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UNIP – Universidade Paulista Instituto de Ciências Exatas e de Tecnologia Curso: Engenharia Mecânica Campus: Araraquara COMPACTAÇÃO DE LATAS DE ALUMÍNIO UTILIZANDO UM MECANISMO BIELA-MANIVELA Ana Júlia Boaventura de Oliveira Evandro Luís do Carmo Rodrigo Luiz Orientadora: Prof. Dra. Juliana R. Torini Araraquara 2018 UNIP – Universidade Paulista Instituto de Ciências Exatas e de Tecnologia Curso: Engenharia Mecânica COMPACTAÇÃO DE LATAS DE ALUMÍNIO UTILIZANDO MECANISMO BIELA- MANIVELA Ana Júlia Boaventura de Oliveira Evandro Luís do Carmo Rodrigo Luiz Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso de Engenharia Mecânica como requisito à obtenção do diploma de Bacharel em Engenharia Mecânica. Orientadora: Prof. Dra. Juliana R. Torini Araraquara 2018 DEDICATÓRIA Nós dedicamos esse trabalho às nossas famílias, aos nossos docentes e professores, que com seus conhecimentos colaboraram com o nosso crescimento profissional e intelectual e principalmente a Deus, por ter nos sustentado até aqui. AGRADECIMENTOS Agradecemos a Deus primeiramente por ter nos dado a sabedoria de cada dia, aos nossos familiares, amigos e entes queridos, em especial, aos nossos pais, por ter cedido todo suporte necessário, apoio e compreensão nos dias difíceis e a todos os nossos professores que puderam contribuir durante esta jornada cansativa, porém compensadora. Obrigado! RESUMO O descarte de latas de alumínio é um tanto quanto trabalhoso, pois se devem separar os tipos de materiais a fim de facilitar a coleta seletiva. O crescimento econômico deve estar lado a lado com a preservação ambiental, dessa forma, o processo de reciclagem tem sido de suma importância para toda a população. Tendo em vista essa relevância, elaborou-se um mecanismo a fim de facilitar a compactação do alumínio de forma prática e acessível. Esse projeto oferece recursos não desenvolvidos até o momento em nosso país e o mesmo pode ser apresentado em lugares comerciais, como os supermercados. Assim sendo, este equipamento é uma grande inovação para o processo de descarte atual e de grande utilidade para todos os usuários. ABSTRACT The disposal of aluminum cans is somewhat laborious, as the types of materials must be separated in order to facilitate selective collection. Economic growth must be side by side with environmental preservation, so the recycling process has been of paramount importance for the entire population. In view of this relevance, a mechanism was developed to facilitate the compaction of aluminum in a practical and accessible way. This project offers resources not developed until the moment in our country and the same can be presented in commercial places, like the supermarkets. Therefore, this equipment is a great innovation for the current disposal process and of great utility for all users. Keywords: compaction of aluminum; recycling process; mechanism. SUMÁRIO AGRADECIMENTOS...........................................................................................4 RESUMO.............................................................................................................5 ABSTRACT..........................................................................................................6 ÍNDICE DE FIGURAS..........................................................................................8 ÍNDICE DE TABELAS........................................................................................10 SÍMBOLOS E ABREVIAÇÕES..........................................................................11 1. INTRODUÇÃO...............................................................................................133 2. OBJETIVOS E CRONOGRAMA....................................................................14 2.1 Objetivo Geral.......................................................................................14 2.2 Objetivo Específico...............................................................................14 2.3 Cronograma........................................................................................14 3. REVISÃO DA LITERATURA. 15 3.1 Poluição Urbana: uma breve abordagem sócio-histórica...................15 3.2 Desenvolvimento.................................................................................18 3.3 Proteção constitucional ao meio ambiente..........................................21 3.4 Resíduos sólidos urbanos...................................................................23 3.5 O descarte incorreto de resíduos sólidos............................................26 3.6 Problemas sociais causados pelo lixo.................................................29 3.7 Reciclagem e coleta seletiva...............................................................32 3.8 O solo e suas propriedades.................................................................37 3.9 O alumínio...........................................................................................40 3.10 Mecânismo de retorno rápido.............................................................46 3.11 O Mecanismo biela-manivela.............................................................49 4. MATERIAIS E MÉTODOS..............................................................................53 4.1 Estrutura..............................................................................................53 4.2 Mecanismo Biela-Manivela..................................................................54 4.3 Montagem final...................................................................................55 5. ANÁLISE DE CUSTOS.................................................................................56 6. RESULTADOS E DISCUSSÃO....................................................................57 7. CONCLUSÃO...............................................................................................58 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 59 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 - A produção desenfreada .................................................................. 15 Figura 2 – Desenvolvimento Sustentável ......................................................... 19 Figura 3 - Objetivos de Desenvolvimento Sustentável ..................................... 19 Figura 4 - Categorias de resíduos sólidos ........................................................ 22 Figura 5 – Excesso de resíduos sólidos ........................................................... 23 Figura 6 - Lixão a céu aberto ........................................................................... 26 Figura 7 - Moradores nas proximidades dos lixões .......................................... 27 Figura 8 - Manejo dos resíduos........................................................................ 30 Figura 9 - Cores da coleta seletiva ................................................................... 32 Figura 10 - Separação entre resíduos recicláveis secos e rejeitos .................. 33 Figura 11 - Municípios com coleta seletiva no Brasil até 2016......................... 34 Figura 12 - Triângulo de Classificação Granulométrica ................................... 35 Figura 13 - Comparação entre lixão e aterro sanitário ..................................... 36 Figura 14 - Consequências dos lixões a céu aberto ........................................ 36 Figura 15 - Propriedades Químicas do Alumínio ..............................................37 Figura 16 - Bauxita ........................................................................................... 