UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAISMatéria: Introdução à MecatrônicaProfessor: Lázaro Donadon

PROJETOS DE MECATRÔNICA

FELIPE TADEU DAS NEVES SOUZA

LUIZ FELIPE DE OLIVEIRA MARCHEZINI

VICTOR MATHEUS TAVARES COSTA

Belo HorizonteNovembro de 2015

1 Freios ABS

1.1 Sistema de Freios do ponto de vista físico:

A maioria das pessoas associa a palavra freio com parar; mas do ponto de vista físico, podemos definir freio como um sistema ou dispositivo que transforma a energia cinética de um corpo em energia térmica, através de atrito.

Foto 1.1 – Freio a disco. As ranhuras no disco servem para que o gás produzido na queima do material de atrito escoe, aumentando a eficiência do sistema.

Observa-se nas figuras a seguir os principais componentes de um sistema de freio e seu funcionamento:

Figura 1.2 – Diagrama esquemático de um sistema de freio

Figura 1.3 – Freio a Disco (a esquerda) e Freio a Tambor (à direita). Em ambos os casos, o fluido é deslocado, fazendo os pistões comprimirem os materiais de atrito.

1.2 Visão geral de um Sistema de Freios:

Os freios são compostos basicamente de um sistema de acionamento (pedal, alavanca, botão, etc.), um de transmissão (tubulações, cabos, fios) e um de atuação (pinças de freio, pistões hidráulicos ou pneumáticos). Existem alguns componentes extras, como o Servo-freio, uma espécie de multiplicador de força, o ABS (Anti Blocking System ou Sistema Anti-Bloqueio, que falaremos mais adiante), as válvulas reguladoras de pressão, entre outros.

Figura 1.4 – Componentes de um Sistema de Freios

Figura 1.5 – 1-Tambor; 2-Servo freio; 3-Disco; 4-Fluido de freio; 5-Coifas, anéis de borracha; 6-Cilindro de roda; 7-Pastilhas; 8-Cilindro mestre

1.3 Funcionamento do Sistema de Freio no veículo:

Quando o motorista aciona o pedal de freio o sistema entra em funcionamento. A haste que está ligada ao pedal também está ligada ao servo freio, que por sua vez tem a função de auxiliar o motorista na frenagem. O servo freio cria um vácuo interno em duas câmaras separadas, quando o motorista aciona o pedal de freio acaba dando passagem para o ar entrar em uma das câmaras, assim, a haste é direcionada para frente por que a outra câmara está sob constante vácuo do motor.

Figura 1.6 – Servo freio

A haste continua avançando, com a ajuda do servo freio, acionando os pistões ou êmbolos do cilindro mestre. O cilindro mestre é um componente responsável por gerar pressão interna no sistema e promover o deslocamento do fluido de freio até as rodas.

Figura 1.7 – Cilindro mestre

O fluido de freio está em todo sistema, portanto, os êmbolos quando se deslocam acabam deslocando todo o fluido no sistema, assim os itens de atuação como pinça e cilindro de rodas também vão deslocar seus êmbolos. A pinça de freio recebe o movimento do fluido que entra em contato com seu êmbolo interno. O êmbolo ou pistão interno possui uma determinada área onde o fluido vai entrar em contato e gerar uma determinada força de ação sobre este pistão. O pistão atua sobre as pastilhas e lonas onde entram em contato com o disco, na dianteira, e tambor na traseira. Estas peças geram atrito, dissipando a energia cinética do carro em forma de calor.

Figura 1.8 – Disco de freio

Figura 1.9 - Lonas de Freio (esquerda) e Pastilhas de Freio (direita)

Figura 1.9 – Freio em atuação

1.4 A Física da “Derrapagem”:

Quando o pneu está rodando, está havendo atrito entre ele e o chão. É o atrito estático. Ao apertar mais o pedal, a pressão vai aumentando e o atrito estático também até chegar ao máximo. A partir desse ponto, qualquer pressão extra, fará com que o atrito estático mude para dinâmico, fazendo o pneu “derrapar”. Então, a frenagem mais eficiente é quando se atinge o atrito estático máximo. Isto é chamado Limite de Bloqueio.

Figura 1.10 – A rampa é o atrito estático; o pico é o atrito estático máximo; a constante é o atrito dinâmico.

1.5 Válvulas corretoras ou reguladoras de pressão:

São válvulas ou dispositivos (que se ajustam com o peso sobre o eixo traseiro ou de corte fixo de pressão) que proporcionam o balanceamento de freios em carros não ABS, limitando a pressão máxima nas rodas traseiras, evitando assim que o veículo perca a

estabilidade durante uma frenagem. Esses valores de corte de pressão são definidos através de projetos e testes experimentais.

