atividadesexercidas, além de experiência que servirão de base para execução de projetos futuros e na formaçãoacadêmica e profissional.9. REFERÊNCIAS IGNÁCIO, RAIMUNDO F. Curso básico de mecânica dos fluidos. Disponível em:<http://www.escoladavida.eng.br/mecflubasica/Apostila/Unidade%203/Primeira%20aula%20da%20unidade%203.pdf>. Acessado em: 26 de setembro de 2012. MESSIAS, ANTÔNIO ROGÉRIO. Controle de motor de passo através da porta paralela.Disponível em: <http://www.rogercom.com/pparalela/IntroMotorPasso.htm> Acessado em: 26 desetembro de 2012. BOMAX DO BRASIL. Princípios de Funcionamento e Conceitos Básicos sobre Agitador.Disponível em: <http://www.bomaxdobrasil.com.br/pg-print-agitadores.php> Acessado em: 26 desetembro de 2012. TRIPOD. Misturadores e Agitados Alimentícios. Disponível em:<http://bragante.br.tripod.com/misturadores.html> Acessado em: 27 de setembro de 2012. MULTILÓGICA SHOP. Arduino Uno. Disponível em: <http://multilogica-shop.com/Arduino-Uno> Acessado em: 27 de setembro de 2012. GTA/UFRJ. Vantagens e desvantagens do bluetooth. Disponível em:<http://www.gta.ufrj.br/grad/00_2/bluetooth/vantagens.htm> Acessado em: 29 de setembro de 2012. ALECRIM, EMERSON. Tecnologia Bluetooth. Disponível em:<http://www.infowester.com/bluetooth.php> Acessado em: 29 de setembro de 2012.
  10. 10. PEIXOTO, M. A. Alumínio. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc13/13-aluminio.pdf> Acessado em: 01 de outubro de 2012. CENTAURI ACRÍLICOS. Sobre acrílicos. Disponível em:<http://www.centauriacrilicos.com.br/sobre.php> Acessado em: 01 de outubro de 2012. FISCHER, FRANCIELE; SILVEIRA, JOYCE; ROUX, KALYA; DIAS, MUNIQUE. Reologia– Viscosidade de Líquidos. Disponível em:<http://www.qmc.ufsc.br/~minatti/aulas/qmc5409/extra/qmc5409_reologia.html> Acessado em: 02 deoutubro de 2012. BRASIL CULTURA. Técnicas de pintura – Guache. Disponível em:<http://www.brasilcultura.com.br/artes-plasticas/tecnicas-de-pintura-guache> Acessado em: 02 deoutubro de 2012. INDAC. Características do Acrílico. Disponível em: <http://www.indac.org.br/caracteristicas-do-acrilico.php> Acessado em: 02 de outubro de 2012. SANTOS, VANESSA; SOUSA, AISLAN; NETO, OTÍLIO PAULO. Introdução a PlataformaAndroid. Disponível em: <http://pt.scribd.com/doc/15981338/Introducao-a-Plataforma-Android>Acessado em: 03 de outubro de 2012. LOW VISCOSITY FLUIDS AUTOMATED MIXER VIA BLUETOOTH Abstract: The article presents the stages of the construction project of a low viscosity fluidsautomated mixer directed to the interdisciplinary program ARHTE at the Universidade Salvador duringsemester 2012.2. The prototype was designed and made in the previous semester, being improved andremade this semester. The inks (fluid chosen for demonstration) are transported to the mixing vessel viainjection pumps, and mixed by a propeller coupled to the motor. A Bluetooth module added to the mixerwill promote their control through a mobile phone via Bluetooth with an Android app, where the user willhave the opportunity to make the choice between mixing 2-5 paints, and the buttons on this prototype willgive autonomy system and promote user interaction with the mixer. Thus, the program will activate thesystem pumps fluid (for inks) chosen to inject the mixing vessel and the engine turn activates a propellerfor a time determined by the program that will be implemented in the Arduino language based on C.Finally, when the mixing is completed, it is ejected through a lever to a container at the front of theMixer.

×