Seladora PGC - Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos Cirúrgicos Planos

UNIVERSIDADE PAULISTA
ANTHONY ROGER FERREIRA CARDOSO
HIGOR ALVES AMORIM DO AMARAL
JOÃO PAULO CAETANO REIS
SELADORA PGC: Sistema Automatizado de Embalagem de Instrumentos
Cirúrgicos Planos

GOIÂNIA
2011
Cirúrgicos Planos
Trabalho de conclusão de curso para
obtenção do título de graduação em
Engenharia de Controle e Automação
apresentado à Universidade Paulista –
UNIP.
Orientador: Prof. MSc. Josemar A. dos Santos Junior
Co-Orientador: Prof. Dr. Rogério Vieira Reges
2

GOIÂNIA
2011
Cirúrgicos Planos
Trabalho de conclusão de curso para
obtenção do título de graduação em
Engenharia de Controle e Automação
apresentado à Universidade Paulista –
UNIP.
Aprovado em:
BANCA EXAMINADORA
_________________________________/__/__
Prof. MSc. Josemar A. dos Santos Junior
Universidade Paulista - UNIP
_________________________________/__/__
Profª. Eng. Priscilla Araújo Juá Stecanella
_________________________________/__/__
Prof. Dr. Rogério Vieira Reges
3

4

DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho primeiramente a Deus e a meus pais, que tanto me
ajudaram ao longo de toda a minha vida dando o melhor de si para me educar da
melhor maneira possível, a minha namorada que sempre está ao meu lado, e a
todas as pessoas que nos ajudaram durante este longo trajeto até a formatura.
Anthony Roger Ferreira Cardoso
Dedico este projeto de monografia primeiramente a Deus, que me iluminou
em todo este caminho, aos meus pais, Edna Alves e Ayrton Amorim que me
orientaram para ingressar em uma universidade e também a minha avó Maria
Ferreira, meu irmão Marco Túlio Alves e minha namorada Juliana Ferreira que me
apoiava nos momentos mais difíceis deste projeto e obviamente na minha vida.
Higor Alves Amorim do Amaral
Dedico este trabalho a Deus, aos meus pais e a minha família que me
apoiaram impreterivelmente, a minha namorada que me apoiou sem hesitar, e
aos que nos ajudaram ao longo do curso e na elaboração deste trabalho.
João Paulo Caetano Reis

AGRADECIMENTOS
Agradecemos primeiramente a Deus pela oportunidade de chegar até aqui e
superar todos os obstáculos que cruzaram nossas vidas até este momento.
Agradecemos a nossos pais por terem nos dado todo o suporte necessário para que
fosse possível a realização de um de nossos maiores sonhos, o de se tornar um
Engenheiro Mecatrônico, por terem nos dados o dom da vida e por terem nos dado
tudo aquilo que um filho pode esperar de seus pais. Somos também muito gratos ao
apoio de todo o corpo docente e discente da Universidade Paulista – UNIP, que
foram responsáveis por todo o aprendizado que adquirimos até hoje.
RESUMO

A SELADORA PGC foi desenvolvida para especialistas da área da saúde, através
de pesquisas de mercado e através de pesquisas de normas que regem o processo
de embalagem de instrumentos cirúrgicos. Tem por finalidade a automação do
processo de embalagem de instrumentos cirúrgicos planos, visando reduzir o tempo,
os riscos, os custos e a falta de padronização do processo. Atualmente existem
mecanismos que auxiliam no processo de embalagem de instrumentaiss
hospitalares, efetuando a selagem e em alguns casos, através de sistemas de
guilhotina, o corte. Com este novo processo automatizado através da utilização de
microcontroladores e circuitos auxiliares, será possível, padronizar os invólucros dos
instrumentos cirúrgicos, reduzir a insalubridade do processo, uma vez que será
reduzido o contato manual, reduzir os custos, visto que o processo dispensará um
ou mais profissionais para a tarefa de embalar os instrumentos e por fim garantir
agilidade ao processo embalagem, pois este se tornará automatizado.
Palavras chave: embalagem, instrumentos cirúrgicos, automação de processos.
ABSTRACT
The SELADORA PGC was developed for experts in the health area, through market
research and through research of rules that governing the process of packaging of
surgical instruments. Its purpose is the automation of the process of packaging of
plans surgical instruments, in order to reduce time, risk, cost and lack of