1.6 O Sistema de Freio ABS:

Nada mais é do que um freio “inteligente” onde, não importa o quão forte o pedal seja acionado, faz com que as pressões sejam tais que o freio sempre trabalhe no Limite de Bloqueio. A Central de ABS, que é o cérebro do sistema, analisa a situação do veículo através dos sinais provenientes dos sensores de velocidade das rodas, pressão do sistema, aceleração e guinada do veículo, tomando certas decisões e atuando por si só sobre o ele. Pode produzir uma contrapressão, que empurra o pedal contra a força aplicada sobre ele dosando assim a força frenante ou aliviando a pressão em alguma roda específica, por exemplo.

1.7 Logica de controle e sua implementação:

A lógica de controle pode ser representada pelo diagrama de blocos a seguir:

V ω

Processamento Atuador Atuador Digital

Sensor

Figura 1.11 – Diagrama de blocos simplificado de um Sistema de freios ABS, entrada em tensão [V] e saída em velocidade da roda [ω].

A implementação pode ser entendida pelas figuras abaixo, que demonstram o que acontece com os componentes quando o sistema ABS é acionado.

Na primeira fase de atuação é representada uma situação de freagem normal, portanto a válvula solenoide 1 está aberta permitindo que a pressão gerada pelo acionamento do cilindro mestre atue diretamente sobre os freios, fazendo com que o sistema ABS apenas monitore o sistema (figura 1.12)

Legenda:1 – Válvula solenoide normalmente aberta;2 – Válvula solenoide normalmente fechada;3 – Acumulador de pressão;

Sensor de velocidade das

rodas

Central eletrônica do

ABS

Bomba do ABS (pressurizador)

Mecanismo frenante (pinças

e pratos)

4 e 5 – Conjunto Bomba / modulador de pressão;6 – Central Eletrônica do ABS;7 – Sensor de velocidade da roda;8 – Cilindro mestre;9 – Mecanismo frenante (pinças / pratos).

Figura 1.12 – Frenagem em situação normal.

Na segunda fase o sensor envia um sinal que a Central Eletrônica do ABS identifica como desaceleração brusca da roda (iminência de travamento). Esta por sua vez e fecha a válvula solenoide 1 e envia um sinal à Bomba do ABS que entra em ação, mantendo constante a pressão do sistema, independente do esforço aplicado no pedal (figura 1.13).

Figura 1.13 – Sistema em pressão constante.

Na terceira fase a roda continua na iminência de travamento mesmo após a ação da fase anterior, então a Central Eletrônica do ABS comanda a abertura da válvula solenoide 2. Com isso a pressão em excesso é direcionada a um acumulador e pressão, fazendo com que a bomba recoloque o fluido no circuito normal de frenagem (no caso de veículos com ABS nas quatro rodas) ou retorne o fluido para o cilindro mestre (figura 1.14)

Figura 1.14 – Sistema em redução de pressão.

Nesta fase a roda volta a girar sem frear, pois a pressão está reduzida, logo em seguida o sensor envia novamente um sinal a Central Eletrônica do ABS, que comanda o fechamento da válvula solenóide 2 e a abertura da válvula solenoide 1. A pressão no sistema de freio aumenta reiniciando o ciclo (figura 1.15)

Figura 1.15 – Fechamento do ciclo.

1.8 O ABS em motocicletas:

As pesquisas mostram que uma parte significativa dos acidentes de motos é causada por frenagens de pânico executadas de forma errada ou hesitantes. Já existe uma agenda na Europa e nos Estados Unidos para tornar o ABS obrigatório para motos. Pesquisas indicam que, se todas as motos viessem com ABS desde 2011, aproxidamente 5 000 mortes teriam sido evitadas até 2020.

Motivadas pelas estatísticas, marcas como a Bosch desenvolveram a tecnologia também para motocicletas de baixa cilindrada. Um módulo bem leve e compacto pode ser instalado em qualquer moto pequena, independentemente de sua cilindrada, sem acréscimo significativo de peso e até de preço. Isso porque, quanto maior a demanda, maior será a produção e consequentemente o barateamento do sistema.

Foram feitos testes na pista da Bosch, localizada em Campinas (SP), para avaliar como se comporta uma moto de baixa cilindrada equipada com o moderno e compacto sistema ABS. Descrição do teste:

Uma moto de 230 cc, adaptada com rodinhas de segurança que lembram as usadas nos velocípedes infantis, foi a escolhida. A supermotard foi importada pela Bosch apenas para testes de freios ABS.

