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CENTRO PAULA SOUZA ETEC ARMANDO PANNUNZIO GREGORY KENEDY BEZERRA MORAES NOMURA CÉSAR RODRIGUES DE SOUZA LUCAS DE SOUZA MOURA JOÃO GABRIEL DOS SANTOS SILVA RESPIRADOR SOROCABA 25/03/2021 CENTRO PAULA SOUZA ETEC ARMANDO PANNUNZIO GREGORY KENEDY BEZERRA MORAES NOMURA CÉSAR RODRIGUES DE SOUZA LUCAS DE SOUZA MOURA JOÃO GABRIEL DOS SANTOS SILVA RESPIRADOR Trabalho de conclusão de curso apresentado ao curso Técnico em Automação Industrial da ETEC Armando Pannunzio, como requisito parcial para obtenção do título de Técnico em Automação Industrial. PROFESSOR MILTON CESAR BILBAU SOROCABA 25/03/2021 FOLHA DE APROVAÇÃO Gregory Kenedy Bezerra Moraes Nomura César Rodrigues de Souza Lucas de Souza Moura João Gabriel dos Santos Silva RESPIRADOR Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso Técnico em Automação Industrial da Etec Armando Pannunzio, como requisito parcial para obtenção do Título de Técnico em Automação Industrial. Orientado pelo Professor MILTON BILBAU. Aprovado em: 25/03/2021 BANCA DE VALIDAÇÃO Professor Orientador: Milton Cesar Bilbau Assinatura: ____________________________ Professor Diego Bianchi Macedo Assinatura: ____________________________ Professor Paulo Antônio Simões Assinatura: ____________________________ TERMO DE AUTENTICIDADE Nós, alunos abaixo assinados, regularmente matriculados no Curso Técnico de Automação Industrial, período noturno, na ETEC Armando Pannunzio, no município de Sorocaba, declaramos ter pleno conhecimento dos regulamentos para realização do Trabalho de conclusão de Curso do Centro Paulo Souza. Declaramos ainda, que o trabalho apresentado é resultado do nosso próprio esforço e que não há cópia de obras literárias impressa ou eletrônicas. Sorocaba, 25 de Junho de 2021 NOME ASSINATURA Gregory Kenedy Bezerra Moraes Nomura RG 50.258.289 César Rodrigues de Souza RG 46.262.358 Lucas de Souza Moura RG 37.607.300 João Gabriel dos Santos Silva RG 50.086.617 Ciência dos professores orientadores responsáveis: MILTON BILBAU Assinatura: Data: TERMO DE AUTORIZAÇÃO DE DIVULGAÇÃO TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO – TCC Nós, alunos abaixo assinados, regularmente matriculados no Curso Técnico de Eletroeletrônica, período noturno, na ETEC Armando Pannunzio, no município de Sorocaba, na qualidade de titulares dos direitos morais e patrimoniais de autores da obra, RESPIRADOR, em 17 de Junho, autorizamos o Centro Paula Souza reproduzir integral ou parcialmente o trabalho e/ou disponibilizá-lo em ambientes virtuais. Sorocaba, 17 de Junho de 2021. NOME ASSINATURA Gregory Kenedy Bezerra Moraes Nomura RG 50.258.289 César Rodrigues de Souza RG 46.262.358 Lucas de Souza Moura RG 37.607.300 João Gabriel dos Santos Silva RG 50.086.617 DEDICATÓRIA O grupo de TCC do projeto respirador dedica este trabalho aos pais e mães de cada um, pelo fato de que em algum momento no passado terem os incentivados a evoluir na vida acadêmica, profissional e pessoal. Dedico também aos professores por estarem sempre disponíveis a independentemente do horário, de chuva ou sol, das várias vezes que tiram dúvidas de forma voluntária fora de horário de trabalho e por várias outras que precisam passar para fazerem o que amam de maneira tão dedicada e profissional. AGRADECIMENTOS Os membros deste trabalho de conclusão de curso gostariam de dedicar esse espaço para agradecer antes de mais nada a Deus, e a todos os professores da ETEC Armando Pannunzio, também não poderíamos se esquecer de todos os familiares de cada um do grupo, acreditamos que sem essas pessoas essa jornada teria sido muito mais difícil de ser concluída. Essa mensagem parte de todos os alunos envolvidos no projeto RESPIRADOR, trabalho feito para além de demonstrar habilidades adquiridas no curso, também serve de outdoor para conscientizar a quem o lê, referente à pandemia em que o mundo se encontra. Portanto, lavem às mãos, usem máscara e se possível evitem sair de casa. RESUMO Este trabalho de conclusão de curso tem como protagonista os protótipos de ventilador mecânico, mais conhecido como respirador pulmonar, instrumento muito crucial neste momento em que o mundo se encontra. O projeto além de ser uma ferramenta importante, tem como diferencial suas várias formas de alimentação, como tensão CA, CC e painéis solares. Além dos circuitos elétricos o documento também aborda às curiosidades que à equipe observou e explicará sobre às exigências da ANVISA, jurídicas e médicas, que são necessárias para pôr o protejo em campo. ABSTRACT This course conclusion work has as protagonists the prototypes of mechanical ventilator, better known as pulmonary respirator, a very crucial instrument at this moment in which the world is. The project, besides being an important tool, has as its differential its various forms of power, such as AC, DC voltage and solar panels. Beyond electrical circuits, the document also addresses the curiosities that the team observed in the process and will also explain about ANVISA's legal and medical requirements, which are necessary to put the project for real work. LISTA DE ABREVIAÇÕES E SIGLAS W – Watts A – Ampère Ah - Ampère-hora MW – Mega Watts PTCC – Pré Trabalho de Conclusão de Curso TCC – Trabalho de Conclusão de Curso AC – Alternating Current ou Corrente alternada (CA ou AC) DC – Direct Current ou Corrente Continua (DC ou CC) VT PLUS HF – Ventilador analisador de fluxo de gás LISTA DE FIGURAS Fig 1 VT PLUS HF ................................................................................. 