standardization of process. Actually there are some mechanisms that assist in the
packaging process of hospital articles, making the seal and in some cases, through
systems of guillotine, the cutting. With this new automated process through the use
of microcontrollers and auxiliary circuits, will be possible, standardize the packages
of surgical instruments, reduce the hazard of the process which will be reduced the
manual contact, reduce the costs, since that the process dispensed one or more
professionals in the task of packaging instruments and in order to ensure the agility
of packaging process, because it will becomes automated.
Key world: packaging, surgical instruments, automation of the process.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Assepsia manual do instrumental cirúrgico (ABO-JF, 2010).........................15
Figura 2 – Instrumental odontológico (SILVESTRE, 2011)..............................................15
Figura 3 – Processo de Cavitação Ultra-Sônica (UNIQUE, 2011)....................................18
Figura 4 – Equipamento de Limpeza de instrumentais hospitalares através de Ultra-
Som (UNIQUE, 2011)...........................................................................................................19

Figura 5 – Bolhas geradas no Ultra-Som variando de tamanho conforme a freqüência
(UNIQUE, 2011)....................................................................................................................20
Figura 6 – Processo de Limpeza do Ultra-Som (UNIQUE, 2011).....................................20
Figura 7 – Termodesinfectador (MACOM INDUSTRIAL, 2011)........................................21
Figura 8 – Papel Grau Cirúrgico em Bobina (NETDENTAL, 2011)...................................23
Figura 9 – Papel Grau Cirúrgico em Bobina e em Pacotes (MEDPACK, 2011)...............23
Figura 10 – Autoclave com instrumentos cirúrgicos a serem esterilizados
(CRISTOFOLI, 2011)............................................................................................................25
Figura 11 – Circuito Interno dos relés...............................................................................31
Figura 12 – Relés Industriais em Miniatura.......................................................................32
Figura 13 – Relé cinco pinos, 12 Vcc.................................................................................32
Figura 14 – Princípio de funcionamento motor elétrico...................................................35
Figura 15 – Lista de Cores das Resistências....................................................................38
Figura 16 – Automação na Indústria Automobilista.........................................................40
Figura 17 – Microcontroladores Diversos (TEXASINSTRUMENTS, 2011)......................41
Figura 18 – Pinagem Microcontrolador Pic 16F877A. ....................................................42
Figura 19 – Pragrama Ladder com Software Micrologix 500 da Allen Bradley..............44
Figura 20 – Programação Ladder no ambiente Ldmicro..................................................45
Figura 21 – Software AVR Studio da Empresa Atmel.......................................................46
Figura 22 – Componentes de um rolamento de esfera (OFSSETBLOG, 2011)...............48
Figura 23 – Exemplo de mancais (RCC, 2011)..................................................................49
Figura 24 – Aço Inoxidável (QUALINOX, 2010).................................................................50
Figura 25 – Gráfico de Porcentagem de Cromo x Corrosão (PIPESYSTEM, 2009)........51
Figura 26 – Seladora manual disponível no mercado (CATALOGOHOSPITALAR, 2011)
..............................................................................................................................................52
Figura 27 – Conector elétrico rotativo utilizado no projeto.............................................52
Figura 28 – Projeto inicial SELADORA PGC.....................................................................53
Figura 29 – Seladora semi-automática (CATALOGO HOSPITALAR, 2011)....................54
Figura 30 – Placa Controle Sentido de Giro Motor 12 Vcc...............................................56
Figura 31 – Placa Controle para Acionamentos de Sistemas Corrente Alternada 220 v.
..............................................................................................................................................57
Figura 32 – Placa Emissora e Layout da mesma..............................................................58
Figura 33 – Placa Receptora e Layout da mesma............................................................59
Figura 34 – Transformador 12 Vcc / 16 Vcc, 15 A e Transformador 12 Vcc, 20 A
respectivamente..................................................................................................................60
Figura 35 – Fontes variáveis de 0,1 – 30 V e 0,1 – 3 A......................................................61
Figura 36 – Display LCD usado com seus pinos soldados pronto para iniciar sua
apresentação.......................................................................................................................63
Figura 37 – Software programação C utilizando o ambiente MikroC..............................64
Figura 38 – Vista Lateral Rolete Inferior de Selagem.......................................................67
Figura 39 – Vista Superior Rolete Inferior de Selagem....................................................67
Figura 40 – Vista Lateral Rolete Superior de Selagem.....................................................68
Figura 41 – Vista Superior Rolete Superior de Selagem................................69
Figura 42 – Vista Lateral Rolete de Tração.......................................................................70
Figura 43 – Vista Superior Rolete de Tração....................................................................70
Figura 44 – Dimensão da Embalagem...............................................................................71
Figura 45 – Representação do Sistema Motor..................................................................72
Figura 46 – Motor Elétrico Utilizado em Vidros Elétricos de Carros...............................73
Figura 47 – Rolamento utilizado (UC 204) (RCC, 2011)....................................................74
Figura 48 – Microcontrolador PIC 16F877A (Microchip Tecnology)...............................76