Realizou-se o básico de todo teste de ABS: freou-se primeiro a 40 km/h com o ABS desligado, repetindo em seguida o procedimento com o ABS ligado. Fez-se o mesmo a 60 km/h e depois o teste foi repetido no asfalto molhado e no piso especial de granito polido molhado.

No seco, a distância até a parada foi a mesma, independentemente do uso do ABS. No molhado, foi de 1 a 4 metros mais curta com o ABS ligado. Já no piso de granito, as rodinhas trabalharam bastante com o ABS desligado - evitando que o piloto fosse ao chão. No molhado, por mais que o piloto (mesmo bem experiente) tente frear na mesma distância que no seco, a moto sempre trava as rodas e se desequilibra, saindo da trajetória desejada. Sem as rodinhas, a moto teria levado alguns tombos. Com o ABS, ela fica equilibrada e na trajetória.

Os fabricantes não aconselham que o ABS seja instalado posteriormente, em lojas independentes. A moto já deve sair de fábrica com o equipamento, que precisa ser calibrado de acordo com pneus, suspensão, fluido de freio e geometria da motocicleta. Não há como ele trabalhar da mesma forma em qualquer tipo de moto.

1.16 – Distâncias até a imobilização em piso de asfalto molhado com e sem ABS

1.8.1- Segurança

De acordo com a entidade, um estudo feito pela "Insurance Institute for Highway Safety" (IIHS), organização dos Estados Unidos que realiza testes independentes de segurança, aponta que a presença de freios ABS em motos podem diminuir os acidentes fatais em 37%. Ainda segundo a experiência, o número de colisões se torna 23% menor.

Em 10 anos, de 2001 a 2011 o número de mortes em acidentes de trânsito com motos no Brasil aumentou 263,5%, segundo o Ministério da Saúde. O Cesvi (Centro de Experimentação e Segurança Viária ) informa que apenas 17% das motos vendidas no Brasil possuem o sistema, e somente em motos acima de 250 cilindradas, que representam

apenas 13% do total de motos comercializadas no país. Nestes casos, o ABS aparece muitas vezes apenas como opcional.

Em uma frenagem a velocidade de 100 km/h, a moto com ABS leva em média 9 metros a menos para parar, afirma o Cesvi, além de possivelmente evitar tombos. Enquanto uma moto convencional leva 58,5 metros até parar, o modelo com ABS faz isso em 49,5 metros.

1.17 - Diferença de frenagem com ABS

1.9 O ABS é a melhor solução em todos os terrenos?

A resposta para essa pergunta é não. Em superfícies como asfalto e concreto, tanto secas quando molhadas, a maioria dos carros equipados com ABS são capazes de atingir distâncias de frenagem melhores (menores) do que aqueles que não o possuem. Porém em pedregulhos e neve forte, o ABS tende a aumentar a distância de frenagem. Nessas superfícies, as rodas travadas escavam o solo e param o veículo mais rapidamente. O ABS impede que isso ocorra.

2 Domótica

2.1 Domótica:

Os motivos que impulsionaram a expansão da automação nas edificações foram principalmente a procura de fórmulas para economia de energia, juntamente com a administração eficaz do seu consumo, além da grande redução nos custos dos equipamentos de informática. A partir desta realidade, e graças às novas tecnologias da informação e das comunicações – Telemática, surge uma nova forma de construir, adotada nos modernos edifícios, nos quais se observa uma nova arquitetura.

Um Edifício “Inteligente” pode ser definido como sendo aquele que promove a transferência de dados de um sistema para outro, onde se aplicam processos e tecnologias, de forma apropriada para satisfazer as necessidades dos proprietários e dos ocupantes. Uma edificação “inteligente” deve promover aos usuários conforto, segurança e, sobretudo economia, tanto em custos diretos (água, luz, telefone etc), quanto em custos indiretos, tais como manutenção e operação, além de possuir na sua concepção todos os estudos de questões ambientais, sustentabilidade, aproveitamento de recursos e de tecnologias de forma eficiente.

Os sistemas domóticos devem ser integrados, de maneira que uma aplicação envolva a participação de vários equipamentos pertencentes a sistemas distintos e interativos no que se refere à troca de informações, entre eles e com o usuário, tanto dentro de um ambiente como em relação com o mundo exterior. A domótica abre novas possibilidades em relação à automatização do habitat, como também se constitui um meio no qual o usuário possa gerenciar seu espaço cotidiano. Para isso é necessário que estejam contempladas as características domóticas básicas:

Comunicação entre os diferentes equipamentos e sistemas, tanto no interior como no exterior do ambiente, e a comunicação do sistema com o usuário através de interfaces simples e fácil de entender;

O controle da programação das funções, tanto no interior como no exterior.