14 Fig 2 PROJETO INSPIRAÇÃO .............................................................. 14 Fig 3 DEMONSTRAÇÃO DE BOTÃO E LCD ........................................ 15 Fig 4 PROCESSO PNEUMÁTICO ......................................................... 16 Fig 5 FILTRO DE BARREIRA ................................................................ 16 Fig 6 TUBO E FILTRO DESCARTÁVEIS .............................................. 17 Fig 7 GRÁFICO DE FLUXO DE AR PULMONAR ................................. 18 Fig 8 IMAGEM ILUSTRATIVA DA ALIMENTAÇÃO ............................... 18 Fig 9 CABO MEDIADOR ENTRE ARDUINO E COMPUTADOR ........... 23 Fig 10 PLATAFORMA ONDE SE TRANSCREVE O CÓDIGO .............. 23 Fig 11 CIRCUITO DO MICROCONTROLADOR ................................... 23 Fig 12 PLACAS SOLARES .................................................................... 29 Fig 13 CIRCUITO DO PAINEL SOLAR ................................................. 29 Fig 14 PAINEL SINOSOLA 60W ........................................................... 30 Fig 15 CONTROLADOR 20A ................................................................. 31 Fig 16 BATERIA 45mAh ........................................................................ 31 Fig 17 DESCRIÇÃO DAS PORTAS DO ARDUINO ............................... 32 Fig 18 JELPC 4V210-06 VÁLVULA SOLENOIDE MOLA ...................... 34 Fig 19 LCD 16x2 .................................................................................... 34 Fig 20 FILTRO DE BARREIRA .............................................................. 35Fig 21 CILINDRO DE OXIGÊNIO .......................................................... 35 Fig 22 VÁLVULA DE AR COMPRIMIDO ............................................... 36 Fig 23 ESTAÇÃO DE VÁCUO ............................................................... 36 LISTA DE TABELAS TABELA DE MATERIAIS ....................................................................... 19 TABELA DE MATERIAIS ....................................................................... 20 TABELA DE MATERIAIS ....................................................................... 21 TABELA DE MATERIAIS ....................................................................... 22 FLUXOGRAMA ...................................................................................... 30 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730889 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730890 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730891 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730892 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730893 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730894 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730895 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730896 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730897 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730898 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730899 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730901 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730904 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730906 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730907 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730908 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730909 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730910 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730911 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730910 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730911 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730911 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730911 file:///C:/Users/Gregory/Documents/Exemplos%20de%20TCC/tcc%20respirador.docx%23_Toc73730911 SUMÁRIO INTRODUÇÃO ....................................................................................... 14 INSPIRAÇÃO PARA O TRABALHO ...................................................... 14 EXPLICAÇÃO DO TRABALHO ............................................................. 14 DETALHES IMPORTANTES ANTES DE TUDO ................................... 17 RESALVA IMPORTANTE ...................................................................... 17 TIPOS DE ALIMENTAÇÃO DO VENTILADOR MECÂNICO ................. 18 DESENVOLVIMENTO ........................................................................... 18 TABELA DE MATERIAIS ....................................................................... 18 MANGUEIRA PNEUMÁTICA PU (poliuretano) 6x4mm ......................... 