LISTA DE TABELAS
TABELA 01 - Módulos LCD disponíveis no mercado.................................................34
TABELA 02 - Pinagem do LCD usado no projeto.......................................................63
TABELA 03 - Lista de materiais utilizados no projeto ................................................78

LISTA DE SIGLAS E SIMBOLOS
Siglas
LED Light Emitting Diode (Diodo Emissor de Luz)
LDR Light Dependent Resistor (Resitor Dependente de Luz)
LCD Liquid Crystal Display (Display de Cristal Liquido)
Vcc Tensão Corrente Continua
Vca Tensão Corrente Alternada
A.C Antes de Cristo
PC Personal Computer (Computador Pessoal)
I/O Input/Output (Entrada/Saída)
SPI Serial Peripheral Interface (Interface Periférica Serial)
NPN Junção de Transistores tipo NPN
PNP Junção de Transistores Tipo PNP
GND Ground (Terra)
Simbolos
% Porcentagem
° Graus
°C Graus Celsius
Ø Diâmetro
π Pi
“ Polegada
Ω Ohms
A Ampere
g Grama
ml Mililitro
MHz Mega Hertz
m Metro
cm Centímetro
mm Milímetro
mm² Milímetro Quadrado

SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO...................................................................................................................13
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA.........................................................................................15
2.1 ASSEPSIA DE INSTRUMENTOS CIRÚRGICOS........................................................................................15
2.2 SISTEMAS DE LIMPEZA DE INSTRUMENTAIS CIRÚRGICOS.................................................................16
2.3 PAPEL GRAU CIRÚRGICO.........................................................................................................................22
2.4 VALIDADE DE ESTERILIZAÇÃO.................................................................................................................25
2.5 INTRODUÇÃO A ELETRÔNICA..................................................................................................................28
2.6 SENSORES FOTOELÉTRICOS...................................................................................................................29
2.7 RELÉ.............................................................................................................................................................30
2.8 TRANSFORMADORES................................................................................................................................33
2.9 DISPLAYS DE LCD......................................................................................................................................33
2.10 MOTORES ELÉTRICOS............................................................................................................................34
2.11 TRANSISTORES, DIODOS E RESISTORES ...........................................................................................37
2.12 AUTOMAÇÃO.............................................................................................................................................38
2.13 MICROCONTROLADOR PIC 16F877A.....................................................................................................40
2.14 LINGUAGEM LADDER...............................................................................................................................43
2.15 RESISTÊNCIA ELÉTRICA PARA SELAGEM............................................................................................46
2.16 ROLAMENTOS...........................................................................................................................................47
2.17 MANCAIS....................................................................................................................................................48
2.18 ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO DE FORÇA E MOVIMENTO..............................................................49
2.19 AÇO INOXIDÁVEL......................................................................................................................................50
2.20 PROCESSOS DE SELAGEM E EXEMPLOS DE MERCADO...................................................................51
2.21 CONECTOR ELÉTRICO ROTATIVO.........................................................................................................52
3 SELADORA PGC..............................................................................................................53
3.1 IDEIA DE CONSTRUÇÃO............................................................................................................................53
3.2 PROPOSTA DO PROTÓTIPO.....................................................................................................................53
3.3 FORMA DE CONSTRUÇÃO........................................................................................................................54
3.4 ELETRÔNICA APLICADA NA SELADORA PGC.........................................................................................55
3.4.1 Esquema de acionamento dos componentes elétricos.............................................................................56
3.4.2 Utilização de sensores fotoelétricos na SELADORA PGC.......................................................................57
3.4.3 Transformadores utilizados no protótipo .................................................................................................60
3.4.4 Aplicação de relés na SELADORA PGC..................................................................................................61
3.4.5 Display de LCD utilizado no protótipo.......................................................................................................61
3.4.6 Placas onde se encontram os microcontroladores....................................................................................63
3.5 PROGRAMAÇÃO DOS MICROCONTROLADORES...................................................................................64
3.6 UTILIZAÇÃO DE AÇO INOX NA SELADORA PGC.....................................................................................64
3.7 ENGRENAGENS .......................................................................................................65
3.8 PROCESSO DE EMBALAGEM DA SELADORA PGC................................................................................65
3.9 SELAGEM.....................................................................................................................................................66
3.10 TRANSMISSÃO.........................................................................................................................................72
3.10.1 Motores ...................................................................................................................................................72
3.10.2 Rolamentos utilizados no protótipo .........................................................................................................73
3.11 ESTRUTURA.............................................................................................................................................74
3.12 ALIMENTAÇÃO ELÉTRICA DOS ROLETES DE SELAGEM....................................................................74
3.13 SISTEMAS DE CONTROLE.......................................................................................................................75
3.13.1 Microcontroladores utilizados na SELADORA PGC................................................................................76
3.14 SISTEMA DE SEGURANÇA E MANUTENÇÃO CORRETIVA..................................................................76
3.15 LISTA DE MATERIAIS................................................................................................................................77
4 CONCLUSÃO..................................................................................................................80
REFERÊNCIAS....................................................................................................................82
APÊNDICE A – CONFECÇÃO DO PROTÓTIPO.................................................................85

