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Misturador de tintas

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Artigo Científico Misturador de Tintas Automatizado

Artigo Científico Misturador de Tintas Automatizado


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  • 1. MISTURADOR DE TINTASJoão Sérgio Pereira Ribeiro Chaves,joaosergiochaves@gmail.com ¹Luma Katiuse Mendes Paiva, luma_katiuse@hotmail.com¹MatheusSantos Pereira, spereiramatheus@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 tintas automatizadodirecionado ao programa interdisciplinar ARHTE da Universidade Salvador no período 2012.1. O protótipotransportará as tintas para o recipiente misturador através de bombas injetoras de corrente contínua e uma hélicequeacoplada a um motor ,ficaráresponsável pela mistura das tintas. O usuário escolherá através de botões para que eleescolha a mistura de 2 a 5 tintas, e isso dará a autonomia do sistema e a interação com usário. Assim o programa dosistema ativará as bombas das respectivas tintas, injetará para o recipiente de mistura e o motor por sua vez ativará ahélice por um tempo determinado pelo programa que será implementado no arduino em linguagem C. Finalmente,quando as tintas já estiverem misturadas, ela será ejetada através de outra bomba para a saída.Palavras-chave:ARHTE, Misturador de tintas, arduino.
  • 2. 1. INTRODUÇÃO Os agitadores ou misturadores são utilizados para dissolver, agitar, misturar ou homogeneizar. Em indústriasalimentícias, de cosméticos, farmacêutica, e até mesmo em locais de construção é muito frequente a utilização demisturadores de diversos tipos comobatedores, rotativos, duplo cone, emulsificador, RibbonBlender, betoneiras,entreoutros.Dependendo da necessidade os misturadores tem suas funções diferenciadas, e isso envolve o volume deprodução, o tipo de produto que será misturado, condições operacionais do maquinário, local onde será executado, entreoutros e por isso são dimensionados com várias faixas de potência, rotação, comprimento de haste, e tipos e diâmetrosde hélice diversos para cada caso. Pelo fato de que hoje em dia, constata-se um grande aumento na utilização de máquinas, e não mais trabalho“braçal”, optamos por construir o protótipo de uma máquina de baixo custo, compacta, leve, e de simples manipulação,para misturar tintas de uma forma rápida e que apresenta segurança para o usuário.2. ESTRUTURA O protótipo é formado por uma estrutura metálica, onde há6recipientes para os fluídos (5 com as tintas e 1 com umfluído detergente responsável pela limpeza) e um recipiente maior onde será realizada a mistura, bombas para sucçãodas tintas, mangueiras por onde vão passar as mesmas até chegar ao recipiente maior de mistura, onde haverá a héliceque será ativada por um motor, e um teclado numérico para que o usuário possa escolher a cor que ele deseja, veja Fig.(1). Figura 1. Esboço da estrutura em 3D, vista de baixo.2.1. Característica dos principais materiais utilizados na construção mecânica. O alumínio (Al) foi o material utilizado na estrutura mecânica do misturador, foi escolhido este material,poissegundo Eduardo Motta (2001), tem fácil modelagem,já que ele é um metal bem maleável, sendo o segundo metal maismaleável (perdendo apenas para o ouro),é um material leve, e ele também possui uma excelente resistência à corrosão edurabilidade devido à camada protetora de óxido em sua superfície, além de ter baixo custo por ser o terceiro elementomais abundante na crosta terrestre. Outro material escolhido foi o acrílico, que de acordo com alemães Fittig e Paul (1877), é um polímero classificadocomo termoplástico rígido onde possui boas propriedades ópticas, pois chega a transmitir cerca de 93% da luz visívelpossui boa resistência, a dureza superficial e a rigidez. Ele foi colocado na parte da frente do protótipo para que hajauma melhor visualização no momento da mistura. Os recipientes utilizados são os mesmos utilizados em carros, os menores, de aproximadamente 300 ml cada, ondeficarão as tintas, sãoreservatórios de óleo de Freio (câmera dupla) com 2 bicos grossos (modelo para Fusca de 1959 até
  • 3. 1996) conforme Fig. (2), e o maior, de aproximadamente 1000 ml, que conterá o detergente é um reservatório de águade para-brisa, conforme Fig. (3).Para transportar as tintas ao maior recipiente serão usadas mangueiras de silicone transparentes com o intuito da melhorvisibilidade do processo. Figura 2. Recipiente para as tintas. Dimensões:10 x 16 x 6 cm. Fonte: http://www.marvini.com.br/site_interno/pop.asp?pi=M-014%20G.jpg Figura 3. Recipiente para fluído detergente. Dimensões:10 x 22 x 16 cm. Fonte: http://www.jocar.com.br/Produto.aspx?CG=17&CP=7028442.2. Estrutura Mecânica A estrutura de sustentação do misturador foi elaborada a partir de um cubo com 1 m³, com arestas feitas decantoneiras de alumínio. Nela, haverão seis recipientes, como mostra a Fig. (5), sustentados pelas barras de alumínio.Logo abaixo, ficará o recipiente que receberá as tintas para a mistura, onde haverá também a hélice que estará fixada nomotor, como mostra Fig. (6).