20 CIRCUITO DA PARTE PNEUMÁTICA .................................................. 22 CIRCUITO ELÉTRICO DO MICROCONTROLADOR............................ 22 PROGRAMA DO MICRO CONTROLADOR, COMENTADO ................. 24 DESENVOLVIMENTO DA ALIMENTAÇÃO SOLAR ............................. 28 CIRUITO ILUSTRATIVO DO PAINEL SOLAR ...................................... 29 FLUXOGRAMA DO PROCESSO .......................................................... 30 ESPECIFICAÇÕES UTILIZADAS DE CADA COMPONENTE CHAVE . 30 PLACA SOLAR: ..................................................................................... 30 CONTROLADOR: .................................................................................. 31 BATERIA: .............................................................................................. 31 ARDUINO .............................................................................................. 32 VÁLVULA SOLENOIDE PNEUMÁTICA ................................................ 33 LCD 16X2 .............................................................................................. 34 REGULADOR DE PRESSÃO COM FILTRO ......................................... 34 OXIGÊNIO HOSPITALAR ..................................................................... 35 AR COMPRIMIDO HOSPITALAR ......................................................... 36 VÁCUO CLÍNICO .................................................................................. 36 OBSERVAÇÕES ADICIONAIS DO PROJETO ..................................... 37 ANVISA .................................................................................................. 37 EXIGÊNCIAS MEDICAS ENVOLVENDO MEDICINA VETERINÁRIA... 39 CONCLUSÃO ........................................................................................ 41 REFERÊNCIAS ..................................................................................... 42 14 INTRODUÇÃO INSPIRAÇÃO PARA O TRABALHO O projeto de ventilador mecânico foi escolhido depois de um brainstorm do grupo de TCC do técnico de automação, à escolha do projeto foi devido ao momento em que o mundo se encontrava, lutando conta o vírus COVID-19. Mediante a isso, a equipe teve como incentivador o médico pediatra Edward Chung que construiu um protótipo chamado Mecgyvilator, no qual em situações de apenas extrema emergência e ausência de ventiladores mecânicos para às vítimas do vírus, servem como uma grande ajuda no auxílio da respiração do mesmo, é importante ressaltar que o protótipo do pediatra tem auxílio de um fluxo de ar automatizado, o projeto que a equipe técnica da escola ETEC fez, tem como objetivo substituir esse auxílio microcontrolador, por um que o faça de maneira similar porém de baixo custo. Portanto, o time sorocabano usou os princípios mecânicos do protótipo do pediatra, porém com alterações na eletrônica, motor e alimentação, os quais foram necessários devido ao custo benefício referente a eletrónica e motor, e também houve um ampliamento na diversidade de alimentação do projeto RESPIRADOR. EXPLICAÇÃO DO TRABALHO O trabalho tem como microcontrolador o ARDUINO para que sejam feitas às configurações iniciais que são de inspiração e expiração, essa Figura 3 PROJETO INSPIRAÇÃO Figura 1 Figura 2 VT PLUS HF Fig 1 PROJETO INSPIRAÇÃO Fig 2 VT PLUS HF 15 configuração é feita manualmente por 3 botões, no qual o botão esquerdo diminui o tempo de inspiração ou expiração, o botão da direita aumenta o tempo e o botão central depois de escolhida às velocidades, tem como função a confirmação dessas velocidades pré-definidas. Ademais, a seguir será explicado como funciona a parte pneumática do trabalho, é importante ressaltar que o trabalho necessita de aprovação da ANVISA, revisão medicinal, como testes em animais e bastante burocracia judicial auxiliada de um advogado especialista no caso, todo esse processo será brevemente explicado perto do final desde documento. Prosseguindo a didática, o protótipo constitui em sua estrutura 3 válvulas pneumáticas com nanômetros já inclusos. Às 2 primeiras válvulas se encarregam de receber separadamenteoxigênio clinico e ar comprimido clinico, as válvulas são unidas posteriormente por um “Y” pneumático, fazendo uma mistura de oxigênio e ar, anterior a isso o profissional encarregado de instalar os tubos no paciente tem a possibilidade de dosar corretamente cada tipo de ar a ser misturado. Por conseguinte, descrevendo a parte eletromecânica, o microcontrolador unido a válvula solenoide pneumática tem a missão de dar sequência a os impulsos elétricos que recebe, esses estímulos fazem com que a válvula abra e inspire a mistura de oxigênio e ar no tempo pré-definido pelo controlador, e a seguir ainda por estímulos elétricos a solenoide expira a mistura do paciente, essa expiração pode ser auxiliada ou não por uma terceira válvula pneumática DEMONSTRAÇÃO DO BOTÃO E LCD Fig 3 DEMONSTRAÇÃO DE BOTÃO E LCD 16 com nanômetro, que está conectada a uma tubulação de vácuo clinico, a opção de vácuo pode ser utilizada em situações de coma induzido, caso contrário a própria pressão do tórax do paciente se encarrega dessa missão