13
1 INTRODUÇÃO
A ligação entre engenharia e a área cirúrgica vem de longa data, e tem trazido
avanços enormes nas áreas que são atendidas por esta parceria. Atualmente é
praticamente impossível se imaginar um consultório odontológico, por exemplo, sem
o famoso “motorzinho de dentista”, que apesar de ser temido por muitos, foi um
grande avanço para os profissionais da área. Observando e discutindo as diversas
possibilidades existentes para a aplicação da engenharia na área odontológica e
hospitalar, juntamente com profissionais da área, chegamos a um consenso com
relação a qual solução seria possível de ser feita a nível de projeto e que ao mesmo
tempo fosse de grande valia para a área destes profissionais.
Após diversas pesquisas sobre a solução escolhida para o projeto, foi
observado que não existia no mercado nada parecido com a SELADORA PGC,
mesmo com o contexto atual da área da saúde tornando a idéia viável o que existe
hoje no mercado são equipamentos com um nível de automação muito pequeno,
possuindo, por exemplo, uma tração automática do material da embalagem
enquanto ocorre a selagem e um sistema de guilhotina para separar a embalagem
da bobina de papel grau cirúrgico, sendo definidos de melhor forma como uma
ferramenta, devido à grande dependência do trabalho humano para embalar os
instrumentais.
Um equipamento que embale o instrumental hospitalar, sem praticamente
nenhuma interferência humana, seria um grande avanço em todos os aspectos, pois
garantiria um ganho enorme de tempo, redução de mão de obra empregada para a
tarefa, redução de insalubridade, redução de custos, padronização do processo e
aumento significativo de qualidade possibilitado entre outros fatores pela grande
capacidade de melhoria que um processo automatizado possui.
A SELADORA PGC foi pensada de forma a embalar instrumentais de até
23cm de comprimento por 12cm de largura e com geometria plana, visto a grande
quantidade de instrumentos com configurações que se enquadram a essa dimensão
limitante e ao menor custo a nível de projeto de um protótipo que tivesse dimensões
mais modestas.
Alem disso foi levada em conta a possibilidade de implementação de módulos
de melhoria, visto que o processo de embalagem da SELADORA PGC possibilita
que sejam adicionados equipamentos novos anteriormente a alimentação dos

instrumentais cirúrgicos e posteriormente ao processo de embalagem ser concluído,
como por exemplo, uma autoclave para esterilização do instrumental já embalado. O
que confere a este projeto uma potencialidade incrível, possibilitando sua total
viabilidade econômica e principalmente operacional.
.
14