37 Figura 17 - Alumina .......................................................................................... 38 Figura 18 - Fluxo da cadeia de produção do alumínio primário ....................... 38 Figura 19 - Índice de Reciclagem de Latas de Alumínio para Bebidas de 2003 a 2016 .................................................................................................................. 40 Figura 20 - Fluxo de reciclagem do alumínio ................................................... 41 Figura 21 - Etapas de funcionamento da compactação de latas de alumínio .. 42 Figura 22 - Tipos de transformação de movimento nos mecanismos .............. 43 Figura 23 - Exemplos de sistemas mecânicos em que são utilizados ............. 44 Figura 24 - Mecanismos de Quatro Barras ...................................................... 45 Figura 25 - Mecanismo de quatro barras de retorno rápido ............................. 45 Figura 26 - Mecanismo Biela-Manivela ............................................................ 46 Figura 27 - Cinemática Mecanismo biela-manivela .......................................... 47 Figura 28 - Limite de posição alinhados ........................................................... 48 Figura 29 - Limite de posição fora de alinhamento .......................................... 48 Figura 30 - As posições limitantes de um mecanismo biela-manivela de compensação sobreposto para encontrar a relação de tempo entre os movimentos de avanço e retorno ......................................................................................... 48 Figura 31 - Exemplos de produtos em que o mecanismo biela-manivela é utilizado ......................................................................................................................... 49 ÍNDICE DE TABELAS Tabela 1 - Cronograma .................................................................................... 14 Tabela 2 - Especificação da estrutura .............................................................. 50 Tabela 3 - Componentes Mecanismo Biela-Manivela ...................................... 51 Tabela 4 - Planilha de custos do protótipo ....................................................... 53 SÍMBOLOS E ABREVIAÇÕES alfa beta delta mu sigma TCP Tool Center Point UDP User Datagram Protocol 13 1. INTRODUÇÃO Reciclar é transformar um produto já usado para novo consumo. Como a produção de embalagens e produtos descartáveis têm aumentado desde a década de 80, esse método vem sendo utilizado, pois apresenta inúmeros benefícios nos setores sócio econômico e ambiental. A reciclagem traz diversas vantagens para o meio ambiente. Além de economizar matéria-prima e energia elétrica, diminuem-se as emissões de gases (efeito estufa), o volume de lixo em aterros sanitários e constitui-se como fonte de renda para inúmeras famílias envolvidas no processo da coleta. Empresas e grandes organizações também utilizam a reciclagem em seus processos a fim de contabilizar seus custos e como toda corporação pública ou privada, deve destinar-se os resíduos sólidos recicláveis gerados, o descarte adequado em nome da sustentabilidade e do meio ambiente. Este projeto foi pensado depois que o docente de Fabricação Mecânica em nossa Universidade, comentou que existe em alguns países da Europa e na cidade de São Paulo, uma lixeira reciclável para garrafas plásticas com várias informações contidas, tais como quantidade a ser reciclada, peso e valor obtido através da pesagem da sucata em um painel programado. Esse mesmo equipamento, por exemplo, está presente em supermercados e libera um ticket ao final da operação de despejamento, sendo que esse ticket pode ser utilizado em compras no comércio, equivalente ao valor emitido. A partir deste conceito, idealizamos uma melhoria que traz uma inovação no sistema de reciclagem para latas de alumínio; uma vez que nosso país é o maior reciclador de alumínio, ocupando um percentual de 98,4% do total de reciclagem realizada no mundo inteiro. Nosso equipamento contém um mecanismo biela-manivela que compacta o alumínio, tornando-o sucata, colaborando assim com a remoção do mesmo. Este projeto visa colaborar com a reciclagem de latas de alumínio, facilitando ao usuário o descarte do material e proporcionando retorno financeiro, de forma viável e econômica. 14 2. OBJETIVOS E CRONOGRAMA 2.1. Objetivo Geral Este projeto tem como objetivo realizar o descarte correto e facilitar a reciclagem de latas de alumínio, através de um sistema biela-manivela, contido em um equipamento automatizado. 2.2. Objetivos específicos • Estudar sistema biela-manivela • Elaborar o projeto mecânico • Elaborar o projeto elétrico • Adquirir componentes e peças para montagem • Testes 2.3. Cronograma Tabela 1 - Cronograma Tarefa/Mês Mai. Jun. Jul. Ago. Set. Out. Nov. Revisão da Literatura X Projeto mecânico e elétrico X X Simulações X X Construção e montagem X X Testes iniciais X X Apresentação do TCC X Fonte: Elaborada pelos autores 15 3. REVISÃO DA LITERATURA 3.1 Poluição Urbana: uma breve abordagem sócio-histórica Figura 1 - A produção desenfreada A história mundial, na maior parte de seus momentos, conferiu prevalência para a busca de riquezas e poder, desenvolvendo, para isso, sistemas de produção. Segundo Harari (2012), a espécie humana surgiu há cerca de 2,5 milhões de anos e se espalhou pelo mundo desenvolvendo, conforme cada contexto geográfico, características físicas e comportamentais específicas. A produção inicial baseava-se na defesa dos predadores, montar ferramentas com pedras afiadas, caçar e subsistir com coleta de plantas e captura de animais de pequeno porte, até mesmo a carniça deixada por animais mais fortes era aproveitada. Dessa forma, ocupava uma posição intermediária na cadeia alimentar e entre as espécies que, em virtude da superior capacidade de aprendizagem e de formação de estruturas sociais complexas, foi substituída pelo ápice muito rapidamente - nos últimos 100 mil anos. A ausência de uma evolução gradual, para o autor (2012), fez com que o ecossistema não desenvolvesse formas de compensação para as consequências dessa supremacia de modo que o homem saiu da posição intermediária de caça para 16 a de predador. Seu anseio por manter-se no poder encheram essa espécie de busca por poder e confiança em si mesma. Segundo os contratualistas do século XVII, quando o homem abandona o estado de natureza e passa a abdicar de sua plena liberdade individual em prol da constituição de uma força maior - denominada Estado de Sociedade - passa, por meio do contrato social, a renunciar o seu poder soberano, iniciando um processo de pertencimento e de existência em conjunto, no qual surge a busca pelo bem comum, princípio fundante da noção de Estado (BOBBIO; BOVERO, 1986). A partir de então, o irrestrito uso da liberdade adquire o controle racional e coletivo, momento em que a posição de egoísmo e competitividade uns contra os outros abre espaço para a inserção da ideia de semelhantes e ambientes/direitos comuns, surgindo o uns com os outros. No entanto, se o contrato social alcança sua legitimação por meio do somatório das vontades pessoais para buscar o interesse comum e público, a história da humanidade demonstra condições contrárias: havendo a sobreposição de aspirações pessoais ou de pequenos grupos, em detrimento dos demais (BOBBIO; BOVERO, 1986). Assim, a noção de coexistência e de cooperação para o bem comum é facilmente substituída