PIM4-2021

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UNIVERSIDADE PAULISTA
Instituto de Ciências Exatas e Tecnologia – ICET
FABIO FELIZARDO DA SILVA – F1755B4
GILBERTO DE ALMEIDA SOBRINHO – F1755A6
GUILHERME GOMES PRIMO – F339491
JOÃO GUILHERME SAMORA – G1492B5
LUCAS SANTOS SILVA – F32859-7
RODRIGO MARTINS – D64ADH7
SISTEMA ELETROPNEUMÁTICO DE ENVASAMENTO
SOROCABA
2021
FABIO FELIZARDO DA SILVA – F1755B4
GILBERTO DE ALMEIDA SOBRINHO – F1755A6
GUILHERME GOMES PRIMO – F339491
JOÃO GUILHERME SAMORA – G1492B5
LUCAS SANTOS SILVA – F32859-7
RODRIGO MARTINS – D64ADH7
SISTEMA ELETROPNEUMÁTICO DE ENVASAMENTO
Trabalho de conclusão de semestre do curso de Automação Industrial, Projeto Integrado Multidisciplinar apresentado à Universidade Paulista – UNIP.
Orientador:
Prof. Cléber Alexander Pereira
SOROCABA
2021
FABIO FELIZARDO DA SILVA – F1755B4
GILBERTO DE ALMEIDA SOBRINHO – F1755A6
GUILHERME GOMES PRIMO – F339491
JOÃO GUILHERME SAMORA – G1492B5
LUCAS SANTOS SILVA – F32859-7
RODRIGO MARTINS – D64ADH7
SISTEMA ELETROPNEUMÁTICO DE ENVASAMENTO
Trabalho de conclusão de semestre do curso de Automação Industrial, Projeto Integrado Multidisciplinar apresentado à Universidade Paulista – UNIP.
Orientador:
Prof. Cléber Alexander Pereira
Banca Avaliadora:
_______________________
Nome do Professor
_______________________
Nome do Professor
_______________________
Nome do Professor
RESUMO
A proposta deste trabalho é o desenvolvimento de um projeto eletropneumático de envasamento de cerveja, utilizando os conceitos e tecnologias da automação por nós aprendidos em sala de aula. A máquina projetada será capaz de encher as garrafas com cerveja e logo após o enchimento dar prosseguimento a mesma. Para o deslocamento das garrafas o equipamento irá contar com uma esteira que tem seu funcionamento através de um motor, além disso, serão utilizados sensores que irão detectar a chegada das garrafas, dando assim prosseguimento ao processo de envase. O estudo foi conduzido através de análises, pesquisas e a utilização de softwares para elaboração do protótipo, o projeto visa aplicar todos os conceitos da automação para facilitar todo o processo para uma empresa de bebidas, neste caso, uma empresa onde seu produto é a cerveja. Buscamos evidenciar as vantagens da automatização das máquinas no processo cervejeiro, trazendo assim mais agilidade na produção do produto alcoólico mais consumido do nosso país. Ao final de toda a etapa de pesquisa será realizada uma simulação em software específico, com o intuito demonstrativo do funcionamento deste projeto. Assim, este projeto busca possibilitar uma montagem futura de um protótipo físico de pequena ou média escala e posteriormente através de melhorias e adaptações migrar para empresas que tenham como intuito automatizar o envasamento de líquidos, seja cerveja ou quaisquer outros produtos.
Palavras-chave: Automação, Envasadora, Bebidas.
ABSTRACT
The purpose of this work is the development of an electropneumatic beer bottling project, using the automation concepts and technologies learned by us in the classroom. The designed machine will be able to fill the bottles with beer and after filling it will continue. For the displacement of the bottles, the equipment will have a conveyor that operates through a motor, in addition, sensors will be used that will detect the arrival of the bottles, thus continuing the filling process. The study was conducted through analysis, research and the use of software for prototyping, the project aims to apply all automation concepts to facilitate the entire process for a beverage company, in this case, a company whose product is beer . We seek to highlight the advantages of automating machines in the brewing process, thus bringing more agility in the production of the most consumed alcoholic product in our country. At the end of the entire research stage, a simulation in specific software will be carried out, with the purpose of demonstrating how this project works. Thus, this project seeks to enable a future assembly of a physical prototype of small or medium scale and later, through improvements and adaptations, migrate to companies that aim to automate the filling of liquids, be it beer or any other products.
Key-words: Automation, Filling Machine, Drinks.
SUMÁRIO
1	INTRODUÇÃO	6
2	OBJETIVOS	7
2.1	Objetivo Geral	7
2.2	Objetivo Específico	7
2.3	Justificativa	7
3	DESENVOLVIMENTO	9
3.1	Processo produtivo da cerveja	9
3.2	Envase da Cerveja	11
3.3	Automação na indústria de envase	12
3.4	Metodologia	13
3.4.1	Objeto de Estudo	13
3.5	Eletropneumática e Sistemas Eletropneumáticos	13
3.6	Atuadores Pneumáticos	14
3.7	Válvulas	16
3.7.1	Solenoide	17
3.7.2	Válvula Direcional	17
3.7.3	Reguladora de Pressão	18
3.7.4	Reguladora de Vazão	19
3.8	Sensores	20
3.8.1	Sensores na automação industrial	20
3.8.2	Tipos de sensores	21
3.9	Sistema transportador	24
3.10	Conjunto de acionamento do transportador	25
3.11	Reservatório	26
4	IMPLEMENTAÇÃO	28
5	APLICAÇÕES	29
6	ESQUEMA ELETROPNEUMÁTICO E SIMULAÇÃO	30
6.1	Simulação CADe SIMU	30
6.2	Fluxograma	34
7	CRONOGRAMA E LISTA DE PREÇO	35
8	CONCLUSÃO	36
REFERÊNCIAS	37
INTRODUÇÃO
Com a tecnologia cada vez mais presente em nosso dia a dia, a indústria vem buscando alternativas para a melhoria dos processos produtivos, dentre eles o processo de envase dos produtos. O investimento na implementação de novas tecnologias resulta não só no aumento da competitividade, mas também em melhorias na eficiência, produtividade e lucratividade.