  • 4. Figura 5. Esboço da estruturado misturador vista de cima. Figura 6. Esboço em 3Dda estrutura do misturador.2.3. Estrutura Elétrica Na parte elétrica do protótipo iremos utilizar um CI (Circuito Integrado) do tipo ULN2803 que suporta corrente deaté 500mA, ele contém 18 pinos sendo um de alimentação (VCC), um de aterramento (GND), oito entradas, e oitosaídas de dados onde estarão ligadas as oito bombas,que deverão ser alimentadas por uma tensão de 12V e uma correntede 3,25A aproximadamente. Para ativar e desativar as bombas usaremos o Arduíno 1 Uno, um microcontrolador com 14entradas/saída, que pode ser alimentada com uma bateria de 5V ou via USB.¹ O arduíno surgiu na Itália em 2005, pelo Professor Massimo Banzi.
  • 5. Logo abaixo, na Fig. (7) podemos observar a disposição dos 8 relés, 8 diodos, do CI e dos bornes que farão parteda placa de circuito. Figura 7. Desenho do circuito no Proteus.3. FÍSICA ÓPTICA – LUZ E COR As cores só são perceptíveis por conta, da luz que incide sobre elas, que se propaga por meio de ondaseletromagnéticas. A luz branca é o resultado do somatório de todas as cores. Essa luz visível tem um comprimento deonda entre 400nm e 700nm e cada cor que compõe a luz branca possui uma frequência diferente. Porém ao observar o espectro de cores Fig. (8), percebemos que não há todas as cores que costumamos ver no dia-a-dia. Isso acontece porque as cores são divididas em primárias, secundárias, terciárias e neutras. As primárias sãoVermelho, Amarelo e Azul, as secundárias resultam da mistura de duas primárias, as terciárias da mistura de umaprimária com uma secundária e as neutras da mistura do branco com preto. Figura 8. Espectro de Cores.
  • 6. Fonte: http://efeitoazaron.com/2007/04/24/20/ Para o nosso protótipo escolhemos para a mistura final, 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 dofuncionamento do protótipo é representado no fluxograma abaixo, Fig. (9). Inicialmente o usuário escolherá a cor que deseja, sendo elas verde, laranja, roxo e cinza. Após fazer sua escolha, oprograma verifica qual a cor escolhida para ativar as bombas já determinadas. Passado um certo tempo as bombasparam a execução, e o programa ativará o motor para que haja a mistura das tintas durante um tempo determinadotambém pelo programa. Quando as tintas estiverem misturadas, a bomba de ejeção será ativada para a saída da mistura.Se o usuário quiser, ele também pode escolher a função limpeza, que ativará o motor para ajudar na limpeza dasmangueiras, recipiente de mistura e hélice. Figura 9. Fluxograma da programação.