pelo anseio porposse e lucros, os quais pressupõem que alguns poucos acumulem muito e cada vez mais enquanto a maioria vive restrita ao acesso à parcelas ínfimas, promovendo “calamidades históricas, de guerras mortais à catástrofes ecológicas”, conforme Harari (2012, p.16). De tal modo, a questão se agrava quando se trata das problemáticas relacionadas aos resíduos produzido pela sociedade urbana, uma vez que, na contemporaneidade, predomina o consumismo e a imediatidade da modernidade líquida de forma que praticamente inexiste espaço frutífero para reflexão, pois o homem isola-se em seu poder de posse considerando suas ações como desconexas das problemáticas sociais e ambientais (VIOLA, ET AL., 1987). Sobretudo, a partir da industrialização, os produtos não orgânicos passaram a ser a base das mercadorias humanas que foram consumidas de forma crescente sem que houvesse um planejamento ambiental acerca da sua gestão. Em uma análise 17 metafórica, trata-se de um comparado com um enorme recipiente onde todas formas de vida coabitam, inclusive o homem; no entanto, este produz mais do que o necessário para saciar sua noção de valor, centrada no capital e na posse, produzindo de forma desenfreada e inconsciente (VESENTINI; VLACH, 2002). Ou seja, age como se não tivesse participação nos danos causados ao meio ambiente, adotando uma cômoda e ilusória postura centrada em si e em seu poderio econômico. Por sua vez, as bases do bem comum são reiteradamente ignoradas, haja vista que o pertencimento social é transferido para a possibilidade de aquisição e, dessa forma, suas consequências prejudiciais são ignoradas ou minimizadas. Surge, então, a ideia de possuir como valor segundo a qual o um indivíduo vale, socialmente, o que ele é capaz de portar (ADAS, 2002). Contexto no qual as noções de proteção ambiental são tratadas com indiferença e desatenção pelo equívoco de se pensar que um problema não iminente é inexistente. Trata-se da prevalência do acúmulo de riquezas a custos que são ignorados ou invisibilizados pela noção primeira e central da dinâmica do consumo. Portanto, o consumo, o gozo e a artificialidade apresentam-se como muito maiores que a consciência ambiental. Sendo ignorado, quase por completo, as inerentes responsabilidades com o ecossistema, de modo a desequilibrá-lo e constituir o que podemos chamar de mal comum. 18 3.2 Desenvolvimento A noção de desenvolvimento econômico baseou-se na intensa e indiscriminada exploração dos recursos naturais de forma despreocupada e desequilibrada, entendendo-os como inesgotáveis. O que, por sua vez, ensejou em sucessivas agressões ao meio ambiente e reações da natureza que afetaram em grandes proporções os centros de habitação humana, destacando a necessidade de pensar o desenvolvimento e a produção econômica com ênfase na sustentabilidade (ANTUNES, 2008). Ou seja, a ação antrópica no meio ambiente gerou um contexto de crise ambiental que, sob influência das convenções e declarações internacionais sobre o tema, fixou a necessidade de buscar uma sociedade sustentável baseada no respeito pela natureza e no convívio harmônico com os recursos oferecidos por ela, evitando a degradação do meio ambiente (LYNCH, 1999). Para tanto, atribuiu-se ao desenvolvimento um caráter social fundamental para coibir a ação humana irresponsável que causa danos ambientais de natureza gravíssima e muitas vezes de caráter irreversível. O processo produtivo envolve diretamente a relação dos seres humanos com o meio ambiente, de forma que a sustentação jurídica da busca pelo desenvolvimento sustentável é de reconhecer e resguardar o direito das gerações futuras a gozar dos recursos naturais hoje disponíveis em condições de igualdade, demandando uma nova visão ético-ambiental a qual deve ser implantada, sob o grave risco de escassez dos bens ambientais de forma irremediável (CASA; VASCONCELLOS; ZANINI, 2006). Ou seja, o desenvolvimento é um dos objetivos centrais de todo país, mas não pode ser medido apenas com base no Produto Interno Bruto (PIB), ou seja, no mero desenvolvimento econômico, sem nenhuma verificação das condições sociais e, até mesmo, reais da sociedade, pois uma análise tão simplista não satisfaz (RICKLEFS, 1996). O que se pretende alcançar é o desenvolvimento sustentável, o qual promove crescimento econômico-social por meio de estratégias e técnicas que respeitam ao 19 meio ambiente e protejam os bens naturais, trata-se de utilizar os recursos ecológicos de forma consciente e equilibrada, conforme demonstrado na figura 2. Figura 2 – Desenvolvimento Sustentável No ano de 2015, a Organização das Nações Unidas (ONU) estabeleceu dezessete objetivos globais de desenvolvimento sustentável que devem ser alcançados pelos países até 2030 para “criar um novo modelo global para acabar com a pobreza, promover a prosperidade e o bem-estar de todos, proteger o meio ambiente e combater as alterações climáticas”, visando a tendência internacional de implementar um sistema de desenvolvimento politicamente justo (UNRIC, 2015). Figura 3 - Objetivos de Desenvolvimento Sustentável 20 Assim, a melhor forma para medir esse desenvolvimento de modo concreto é relacionando o crescimento econômico com a busca por um desenvolvimento social, inclusive equitativo por meio da concretização da sustentabilidade econômica, o qual é capaz de propiciar as condições para o bem estar das gerações presentes sem impedir que as gerações futuras sejam capazes de produzir o seu próprio bem estar (BRASIL; SANTOS, 2004). Diante do exposto, ficou sedimentado que o equilíbrio ambiental para as futuras gerações depende do comprometimento da presente geração e da sua resposta frente aos atuais problemas ambientais, bem como das suas iniciativas em proteger o que ainda resta do nosso planeta. 21 3.3 Proteção Constitucional ao meio ambiente A proteção ao meio ambiente está positivada na Constituição Federal nos arts. 22, IV, XII e XXVI; 24, VI, VII e VIII; e 30, I e II quanto à disciplina das competências legislativas; art. 23, III, IV, VI, VII e XI, competências administrativas ou materiais; art. 170, VI, ordem econômica ambiental; art. 182, meio ambiente artificial; arts. 215 e 216, meio ambiente cultural; art. 225, meio ambiente natural, dentre outros dispositivos esparsos que configuram o Direito Constitucional Ambiental (BRASIL, 1988). Determina o dever de não degradar, de ecologizar a propriedade privada e ampliar a participação do Estado nas questões ambientais, em prol de garantir o meio ambiente ecologicamente equilibrado, restando clara a pretensão do legislador constituinte de garantir um meio ambiente ecologicamente equilibrado, tutelando o meio natural para coibir abusos e estabelecer limites para a exploração ambiental. Para isso, estabelece a sustentabilidade ambiental, centralmente pelo artigo 225, determinando a existência de uma sociedade ambientalmente responsável perante novas gerações que já são, pela nossa Carta, titulares de Direitos Fundamentais, nos seguintes termos: Art. 225. Todos têm direito ao meio ambiente ecologicamente equilibrado, bem de uso comum do povo e essencial à sadia qualidade de vida, impondo-se ao poder público e à coletividade o dever de defendê-lo e preservá-lo para as presentes e futuras gerações (BRASIL, 1988). Por conseguinte, a proteção ao meio ambiente é reconhecida como direito fundamental de todos os brasileiros, indispensável para manutenção da qualidade ambiental, caracterizando um dos elementos que integram a dignidade da pessoa humana, princípio inafastável do ordenamento jurídico brasileiro e de toda a sociedade (ANTUNES, 2008). Nesses termos, passa a ser necessário, como importante ferramenta para o crescimento sustentável, permitir que o estilo de vida urbano se adéque à proteção ambiental,minimizando a exploração dos recursos naturais e potencializando o descarte correto dos resíduos humanos. 