Segundo (KOJA, 2008), muitas indústrias necessitam de máquinas de envase para encher de modo eficaz e preciso, suas embalagens de produtos. Tratando-se de máquina de envase ou enchimento é aquela que dosa ou dispensa na embalagem o produto desejado. As máquinas de envase são em sua maioria o “coração” das linhas de produção, sendo todo o conceito construído sobre estas. A precisão desejada e o tipo de produto definirão a necessidade de automação e o perfil da máquina.
Apesar de existirem diversas desenvolvedoras desse tipo de máquina, em empresas de porte menor, ainda existe uma grande parte do processo produtivo sendo realizado manualmente, o principal motivo é o investimento em grande maioria alto e em muitas vezes não atendem a necessidade do cliente.
Diante do exposto questiona-se: Como melhorar o processo produtivo por meio da automação do processo de envase? Sob esse panorama o objetivo deste projeto foi desenvolver uma máquina envasadora de garrafas de cerveja que tenha suas funções de movimentação e enchimento realizadas por atuadores pneumáticos. Além disso buscamos obter um equipamento de investimento baixo que possua a capacidade de agilizar o processo de envase, trazendo assim uniformidade na linha de produção, sem que haja necessidade de pausas, buscando aumento de produtividade e redução de custos.
OBJETIVOS
Neste capítulo é possível serem encontrados os objetivos deste trabalho, bem como demonstrar através da justificativa a opção pela escolha da abordagem do tema envasamento de cerveja.
Objetivo Geral
Desenvolver um sistema de envase automatizado para realizar o enchimento de garrafas de cerveja, de modo eficaz, com baixo custo e que traga benefícios econômicos e para o meio ambiente. Neste projeto de pesquisa será ilustrada está adaptação utilizando um modelo de sistema eletropneumático.
Objetivo Específico
1. Projetar um sistema de envase de líquido (cerveja), que seja capaz de agilizar todo o processo, trazendo economia de tempo e recursos financeiros, aumentando a qualidade da produção.
2. Automatizar todo o processo com o uso de atuadores eletropneumáticos, sensores que possibilitam modificação em seu tempo, para que se possa fazer os ajustes que forem necessários.
3. Apresentar as vantagens obtidas com a automatização do processo e com o uso deste sistema, trazer a sustentabilidade através do método de reutilização ou descarte correto das garrafas, para que não haja danos ao meio ambiente.
Justificativa
O motivo pelo qual o envase de cervejasfoi escolhido foi devido o setor cervejeiro ser um dos que mais empregam no Brasil e ser uma indústria diretamente conectada com o desenvolvimento do país. (CERVBRASIL)
Com a enorme demanda de consumo no país, a adoção de processos produtivos mais ágeis e que assegurem o abastecimento contínuo dos estoques tornou-se essencial para a sobrevivência desse tipo de indústria. A substituição da mão de obra humana por máquinas possibilita uma diminuição de contaminação, maior segurança no manejo da matéria-prima e em muitos casos através da automação possibilita redução de custos com energia elétrica e otimização no uso de água no processo produtivo, trazendo assim um comprometimento com o meio ambiente.
O projeto aqui apresentado visa trazer maior agilidade em todo o processo de envase, automatizando um setor essencial neste tipo de indústria, buscamos demonstrar algo simples, porém, eficiente e que não necessite o uso de um funcionário para realizar o trabalho manualmente.
DESENVOLVIMENTO
Processo produtivo da cerveja
O processo de produção da cerveja, cujo principal ingrediente é o malte, envolve diversas etapas, que vão desde a moagem de cereais até o envasamento em latas ou garrafas.
Conhecer o processo de produção da cerveja é saber como uma das bebidas alcoólicas mais conhecidas, no Brasil e no mundo, é produzida, seja por moldes artesanais (prática que vem ganhando cada vez mais adeptos), seja em escala industrial. Ao redor do mundo, existem diversos tipos de cervejas (Lager, Pilsen, Bock, Mild, etc.), com variadas formas de produção, porém, neste texto, demonstraremos apenas quais são as principais etapas desse processo. (DIAS)
Antes e conhecer as etapas do processo de produção da cerveja, é interessante conhecer quais são as principais matérias-primas utilizadas:
- Malte: é um grão, produto da germinação (feita de forma artificial) e dessecação da cevada. Ele é o responsável por propriedades da cerveja como os visuais, gustativas e olfativas.
- Extrato de lúpulo: é um extrato (líquido) retirado da planta denominado Lúpulo. A função do lúpulo é favorecer a formação da espuma na cerveja e impedir o desenvolvimento de microrganismos, além de promover sabor e aroma amargo.
- Leveduras: são micro-organismos do reino fungi (principalmente, Saccharomyces cerevisiae ou Saccharomyces uvarum) usados com o objetivo de transformar os açúcares presentes na matéria-prima em etanol, dióxido de carbono e outros componentes que caracterizam o aroma e o gosto da cerveja.
- Água potável
Independentemente do tipo de cerveja produzido, trata-se de uma bebida que apresenta diversos nutrientes, como: Aminoácidos, Carboidratos, Proteínas, Vitaminas, Álcool e Sais minerais.
Figura 1: Processo de produção da cerveja