  • 7. 5. EQUAÇÕES MATEMÁTICAS Para determinar a vazão das tintas, que sairão dos recipientes em direção as mangueiras, por meio das bombas,usaremos a Eq. (1). IGNÁCIO (2009) mostra que vazão é a quantidade em volume de fluido que atravessa uma dadaseção do escoamento por unidade de tempo, dada por: (1)Onde: V→ volume em m³; T→ tempo em s; Q→ vazão.6. CONCLUSÃO Este protótipo foi desenvolvido em busca de tornar esse processo de mistura de tintas em indústrias têxteis, gráficase muitas outras que utilizam misturas de tintas em seus produtos e que muitas vezes terceirizam esse trabalho deobtenção de tintas com cores variadas, em processos mais simples, de fácil manipulação, agilidade e boa acessibilidade,e com menor custo de produção, otimizando assim a produção de indústrias e empresas. O custo total do protótipo foipor volta de R$ 400,00, sendo os maiores gastos com as bombas, o motor e o arduíno. Para o futuro temos em vista umaincrementação no projeto, com a criação de um aplicativo que seja manipulado através de um display LCD, que venhaaumentar a interação com o usuário, tendo uma maior e mais fácil acessibilidade.7. AGRADECIMENTOS Gostaríamos de agradecer a todos os professores que nos ajudaram, pela paciência e compreensão que tiveramconosco.Somos gratos ao projeto ARHTE, que é uma ferramenta excepcional que serve para utilizar os conceitosestudados em sala de aula,dando-nos uma visão crítica das atividades exercidas, além de experiência que servirão debase para execução de projetos futuros e na formação acadêmica e profissional.
  • 8. 8. REFERÊNCIASIGNÁCIO, R. F. Curso básico de mecânica dos fluidos. Disponível em:<IGNÁCIO, R. F. Curso básico de mecânicados fluidos. Disponívelem:<http://www.escoladavida.eng.br/mecflubasica/Apostila/Unidade%203/Primeira%20aula%20da%20unidade%203.pdf >. Acessado em: 12 de Maio de 2012.FONSECA, Erika Guimarães P.; e BEPPU, Mathyan M. Apostila Arduíno: Programa de Educação Tutorial. 2010. 23f.Engenharia de Telecomunicações – Universidade Federal Fluminense, Niterói – RJ.PEIXOTO, M. A. Alumínio. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc13/13-aluminio.pdf> Acessado em:24 de Abril de 2012.Princípios de Funcionamento e Conceitos Básicos sobre Agitador. Disponível em:<http://www.bomaxdobrasil.com.br/pg-print-agitadores.php> Acessado em: 23 de Abril de 2012.<http://www.acrilcoina.com/Acrilico/acrilico.htm> Acessado em: 27 de Abril de 2012.<http://www.rogercom.com/pparalela/IntroMotorPasso.htm> Acessado em: 03 de Maio de 2012.<http://bragante.br.tripod.com/misturadores.html>Acessado em: 07 de Maio de 2012.<http://multilogica-shop.com/Arduino-Uno> Acessado em: 08 de Maio de 2012.<http://pt.scribd.com/doc/4067673/Fisica-Optica-Caixa-de-Cores> Acessado em: 14 de Maio de 2012.< http://olhandoacor.web.simplesnet.pt/tipos_de_cor.htm> Acessado em: 14 de Maio de 2012.
  • 9. PAINT MIXERAbstract: The article presents the stages of construction project of a paint mixer automated directed to interdisciplinaryprogram of ARHTE in Salvador University 2012.1 period. The prototype will carry paints the container Blender pumpsDC injectors and a propeller attached to an engine, will be responsible for the mixing of inks. The user chooses via thebuttons the mix of 2 to 5 inks, and this will give the autonomy of the system and the interaction with the user. So thesystem program will activate the bombs of their paints, injects into the receiver mixes and the engine in turn activatesthe propeller for a time determined by the program that will be implemented in C language arduino. Finally, when theinks are already mixed, it will be ejected through another bomb to the output.Key-words: ARHTE, Paint Mixer and arduino.