22 3.4 Resíduos sólidos urbanos Não há uma definição exata de resíduos sólidos, por isso são utilizadas com parâmetro as definições da NBR 10.004 de 1987 e da Lei nº 12.305 de 2010. Nesse sentido, a NBR 10.004 define resíduos sólidos como aqueles resultantes de atividades industriais, domésticas, hospitalares, comerciais, agrícolas, relacionada a serviços e, ainda, de varrição, tanto em estado sólido quanto em semissólido, vide: (...) aqueles resíduos nos estados sólido e semi-sólido, que resultam de atividades da comunidade de origem industrial, doméstica, hospitalar, comercial, agrícola, de serviços e de varrição. Ficam incluídos nesta definição os lodos provenientes de sistemas de tratamento de água, aqueles gerados em equipamentos e instalações de controle de poluição, bem como determinados líquidos cujas particularidades tornem inviável o seu lançamento na rede pública de esgotos ou corpos de água, ou exijam para isso soluções técnicas e economicamente inviáveis em face a melhor tecnologia disponível (ABNT, 1987). Figura 4 - Categorias de resíduos sólidos 23 Enquanto a Lei nº 12.305/10 os define, no art. 3°, XVI, como aqueles originados dos processos humanos em sociedade que possuem destinação final em estado sólido ou semissólido, podendo ser qualquer material, substância, objeto ou bem descartados nessas condições. Figura 5 – Excesso de resíduos sólidos Tais resíduos apresentam crescimento exponencial na sociedade contemporânea, promovendo, segundo Calderoni (2003), graves e complexos danos e riscos socioambientais, uma vez que sua produção não é acompanhada de uma gestão ambientalmente adequada e os entes sociais (Estado, produtores e cidadãos) esquivam-se de suas responsabilidades ecológicas. Nesses termos, a quantidade produzida associada à destinação em forma de descarte, é potencialmente perigosa e pode causar degradação, contaminação e/ou poluição atmosférica por meio da liberação de gases no processo de decomposição, do solo e/ou de corpos hídricos, caso tenham manejo e descarte inadequados s (LIMA, 2001). Isto posto, encontra-se caracterizado os muito prováveis danos à saúde animal e humana, principalmente daqueles que trabalham diretamente e dependem dos resíduos sólidos com manejo inadequado para a sobrevivência, como é o caso daqueles que trabalham nos chamados lixões. Para que isso seja evitado, faz-se necessário a utilização de técnicas, tecnologias e legislações específicas para o 24 manejo, descarte adequado, e consequentemente, a proteção do ambiente e de todos que dele necessitam (LEVY; CABEÇAS, 2008). 3.5 O desarte incorreto de resíduos sólidos A terra possui uma vasta biodiversidade, a qual contribui para a existência de diversos seres vivos que possuem diferentes características entre si e, de acordo com elas, adaptam-se aos mais variados habitat, interagindo harmonicamente com o meio ambiente. Segundo a Coleção Explorando o Ensino (2006), “considerando todos os seres vivos, estão descritos e catalogados quase dois milhões de espécies. Mas esse número está longe do total real”, havendo a previsão de que “pelo menos 50 milhões de espécies ainda não teriam sido descritas”. Bandeira et al (2010) esclarece que “o Brasil é considerado o maior país de diversidade biológica (biodiversidade) do planeta. Cerca de 22% das espécies nativas mundiais estão aqui, principalmente no bioma Floresta Amazônica”. A biodiversidade brasileira, em especial, possui valores ecológico, genético, social, econômico, científico, educacional, cultural, recreativo e estético da diversidade biológica e de seus componentes, conforme disposto na Convenção sobre Diversidade Biológica (2000). Nesses termos, a biodiversidade é primordial para a humanidade e está diretamente ligada com a estabilidade ambiental do planeta, sendo a sua preservação um objetivo necessário, o qual pode ser obtido por meio do uso sustentável dos recursos naturais (BRASIL, 2000). No entanto, o ser humano é a única espécie que consegue adaptar o ambiente conforme seus interesses e são frequentes os momento em que acaba gerando graves danos ambientais os quais, posteriormente, ocasionam catástrofes naturais com consequências em larga escala, um dos atuais grandes problemas ambientais do mundo tem sido a questão do descarte incorreto dos resíduos sólidos, o qual prejudica os ecossistemas gerando problemas como poluição do solo e das águas e efeito estufa (PEREIRA NETO, 2007). 25 É inevitável que a existência de agrupamentos humanos gere lixo, ou seja, restos, isto aumenta expressivamente quando se trata de grandes cidades em que existe extração de recursos ambientais acima do necessário para sobrevivência, gerando, inevitavelmente, excedentes em grande e crescente escala. Ocorre que a ocupação terrestre gera utilização e adaptação dos ambientes naturais em face às construções e necessidades, cada vez maiores, de quem os ocupa. Com a adaptação dos meios, o natural é deixado em segundo plano e a história da humanidade comprova que ele não é o foco de preocupação no início das ocupações, mas sim ganha destaque quando grandiosas devastações foram feitas e o desequilíbrio se instaura (RIBEIRO, 2011). A maioria das cidades foi ocupada de forma não planejada, com superlotação e exploração da mão de obra durante a Revolução Industrial, o uso de grandes máquinas e a superlotação de ambientes não preparados criou o crescimento desordenado, isto representa um ambiente ocupado sem nenhuma consideração dos impactos daquela coletividade ao ambiente (ABRAMO, 2007). Isto se mantém na maioria das cidades nacionais tendo como consequência o desenvolvimento também desordenado que acarreta em consequências cada vez mais irreversíveis e catastróficas. A qualidade ambiental é afetada pela degradação ocorrida quando existe ocupação humana, ela afeta diretamente ao ambiente e a sociedade em si, pois gera consequências a todos. Um ambiente degradado também afeta a qualidade de vida da população e prejudica a cidadania e o pleno/satisfatório desenvolvimento da cidade (FREITAS, 2005). A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) conceitua o lixo como os restos oriundos da atividade humana, seja em estado sólido, semissólido ou líquido. Eles são classificados conforme os riscos que proporcional ao meio ambiente e à saúde pública, de acordo com a norma NBR10.004 que subsidia a definição da destinação dos materiais. 26 Figura 6 - Lixão a céu aberto Ocorre que o atual modelo de desenvolvimento da sociedade incentiva o consumo exacerbado que produz lixo em grande volume, o qual é disposto de forma inadequada, como nos casos dos lixões a céu aberto, os quais existem em 50,8% dos municípios do país, segundo a Pesquisa Nacional de Saneamento Básico. Ocasionando graves consequências sanitárias e ambientais, tais como: atração de vetores de doenças e poluição do ar, do solo, das águas e dos lençóis freáticos (IBGE, 2008). Dados do IBGE do ano de 2000 já indicavam a produção diária de 240 mil toneladas de lixo advindos dos domicílios brasileiros, bem como que quase a totalidade deles (90%) tinham como destino de armazenamento em aterros sanitários em condições impróprias, os denominados lixões situados a céu aberto. De 2003 a 2014 este percentual aumentou 29%, chegando a ser o quíntuplo do crescimento populacional ao longo destes anos, conforme dados da Associação Brasileira de Empresas de Limpeza Pública e Resíduos Especiais (ABRELPE). Os problemas com o lixo perpassam pela excedente e crescente produção e o despejo em locais inadequadas o que gera profundos efeitos ao meio ambiente, bem como intensifica os processos de marginalizaçãoe pauperização de parte significativa da população que lida diretamente com o lixo, seja trabalhando com o seu reaproveitamento ou residindo ao entorno dos lixões a céu aberto, fatores que elevam os índices e as consequências da pobreza, colocam em risco a saúde dos moradores e promovem degradação ambiental (SATO, 2003). 