Fonte: http://flexquest.ufrpe.br/projeto/8227/caso/8228/minicaso/8231
1. Moagem: A fim de possibilitar a rápida extração e conversão dos componentes do malte, ele é moído, obtendo-se uma farinha grosseira. Os cereais não maltados são habitualmente aprovisionados com um grau de moagem adequado.
2. Brassagem: nessa etapa, a farinha obtida na moagem é misturada com a água e deixada em repouso sob aquecimento entre 75 ºC e 80 ºC, durante duas a quatro horas, com verificação rotineira do pH nesse período.
3. Filtração do mosto: A filtragem do mosto é realizada para retirar todos os componentes insolúveis presentes na mistura, durante aproximadamente três horas. O filtrado é o mosto, e o material retido no filtro pode ser utilizado como alimento para o gado.
4. Ebulição do mosto: após o processo de filtração, o lúpulo é adicionado ao mosto, e logo em seguida, a mistura é submetida ao processo de ebulição (aquecimento) por um período de duas horas.
5. Resfriamento: após a realização da ebulição, o mosto lupulado sofre um resfriamento até uma temperatura de 8 ºC e 9 ºC.
6. Fermentação: é a etapa em que a levedura é adicionada ao mosto lupulado, favorecendo a transformação dos açúcares em álcool e dióxido de carbono, durante um período de aproximadamente sete dias.
7. Maturação e Filtração: a cerveja é novamente filtrada para a retirada de resquícios da levedura e de outros componentes que possam ainda estar presentes, e em seguida é levemente aquecida novamente, para a eliminação de componentes voláteis, que não o álcool.
8. Estabilização: após o novo aquecimento, a cerveja também é submetida um segundo resfriamento, agora em temperatura em torno de 0 ºC e 2 ºC, para uma melhor fixação das propriedades da cerveja.
9. Clarificação: depois de estabilizada, a cerveja é submetida a uma última filtração, para a eliminação de qualquer partícula restante em suspensão. Logo em seguida, é armazenada em tanques.
10. Enchimento: nessa última etapa do processo de produção, a cerveja será envasada, por exemplo, em garrafas ou latas.
É recomendado que antes de ser envasada a cerveja passe por um último processo de esterilização, que pode ser, por exemplo, por pasteurização.
Envase da Cerveja
Em geral, há duas opções que costumam ser escolhidas: as boas e velhas garrafas ou o embarrilhamento em um post mix.
O envase é a última etapa antes de se poder degustar a cerveja. Ela ocorre, na maioria dos casos, cerca de 40 dias após a brassagem, quando a cerveja já passou pela fermentação e maturação. É necessário envasar a bebida para que ela termine seu processo de produção e fique corretamente carbonatada. (EISENBAHN)
Nesta última etapa, as cervejas, prontas, serão envasadas, com uma rapidez impressionante. Antes de serem preenchidas com o líquido, as garrafas de cervejas passam por diversos testes, de fundo, boca, altura e paredes. Uma a uma elas desfilaram por uma passarela extensa, com alguns pontos de laser, que checam se todas estão dentro dos padrões de formato e qualidade adequados, as que estiverem com algum defeito apontado pelo inspetor eletrônico são separadas pelas esteiras para que sigam um caminho diferente das demais.
Prontas, elas seguem para o principal ponto do sistema de envase: o do encontro das garrafas, com a bebida e as tampas, nesse espaço, as garrafas diminuem um pouco o ritmo de corrida nas esteiras e o sistema retira delas o vácuo de ar duas vezes, para que nenhum oxigênio permaneça. Elas são, então, preenchidas de cerveja em alta velocidade, uma a uma, e seguem para a colocação das tampas. (VAZ, 2014)
Figura 2: Linha de envase cerveja
Fonte: https://publicidadeecerveja.com/2016/03/21/cerveja-a-outra-entra-no-mercado-para-ser-a-unica-cacao-colucci/linha-de-envase-cerveja-a-outra/
Automação na indústria de envase
De acordo com (FISPAL, 2017), com a automatização cada vez mais ajustada, visando a melhor qualidade dos produtos, sempre buscando produzir muito, com o menor tempo possível, é visível reconhecer que a automatização também evoluiu nos sistemas de envases, o sistema de envase constitui na etapa final de produzir uma bebida, onde se envasa o líquido na embalagem destinada, como garrafas, latas etc. Com a automação, o sistema de envase é mais consistente no controle de qualidade, tendo mais potencial competitivo.
A automação contribui a todos os tipos de indústria, as tecnologias aplicada aos sistemas de envase, gera um aumento na produção e uma redução no custo da fabricação, sendo assim, indústrias que possuem boas tecnologias, como máquinas que possuem sistemas de higienização total, proteção ultravioleta em toda a cabine, controle de todas as operações por meio de controladores lógicos programáveis, são tecnologias de ponta na indústria de envase que possibilita a automatização de todo o seu processo de envase e datação nos copos e garrafas. No mercado existem máquinas que produzem até 3 mil unidades por hora, todas essas vantagens ajudam na redução de mão de obra, pois apenas uma pessoa consegue operar quatro máquinas de uma vez, assim a automação na área é algo muito importante. (FISPAL, 2017)
Metodologia
Objeto de Estudo
O presente trabalho foi desenvolvido utilizando a metodologia de estudo de pesquisa bibliográfica através de leitura de livros, utilização de web sites e visualizaçãode vídeos onde foi possível observar a parte experimental do conteúdo deste trabalho.