Nos sistemas mais avançados, com mais inteligência, não só interpreta parâmetros, como reage às circunstâncias (informação que é transmitida pelos sensores):

Iluminação - Utilizando os módulos e aparelhos apropriados permitem-lhe gerir os gastos de eletricidade, através das funções de regulação de intensidade. Juntamente com sensores de movimento e de luz solar, as luzes de uma divisão que se encontre vazia já não ficam acesas, não precisa de se preocupar em encontrar o interruptor do quarto às escuras, e as luzes exteriores acendem automaticamente quando começa a escurecer. Para a sua casa ter uma aparência

de estar habitada (quando não se encontra em casa), basta programar as luzes para acender a determinadas horas e em determinadas divisões. Poderá aperfeiçoar o consumo de energia tendo em conta a presença/ausência, hábitos e horários.

Automação - Programar tarefas diárias (individuais ou em conjunto - macros) de uma forma automática: o que lhe permite reduzir o tempo gasto em rotinas e até permitindo acordar um pouco mais tarde.

Climatização - Programação de horários para ativar /desativar equipamentos de aquecimento, ventilação ou o ar condicionado, permitindo manter um nível de conforto (ou mesmo aumentando-o, por exemplo, quando liga o ar condicionado momentos antes de chegar a casa), poupando energia (funcionamento de acordo com os horários, presença e temperatura exterior) e não esquecendo a comodidade de poder efetuar uma chamada para casa para se certificar de que realmente desligou o aquecimento.

Segurança - A domótica pode atuar a diversos níveis de segurança. O sistema, auxiliado por sensores, permite-lhe detectar fugas de gás, inundações, incêndios em fase inicial, cortando imediatamente as entradas e avisando-o (e a profissionais de manutenção e bombeiros) do sucedido de forma a serem tomadas providências. A segurança ao nível de detecção de intrusos também é relevante e levada em consideração pelo sistema. Através de completos sistemas de segurança (mas de instalação simples) poderá saber quem se encontra nas imediações de sua casa ou escritório, poderá criar programas que evitam possíveis intrusos e mesmo quando estes últimos são mais persistentes e se verifica a intrusão, existem mecanismos que o alertam a si (e a outras pessoas, que achar conveniente) do que se está a passar na sua propriedade. Com apenas alguns elementos de áudio e vídeo poderá ter permanentemente os seus bens vigiados. Podendo aproveitar o mesmo sistema para tomar conta das crianças que brincam no quarto ou no jardim.

2.2 Desenvolvimento da automação predial:

Figura 2.1 – Pontos de Controle de uma residência

2.2.1 Projeto arquitetônico:

a) Fachadas de impacto visual e melhor desempenho térmico. Deve ser estudada a adoção de vidros reflexivos e semi-reflexivos - redutores de energia, aplicações de pedras de revestimentos e sanduíches de granito/ alumínio / tela de polietileno, fachadas integradas com aço inoxidável ou escovadas;

b) Pré-lajes e lajes planas pretendidas;

c) Estruturas de concreto pré-fabricado - que começam a viabilizar estruturas competitivas em custo e de qualidade nitidamente superior;

d) Edificações em aço - de montagem naturalmente racionalizada até sistemas de pré-fabricados em aço que facilitam encaixes;

e) Pisos: Elevados ou com pedras naturais como granito e mármore;

f) Forros modulares e removíveis deverão ser revistos os conceitos de modulação até agora adotados, em conjunto com os fornecedores de luminárias, para que mais

combinações sejam feitas visando tornar os ambientes mais confortáveis tanto em termos de luminosidade quanto de conforto térmico e isolamento acústico;

g) Lâmpadas fluorescentes de última geração, com reatores eletrônicos fazendo com que melhore o desempenho energético dos sistemas de iluminação e evitando o efeito estroboscópico;

h) O projeto deve valorizar o uso da luz natural, porém precisa evitar que o calor excessivo invada e degrade o ambiente.

2.2.2 Projeto do cabeamento:

a) Cabeamento under-carpet: sistema de distribuição de energia elétrica em fiação achatada que pode ser instalada sob carpetes e permite grande flexibilidade nas instalações;

b) Barramentos bus-way: sistema de distribuição elétrica em barramentos dispostos na horizontal e vertical por uma edificação, que possui extensores e outros dispositivos e acessórios que facilitam a interligação das instalações;

c) Cabeamento estruturado ou pré-cablagem: sistema pré-fabricado de distribuição de linhas telefônicas e de informática, previamente distribuído pela edificação, atendimento à ABNT;

d) Observação às leis do sistema autônomo para Detecção e Alarme de Incêndio e instalações elétricas de baixa potência;

2.2.3 Controle de Energia

Supervisão e controle dos principais dispositivos elétricos do edifício como transformadores e disjuntores de alta e baixa tensão, quadros de alimentação de equipamentos e centrais de medição de grandezas elétricas. Pode atuar sobre as operações de liga-desliga de luminárias, ajustar equipamentos nos períodos mais críticos, de modo a manter o nível de consumo e controlar a demanda de energia para se beneficiar de tarifas diferenciadas.