27 3.6 Problemas sociais causados pelo lixo Figura 7 - Moradores nas proximidades dos lixões O aumento da capacidade humana de realizar intervenções na natureza com o ensejo de atender às suas necessidades e desejos ilimitados faz emanar conflitos humanos quanto a utilização de recursos e a ocupação de espaços em todo o mundo. Assim, a civilização se alicerça na industrialização para, historicamente, segregar por meio da forma de produção e organização do trabalho (FERRARA, 1999). As áreas urbanas que não eram constituídas de forma estratégica para o mercado imobiliário foram sendo habitadas de forma inadequada, fator este significativo para a segregação socioespacial que muitas capitais brasileiras enfrentam. Estes espaços, pouco a pouco, contribuíram para a reprodução de violações de direitos e de novas relações de poder, os quais foram ganhando espaço, desafiando o controle do Estado (GRIPPI, 2006). Deste modo, verificando a perspectiva histórica, os grandes projetos implantados no Brasil estão sumariamente relacionados à exploração territorial e a degradação ambiental, sendo perceptível que escondido no discurso de desenvolvimento e modernização pregado, o que se observa são grandes problemas socioambientais que acabam sendo enfrentados pela maior parte da população (WALTY, 2005). As implicações destas políticas ao ambiente possuem consequências inegáveis e extremamente sacrificantes e violadoras, deste modo, as populações amazônicas permanecem inferiorizadas ou descartadas, pelos parlamentares, políticos, 28 empresários e a burocracia governamental, em benefício dos grandes agentes econômicos. Enquanto a população que vive ao entorno dos lixões mantém um contato contínuo com o lixo, moram e, muitas vezes, obtém o seu sustento direcionado a esse contato por meio da coleta dos resíduos e, neste contexto, constroem uma família, criam seus filhos, trabalham, estabelecem suas relações sociais, profissionais, educacionais, econômicas e afins, configurando um quadro de não efetivação das políticas públicas e cerceamento de direitos (LEFF, 2001). As apropriações socioterritoriais se apresentam de modo cada vez mais fractal e o destaque conferido à crescente fragmentação do espaço urbano, sendo inegável a segregação e a produção de discursos e práticas que destacam a periculosidade das populações pobres (SATO, 2003). A gestão pública insuficiente quanto ao manejo do lixo soma-se a carência de oportunidade de trabalho, a falta de serviços básicos à população e indicam a elevada necessidade de maior atenção a esta questão, pois enquanto o consumo das grandes cidades cresce exponencialmente, os resíduos são diretamente proporcionais e despejados em áreas mais pobres, envolvidas pelo processo de favelização e por intensa pobreza, repercutindo em toda realidade social (LEAL, 2002). Os transtornos sociais causados afetam a saúde dos moradores e trabalhadores, expondo-os a diversas patologias e colocando-os em contato com insetos e roedores transmissores de doenças, além de favorecer a prática de delitos sociais tais como o tráfico de drogas e a prostituição, realizando um processo de marginalização social que engloba tanto os catadores quanto às sociedades circundantes que, geralmente, apresentam elevadas taxas de violência, sendo frequentes os crimes de assaltos, homicídios e tráfico de drogas (LEAL, 2002). Em geral, estes sujeitos possuem ausência de qualificação para o mercado de trabalho, baixo grau de instrução e são hipossuficientes, motivos que os conduzem ao trabalho como catadores. Viver nesses espaços não tem sido uma tarefa fácil, principalmente quando observado a partir da ótica de violações de direitos da população, pois ela é submetidas a múltiplos processos de fragilização e vulnerabilidade por meio da privação de uma educação de qualidade, espaços de lazer, 29 moradia digna e assistência à saúde, tendo que conviver com a marginalidade e apresentando uma reduzida perspectiva de um futuro diferente (GONÇALVES, 2003). Assim, a superação desta realidade de múltiplas violações pelas quais passam diariamente centenas de pessoas que moram em áreas periféricas nas quais convivem com o lixo perpassa pela questão ambiental para promover um espaço de vida digno e melhores condições de sobrevivência (CAVALCANTE; FRANCO, 2007). Compreende-se que o Estado Democrático de Direito da República Federativa do Brasil pauta-se, por meio das leis nacionais e dos Tratados Internacionais dos quais é signatário, nos Direitos Humanos, tendência mundial após o predomínio de conquistas, expansão, domínio, escravização e indignidade das pessoas que estavam em lados opostos aos que detinham o poder, os quais são desrespeitados em cenários como o ora descrito (WALTY, 2005). Trata-se de uma organização social pautada em privilégios de classe, os quais existem em razão da inópia de outra (os pobres) e, quando tal desigualdade, chega ao ponto de promover um vasto leque de demais desigualdades e uma série de dificuldades de acesso à condições mínimas para uma vida digna, torna-se necessário problematizá-las e buscar fontes alternativas para apaziguar suas consequências graves e lesivas de Direitos Humanos e Constitucionais (GOMES E CARVALHO, 2005). O Estado Democrático de Direito garantido pela Constituição Federal de 1988, uma das mais cidadãs do mundo, pauta-se, em muito, no meio ambiente equilibrado como instrumento para a construção de um processo de existência minimamente adequado, sobretudo dos espaços pobres, para que os direitos fundamentais da população não sejam apenas uma pretensão e para que não exista uma cidadania excludente pela pobreza, garantindo uma vida digna e justa que, por sua vez, é direito inalienável que lhes pertence (COSTA, 2004). Portanto, as consequências ambientais também afetam significativamente os aspectos sociais e urge resolvê-las para que a relação entre sociedade e natureza seja equilibrada, considerando a dimensão coletiva e a individual. 