de expiração. Lembrando que na terceira válvula existe um filtro de barreira, para que o ar ou secreção que sai do paciente não contamine o ambiente. PROCESSO PNEUMÁTICO FILTRO DE BARREIRA Fig 4 PROCESSO PNEUMÁTICO Fig 5 FILTRO DE BARREIRA 17 DETALHES IMPORTANTES ANTES DE TUDO Por questões medicas é importante ressaltar que o trabalho foi projetado para situações de intubação induzida, mas que também pode ser usada de forma não induzida. Caso a primeira opção seja à se par em prática, o pulmão do induzido não deve se esvaziar completamente e se deve utilizar tubos ou máscara descartáveis para o paciente, também é necessário que tais vias contenham um filtro que proteja o paciente das possíveis impurezas do ar. Essas observações estão descritas nas imagens a seguir; RESALVA IMPORTANTE Assim como um dosador de fluxo de ar hospitalar, o aparelho do projeto deve ser ajustado de maneira que o paciente não fique com os pulmões totalmente vazios, porém esse ajuste deve ser feito de maneira manual antes do processo se iniciar. Na imagem a seguir é observado pelo gráfico que o fluxo de ar nunca chega em zero, assim deve ser no processo do trabalho apresentado neste documento. TUBO E FILTRO DESCARTÁVEIS Fig 6 TUBO E FILTRO DESCARTÁVEIS 18 TIPOS DE ALIMENTAÇÃO DO VENTILADOR MECÂNICO O protótipo RESPIRADOR é constituinte de um versátil sistema de alimentação, tensão AC ou DC e essa corrente direta é recarregado por painéis solares ou corrente alternada. Dessa forma o maquinário tem a possibilidade de trabalhar 24h sem interrupções de possíveis quedas de energia. Segue abaixo um esquemático elétrico meramente ilustrativo; DESENVOLVIMENTO TABELA DE MATERIAIS GRÁFICO DE FLUXO DE AR PULMONAR IMAGEM ILUSTRATIVA DA ALIMENTAÇÃO Fig 7 GRÁFICO DE FLUXO DE AR PULMONAR Fig 8 IMAGEM ILUSTRATIVA DA ALIMENTAÇÃO 19 DISPOSITIVO NOMENCLATURA QUANTIDADE REGULAODR DE PRESSÃO COM NANÔMETRO 3 MINI FILTRO DE AR, MATRIX 1 JELPC 4V210-06 VÁLVULA PNEUMÁTICA 1 PAINEL SOLAR 1 CONTROLADOR DE TENSÃO DO PAINEL SOLAR 1 BATERIA ESTACIONÁRIA 45A 1 2m DE CABO 1 20 DISPOSITIVO NOMENCLATURA QUANTIDADE MANGUEIRA PNEUMÁTICA PU (poliuretano) 6x4mm 2 METROS Y PNEUMÁTICO 1 NANÔMETRO PNEUMÁTICO 1 ENGATE RÁPIDO PNEUMÁTICO 6x4mm 11 FONTE 12V 5A 1 RÊLE SR ly 12V 5A 1 21 DISPOSITIVO NOMENCLATURA QUANTIDADE ARDUINO UNO 1 LCD 16x2 1 RESISTOR 500 OHMS 5 RESISTOR 1K OHMS 1 DIODO DE LUZ VERDE, VERMELHO E AMARELO 1 CADA JUMPER MACHO FÊMEA 50 22 CIRCUITO DA PARTE PNEUMÁTICA No circuito pneumático as linhas azuis representam às mangueiras e o símbolo de advertência elétrica corresponde resumidamente ao sistema de micro controle por ARDUINO. CIRCUITO ELÉTRICO DO MICROCONTROLADOR Para a construção do controle de fluxo de ar é importante expor como é feito debug do programa dentro do ARDUINO, para que um microcontrolador funcione é necessário transportar o código cujo será feito dentro de uma plataforma própria da fornecedora da placa controladora, mediante a isso se deve conectar via porta USB o ARDUINO e o computador onde está instalado o programa que inseri o código no mesmo. 23 PLATAFORMA ONDE SE TRANSCREVE O CÓDIGO CABO MEDIADOR ENTRE ARDUINO E COMPUTADR Fig 11 PLATAFORMA ONDE SE TRANSCREVE O CÓDIGO Fig 10 CABO MEDIADOR ENTRE ARDUINO E COMPUTADOR Fig 9 CIRCUITO DO MICROCONTROLADOR 24 PROGRAMA DO MICRO CONTROLADOR, COMENTADO //PROGRAMA A SER LANÇADO NA PLATAFORMA ARDUINO #include<LiquidCrystal.h> //Adicionando o LCD da biblioteca #include <Servo.h> //Adicionando o servo(Representante da Válvula Pneumática) da biblioteca Servo myservo; //Declarando o servo(Representante da Válvula Pneumática) int angle = 90; int angleStep = 10; int inspiracao = 3000; //Declaração de variáveis int expiracao = 3000; int step = 0; int aux; bool inspirando = false; LiquidCrystal lcd(A0, A1, A2, A3, A4, A5); //Declaração de pinos para o LCD void setup() { Serial.begin(9600); myservo.attach(5); //Declaração de pino para o servo pinMode(2,INPUT_PULLUP); //Declarações de pinos para os botões pinMode(3,INPUT_PULLUP); pinMode(4,INPUT_PULLUP); lcd.begin(16, 2); //Set de início para o LCD CIRCUITO DO MICROCONTROLADOR 25 pinMode(8,OUTPUT); //Declarações de saídas de LEDs pinMode(9, OUTPUT); pinMode(10,OUTPUT); lcd.print("Repirador"); //Prints no LCD lcd.setCursor(0,1); lcd.print("Mecanico"); delay(3000); } void loop() { //SETUP INSPIRACAO digitalWrite(8,HIGH); //Chamando led vermelho digitalWrite(9,LOW); //Chamando led verde lcd.clear(); //Limpando LCD lcd.setCursor(0,0); //Set de posição no LCD lcd.print("Inspiracao"); //Print no LCD lcd.setCursor(0,1); //Set de posição no LCD lcd.print(inspiracao); while(step == 0){ //Parte do código onde se ajusta o tempo de inspiração if(digitalRead(3) == LOW){ step++; } if(digitalRead(4) == LOW){ inspiracao += 100; //Adiciona tempo } if(digitalRead(2) == LOW){ inspiracao -= 100; //Subtrai tempo } 26 if(aux != inspiracao){ lcd.clear(); lcd.print("Inspiracao"); lcd.setCursor(0,1); //Confirmação lcd.print(inspiracao); delay(250); } aux = inspiracao; delay(50); } lcd.clear(); delay(1000); //SETUP EXPIRACAO lcd.print("Expiracao"); lcd.setCursor(0,1); lcd.print(expiracao); while(step == 1){ if(digitalRead(3) == LOW){ step++; } if(digitalRead(4) == LOW){ expiracao += 100; //Adiciona tempo } if(digitalRead(2) == LOW){ expiracao -= 100; //Subtrai tempo } if(aux != inspiracao){ 27 lcd.clear(); lcd.print("Expiracao"); lcd.setCursor(0,1); //Confirmação lcd.print(expiracao); delay(250); } aux = expiracao; delay(50); } lcd.clear(); delay(1000); lcd.print("Iniciando"); //Início do processo de inspiração e expiração delay(1000); //ROTINA while(step == 2){ digitalWrite(8,LOW); digitalWrite(9,HIGH); lcd.clear(); lcd.print("Inspiracao");myservo.write(180); //Loop de trabalho delay(inspiracao); lcd.clear(); lcd.print("Expiracao"); myservo.write(0); delay(expiracao); if(digitalRead(3) == LOW){ 28 step=0; //Stop do trabalho e re-set da inspiração e expiração lcd.clear(); lcd.print("Reiniciando"); delay(2000); } } } DESENVOLVIMENTO DA ALIMENTAÇÃO SOLAR A energia solar é aquela energia obtida pela luz do Sol, pode ser captada com painéis solares nas usinas fotovoltaicas e através de receptores nas usinas térmicas, chamadas usinas heliotérmicas. A energia solar recebida pela Terra é cerca de cinco mil vezes maior do que o consumo mundial de eletricidade e energia térmica somados. Existem diferentes tecnologias que utilizam a energia solar, dentre elas estão: energia fotovoltaica, centrais heliotérmicas e o aquecimento solar. Na geração fotovoltaica, a energia luminosa é convertida diretamente em energia elétrica. Há dois componentes na radiação solar: radiação direta e radiação difusa. A radiação direta é a que vem diretamente do Sol, sem reflexões ou refrações intermediárias. A difusa é emitida pelo céu durante o dia, graças aos muitos fenômenos de reflexão e refração da atmosfera solar, nas nuvens, e nos restantes elementos da atmosfera terrestre. A radiação refletida direta pode ser concentrada e utilizada. No entanto, tanto a radiação direta quanto a radiação difusa são utilizáveis. Uma grande vantagem da energia solar é que ela permite a geração de energia, no mesmo local de consumo, através da integração da arquitetura. Assim, pode ser levada a sistemas de geração distribuída, quase eliminando completamente as perdas ligadas aos transportes, que representam cerca de 29 40%do total. Porém essa fonte de energia tem o inconveniente de não poder ser usada à noite, a menos que se tenham bateria. Fig 12 PLACAS SOLARES CIRUITO ILUSTRATIVO DO PAINEL SOLAR A instalação elétrica do painel solar é bastante simples, o próprio painel solar vem de fábrica com cabos prontos para serem ligados a um controlador de tensão especifico para esse fim, a partir disso basta encaixar os plugs em seus devidos encaixes e pronto, os encaixes são bastante intuitivos, não há maneira de errar, pois os plugs são de características únicas. CIRCUITO DO PAINEL SOLAR Fig 13 CIRCUITO DO PAINEL SOLAR 30 FLUXOGRAMA DO PROCESSO ESPECIFICAÇÕES UTILIZADAS DE CADA COMPONENTE CHAVE PLACA SOLAR: Dimensão 585 x 676 x 25 mm, com um peso total de 4,0 kg e feito de Vidro Solar de Alta Transparência, liga de alumínio anodizado, vidro temperado 3,2 mm e potência máxima 60 W. Fig 14 PAINEL SINOSOLA 60W 31 CONTROLADOR: Corrente máxima de 20A e tensão 12v / 24v e derivações USB. Não permite sobre carga e descarga da bateria. Display LCD Digital com ajustes de máxima carga e máxima descarga e função fotocélula liga ao cair do sol e desliga conforme seus ajustes. Fig 15 CONTROLADOR 20A BATERIA: Marca Freedom DF700 com capacidade de 45Ah / 50Ah. Bateria do tipo estacionaria ou de Ciclo Profundo, que foi projetada com o objetivo de oferecer uma quantidade constante de corrente por um longo período de tempo, além de poder ser descarregada completamente diversas vezes. As baterias estacionárias são projetadas para ciclos de descarga profundos. Fig 16 BATERIA 45mAh 32 ARDUINO Uma placa Arduíno é composta, basicamente, por um controlador Atmel AVR de 8 bits, uma interface serial ou USB e alguns pinos digitais e analógicos. Assim, a partir desses componentes, ela pode servir tanto para o desenvolvimento de projetos interativos como ser conectada a um outro computador. Fig 17 DESCRIÇÃO DAS PORTAS DO ARDUINO 33 VÁLVULA SOLENOIDE PNEUMÁTICA A válvula solenóide nada mais é do que uma válvula eletromecânica controlada, formada por duas partes principais: corpo da válvula e bobina solenóide. O Corpo da válvula solenóide é composto, além do corpo, pela tampa, mola e diafragma. Ele tem a função mecânica no conjunto válvula Solenóide. Bobina Solenóide: 220v / 110 / 12v / 24v /125 v Pressão: De 0 Bar Até 250 Bar Diâmetros: de 1/8” a 3” Corpo: Latão/Alumínio/Inox/Teflon/PVC A válvula solenóide usada no trabalho é a descrita abaixo e suas configurações são essas: Válvula solenóide 5 vias 2 posições. Acionamento por solenóide e retorno por mola. Aplicação mais comum: Cilindros pneumáticos dupla ação. ENTRADA/SAIDA 1/8 ESCAPE 1/8 FLUIDO AR FILTRADO (40 μm) PRESSÃO 0,15 ~ 0,8 Mpa PRESSÃO MÁX. 1,2 MPa TEMPERATURA 5 ~ 50 ̊C CLASSE PROTEÇÃO IP 65 TENSÃO 12DC - 24DC - 24AC - 110AC - 220 AC 34 FREQUÊNCIA 5 CICLOS/s LCD 16X2 Esse display