2.2.4 Iluminação

A iluminação é responsável, normalmente, por 30 a 50% da carga elétrica total da edificação. Há a possibilidade de instalar sensores de presença que acionam as luzes pela entrada de pessoas nos ambientes. Determinado por um sistema de gerenciamento, um escritório, por exemplo, pode ter suas luminárias acesas por pouco tempo antes de se iniciar o expediente. O sistema pode estar vinculado à iluminação natural a partir de sensores que avisam a hora de diminuir a luminosidade artificial.

2.2.5 Ar Condicionado

Equipamentos de última geração podem assegurar um desempenho térmico controlado, com o gerenciamento e a otimização de recursos do sistema, com economia de energia e o controle individualizado pelos usuários. A maior novidade do setor é a integração do sistema de água gelada ou gelo que acumula frio durante a noite para ser consumido ao longo do dia.

2.2.6 Sistemas gerenciadores para redes hidráulicas

Sistema capaz de minimizar o consumo de água, identificar vazamentos e controlar a acumulação e o despejo de efluentes nas redes públicas.

2.3 Implementação da automação predial

As capacidades dos sistemas presentes num edifício são avaliadas pelas funções que executa. Essas funções, que podem ser bastante diversificadas, possuem características que permitem agrupá-las em conjuntos (tais como a sua natureza, o seu âmbito, ou os seus objetivos). Deve-se salientar que as funções desempenhadas por um serviço não precisam estar necessariamente associadas a dispositivos físicos envolvendo interações com sensores e atuadores. Um serviço pode ser constituído apenas por funções executadas por software.

O que caracteriza um edifício automatizado é o fato dele ser dotado de um sistema de controle central que pretende otimizar certas funções inerentes à sua operação e administração. É algo como um edifício com vida própria, com cérebro, sentidos, músculos e nervos. As características fundamentais que devemos encontrar num sistema inteligente são:

Capacidade para integrar todos os sistemas; Atuar em condições variadas, ligadas entre si; Ter memória suficiente e noção temporal; Fácil interligação com o utilizador; Ser facilmente reprogramável; Dispor de capacidade de autocorreção.

Em todo o caso, a principal virtude destes controles está na nova concepção da gestão de sistemas, deixando o modelo eletromecânico convencional e adotando um modelo puramente informático e computadorizado.

2.3.1 Iluminação/Elétrica

Devem ser levadas em conta as preocupações com:

• Controle de Demanda • Controle do Fator de Potência • Controle de iluminação • Otimização do Consumo – por exemplo, programação horária.

As preocupações acima listadas levaram os seguintes sistemas de automação predial ou sistemas específicos de controle de grandezas elétricas a se interligarem para supervisionar e controlar:

• Transformadores • Disjuntores de alta e baixa – tensão; • Quadros de alimentação de equipamentos; • Centrais de medição de grandezas elétricas; • Controladores de demanda:

o Registradores Digitais de Tarifação diferenciada (RDTD); o Registradores de Média Tensão (RDMT); o Registradores Digitais Eletrônicos (REP) com porta serial;

• Controladores do fator de potência; • Instalação de placas de captação da luz solar para aquecimento de água.

Essa lista é bem ampla e nem sempre possível de ser totalmente seguida em residências comumente existentes nas grandes cidades brasileiras. Porém, existem hoje no mercado componentes baratos que podem reduzir o consumo de energia elétrica tal como circuitos nos quadros de iluminação comandados em blocos para ligar/desligar através de programação horária e instantes pré – definidos para ligamento/desligamento – ou Controle de Demanda.

Em iluminação, responsável por cerca de 50% do consumo de energia nas residências, existe a possibilidade de associarem-se controles individualizados com sensores de presença. Outra melhor possibilidade é o melhor aproveitamento da iluminação natural através da associação com sensores de luminosidade.

Nos equipamentos como chuveiro e aquecimento de água em geral, placas solares cada vez mais baratas é uma ótima opção. Aparelhos de Ar condicionados estão cada vez mais eficientes.