30 3.7 Reciclagem e coleta seletiva Figura 8 - Manejo dos resíduos Reciclar é uma importante ferramenta para reduzir os impactos ambientais provocados pelo lixo, pois permite não só a destinação e o tratamento corretos com os resíduos sólidos, mas também o reaproveitamento o – que, consequentemente, gera economia dos recursos naturais ainda não explorados (GALVÃO, 2000). O seu sucesso depende da eficiência dos sistemas e coleta e separação dos resíduos, fatores que recebem influência direta do Estado por meio do cumprimento de sua responsabilidade coletora frequente e a condução para os locais devidos, bem como da sociedade por meio da separação e do descarte adequados dos resíduos. A 31 coleta seletiva se encarrega de realizar o descarte correto dos materiais previamente separados segundo sua respectiva constituição ou composição, cada tipo de resíduo tem um processo próprio de reciclagem (GONÇALVES, 2003). Atualmente a preocupação com a questão ambiental está crescendo de forma muito acentuada, e também os estudos para que se possa tentar proteger o meio ambiente das agressões humanas. Para que todos estejam conscientes da impossibilidade de retomar todas as formas e magnitudes da natureza, deve-se cuidar do que ainda resta, esta é a única forma de garantir o mínimo de qualidade de vida para as próximas gerações (GRIPPI, 2006). Um dos grandes problemas é a conscientização social. Sem conscientização e participação social inexiste a adequada e suficiente reciclagem,pois não há relação entre o ambiente e aquele que deve ser seu cuidador. Nesses termos, a consciência ambiental depende de um sentimento de comunhão com a natureza, estabelecendo uma relação de respeito por ela, sabendo que os atos humanos de conservação ou de degradação podem gerar consequências positivas ou negativas para o meio ambiente e pra nós mesmo (GUIMARÃES, 1995). Percebe-se, assim, a importância de se tratar o tema consciência ambiental na educação infantil, já que nesse período da infância é que se inicia o processo de formação da personalidade e a escolar tem um papel muito importante nesse desenvolvimento do conhecimento. A presença da disciplina de educação ambiental nas grades curriculares seria dos instrumentos dos alunos na pratica escolar. Trabalhando com consciência, continuidade e responsabilidade, usando conceitos de educação ambiental, talvez seja possível formar uma cultura de defesa do meio ambiente, a qual ainda não existe (SANTOS, 2004). Ressalta-se que o processo de conscientização e formação de novas atitudes é lento, já que passa pela percepção do problema, motivação para enfrentá-lo e engajamento na sua resolução. A conscientização passa necessariamente pela educação, e é a partir dela que se desenvolvem concepções de mundo e se constroem representações (HANNIGAN, 2009). Enquanto o envolvimento social ainda não é efetivo, ferramentas como a coleta seletiva exercem um papel salutar para facilitar o recolhimento e a separação dos 32 diferentes tipos de lixos, auxiliando no processo de reciclagem e no cuidado com o planeta. Ou seja, para reciclar adequadamente é necessário obter uma correta separação dos materiais, o que é feito por meio da coleta seletiva, a qual representa um sistema de recolhimento importantíssimo, em razão da ampla diversidade de produtos existentes no mercado (FERREIRA, 2011). Nela, os recursos passam por um processo de separação, conforme a sua classificação de acordo com a similaridade de sua composição e, após a separação, cada resíduo sólido passa por um processo específico de reciclagem. As conhecidas cores da coleta seletiva para os diferentes contentores foram estabelecidas pela Resolução do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) n.º 275/2001, as principais são: Figura 9 - Cores da coleta seletiva Segundo a Política Nacional dos Resíduos Sólidos, criada pela Lei nº 12.305/2010, ela deve, obrigatoriamente, ser implantada pelos municípios brasileiros, a separação mais básica divide os resíduos recicláveis secos dos rejeitos que não 33 podem ser reaproveitados e do lixo orgânico para que materiais recicláveis não sejam perdidos. Figura 10 - Separação entre resíduos recicláveis secos e rejeitos Após esse processo inicial de separação simples, seguem para centrais de triagem onde são devidamente classificados e vendidos para a indústria de reciclagem, por sua vez o material orgânico é transformado em adubo e os rejeitos são destinados para aterros sanitários (FERREIRA, 2011). Ou seja, a coleta seletiva é a maneira mais adequada e ecológica para o descarte do lixo, ela diminui a utilização de novos recursos naturais por meio do reaproveitamento do material coletado, o que diminui os custos de produção e gera empregos, contribuindo para a economia e para o meio ambiente. No entanto, nem todos os municípios do Brasil possuem esse sistema, conforme a ilustração abaixo, com dados de 2016. 34 Figura 11 - Municípios com coleta seletiva no Brasil até 2016 Nesse sentido, é possível contribuir para a redução dos impactos ambientais mudando as atitudes de descarte, pois o ser humano produz resíduos ao interagir com o meio ambiente em que vive, dos quais boa parte causa problemas de poluição, principalmente ao solo (RIBEIRO; LIMA, 2000). 3.8 O solo e suas propriedades O solo é formado através da interação da litosfera, atmosfera e biosfera e da matéria obtida com a combinação de dois processos fundamentais: a alteração da matéria original e a contribuição da matéria orgânica dos seres vivos. Essa formação ocorre por meio de processos físico-químicos de fragmentação e decomposição das rochas (LEPSCH, 2002). Os solos podem ser poluídos por diversos fatores, incluindo a ocorrência de catástrofes naturais como terremotos e inundações, bem como pela atividade dos seres humanos, sobretudo quanto a poluição ocasionada pelo descarte inadequado dos resíduos sólidos, como acontece em áreas onde estão localizados lixões a céu aberto (OLIVEIRA; JUCÁ, 2004). As características físicas de um solo dependem do tamanho relativo dos elementos (textura) e do arranjo dos mesmos (estrutura). A partir da tabela e diagrama abaixo, 35 podemos definir se o solo é argiloso, arenoso ou sitoso, observando sua classificação granulométrica (EMBRAPA, 2009). Figura 12 - Triângulo de Classificação Granulométrica Ele possui intensa relevância agrícola e ambiental, pois permite que os alimentos sejam produzidos, sendo um sistema caracterizado como vivo e dinâmico segundo a definição dada pela EMBRAPA (2009), o solo, tecnicamente é: uma coleção de corpos naturais, constituídos por partes sólidas, líquidas e gasosas, tridimensionais, dinâmicos, formados por materiais minerais e orgânicos que ocupam a maior parte do manto superficial das extensões continentais do nosso planeta, contêm matéria viva e podem ser vegetados na natureza onde ocorrem e podem, eventualmente, ter sido modificados por interferências antrópicas. São diversos os impactos provocados pela falta respeito das pessoas com o meio ambiente e eles contribuem diretamente com a poluição do ar, das águas, do solo e dos lençóis freáticos, aumentando a poluição em geral. Ela altera paisagens, contribui para proliferação de vetores de doenças, como baratas, ratos e mosquitos, entope a canalização dos esgotos e favorece doenças como a dengue, coceiras e a leptospiroses (IWAI, 2005). 