LCD tem 16 colunas e 2 linhas, com backlight (luz de fundo) azul e letras na cor branca. Para conexão, são 16 pinos, dos quais usamos 12 para uma conexão básica, já incluindo as conexões de alimentação (pinos 1 e 2), backlight (pinos 15 e 16) e contraste (pino 3). REGULADOR DE PRESSÃO COM FILTRO Os reguladores de pressão são usados para controlar a pressão para: ferramentas de ar, chaves de impacto, pistolas de sopro, equipamentos de medição de ar, cilindros de ar, rolamentos de ar, motores de ar, dispositivos de Fig 18 JELPC 4V210-06 VÁLVULA SOLENOIDE MOLA Fig 19 LCD 16x2 35 pulverização, sistemas de fluidos, válvulas de lógica de ar, sistemas de lubrificação de aerossóis e a maioria dos outros aplicativos de energia de fluidos. Os reguladores têm uma mola de controle que atua sobre um diafragma para regular a pressão do ar. OXIGÊNIO HOSPITALAR Oxigênio hospitalar é utilizado em Hospitais, Clínicas e Residências, sendo classificado como Medicamento pela ANVISA. A maneira comercial mais comum consiste em extrair o oxigênio do ar. “A composição do ar é 78% nitrogênio, 21% oxigênio e uma mistura de vários outros gases, dentre eles o argônio. Para separar cada componente desta mistura homogênea, o mais conveniente é fazer uma destilação fracionada. FILTRO DE BARREIRA Fig 20 FILTRO DE BARREIRA Fig 21 CILINDRO DE OXIGÊNIO 36 AR COMPRIMIDO HOSPITALAR Esse ar comprimido possui as mesmas características do ar atmosférico, ou seja, é composto por 79% de nitrogênio, 21% de oxigênio, exclusivamente para uso medicinal e especialmente desenvolvido para ser conduzido em inalação e outras aplicações. VÁCUO CLÍNICO Os sistemas médicos de vácuo medicinal são projetados para oferecer sucção a fluidos e gases indesejados nos ambientes médicos e de laboratório. Os sistemas de vácuo medicinal oferecem uma estrutura controlada através da qual os médicos se protegem contra o contato com substâncias prejudiciais efaz parte dos sistemas de gases medicinais. Fig 22 VÁLVULA DE AR COMPRIMIDO Fig 23 ESTAÇÃO DE VÁCUO http://engethink.com.br/gases-medicinais/ 37 OBSERVAÇÕES ADICIONAIS DO PROJETO ANVISA ESCLARECIMENTOS SOBRE A RDC 305, DE 24 DE SETEMBRO DE 2019 Considerando a recente publicação da Resolução da Diretoria Colegiada - RDC nº 305, de 24 de setembro de 2019, que dispõe sobre requisitos para fabricação, comercialização, importação e exposição ao uso de dispositivos médicos personalizados, a Gerência Geral de Tecnologia de Produtos para Saúde apresenta os esclarecimentos, de acordo com o sumário abaixo. Como esse produto deverá ser regularizado junto à Anvisa? As instruções da regularização desses produtos são de acordo com a classe de risco. a) Para as classes de risco III e IV: Até o início da vigência da RDC nº 305, de 24 de setembro de 2019, os dispositivos médicospaciente-específico de classes de risco III e IV têm a mesma tratativa dos dispositivos médicos sob medida, ou seja, serão analisados e autorizados caso a caso. A partir do início da vigência da RDC nº 305, de 24 de setembro de 2019, e observado o prazo de transição estabelecido em seu Art. 17, esses produtos deverão ser regularizados junto à Anvisa por meio do peticionamento de registro, atendendo aos requisitos das RDC nº 185, de 22 de outubro de 2001, e RDC nº 56, de 6 de abril de 2001, entre outras aplicáveis. Para tanto, a empresa solicitante deverá especificar as possíveis variações dimensionais aplicáveis ao dispositivo, de modo a informar todos os intervalos dimensionais aplicados a cada um dos eixos. Ressalta-se que, em sendo os dispositivos médicos paciente-específicos provenientes de um projeto base sujeito a adequações motivadas por especificidades anatômicas (conforme definição disposta no Art. 2°, Inciso IV da RDC n° 305, de 24 de setembro de 2019), esses poderão ser regularizados juntamente com o dispositivo médico 38 padrão do qual são resultantes, não sendo necessária regularização em processo específico (à parte). Para comprovação dos requisitos de segurança e eficácia desses dispositivos, o fabricante deve definir o componente mais crítico para realização dos ensaios aplicáveis à avaliação de desempenho do produto, devendo a análise de resultados ser criticamente construída e alinhada com o Gerenciamento de Risco realizado exclusivamente para esse segmento de produtos na etapa de projeto. b) Para as classes de risco I e II: Os dispositivos médicos paciente-específico de classes de risco I e II deverão ser regularizados na Anvisa por meio do protocolo de cadastro ou notificação atendendo os requisitos das RDC nº 185, de 22 de outubro de 2001, RDC nº 40, de 26 de agosto de 2015, e RDC nº 56, de 6 de abril de 2001, entre outras aplicáveis. A empresa solicitante deverá especificar as possíveis variações dimensionais aplicáveis ao dispositivo, de modo a informar todos os intervalos dimensionais aplicados a cada um dos eixos. Como deve ser solicitada a fabricação ou importação de dispositivo médico sob medida? A solicitação de fabricação ou importação dos dispositivos sob medida deverá ser realizada, inicialmente, via protocolo online de