Durante as pesquisas houve a percepção do quão fundamental é a fase de envase de garrafas para a indústria do ramo, através de nossas pesquisas vimos que a automação deste processo vem sendo fundamental para o crescimento e aceleração da produção de grandes empresas.
Eletropneumática e Sistemas Eletropneumáticos
(FIALHO, 2006) define eletropneumática como o ramo da pneumática de utiliza a energia elétrica CC ou CA como fonte para o acionamento de válvulas direcionais, energizando sensores magnéticos de posicionamento pressostatos, microchaves e outros componentes.
Quando comparados com equipamentos hidráulicos, os elementos pneumáticos são sem dúvida os elementos mais simples, de maior rendimento e de menor custo que podem ser utilizados na solução de problemas de automação, como afirma (SILVA, 2002). Porém possuem também algumas desvantagens como a impossibilidade de paradas intermediárias, capacidade de alcançar apenas pequenas forças e a necessidade de silenciadores nos orifícios de escape.
Por isso atuadores pneumáticos são utilizados quando existe o envolvimento de cargas da ordem de até uma tonelada onde se deseja movimentos de duas posições (início e fim) limitados por batentes mecânicos. Atualmente, existem várias aplicações da pneumática no meio industrial e mesmo em nossa vida diária.
Atuadores Pneumáticos
Atuadores são os elementos responsáveis por efetivamente realizar o trabalho do ar comprimido, dividindo-se em duas categorias: lineares e rotativos. Eles são conversores de energia, ou seja, dispositivos que convertem a energia contida no ar comprimido em trabalho.
- Atuadores Lineares: São constituídos de componentes que convertem a energia pneumática em movimento linear ou angular.
São representados pelos cilindros pneumáticos. Dependendo da natureza dos
movimentos, velocidade, força, curso, haverá um mais adequado para a função.
Figura 3: Cilindro Pneumático
Fonte: https://www.mtibrasil.com.br/guia-do-atuador-pneumatico.php
Podem ser classificados pelo tipo de efeito ou pelo tipo de construção, os dois tipos mais utilizados são o cilindro de ação simples e o cilindro de dupla ação.
- Cilindro simples efeito ou ação: Possui esta denominação por utilizar ar comprimido para produzir trabalho em um único movimento, seja para avanço ou retorno. O retorno é feito por mola ou ação de uma força externa. Os cilindros com retorno por mola possuem curso limitado, máximo de 125 mm, para os maiores diâmetros.
Figura 4: Cilindro simples ação
Fonte: http://estudio01.proj.ufsm.br/cadernos_automacao/setima_etapa/comandos_pneumaticos_hidraulicos_2012.pdf
- Cilindro duplo efeito ou dupla ação: Utiliza o ar comprimido para produzir trabalho em ambos os sentidos de movimento, sendo está a sua principal característica. É o tipo de cilindro mais utilizado na indústria. A força de avanço e retorno são diferentes, devido a presença da haste, que reduz a área no recuo do cilindro.
Figura 5: Cilindro dupla ação
Fonte: http://estudio01.proj.ufsm.br/cadernos_automacao/setima_etapa/comandos_pneumaticos_hidraulicos_2012.pdf
São opções de uso, baseados nos cilindros pneumáticos de dupla ação: haste passante – oca ou com regulagem, duplex contínuo (Tandem), duplex geminado (múltiplas posições), impacto, tração por cabos e embolo magnético sem haste.
- Atuadores Rotativos: Convertem a energia pneumática em momento torsor contínuo ou limitado. São os motores pneumáticos e oscilantes.
O atuador pneumático rotativo é utilizado, principalmente, para automação de válvulas de processo de ¼ de volta, como válvulas borboleta ou válvulas de esfera.
Figura 6: Válvula de esfera automatizada
Fonte: https://www.mtibrasil.com.br/guia-do-atuador-pneumatico.php
Válvulas
Uma válvula é um dispositivo que pode ser utilizado para controlar o fluxo de líquidos, gases, e materiais em suspensões. Também conhecido como reguladores, registros, entre outros, as válvulas podem ser encontradas em quase qualquer situação. As chances de se encontrar uma válvula em toda e qualquer instalação é enorme. Há um número muito grande de diferentes configurações para as válvulas, dependendo de como estes dispositivos serão utilizados, e podem ser encontrados em uma gama enorme de tamanhos, desde minúsculas peças até peças para usinas hidrelétricas. As válvulas também variam do modelo básico ao extremamente complexo, e são um dos mais antigos projetos mecânicos. (MECÂNICA INDUSTRIAL)
Solenoide
Válvula solenoide é um dispositivo eletromecânico usado para controlar o fluxo de líquido ou gás. A válvula de solenoide é controlada pela corrente elétrica, que passa por uma bobina. Quando a bobina é energizada, um campo magnético é criado, fazendo com que um êmbolo dentro da bobina se mova. Dependendo do desenho da válvula, o êmbolo irá abrir a válvula solenoide ou fechar a válvula. Quando a corrente elétrica é removida da bobina, a válvula retornará ao seu estado desenergizado. As válvulas solenoides quanto à abertura, para o fluxo de fluídos e gases circulantes, podem ser classificadas em normalmente aberta ou normalmente fechadas. Quanto à abertura estas podem ser combinadas com as variações de 2 a 5 vias. (BONGAS)
Figura 7: Válvulas solenóides
Fonte: https://www.mtibrasil.com.br/artigos/valvula-solenoide.php
Válvula Direcional 