Figura 2.2 Consumo por uso final em residências

2.3.1.1 Equipamentos disponíveis no mercado:

• Minuteria com Sensor de Presença de Parede

Funcionam com qualquer tipo de lâmpadas. Tensão de Alimentação de 127/220V. Potências: Fluorescente com baixo fator de potência até 250W(127V) e 500W(220V); Fluorescente com alto fator de potência até 500W(127V) e 1000W(220V); Incandescente ou Halógena até 500W(127V) e 1000W(220V). -Com quatro fios de ligação.

Figura 2.3 – Sensor de Presença com temporizador

• Circuito para controle de iluminação

Módulo de controle e por painel de interface com o usuário. Cada módulo de controle possui 8 canais que podem ser ligados aos circuitos de iluminação. A potência de cada módulo é de até 4000 Watts sendo até 800W por circuito individual. função básica do controle é acionar estes canais que podem ser combinados das mais diversas maneiras possíveis com as opções de controle de intensidade de iluminação e tempos para ligar ou desligar completamente cada circuito de iluminação.

Figura 2.4 - Circuito para controle de iluminação

• Relés Fotoelétricos

Projetado para baixar o consumo de energia em locais que não necessitam iluminação a noite inteira, como luminosos de lojas, praças e etc. para redes de 127V e 220V - 50/60 HZ. Baixo consumo de energia.

Figura 2.5 - Relés Fotoelétricos

• Placas Solares

Células fotovoltaicas: Em silício monocristalino com texturização da superfície exposta à luz para proporcionar maior superfície de absorção da energia incidente. Utilizam a tecnologia BSF (Back Surface Field) que garante melhor aproveitamento dos fótons de baixa energia.

Figura 2.6 - Placas Solares

2.3.2 Hidráulico

Tornar automatizada uma edificação quanto á Hidráulica é poder controlar desperdícios (vazamentos e redistribuição de água) e reduzir o consumo através do reaproveitamento de água.

A Automação pode monitorar o nível dos reservatórios, medir a qualidade da água e gerenciar o consumo identificando vazamentos e controlando a acumulação e o despejo de efluentes nas redes públicas, programando-o conforme horários pré-definidos.

Embora a tecnologia disponível para residências esteja muito aquém tanto na evolução quanto no custo comparado com equipamentos industriais, à necessidade de acompanhar o consumo de água pode passar através dos seguintes pontos:

Medidores microprocessados de consumo de água; Controladores microprocessados de bombas Controladores locais de qualidade de água

Um sistema de automação integrado a esses equipamentos ou até mesmo boias, pode exercer uma monitoração de níveis de reservatórios e do consumo de água.

Figura 2.7 - Exemplo de reaproveitamento de água da chuva.

A: Realimentação com água potável.B: Calhas e tubos.C: Água de chuva para lavar roupa, descarga dos vasos sanitários, lavar carros, irrigação do jardim e da horta. D: Bomba de Recalque. E: Para a rede de esgoto ou fossa. F: Canos e tubos.G: Cisterna d'água encanada. H: Tanques. I: Cisterna subterrânea.

2.3.2.1 Equipamentos Disponíveis no mercado

Filtro de água

A água de chuva, ao chegar ao filtro, é "freada" na depressão superior, de onde desce e entra nos vãos entre as ripas da cascata, por força do desenho especial das mesmas.

Figura 2.8 - Filtro de água

Medidor Inteligente Microprocessado

Aparelho mecatrônico com funções específicas de medir, fechar e abrir automaticamente a passagem da água, através de um sistema automático e pré-pago via cartão com chip eletrônico.

Figura 2.9 - Medidor Inteligente Microprocessado

Medidor da qualidade da água

Medidor de pH, medidor de Alcalinidade, teste de Dureza Total,teste para Ferro, teste para Manganês.

Figura 2.9 - Medidor da qualidade da água

2.3.3 Segurança

Os sistemas de segurança foram inicialmente introduzidos com a finalidade de proteger as pessoas e propriedades dos intrusos. Desenvolvimentos posteriores permitiram a estes sistemas a realização de outras tarefas de segurança tais como detecção de incêndio, monóxido de carbono, radiações e outros perigos.

2.3.3.1 Possibilidades do sistema de segurança:

2.3.3.1.1 Monitoração remota de alarme e imagem.

Sensores de presença também conhecidos como infravermelhos são instalados de forma a detectar o movimento de um intruso. São ligados a uma central (Discadora), que

tem a finalidade de, ao receber o sinal de intrusão, soar um alarme e acessar um número de telefone pré-programado.

Os sistemas de imagem CFTV (circuito fechado de televisão) são compostos por câmeras ou microcâmeras ligados a um monitor. Essas câmeras também podem ser ligadas ao computador pessoal já existente na residência. Para isso, basta adquirir uma placa que aquisição de imagens e plugá-la ao computador. A monitoração remota real time de um sistema de CFTV pode ser feita através do IP do computador em que as câmeras estão instaladas.