2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 ASSEPSIA DE INSTRUMENTOS CIRÚRGICOS
“Assepsia: é o conjunto de medias que utilizamos para impedir a penetração
de microorganismos num ambiente que logicamente não os tem, logo um ambiente
asséptico é aquele que está livre de infecção.” (MORIYA, 2008).
A insalubridade de ambientes hospitalares faz com que as técnicas de
assepsia e esterilização sejam de extrema importância para que possam reduzir ao
máximo os riscos de infecções. A assepsia é feita de forma simples como mostrado
na Figura 1: a sujidade é removida manualmente por meio de fricção sobre a
superfície do material (Figura 2), utilizando escova e detergente comum ou
enzimático. Este procedimento é de extrema importância, pois reduz a quantidade
de material biológico facilitando o processo de esterilização (ANVISA, 2011).
Figura 1 – Assepsia manual do instrumental cirúrgico (ABO-JF, 2010)
Figura 2 – Instrumental odontológico (SILVESTRE, 2011)
15

2.2 SISTEMAS DE LIMPEZA DE INSTRUMENTAIS CIRÚRGICOS
2.2.1 Limpeza
A limpeza consiste na remoção física das sujidades, realizadas com água e
sabão ou detergente, de forma manual ou automatizada, e por ação
mecânica. Constitui a primeira e mais importante etapa para eficiência dos
procedimentos de desinfecção ou esterilização dos artigos odonto - médico
- hospitalares, tendo três objetivos principais: remoção de sujidades,
remoção ou redução de microorganismos, remoção ou redução de
substâncias pirogênicas (REICHERT, 1997, apud SOBRACILRJ, 2007, p.
2).
2.2.2 Biofilmes
São massas microbianas que contem material celular e extracelular,
aderidas as superfícies dos artigos que permaneceram imersos em líquidos
(inclusive sangue). Uma vez formadas, estas massas, o agentes
esterilizante precisa penetrá-las antes de conseguir eliminar o
microorganismo, (SOBRACILRJ, 2007, p. 4 apud APECIH, 2003).
Comunidade que pode ser única ou polimicróbica, com células associadas
à superfície, podendo se formar em horas, e são difíceis de serem
removidas, pois são tolerantes à agentes Microbianos, tanto
medicamentosos, quanto desinfetantes. Microorganismos quando se
associam a biofilmes, tornam-se mais resistentes. Os biofilmes possuem
partículas e cristais, e também se associam à células vermelhas. Quando
ocorre a erosão dos biofilmes, estes podem liberar células, além de serem
fontes de endotoxinas. Microbiologia Aplicada ao Processamento de
Produtos Médico-Hospitalares (DONLAN, 2002, apud SOBRACILRJ, 2007,
p. 5).
Existem algumas formas de remover os biofilmes, que são os processos de
limpeza, que por sua vez se distinguem entre mecânicos e químicos. O processo
mecânico pode ocorrer através do uso de Ultra-Som, Termodesinfectadora e
Limpeza Manual. Já o processo químico pode ocorrer através de enzimas,
detergentes, desinfetantes, oxidantes e alquilantes (SOBRACILRJ, 2007).
2.2.3 Limpeza mecânica
A limpeza Mecânica pode ser realizada com o auxilio de instrumentos
especiais como: escovas, esponjas, panos, pistolas de ar comprimido ou de água e
de equipamentos como: Ultra-Som (Cavitação) e Termodesinfectadora
(Turbilhonamento). A utilização de equipamentos para realização da limpeza das
sujidades, se comparado ao processo manual, tem como benefícios: (SOBRASILRJ,
2007).
• Redução dos riscos de acidente com materiais biológicos, graças à
redução do manuseio dos instrumentos cirúrgicos contaminados.
16