Segundo (SASSARO e SCHREIBER, 2017), esta válvula tem como objetivo orientar a direção por onde o ar irá passar, apresentando simbologias no próprio corpo das válvulas. Para caracterizar uma válvula direcional, devemos conhecer: número de posições, número de vias, vazão, tipo de acionamento (comando), tipo de retorno e tipo construtivo da válvula.
Figura 8: Válvulas direcionais pneumáticas
Fonte: https://hidraulicaepneumatica.com/como-selecionar-uma-valvula-direcional-pneumatica/
Reguladora de Pressão 
De acordo com (SILVEIRA, 2017), A função primária da válvula reguladora de pressão é combinar o fluxo de gás através do regulador com a demanda por gás colocado sobre ele, mantendo uma pressão de saída constante. Se o fluxo de carga diminui, o fluxo do regulador também deve diminuir. Se o fluxo de carga aumentar, então o fluxo do regulador deve aumentar para evitar que a pressão controlada diminua devido a uma falta de gás no sistema de pressão. Um regulador de pressão inclui um elemento de restrição, um elemento de carga e um elemento de medição:
· O elemento de restrição é uma válvula que pode fornecer uma restrição variável ao fluxo.
· O elemento de carregamento é uma parte que pode aplicar a força necessária ao elemento de restrição. Este carregamento pode ser fornecido por um peso, uma mola, um atuador de pistão ou o atuador de diafragma em combinação com uma mola.
· O elemento de medição funciona para determinar quando o fluxo de entrada é igual ao fluxo de saída. Geralmente utilizado um manômetro.
Figura 9: Válvula reguladora de pressão
Fonte: https://casadosoldador.com.br/p/valvula-reguladora-de-pressao-censi-9259
Reguladora de Vazão 
A válvula reguladora de vazão hidráulica é uma peça que tem o papel de atenuar o fluxo do material líquido proveniente da bomba em um sistema hidráulico. A pequena válvula de controle de passagem de fluidos trabalha sobre o volume desses líquidos em uma instalação, por meio de mudanças hidráulicas nos diâmetros de estrangulação. A válvula reguladora de vazão hidráulica é utilizada em situações em que é necessário haver um comando preciso da velocidade dos dispositivos, sua atuação é na redução ou aumento do volume e da pressão do fluxo hidráulico. Seu funcionamento é baseado em três métodos, que são o comando de entrada, o comando de saída e o comando de desvio. (SERV-O HIDRÁULICA INDUSTRIAL)
Figura 10: Válvula reguladora de vazão
Fonte: https://www.rdautomacaoindl.com.br/valvula-reguladora-vazao-hidraulica
Sensores
Como o próprio nome sugere, sensores são dispositivos capazes de “sensorear”, monitorar, detectar algo.
Segundo (RTI AUTOMAÇÃO, 2018), os sensorestêm provado ser essenciais para agregar inteligência nos processos automatizados de manufatura. Criados há mais de seis décadas, os sensores têm sido aplicados em larga escala em indústrias de todo o mundo. Seja para o inventário de itens, garantir a segurança dos operadores e até verificar materiais dentro de recipientes, esses dispositivos eletrônicos podem monitorar e detectar o que acontece nas linhas de produção, sem a necessidade de qualquer contato físico.
Sensores na automação industrial
De acordo com (SILVA, 2010), os sensores industriais são como o próprio nome diz: os sentidos de um projeto automatizado. Eles são usados para identificação do estado de uma variável, podendo ser esta variável uma grandeza física qualquer. 
Um sistema bastante simples, onde um sensor é usado para detectar e contar garrafas que passam por uma esteira. O funcionamento é bastante simples toda vez que o sinal do sensor é interrompido, sua saída comuta de baixo para alto, enviando um sinal a um dispositivo contador que incrementa “1” a cada passagem de garrafa. Veja exemplo (Figura 11):
Figura 11: Atuação de sensor em envase de garrafas
Fonte: Clube da Eletrônica
Ainda de acordo com (SILVA, 2010) os sensores são classificados de acordo com o seu sinal de saída, podendo ser analógica ou digital.
· Digitais ou discretos: São informações em forma de pulsos elétricos “0” ou “1” não há um valor intermediário.
Figura 12: Sinal digital
Fonte: Clube da Eletrônica
· Analógicos ou proporcionais: São informações em forma de um sinal elétrico proporcional à grandeza medida.
Figura 13: Sinal Analógico
Fonte: Clube da Eletrônica
Tipos de sensores
Segundo (RTI AUTOMAÇÃO, 2018) existem diversos tipos de sensores para uso na indústria e o funcionamento de cada um deles depende de fatores inerentes ao ambiente em que são instalados. Neste caso, o calor, a luz e a distância de aproximação, por exemplo, podem influenciar no desempenho desses produtos. Há sensores de pressão, sensores de nível, sensores de vazão e sensores de temperatura. Dentre os tipos mais comuns também estão os ultrassônicos, magnéticos, fotoelétricos, capacitivos e os indutivos.
Para especificar um sensor deve-se conhecer o material do objeto a detectar, os tipos de sensores mais comuns são:
Indutivos: Sensores indutivos são Instrumentos eletrônicos capazes de detectar a aproximação de um objeto metálico sem a necessidade de contato físico, esta capacidade deve-se ao princípio da indução magnética, que retira energia do circuito oscilador do sensor comutando o circuito de saída do sensor. O fato de não haver contato físico aumenta a vida útil dele, por não possuir peças móveis sujeitas a desgastes mecânicos. (SCHOLZ, KUHN e STAMM)
Figura 14: Sensor Indutivo
Fonte: https://www.eletrolico.com.br/sensor-indutivo-sl-10mm-weg-p1401