2.3.3.1.2 Controle de Portas e Janelas

Podem ser instalados sensores magnéticos nas portas e janelas sensíveis ao movimento de abertura das mesmas. Esses sensores também ligados á mesma central dos sensores infravermelhos podem ser divididos por zonas de modo a facilitar a localização da intrusão.

2.3.3.1.3 Sistemas de Detecção de incêndios

O sistema de detecção de incêndios pode ser implementado num computador com o auxilio de detectores de fumaça e temperatura. O sistema monitora o estado dos detectores distribuídos por toda a edificação.

Figura 2.10 - Os pontos vermelhos indicam os pontos de controle para segurança.

2.3.3.2 Equipamentos disponíveis no mercado:

Kit de alarme residencial

Uma central VS 250 Cinco sensores magnéticos de Abertura Sem Fio Controles-remoto Uma sirene (com 2m de fio) Uma bateria 12 V 7 Amp e pilhas

Figura 2.11 - Kit de alarme residencial

Sensor Infravermelho Infravermelho Passivo de parede, com imunidade a animais domésticos.

Figura 2.11 - Sensor Infravermelho

Detector de fumaça

Detector de fumos de baixo perfil baseado num sistema fotoeléctrico. O desenho patenteado a câmara de detecção óptica proporciona uma imunidade melhorada aos falsos alarmes provocados por pó. O detector tem um sensor de calor de 57°C integrado para abranger todos os sistemas de aviso de incêndio comerciais e domésticos.

Figura 2.12 – Detector de fumaça

Mini Câmera CMOS Sensor: cmos 1/3" Alimentação: 12 V dc Corrente: 55ma Consumo: 0,66 w Cone Iluminação mínima: 2 lux

Figura 2.13 – Mini Câmera CMOS

Placa para aquisição de imagens

Placa para sistemas domésticos e profissionais de segurança. Possui detecção de movimento que aciona a gravação de vídeos permitindo economizar espaço no HD. Pode gravar o tempo todo ou definir determinados horários.

Figura 2.14 – Placa para aquisição de imagens

2.3.4 Ar condicionado/ Condicionamento Ambiental

A monitoração e o controle de sistemas de condicionamento de ar e ventilação mecânica como parte do sistema de supervisão e controle predial objetivam o uso racional de energia elétrica e a melhoria generalizada das condições de manutenção e operação deste sistema.

O sistema de condicionamento de ar pode se dotado, ainda, de um sistema de controle entálpico com o condicionamento do insuflamento de ar externo, objetivando a racionalização do uso da energia elétrica.

O sistema de automação e supervisão predial será responsável pela partida/parada e supervisão do funcionamento e das temperaturas dos chillers, fan-coils e VAVs dos pavimentos. Desta forma as seguintes funções podem ser consideradas passíveis de implantação:

Arranque e parada dos equipamentos: Este controle será realizado em função de dias e horários predeterminados, permitindo o intertravamento com o controle de consumo e demanda de energia elétrica, detecção e combate a incêndios e outras rotinas de software.

Supervisão e controle da temperatura: Conforme solicitação de cada setor, o operador do sistema pode ajustar o Set-point de controle da temperatura local, que será realizado remotamente pelo sistema de condicionamento de ar.

Monitoramento das variáveis fundamentais de todos os equipamentos do sistema: No caso de desconformidade no funcionamento normal aumento significativo da temperatura por incêndio, falta de controle por janelas esquecidas abertas, etc. alarmes deverão ser gerados para que medidas corretivas possam ser tomadas em espaço reduzido de tempo.

Deve ser prevista a possibilidade de comando e controle local dos equipamentos (central de produção de água gelada, distribuição de ar, ventilação,...). O sistema de automação em supervisão predial deve ser informado quando a chave comutadora local vs. remoto de qualquer equipamento estiver posicionada na posição local.

2.4 Check-List

Podemos então montar uma tabela que serve de guia básico para o usuário que pretenda tornar sua edificação automatizada nos principais pontos de controle.

Figura 2.15 – Check-List de Equipamentos

Fazer previsões sobre o futuro das edificações pode ser tarefa arriscada diante da extrema velocidade com que estão se processando as mudanças em termos de recursos tecnológicos.

O edifício dito “inteligente” nos conceitos pode ser aquele que tirar o máximo proveito da concepção estética em favor da satisfação ambiental de seus usuários e do uso ecologicamente correto dos recursos naturais como, energia, água, vegetação, ventilação, insolação e sombreamento.