36 Figura 13 - Comparação entre lixão e aterro sanitário Essas diferenças são definitivas para a degradação do meio, nelas sistemas inteiros de vida vegetal e animal são tirados de seu equilíbrio e é frequente o esgotamento do solo, bem como a formação de chorume em razão da decomposição do lixo a qual infiltra o solo e pode contaminar os lençóis freáticos (SANTOS, 2004). Figura 14 - Consequências dos lixões a céu aberto 37 3.9 O alumínio Figura 15 - Propriedades Químicas do Alumínio O alumínio foi descoberto na cidade de Lês Baux, na França, ele encontra-se agregado com outros compostos químicos na natureza, em forma de rochas que, geralmente, apresentam estruturas compostas como os feldspatos e as micas que formam montanhas inteiras. Para chegar ao produto primário, conhecido no mercado internacional como alumínio, é necessária, primeiramente, a extração da Bauxita, processo longo em que irá passar por refinaria até chegar ao processo de calcinação em que a bauxita se transformará em Alumina (Al2O3), um pó branco bem fino que se assemelha ao açúcar, a qual, por conseguinte, sofrerá redução eletrolítica (eletrólise) e se transformará em alumínio (Al). Figura 16 - Bauxita 38 Figura 17 - Alumina Figura 18 - Fluxo da cadeia de produção do alumínio primário Ele possui uma alta condução de calor e eletricidade, fatores que são aproveitados no setor industrial, de energia elétrica e para utensílios de cozinha. Sendo assim, para se obter ligas muito resistentes, basta que misture esse material a outros metais, podendo, a partir disso, utilizá-lo para a construção naval e aeroespacial. A reciclagem é um processo que tem como princípio a reutilização das latinhas e outros objetos de alumínio para produzir os mais diversificados produtos. Os metais representam cercade 38% (Trinta e oito por cento) de resíduos gerados e sua coleta 39 mobiliza mais de 200 mil pessoas no Brasil. Se elas não pudessem ser recicladas, os aterros sanitários seriam seus prováveis destinos de descarte (BRAIDO, 1998). Dessa forma, as hipóteses de destinação mais contundentes seriam terrenos ou até mesmo os rios. Contudo, somente 135 cidades têm sistemas organizados de coleta seletiva que recolhem o lixo reciclável. O principal polo de reciclagem do alumínio no Brasil é a cidade de Pindamonhangaba, localizada na zona interiorana de São Paulo, lá é processada cerca de 70% da sucatada recuperada no país, ela recebeu este título em 28 de outubro de 2003, o qual ficou registrado como o Dia Nacional da Reciclagem (CASTRO, 2006). A Comissão de Reciclagem da ABAL classificou as sucatas de alumínio encontradas no mercado nacional em vinte tipos, são eles: bloco, borra, cabos com e sem alma de aço, cavaco, chaparia, chaparia mista, chaparia off-set, estamparia branca, latas prensadas, latas soltas ou enfardadas, panela, perfil branco, perfil misto, pistões, radiador alumínio-alumínio, radiador alumínio-cobre, retalho industrial branco de chapa para lata, retalho industrial pintado de chapa para lata e telhas (ABAL, 2017). Grande parcela do lixo reciclado atualmente no Brasil é composto pelas latas de alumínios advindas de cervejas, suplementos energéticos, refrigerantes e sucos, chegando ao consumo de 110 unidades anuais por brasileiro e representando metade do percentual de sucata recolhida, segundo a ABAL (2017). Levando em consideração que o material que as compõe dura entre 100 e 500 anos, aproximadamente, para decompor-se no meio ambiente, os danos gerados por esses compostos na natureza seria de grande impacto e prejuízos até mesmo irreversível ao meio ambiente. Por isso, reciclar latas é primordial para a sustentabilidade do Planeta Terra (BONAR, 1996). As vantagens sociais e econômicas são demonstradas por centenas de chefes de famílias brasileiras trabalharem em cooperativas, atuando como catadores desses resíduos recicláveis, como única fonte de renda. Sendo assim, fundamental para subsistência e gerando elevados números de empregos formais, 119.178 diretos e 323.554 indiretos só no ano de 2016 (ABAL, 2016). Consequentemente, essa prática é importante na produção de emprego e serviço no Brasil, gerando renda para as mais diversas famílias. Cabe ressaltar que o 40 Brasil é o país que mais realiza o processo de reciclagem de latas de alumínio a nível mundial, conforme o gráfico a seguir. Figura 19 - Índice de Reciclagem de Latas de Alumínio para Bebidas de 2003 a 2016 Também podemos destacar que a reciclagem do alumínio é bem mais rentável para as empresas que a produz, pois gasta menos energia do que quando comparada com a produção primária do material (usando a extração da bauxita como matéria- prima) e dura apenas dois meses, fatores os quais propiciaram a reciclagem de cerca de 280 mil toneladas de lata de alumínio apenas no ano de 2016, injetando, com isso, R$ 947 milhões na economia nacional, conforme dados da Abral e da Abralatas (JORNAL MINUANO, 2017). Isto ocorre em razão do seu elevado potencial de reciclabilidade, haja vista que ele pode ser reaproveitado diversas vezes sem perder as suas características, enquanto a maioria dos materiais possuem uma vida útil menor, podendo ser 41 reempregado para a fabricação de produtos novos, procedimento que segue, em regra, o fluxo de reciclagem da imagem seguinte, conforme a Associação Brasileira de Alumínio – ABAL (2017). Figura 20 - Fluxo de reciclagem do alumínio Trata-se de um material resistente à ação de alguns fenômenos impostos pelo meio atmosférico e ao ataque dos ácidos diluídos por apresentar uma camada indissociável de óxido de alumínio em suas extremidades, o que provoca um efeito semelhante a um processo de blindagem, por meio da anodização. Reduzir o tamanho das latas de alumínio, através da compactação, faz com que elas ocupem um espaço menor, o que beneficia a reciclagem por permitir o transporte de volumes maiores para os centros de reciclagem, o processo baseia-se no esquema da figura abaixo (MONACO, 2013). 42 Figura 21 - Etapas de funcionamento da compactação de latas de alumínio Por ser realizada por meio de máquinas geralmente pequenas que podem ser dispostas em diferentes espaços, a compactação envolve a população em geral no processo de separação das latas de alumínio com a finalidade de reciclá-las, estimulando a conscientização ecológica. Recolha da lata Se for de alumínio Recolhe a lata para compressão Se for de outros materiais Rejeita 43 3.10 Mecanismo de retorno rápido É recorrente que projetos de máquinas precisem de certa diferença entre os módulos de velocidade no quesito avanço e retorno. O retorno geralmente precisa ser mais rápido para que se obtenha o máximo de tempo disponível entre o trabalho de um movimento e outro. Por isso, muitos sistemas proporcionam essa característica através dos chamados mecanismos, o desafio é escolher o mais adequado à transformação do movimento pretendida, elas podem ser de três tipos, conforme a imagem seguinte (BEER; JOHNSTON, 1991). Figura 22 - Tipos de transformação de movimento nos mecanismos O mecanismo de quatro barras com retorno rápido é uma manivela que fornece duas posições do seguidor com tempos iguais tanto no avanço quanto no retorno. O que define o retorno rápido não é o posicionamento da manivela, mas sim os ângulos e . Se eles forem iguais, as velocidades de avanço e de 44 retorno também serão iguais. Ângulos diferentes fornecem tempos diferentes, quando a manivela rotacionar com velocidade constante. Se a manivela for rotacionada no sentido oposto, por sua vez, será um mecanismo de avanço rápido (FINN, 1981). Ele é considerado o mais comum e simplificado dentre os sistemas articulados, pois é a partir dele que os demais são obtidos. Também é comumente encontrado no cotidiano, como nos alicates e em patins: Figura 23 - Exemplos de sistemas mecânicos em que são utilizados Segundo Flores e Claro (2007), ele “é constituído por quatro corpos ou barras, sendo um fixo, um motor, um intermédio e um movido”, de modo que o motor e o movido são chamados de manivelas ou de barras oscilantes, a depender do movimento de rotação que realizarão, podendo ser contínuo ou oscilante, respectivamente. No mecanismo de quatro barras, todas elas são binárias, sendo que duas descrevem o ângulo de rotação realizado. Ou seja, existe uma base, duas manivelas e um acoplador que é as liga. 45 Figura 24 - Mecanismos de Quatro Barras Figura 25 - Mecanismo de quatro barras de retorno rápido Neste mecanismo, o tempo de trabalho útil para se alcançar o fim destinado é maior do que o do retorno vazio, conferindo uma grande velocidade a ele, desde que a rotação seja uniforme, uma vez que θ1 ≠ θ2. 