petição de anuência, contendo as informações preconizadas no Art. 9º da RDC nº 305, de 24 de setembro de 2019. Essa petição de anuência à fabricação ou importação dos dispositivos sob medida deverá ser solicitada para cada unidade fabril e será analisada pela área técnica competente para verificar se a empresa atende aos critérios para fabricar e/ou importar os dispositivos médicos sob medida. Assim, a empresa deverá aguardar a conclusão da análise e manifestação da Anvisa, quanto à anuência ou não, que será publicizada no Portal da agência. Além disso, a empresa será comunicada via ofício eletrônico sobre a decisão. Após a anuência concedida, para cada dispositivo médico sob medida, a empresa 39 deverá protocolar petição de notificação, como petição vinculada à petição inicial de anuência. As notificações deverão conter as informações preconizadas no Art. 10 da RDC nº 305, de 24 de setembro de 2019, e não necessitarão de aprovação prévia da Anvisa para serem implementadas pela empresa. ATENÇÃO! Nos casos em que a empresa fabricará ou importará um dispositivo sob medida de unidade fabril distinta da especificada na petição primária de anuência, a empresa deverá primeiramente peticionar nova anuência à fabricação ou importação de dispositivo médico sob medida específica para esta nova unidade fabril. Posteriormente, deverá protocolar petição de notificação vinculada a este novo processo para os demais produtos fabricados nesta nova unidade fabril. EXIGÊNCIAS MEDICAS ENVOLVENDO MEDICINA VETERINÁRIA Conforme Granjeiro, os testes clínicos em animais são necessários para a avaliação de segurança e eficácia de medicamentos e cosméticos, dentre outros produtos, para atender às necessidades da população. No Brasil, os métodos alternativos estão previstos na Lei Arouca, em vigor há cinco anos. A legislação reflete uma tendência mundial como o que ocorre no Centro Europeu de Validação de Métodos Alternativos (ECVAM), existente há mais de duas décadas e que visa promover a aceitação científica e regulatória de testes livre de animais. Os métodos alternativos buscam contribuir com os objetivos dos 3R’s, ou seja, refinar, reduzir ou substituir (do inglês: Refinenment, Reduction, Replacement) o uso de animais para experimentação. Esses métodos são baseados em técnicas in vitro, por exemplo, utilizando células, mas também se vem estudando estratégias para simulação em computadores. Granjeiro lembra que o Ministério de Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI) vem atuando intensamente nos métodos alternativos. Criou em 2012, por meio da portaria nº 491 (de 03.07.2012), por exemplo, a Rede Nacional de Métodos Alternativos (Renama), para proporcionar ao país “uma condição 40 adequada para desenvolver e validar esses métodos alternativos”. Além de investir recursos financeiros para a implantação da Rede, o MCTI, por meio de uma chamada do Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), apoiou grupos de pesquisa para implementar métodos alternativos validados e para o desenvolvimento de um equivalente da pele humana. Em paralelo, uma cooperação entre a Agência Nacional de Vigilância Sanitária (Anvisa) e a Fundação Osvaldo Cruz (Fiocruz) resultou, também em 2012, na criação do Centro Brasileiro de Validação de Métodos Alternativos (BraCVAM), coordenado por Octavio Presgrave, pesquisador da Fiocruz. A Renama e o BraCVAM atuarão em conjunto para o desenvolvimento e validação de métodos alternativos. Neste momento, o Concea e o BraCVAM vão estruturar esse processo e, certamente, acelerar o avanço nessa área. De acordo com Granjeiro, a Rede prioriza, em sua etapa inicial, a implementação dos métodos validados e recomendados pela Organização para a Cooperação Econômica e Desenvolvimento (OECD, na sigla inglês). “A implantação desses métodos permitirá capacitar pessoal para realizá-los e disseminá-los no país, contribuindo para a maior oferta de laboratórios aptos a fazer os testes para as empresas”, informa. Ao explicar sobre o conceito dos 3R’s nas análises científicas, ele diz que o maior desejo é conseguir a substituição do uso de animais. “Contudo, nem sempre isso é possível e, então, busca-se reduzir o número de animais utilizados”, diz. “E, quando isso não for possível, devemos visar o refinamento para gerar mais conforto aos animais, impedir a dor e o estresse.” Ele não tem informações sobre o número de testes in vitro realizados no Brasil e no mundo em experimentos científicos. Disse, porém, ser “gigantesco” dado o avanço tecnológico. Invasão ao Instituto Royal – O membro do Concea vê como “negativa” a invasão de ativistas ao Instituto Royal, pois se trata de crime. “Não é por esse caminho, nem por meio da violência, nem pela destruição do trabalho realizado 41 que será resolvido o desafio de promover a substituição do uso de animais nas pesquisas”, diz. “A retirada dos animais que estavam em experimentação destruiu os estudos em andamento”. Segundo Granjeiro, os pesquisadores do Brasil trabalham com muita atenção e ética no âmbito do uso de animais. “Lógico que sempre há espaço para melhoria, e