Capacitivos: São sensores que detectam qualquer tipo de 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. 
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 líquido ou sólido à 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 alternada ou contínua, um transistor ou ainda um sinal variável de tensão ou corrente (saída analógica). (DIGEL ELÉTRICA)
Figura 15: Sensor capacitivo
Fonte: https://www.eletrodex.net/montagem/sensores/diversos/sensor-capacitivo-cilindrico-1na-1nf-c18-8-dpc-metaltex
Ópticos: Diferente dos sensores capacitivos e indutivos os sensores ópticos operam com base emissão e recepção de um feixe de luz modulada.
Os sensores ópticos assim como os capacitivos detectam qualquer tipo de material, porém com distância sensora bem maior. São constituídos por dois circuitos eletrônicos sendo: O transmissor, responsável pela emissão/modulação da luz e o receptor, responsável pela recepção desta mesma luz.
Figura 16: Sensor óptico
Fonte: https://l2n.com.br
Ultrassônicos: Oferecem transmissor de sinal ultrassônico com detecção e processamento da intensidade de retorno por tempo, para a detecção de objetos e formas. Emitem pulsos ultrassônicos de forma cíclica caso um objeto, no campo desejado, reflita os respectivos pulsos. Já o eco resultante é recebido e convertido em um sinal elétrico. Há modelos com saída digital simples ou dupla, analógico em tensão ou corrente. Também existem versões específicas para a detecção de folha dupla. (RTI AUTOMAÇÃO, 2018)
Figura 17: Sensor ultrassônico
Fonte: https://www.rhmateriaiseletricos.com.br/sensor-ultrassonico-com-saida-420ma-uc2000-l2-i-v15
Sistema transportador
O transporte por esteiras ou correntes é um procedimento bastante utilizado dentro de empresas de diversos setores. Máquinas de transporte são parte integrante dos equipamentos mecânicos na indústria moderna e a determinação correta de seus parâmetros e de sua eficiência de operação são fatores fundamentais que tem influência direta sobre todo o processo de produção, afirma (ARGENTA, 2013).
Segundo (DAIDO INDUSTRIAL COMERCIAL), as esteiras transportadoras são um sistema simples: formadas duas ou mais polias, uma correia feita sob medida, uma viga de aço inoxidável com guias de baixa fricção e a esteira. Geralmente, é feita em borracha de alta resistência, assim como seus demais componentes, que possuem altíssima resistência a químicos agressivos e são fáceis de limpar, tornando as esteiras industriais adaptáveis aos sistemas do transportador. Esse tipo de equipamento é constituído basicamente por um sistema tracionado, geralmente composto de um motor elétrico e um redutor acoplado a ele, correia, roletes, tambores, guias laterais e estrutura.
Conforme pesquisa de campo realizada em linha de envase de uma empresa, foi possível identificar a importância da esteira no processo de envase, ela tem início no começo da linha de produção garantindo o transporte das garrafas até a máquina de envase. A esteira observada possui uma extensão de 50 metros em formato de U e 5 motores de 1 CV, garantindo com tranquilidade o envase de aproximadamente 180 mil litros de produto envasado por dia, trabalhando por 6 dias por semana. Mensalmente ela ainda passa por um trabalho preventivo, por check list mecânicos e elétricos, para que haja continuidade sem problemas e sem necessidade de manutenções corretivas o que acarretaria na perca de produção.
Figura 18: Esteira transportadora
Fonte: https://engarrafadormoderno.com.br/processos/lubrificacao-seca-para-esteiras
Conjunto de acionamento do transportador
O conjunto é acoplado ao tambor motriz e tem a função de promover a movimentação do transportador e o controle de sua velocidade de trabalho. Geralmente é constituído de um motor elétrico, dispositivos de segurança e um redutor que normalmente são projetados de acordo com o tipo de transporte e a potência transmitida.
Segundo (SACRAMENTO, 2012), podem ser instalados em três posições: na cabeceira do transportador, no centro e no retorno. Para o seu dimensionamento deve ser analisados o perfil do transportador, o espaço disponível para sua instalação e operação, a potência transmitida, o sentido da correia e as tensões que nela atuam.
O motor é o coração nesse tipo de transportador, sendo responsável pelo torque que gira o tambor motriz e movimenta a correia. Na grande maioria dos casos, trata-se de um motor elétrico trifásico, do tipo rotor de gaiola.
Figura 19: Motor trifásico
Fonte: https://www.viewtech.ind.br/motor-eletrico-trifasico-15cv-weg-220-380v-4p-blindado#/
Já o redutor é o componente responsável por diminuir a rotação na saída do motor e aumentar o torque. Segundo (CARNIZELLO, 2011), como os transportadores geralmente não necessitam de uma velocidadealta (em média de 1 m/s a 8 m/s) e exigem um torque muito elevado para a levar o material e vencer o atrito de todos os componentes, os redutores de velocidade são imprescindíveis no projeto de um transportador de correia de grande porte.
Reservatório
De acordo com (HOPASE, 2016), os reservatórios de envase industrial para este tipo de processo é de material inox, pois a tendência a oxidação tem que ser zero, pois se tratar de líquido no processo e de consumo por ser humano, se torna indispensável a qualidade no processo industrial. Os reservatórios são a melhor alternativa para soluções industriais que necessitam armazenamentos de substâncias, esses reservatórios são a perfeita solução e de fácil manutenção, além de possuírem excelente capacidade.