3 Semana do Conhecimento

3.1 DESENVOLVIMENTO DE INTERFACE PARA COMANDO DE JUNTAS DE ROBÔ INDUSTRIAL UTILIZANDO MICROCONTROLADORES DEDICADOS

Autora: Tames Fernandes Mariano

Resumo Este trabalho teve como tema o desenvolvimento de uma interface de controle para o movimento de um robô industrial com 5 graus de liberdade. A técnica utilizada foi baseada no conceito de overhauling, uma vez que a estrutura mecânica do robô corresponde a de um robô ASEA IRB6-S2. Esta técnica permite a manutenção de repetibilidade e precisão a um custo baixo. Entretanto, é importante ressaltar que o driver desenvolvido com microcontroladores dedicados para este robô não permite a movimentação rápida dos braços articulados ou operação em tempo real.

Opinião

Este trabalho despertou meu interesse, pois mostra a integração direta de diferentes áreas (mecânica, eletrônica e ciências da computação) no atendimento de uma demanda industrial. Mais interessante ainda é o desenvolvimento de um sistema de controle pela própria aluna de graduação, o que exemplifica o poder do conhecimento quando é necessário resolver problemas e propor novas soluções.

3.2 ESTUDO COMPARATIVO DE TÉCNICAS DE AJUSTE DE UM CONTROLADOR PID APLICADO A UM REFRIGERADOR TERMOELÉTRICO

Autor: André Romero Martins

ResumoEste trabalho tem como foco o estudo de um método de controle PID para o refrigerador termoelétrico. Este estudo é importante porque o processo encontra espaço para substituir o método de refrigeração por compressão à vapor na refrigeração de pequenas câmaras. Este trabalho aborda o desenvolvimento da função de transferência para o fenômeno físico, a validação experimental do modelo, o teste de regras de ajuste propostas por diferentes pesquisadores e identificação do melhor método segundo parâmetros de tempo de estabilização, tempo de atuação e exigência do atuador.

OpiniãoEste trabalho mostrou-se interessante. Abordou satisfatoriamente a fundamentação teórica de um sistema físico específico e métodos de controle deste. O sistema estudado apresenta aplicação prática, o que contribui para o valor e importância do projeto apresentado. Este ainda tem o mérito de exemplificar a importância do conhecimento teórico obtido na faculdade para o desenvolvimento de novos produtos e soluções industriais.

3.3 DESENVOLVIMENTO DE UM SISTEMA DE HIDROPONIA AUTOMATIZADO

Autor: Michel Rodrigo das Chagas Alves

ResumoEste trabalho destaca a importância da hidroponia como técnica de cultivo sem uso intensivo de solo. Entre as vantagens apresentadas, cita-se a qualidade dos produtos obtidos e a viabilidade de produção em locais com espaço reduzido. O foco deste trabalho é a automatização do cultivo hidropônico de médio e pequeno porte, ainda vinculado à experiência e habilidades individuais dos produtores. Propõe-se um sistema com estrutura física de canais que irá a) permitir a produção de 3 a 4 hortaliças por semana; b) demandar o mínimo de intervenção do usuário e; c) Ter um sistema de controle embarcado de baixo custo. O projeto encontra-se em desenvolvimento, de modo que o teste comparativo de qualidade entre os produtos cultivados pelo sistema proposto e produtos cultivados pelo processo convencional não foram realizados.

OpiniãoO conceito de automatização proposto neste trabalho é relevante. Entretanto, acredito que a proposta de desenvolver uma solução automatizada para médio e pequeno porte tem baixa aplicabilidade, sendo seu mercado mais restrito e sua aceitação desafiadora.

Referências

http://oficina3000.com.br/index.php?option=com_content&view=article&id=71:freios&Itemid=172

http://quatrorodas.abril.com.br/moto/servicos/freios-abs-motocicletas-713517.shtml

http://g1.globo.com/carros/motos/noticia/2013/07/estudo-aponta-que-freio-abs-pode-salvar-vida-de-motociclista.html

http://www.noticiasdaoficinavw.com.br/v2/2013/02/sistema-antibloqueio-abs-funcionamento-e-sistema-eletrico/

http://www.noticiasautomotivas.com.br/entenda-como-funciona-o-sistema-de-freios-abs/

http://www.motonline.com.br/abs-em-motos-e-preciso-saber-usar/

http://www.boschmoto.com.br/pt/br/fahrsicherheit_fuer_zweiraeder_1/motorrad_abs 2/tipps_zum_bremsen_2/tips_for_braking.html

http://www.luzesom.pt/dom_domotica_01.htm

http://fei.edu.br/~flaviot/pub_arquivos/wtdia06.pdf

http://www.casadigital.telecom.pt/Produtos/Domotica/Pages/domotica.aspx