o Concea e a própria comunidade científica vêm promovendo avanço por meio da regulamentação da Lei Arouca”, assegura. Diante disso, ele reforça: “Parar a pesquisa com animais não é a solução”. Para ele, o “único caminho possível” é o da ciência, com ética no uso dos animais, e com pesquisa de qualidade que, efetivamente, transforme o trabalho realizado em resultado confiável. “A ciência é fundamentalpara que possamos inovar nos métodos alternativos”, diz. CONCLUSÃO A conclusão final que os membros da equipe obtiveram, primeiramente, com relação ao protótipo do médico pediatra Edward Chung, ambos projetos tem como finalidade ajudar os hospitais em casos de extrema urgência, porém é evidente que se comparados o projeto feito pelo grupo da ETEC tem uma inteligência artificial mais elaborada a ponto de poder controlar a quantidade de fluxo de oxigênio, o que no protótipo feito pelo pediatra não é possível, antes de qual quer pré-julgamento o médico deixou claro que a intensão desde o início era de fazer um maquinário de baixíssimo custo para que outras pessoas se sentissem incentivadas em ajudar a causa. Segunda observação que a equipe obteve é de que fazer um projeto de tal responsabilidade não fica apenas no protótipo, caso o desejo de por a mercado todo o processo, é necessário bastante paciência, pois deve-se tratar de bastante burocracia médica, como, testes em animais, questões jurídicas e todo processo que é explicado pós essa conclusão no qual a ANVISA exige antes de inserir qual quer coisa no mercado de consumo. 42 Ademais, apesar do grupo não ter dado início a nenhum processo da ANVISA e afins, é possível afirmar que existe no protótipo várias exigências devidamente concluídas, como por exemplo o controle de tempo no fluxo de inspiração e expiração o que torna toda a questão realmente útil em um ambiente hospitalar, pois antes de mais nada para ser aprovado pela instituição muitos equipamentos devem ter uma real utilidade e uma pré previsão de mercado, então o projeto além de atender essa demanda também tem um custo benefício ótimo. Terceiramente, por fim o time obteve bastante experiencia na questão de busca e construção de documentos, além da parte pratica que envolve o trabalho elétrico, mecânico e programação. A equipe se sente bastante satisfeita pelo resultado final e espera que todo o esforço disposto no TCC tenha serventia para mais pessoas, seja no aprimoramento do mesmo ou apenas como incentivo para mais ideias. REFERÊNCIAS Projeto que incentivou na escolha desde TCC documentado. https://www.youtube.com/watch?v=eelHJNxPgGE Site onde foram feitos os testes da programação do microcontrolador junto do projeto simulado. https://www.tinkercad.com/things/cW8VeMU2my7-copy-of-volume-de- ar/editel?sharecode=HsyWxiEKExo9-04NObVOziqOWcinTBtMWQxccwUnn7M Site onde se encontra à válvula solenoide. https://www.jelpc.com.br/valvulas-pneumaticas/solenoide-mola-5- vias/4v210-06-valvula-solenoide-mola Site onde se encontra a válvula pneumática e o filtro de barreira. https://www.toralcomercio.com.br/compressores/reguladores-de- pressao/regulador-de-pressao-com-manometro-e-mini-filtro-de-ar Download da plataforma de debug de programas para ARDUINO. https://www.arduino.cc/en/software Site referência para ANVISA. https://www.youtube.com/watch?v=eelHJNxPgGE https://www.tinkercad.com/things/cW8VeMU2my7-copy-of-volume-de-ar/editel?sharecode=HsyWxiEKExo9-04NObVOziqOWcinTBtMWQxccwUnn7M https://www.tinkercad.com/things/cW8VeMU2my7-copy-of-volume-de-ar/editel?sharecode=HsyWxiEKExo9-04NObVOziqOWcinTBtMWQxccwUnn7M https://www.jelpc.com.br/valvulas-pneumaticas/solenoide-mola-5-vias/4v210-06-valvula-solenoide-mola https://www.jelpc.com.br/valvulas-pneumaticas/solenoide-mola-5-vias/4v210-06-valvula-solenoide-mola https://www.toralcomercio.com.br/compressores/reguladores-de-pressao/regulador-de-pressao-com-manometro-e-mini-filtro-de-ar https://www.toralcomercio.com.br/compressores/reguladores-de-pressao/regulador-de-pressao-com-manometro-e-mini-filtro-de-ar https://www.arduino.cc/en/software 43 https://www.gov.br/anvisa/pt-br/setorregulado/regularizacao/produtos- para-a-saude/informes/perguntas-e-respostas-dispositivos-medicos- personalizados.pdf Site referência para exigências medicinais. http://portal.sbpcnet.org.br/noticias/25-10-13-pesquisasquebratestes- com-animais-ainda-sao-indispensaveis/ https://www.gov.br/anvisa/pt-br/setorregulado/regularizacao/produtos-para-a-saude/informes/perguntas-e-respostas-dispositivos-medicos-personalizados.pdf https://www.gov.br/anvisa/pt-br/setorregulado/regularizacao/produtos-para-a-saude/informes/perguntas-e-respostas-dispositivos-medicos-personalizados.pdf https://www.gov.br/anvisa/pt-br/setorregulado/regularizacao/produtos-para-a-saude/informes/perguntas-e-respostas-dispositivos-medicos-personalizados.pdf http://portal.sbpcnet.org.br/noticias/25-10-13-pesquisasquebratestes-com-animais-ainda-sao-indispensaveis/ http://portal.sbpcnet.org.br/noticias/25-10-13-pesquisasquebratestes-com-animais-ainda-sao-indispensaveis/
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