Além de suas qualidades no armazenamento os reservatórios são fabricados de acordo com a necessidade de cada processo. Como estamos tratando do processo de envase de um líquido eles contam com sensores de nível e sensores de temperatura para que se garanta a qualidade do produto.
Figura 20: Tanques de cerveja
Fonte: https://www.tripadvisor.com.br/LocationPhotoDirectLink-g2427181-d2424441-i205565905-Vila_Cervejeira_de_Penedo-Penedo_Itatiaia_State_of_Rio_de_Janeiro.html
IMPLEMENTAÇÃO
O projeto desenvolvido teve o objetivo de comprovar a viabilidade da implementação de um sistema automatizado para o envase de cerveja, sendo assim espera-se que a automação resulte em um menor desperdício tanto de tempo como de custos no processo cervejeiro.
Buscamos ao máximo utilizar tudo o que foi aprendido em aula para que fosse possível a realização deste projeto, então dentre todas as pesquisas encontramos uma melhor forma de executar, para fins de demonstração foi desenvolvido um protótipo através do software CADe Simu onde foi possível utilizar todo o conhecimento para desenvolver um circuito eletropneumático.
Dentre as características do projeto, temos as principais:
· Botões de acionamento e de emergência para que caso haja algum erro no processo produtivo seja possível parar por completo a máquina, juntamente com leds que possibilitam a visualização do operador sobre a indicação de sistema funcionando, tempo de espera e sistema desligado.
· Foi utilizado também sensores e temporizadores afins de contabilizar e diagnosticar onde estão as garrafas a cada momento, o principal sendo um sensor que determina o momento em que a garrafa chega ao bico envasador e é possível assim enchê-la.
· A fim de preservar a segurança da máquina e evitar danos a esteira, o seu sistema conta com um relé térmico que é acionado em caso de sobrecarga do motor devido a excesso de peso, tensão nas correias, problemas no rolamento ou polia, ele é acionado para que não haja queima do motor e seu funcionamento só é liberado após a manutenção dele.
 APLICAÇÕES
O conteúdo desse projeto visa a aplicação de um sistema de envase de cerveja, com intuito de servir uma pequena ou média empresa pode ser realizadas modificações como: substituição dos materiais, uso de controladores lógicos para que seja introduzida ainda mais a automação ao projeto, reservatórios de maior capacidade, dentre outras possiblidades onde possa dar uma melhoria e ainda mais dinamismo ao sistema, ainda pode ser apresentado um método de reutilização ou descarte das garrafas.
De acordo com pesquisas realizadas para que possamos ter uma maior percepção do projeto em funcionamento utilizamos diversos conteúdos como vídeos, livros e outros projetos relacionados ao tema, que nos proporcionaram ver que o conteúdo deste projeto pode ser utilizado em diversos tipos de produtos, logicamente respeitando a devida proporção dos componentes aqui apresentados, podendo haver substituição de peças para que haja maior adequação a demanda de cada empresa e tipo de produto.
ESQUEMA ELETROPNEUMÁTICO E SIMULAÇÃO
Neste capítulo serão demonstrados o sistema eletropneumático desenvolvido para esse projeto, bem como, o fluxograma e uma breve apresentação onde é possível observar todo o funcionamento em detalhes.
Na imagem abaixo é possível ser visto um desenho técnico do projeto:
Figura 21: Sistema eletropneumático da envasadora
Fonte: Autoral
Simulação CADe SIMU
Para que fosse possível haver um teste e uma simulação do projeto utilizamos o software CADe SIMU, segundo (MATTEDE), CADe SIMU é uma ferramenta utilizada para a criação de diagramas de comandos elétricos e diagramas de potência, tendo também após a criação do diagrama o CADe SIMU faz a simulação do circuito, verificando a lógica do diagrama e testando o funcionamento do circuito.
No CADe SIMU é possível adicionar uma grande variedade de símbolos eletrotécnicos e a organização desses símbolos é feita em bibliotecas separadas por categoria, facilitando a criação dos diagramas.
A seguir é demonstrado algumas etapas do funcionamento do projeto:
· Envasadora desligada apresentando sinal luminoso na cor vermelha para que seja possível a visualização de que a máquina está em stand by.
Figura 22: Envasadora em stand by
Fonte: Autoral
· Envasadora apresentando sinal luminoso amarelo, o que demonstra que está em tempo de espera para que seja ligada, esse tempo pode ser alterado de acordo com a necessidade.
Figura 23: Envasadora em tempo de espera
Fonte: Autoral
· Envasadora com sinal luminoso verde indicando assim o funcionamento dela, juntamente com o acionamento do motor que possibilita o funcionamento da esteira.
Figura 24: Envasadora em funcionamento
Fonte:Autoral
· Momento em que o sensor realiza o reconhecimento da garrafa e libera o líquido para que seja feito o enchimento da mesma.
Figura 25: Enchimento da garrafa
Fonte: Autoral
· Para segurança da máquina foi introduzido um relé térmico que é acionado em caso de sobrecarga do motor devido a excesso de peso, tensão nas correias, problemas no rolamento ou polia
Figura 26: Relé térmico ativado devido sobrecarga
Fonte: Autoral
Fluxograma
CRONOGRAMA E LISTA DE PREÇO
Tabela 1: Cronograma
	Atividades
	Descrição
	