• Padronização aproximada do processo de limpeza, uma vez que o
processo é automático o que garante certo padrão de qualidade que pode
variar bastante quando este processo é realizado manualmente e sujeito a
falhas da operação humana.
• Aumento da eficácia de limpeza, visto que estes equipamentos possuem
sistemas especializados de limpeza, que em algumas etapas de seus
processos seriam impossíveis de serem realizados pelo homem, como é o
caso do ultra-som, que tem a capacidade de gerar cavitação para realizar
a limpeza.
• Aumento de rendimento, pois o processo passa a ter pouca interferência
humana, reduzindo mão de obra e custos, diminuindo tempo gasto na
limpeza, melhorando a qualidade, permitindo a lavagem de vários
instrumentos ao mesmo tempo e dispensado o tempo para descanso uma
vez que estes equipamentos podem realizar ciclos infinitos sem pausa
dentro do limite de desgaste de seus componentes.
2.2.3.1 Lavadora ultra-sônica
O ultra-som foi descoberto em 1880 por Curie através de estudos sobre o
efeito piezoelétrico. Thornycroft e Barnaby em 1894 observaram que na propulsão
de mísseis submersos uma fonte de vibração era gerada causando implosão de
bolhas e cavidades na água (cavitação) (UNIQUE, 2011).
A origem da cavitação se deve ao fato de que, durante a expansão, os
gases absorvidos no líquido ao redor da cavidade ou na interface,
evaporam-se resultando na expansão da cavidade. Durante a etapa de
compressão estes gases ou vapores não retornam completamente ao
líquido, resultando num aumento efetivo da cavidade. A Cavidade ao atingir
um tamanho crítico implode-se, liberando grande quantidade de calor e
pressão num curto período de tempo e em pontos localizados no líquido
(UNIQUE, 2011).
As ondas de pressão altas e baixas geradas pelo ultra-som formam milhões
de minúsculas bolhas dentro do liquido (Figura 3), o ultras-som então agita essas
bolhas de ar, fazendo-as crescer de um diâmetro na ordem de cinco mícrons para
outro de 50, esta expansão das bolhas reduz sua densidade de forma a ser
confundida com o vácuo, criando um enorme diferencial de pressão entre as
17

moléculas de ar no interior da bolha e o liquido que o circunda, de tal forma que esse
diferencial implode a bolha em uma fração de segundos, passando de 50 mícrons
para algo entre 0,1 e 1 mícron de diâmetro. Este processo aquece enormemente as
moléculas de ar, gerando temperatura de dez mil a um milhão de graus Celsius.
Este colapso e a liberação de energia que é gerada recebem o nome de cavitação
ultra-sônica (UNIQUE, 2011).
Figura 3 – Processo de Cavitação Ultra-Sônica (UNIQUE, 2011).
A lavadora ultra-sônica (Figura 4) foi concebida com o intuito de automatizar o
processo de higienização de matérias, otimizando assim os recursos humanos,
diminuindo os riscos de contaminação por parte dos responsáveis pela limpeza dos
instrumentos cirúrgicos contaminados, reduzindo os gastos com produtos químicos
uma vez que o ambiente de limpeza é controlado e as quantidades de produto são
incluídas na medida certa, possibilitando em alguns casos até o reaproveitamento da
solução, e diminuindo o tempo gasto na assepsia dos instrumentos (SANDERS DO
BRASIL, 2011).
Todo este processo de limpeza se da através da cavitação gerada na solução
líquida pela transformação de energia elétrica em energia mecânica, que no caso é
18

o ultra-som, atingindo locais que seriam humanamente impossíveis para o homem,
retirando toda a sujeira e impurezas encontradas na superfície (Figura 6) e nas
reentrâncias mais minúsculas e profundas dos instrumentais que são submetidos à
limpeza ultra-sônica.
Figura 4 – Equipamento de Limpeza de instrumentais hospitalares através de Ultra-Som (UNIQUE,
2011)
As lavadoras ultra-sônicas têm diferenças quanto a sua frequência de
operação, tais diferenças definem se o aparelho é ou não indicado para determinado
tipo de assepsia. Os aparelhos com frequências mais altas são indicados para
limpezas mais minuciosas, como por exemplo, peças detalhadas com pequenas
cavidades, reentrâncias minúsculas e quaisquer outras singularidade que impedem
que este objeto seja limpo de maneira eficaz manualmente, já os aparelhos que
operam em frequências mais baixas entre 19 e 25KHz são utilizados para limpezas
pesadas em peças com pouca quantidade de detalhes, a (Figura 5) representa o
que ocorre conforme a variação de frequência.
19