46 3.11 O Mecanismo Biela-Manivela Um dos mecanismos mais comuns e importantes é o mecanismo biela-manivela. Ele pode ser encontrado em vários equipamentos e máquinas, tais como bombas, compressores e, em especial, motores de combustão interna. Na maioria dos casos, a manivela roda continuamente num mesmo sentido, embora o movimento também possa ser oscilatório (MORAIS, 1994). Figura 26 - Mecanismo Biela-Manivela Em regra, este sistema transforma o movimento de circular para de translação ou ao contrário para realizar trabalho. É formado pelo bloco (1) no qual o movimento irá se transformar, manivela (2), o elemento giratório biela (3) e cursor (4), admitindo apenas movimentos planos geral ou misto – ou seja, de translação e rotação, conforme disposto na imagem (SANTOS, 2001).A manivela realiza sua jornada giratória em volta de um pivô fixo na origem do sistema de coordenadas enquanto o pistão dispõe de um movimento que é alternado por toda extensão da reta concorrente ao eixo X. Assim, o caminho percorrido pelo pivô do pistão é deslocado de um valor acima do eixo X. Para muitas aplicações, esse deslocamento será zero. Contudo, ele pode existir e até ser negativo (NORTON, 2010). 47 Figura 27 - Cinemática Mecanismo biela-manivela No projeto desenvolvimento neste Trabalho de Conclusão de Curso será utilizado um mecanismo biela-manivela exatamente como fora descrito, corroborado pela explicação de Alves de Oliveira (2013, p. 4): Formalmente, a consideração de um comprimento infinito para a ligação movida de um mecanismo de quatro barras, faz com que o par que une a ligação intermédia à ligação movida tenha um movimento retilíneo de vai-vem. Na prática, a ligação movida toma a designação de corrediça (ou pistão), sendo constrangida por guias (ou cilindro) - de forma a mover-se segundo uma linha reta - e a ligação com movimento rotativo é designada por manivela. A ligação intermédia toma o nome de biela. Restando demonstrada a potência e eficiência do mecanismo em estudo, tanto para aspectos industriais quanto para uso em sociedade, como é o caso do projeto desenvolvido. As posições do mecanismo biela-manivela ocorrem conforme as figuras seguintes. 48 Figura 28 - Limite de posição alinhados Figura 29 - Limite de posição fora de alinhamento Figura 30 - As posições limitantes de um mecanismo biela-manivela de compensação sobreposto para encontrar a relação de tempo entre os movimentos de avanço e retorno O mecanismo biela-manivela é frequentemente utilizado em motores de combustão interna automobilísticos, compressores de ar, bombas de extração de petróleo, serras tico-tico, máquinas industriais, motores de aviões e lixadeiras orbitais (ALVES DE OLIVEIRA, 2003). 49 Figura 31 - Exemplos de produtos em que o mecanismo biela-manivela é utilizado 50 4. MATERIAIS E MÉTODOS Para a construção do equipamento, utilizou-se materiais de usinagem simples, máquinas convencionais e mão de obra específica nas áreas de usinagem, soldagem e caldeiraria e automação. 4.1 Estrutura O material a ser utilizado na estrutura do protótipo foi o metalon quadrado SAE 1020, pois possui grande resistência e baixo peso em comparação aos materiais maciços, conforme tabela e figura abaixo: Tabela 2 - Especificação da estrutura Item Perfil (mm) Comprimento (mm) Massa (g) Espessura da parede Quantidade 1 50x50 1500 8070 4 2 2 50x50 800 4304 4 5 3 50x50 400 2152 4 4 Fonte: Elaborada pelos autores Figura 1 – Estrutura soldada Fonte: Elaborada pelos autores 51 4.2 Mecanismo Biela-Manivela Materiais de várias ligas como aço SAE 1020, alumínio 1060 e bronze TM-23, parafusos de classe 5.6 e um moto-redutor monofásico 0,25 CV também foram utilizados neste projeto. Tabela 3-Componentes Mecanismo Biela-Manivela Item Descrição Material Quantidade Dimensões (mm) 1 Moto-redutor trifásico 0,25CV Comercial 1 Comercial 2 Flange Aço 1020 1 Ø254 x 45 3 Eixo do redutor Aço SAE 1020 1 Ø25,4 x 180 4 Pino da flange Aço SAE 1020 1 Ø50,8 x 65 5 Pistão Aço SAE 1020 1 Ø90 x 105 6 Biela Aço SAE 1020 1 30 x 50 x 420 7 Bucha da biela Bronze TM-23 2 Ø35 x 30 8 Pino do pistão Aço SAE 1020 1 Ø30 x 80 9 Base do redutor Aço SAE 1020 1 12,7 x 145 x 250 10 Camisa do pistão Aço SAE 1020 1 Conforme desenho Fonte: Elaborada pelos autores Figura 2: Mecanismo Biela-manivela Fonte: Elaborada pelos autores 52 4.3 Montagem Final Após a fabricação das peças conforme projeto e compra dos materiais comerciais, iniciamos a montagem do equipamento sobre a estrutura, conforme figura 3: Figura 3: Montagem Final Fonte: Elaborada pelos autores 53 5. ANÁLISE DE CUSTOS Após o levantamento de custos, chegou-se à quantia de aproximadamente R$8.000,00 reais, sendo este o valor de custo do protótipo. Espera-se que com uma produção em série e em maior escala, esse valor seja reduzido, pois maiores quantidades geram custos unitários menores. Tabela 4 - Planilha de custos do protótipo Fonte: Elaborada pelos autores Material Quantidade Valor Unitário Valor Total Botão pulsante verde 22mm 1 R$ 20,00 R$ 20,00 Botão pulsante vermelho 22mm 1 R$ 20,00 R$ 20,00 CLP 24V Comunicação Serial 1 R$ 1.200,00 R$ 1.200,00 Disjuntor Bipolar 2A 1 R$ 38,00 R$ 38,00 Disjuntor Tripolar 6A 1 R$ 42,00 R$ 42,00 Estrutura do protótipo (Metalon quadrado 50x50) 12m R$ 33,33 R$ 400,00 Fonte 220V 24 VC 2.5A 1 R$ 32,90 R$ 32,90 Impressora de Comunicação Serial 1 R$ 580,00 R$ 580,00 Inversor de Frequência 220V 1 R$ 498,00 R$ 498,00 Livro "A moeda de Lata" 1 R$ 40,00 R$ 40,00 Moto-redutor 220V 1 R$ 200,00 R$ 200,00 Placas de Policarbonato compacto 2 R$ 500,00 R$ 1.000,00 Programação CLP 40 horas R$ 80,00 R$ 3.200,00 Sensor Indutivo PNP M12 1 R$ 38,50 R$ 38,50 Sensor Ótico sem espelho PNP M12 1 R$ 47,90 R$ 47,90 TOTAL R$ 3.290,63 R$ 7.357,30 54 6. RESULTADOS E DISCUSSÃO Com o resultado do trabalho desenvolvido, obteve-se êxito na qual o mesmo foi projetado e analisando-o, pode-se concluir que o protótipo será um produto inovador no mercado destinado aos supermercados, principalmente, possibilitando também um pequeno retorno financeiro aos usuários. 55 7. CONCLUSÕES Após finalizar a montagem para iniciar o primeiro teste, verificou-se que a CLP não tinha contato com a impressora. Essa falha ocorreu porque as entradas não eram compatíveis. Então, substituiu-se a CLP por outra com comunicação serial, possibilitando assim, a comunicação entre ambas. Ao realizar novos testes, obteve-se sucesso no funcionamento do mecanismo do protótipo. 56 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ABAL. Classificando a Sucata. Associação Brasileira de Alumínio. 2017. Disponível em: < http://abal.org.br/sustentabilidade/reciclagem/classificando-a-sucata/>. Acesso em: 13 de set. 2018. _____. Perfil da Indústria Brasileira do Alumínio. 2016. 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Doughty, Wiley, 1988. AGRADECIMENTOS RESUMO ABSTRACT ÍNDICE DE TABELAS SÍMBOLOS E ABREVIAÇÕES 1. INTRODUÇÃO 2. OBJETIVOS E CRONOGRAMA A terra possui uma vasta biodiversidade, a qual contribui para a existência de diversos seres vivos que possuem diferentes características entre si e, de acordo com elas, adaptam-se aos mais variados habitat, interagindo harmonicamente com o meio ambi... 4. MATERIAIS EMÉTODOS Fonte: Elaborada pelos autores 5. ANÁLISE DE CUSTOS 6. RESULTADOS E DISCUSSÃO 7. CONCLUSÕES 8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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