	 
	 
	 
	 
	 
	
	Agosto
	Setembro
	Outubro
	Novembro
	Dezembro
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	 
	1
	Composição dos grupos
	 
	 
	 
	 
	 
	2
	Análise de materiais
	 
	 
	 
	 
	 
	3
	Pesquisa e Desenvolvimento
	 
	 
	 
	 
	 
	4
	Estruturamento do projeto
	 
	 
	 
	 
	 
	5
	Testes e Ajustes em software
	 
	 
	 
	 
	 
	6
	Apresentação
	 
	 
	 
	 
	 
Fonte: Autoral
Tabela 2: Lista de Preço Componentes
	Orçamento dos componentes
	Item
	Componente
	Quantidade
	Descrição técnica
	Local de pesquisa
	Valores
	1
	Botões
	2
	Kit botão verde e vermelho
	Mercado Livre
	R$ 39,00
	2
	Sinal Luminoso
	3
	Lâmpada de sinal indicador luminoso
	AliExpress
	R$ 13,14
	3
	Sensor de Proximidade
	1
	Sensor proximidade capacitivo 90v - 250v
	Mercado Livre
	R$ 124,90
	4
	Solenoide
	1
	Válvula solenoide 220V
	Amazon
	R$ 148,29
	5
	Cilindro Pneumático
	1
	Cilindro Pneumático dupla ação
	Toral Comércio
	R$ 150,00
	6
	Relé Térmico
	1
	Relé eletrônico de sobrecarga térmica
	Schneider Electric
	R$ 123,10
	7
	Motor para Esteira
	1
	Motor universal da esteira DC
	AliExpress
	R$ 466,85
	
	Total
	R$ 1065,28
Fonte: Autoral
CONCLUSÃO
O sistema de envase desenvolvido nesse estudo se apresentou eficiente, através do software de simulação podemos ver a efetividade dele e a possibilidade de se desenvolver um sistema complexo como esse mesmo com baixo investimento e sem a necessidade de conhecimento prévio.
Com as simulações realizadas utilizando o protótipo desenvolvido via software, ficou visível que existe a possibilidade de desenvolver um produto comercializável, utilizando as mesmas tecnologias deste projeto, obviamente que podem ser necessários alguns ajustes, porém ele se faz completamente viável. O modelo eletropneumático desenvolvido se mostrou eficiente em todas as simulações realizadas, foram encontradas dificuldade em saber quais peças poderiam ser utilizadas, porém, é nítido que é possível a implementação de qualquer aplicação desse modelo mesmo sem ter grande conhecimento, a automatização permite que se faça maise melhor, além de diminuir a participação do operador da máquina em tarefas repetitivas.
Como proposto no trabalho buscamos informações de reutilização das garrafas usadas e para este processo chegamos a conclusão de que a melhor maneira de se reaproveitar as garrafas é a empresa produtora do produto fazer parcerias com cooperativas de reciclagem, afim de que seja possível o reuso do vidro, através desse método é possível proporcionar empregos e não prejudicar o meio ambiente, um dos grandes exemplos é a Ambev através de suas garrafas retornáveis gera mais empregos, maior venda para os comerciantes já que são garrafas de preço acessível e por fim ela obtém mais lucro pois reutiliza até 20 vezes a mesma garrafa através do seu método de reciclagem.
Concluído este trabalho, pode-se notar a importância da automação quando voltada para eliminação de processos manuais, tornando a produção de uma empresa mais rápida, confiável e com menos desperdício de recursos e mão de obra.
REFERÊNCIAS
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CARNIZELLO, D. C. Transportador de Correia: componentes e cálculos baásicos para seu dimensionamento. UNESP (Universidade Estadual Paulista). Guaratinguetá, SP. 2011.
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