Figura 5 – Bolhas geradas no Ultra-Som variando de tamanho conforme a freqüência (UNIQUE,
2011).
Passo 1 Passo 2
Passo 3 – Limpeza Por Ultra-Som
Passo 4 – Limpeza Manual
Figura 6 – Processo de Limpeza do Ultra-Som (UNIQUE, 2011).
É muito importante que se utilize uma solução com detergente enzimático
(que pode ter 3, 4 ou 5 enzimas) na lavagem ultra-sônica (Figura 6), no caso das
lavadoras, normalmente se utiliza detergentes com 3 enzimas (amilase, lípase e
protease). A dosagem de detergente geralmente é de 5 ml por litro, este ajuda na
assepsia e tem a vantagem de não atacar alumínio, inox, vidro, borracha ou
plásticos, e alem disso são biodegradáveis, se tornando também um produto
ecologicamente correto.
20

2.2.3.2 Termodesinfectadora
A Termodesinfectadora (Figura 7) realiza a limpeza dos instrumentos
cirúrgicos através do turbilhonamento, onde ocorre a aspersão de água através de
jatos de água giratórios, e através de altas temperaturas, que tem o poder de
dissolver as sujidades e matar os microorganismos termo-sensíveis presentes nos
instrumentos cirúrgicos. Deve ser associado, o uso de detergentes enzimáticos para
garantir a eficiência da limpeza. Suas etapas de funcionamento são: lavagem com
solução de detergente, primeiro enxágue, desinfecção, segundo enxágue e
secagem. Mesmo com um processo tão bem elaborado possui ação mecânica com
menor potencial de limpeza se comprada à lavadora ultra-sônica (SOBRACILRJ,
2011)
Figura 7 – Termodesinfectador (MACOM INDUSTRIAL, 2011).
2.2.4 Qualidade da embalagem X Qualidade de esterilização
A qualidade da esterilização está fortemente ligada à qualidade da
embalagem, visto que esta protege o que quer que esteja nela contido de
interferências externas, como por exemplo, a contaminação por contato direto com
objetos ou indivíduos contaminados. Quanto maior for à qualidade do invólucro que
envolve o instrumental esterilizado, maior será o tempo que este permanecerá estéril
e menor será o risco de este instrumental ser contaminado por quaisquer fatores
externos.
A qualidade da embalagem pode estar ligada a qualidade do material
empregado em sua construção, no entanto, devido aos rígidos controles de
qualidade e as normas que regem a fabricação de gêneros médico-hospitalares o
nível de padronização dos materiais é muito grande, fator este que praticamente
isenta os materiais que compõem a embalagem, na interferência da qualidade da
21

mesma. Fatores como interferência humana, manutenção inadequada dos locais
onde são acondicionados os instrumentos médico-hospitalares além da selagem e
acondicionamento inadequado dos instrumentos no processo de embalagem,
interferem de maneira crucial no quão suscetível será este instrumental cirúrgico em
perder sua esterilidade. Visto esse fator um processo automatizado tende a reduzir
os riscos causados pela interferência humana com o beneficio de ter um maior
volume de produção. Como anteriormente mostrado os processos de assepsia são
trabalhosos, e muitas vezes caros, e envolvem um alto grau de insalubridade,
reduzir os riscos de contaminação dos instrumentos estéreis é de grande valia tanto
no quesito econômico quanto no quesito social, visto a grande interferência que a
saúde humana tem nesse setor. O processo automatizado de embalagem vem a
garantir maior qualidade e agilidade no procedimento de embalagem de materiais,
permitindo assim uma menor reutilização dos processos de assepsia de
esterilização.
2.3 PAPEL GRAU CIRÚRGICO
A utilização de embalagens no processo de esterilização é de essencial
importância para garantir a manutenção desta esterilização, além de que tais
embalagens permitem o fornecimento de evidência do processo de esterilização
perante a vigilância sanitária e o paciente e a organização dos instrumentos a serem
utilizados em cada procedimento. As embalagens a serem autoclavadas devem
possuir características especificas necessárias no processo de esterilização em
autoclave, como por exemplo, resistir às temperaturas de trabalho da autoclave, no
entanto devem ter como característica principal a de permitir a entrada de vapor
(DONATELLI, 2011).
22

Figura 8 – Papel Grau Cirúrgico em Bobina (NETDENTAL, 2011)
Existem vários tipos de embalagens para esterilização em autoclave, dentre
elas estão: Papel Grau Cirúrgico, Papel Crepado, Poliamida, Tyvec, SMS e Tecidos.
O conjunto papel grau cirúrgico – filme plástico é popularmente chamado de papel
grau cirúrgico, mas a rigor somente a parte de papel é o papel grau cirúrgico.
Atualmente o papel grau cirúrgico é a embalagem mais utilizada para
esterilização em autoclaves, existem diversas opções de tamanho, no caso de
envelopes e de largura, no caso dos roletes (Figura 8). Graças a larga utilização
deste tipo de embalagem, este produto tem se tornado cada vez mais acessível,
tanto no aspecto financeiro quanto no logístico. Os roletes aumentam ainda mais as
vantagens econômicas uma vez que são mais baratos e possibilitam um melhor
aproveitamento do papel grau cirúrgico.
O papel grau cirúrgico é definido como: “Embalagem flexível destinada ao
mercado Odonto-Médico-Hospitalar, Composto por filme laminado poliéster e
polipropileno (PET/PP57 g/m²) conforme a norma NBT 13386/95 e papel grau
cirúrgico 60-70 g/m² de selagem direta, impresso com dois indicadores químicos
para monitoração do processo de esterilização Óxido de Etileno e Autoclave a
Vapor.” (MEDPAK, 2011).
Figura 9 – Papel Grau Cirúrgico em Bobina e em Pacotes (MEDPACK, 2011)
O papel grau cirúrgico (Figura 9) deve cumprir as exigências da Norma NBR
12496/14707. O papel é constituído de uma polpa de madeira quimicamente
branqueada e livre de sujeiras, substâncias tóxica, corantes e odores quando úmido
ou seco. O papel é mercerizado (o processo de mercerização confere ao material
23

uma aparência sedosa) e não solta felpas ou fibras durante seu uso normal e tem
como característica sua porosidade controlada através do aumento da temperatura,
sendo assim, ao colocar o papel grau cirúrgico na autoclave este irá abrir seus poros
assim que a autoclave alcançar a temperatura correta, e após o resfriamento da
embalagem estes poros voltarão a se fechar, gerando novamente uma barreira
microbiana de 98%, no entanto este processo somente ocorre de maneira perfeita
em um único ciclo, tornando impossível o reaproveitamento do papel grau cirúrgico
para uma nova esterilização, visto que a propriedade de abertura e fechamento dos
poros é comprometida. A outra face composta por um filme laminado transparente,
geralmente de cor azul, tem como finalidade facilitar a visualização do instrumento
esterilizado, verificação de possíveis falhas no processo de selagem e permitir a
selagem, através de sua fusão ao entrar em contato com a resistência da seladora
(SISPACK, 2011).
O papel grau cirúrgico possui um indicador de selagem, que muda de cor
após o processo de esterilização na autoclave (Figura 10) de Amarelo para
Marrom/Preto e para esterilização por Óxido de Etileno da cor Rosa para
Laranja/Marrom. Vale ressaltar que é necessário que um determinado tempo de
esterilização seja respeitado para que seja observada uma mudança clara de cor, no
caso do processo de esterilização por autoclave são necessários 15 minutos a
120ºC. Tal processo foi criado para que se tenha certeza que aquele material que se
encontra dentro do papel grau cirúrgico está esterilizado, e o mais importante, da
maneira correta (MEDPACK, 2011).
As embalagens de papel grau cirúrgico constam na lista de produtos proibidos
de reprocessar (TE2605-2006-ANVISA). Tal resolução é justificada de diversas
maneiras:
• Após a embalagem ser submetida ao calor e ao vapor no processo de
autoclavagem ocorre uma mudança física na sua estrutura, fato este que
impede seu funcionamento ótimo em outro processo de esterilização.
• O indicador químico de esterilização não tem a propriedade de retornar
a sua condição inicial, mesmo que com a interferência de outros agentes
químicos, o que cria um grande risco de serem utilizados instrumentais
que não foram esterilizados mais que mesmo assim estão com a indicação
de esterilização perfeita.
24

• A abertura asséptica inutiliza a embalagem.
Figura 10 – Autoclave com instrumentos cirúrgicos a serem esterilizados (CRISTOFOLI, 2011)
2.4 VALIDADE DE ESTERILIZAÇÃO
Existem muitas controvérsias quanto ao prazo de validade de esterilização
realizada através de vapor saturado sob pressão. A Secretaria de Estado da Saúde
de São Paulo, por exemplo, recomenda o prazo de sete dias de validade para os
instrumentais esterilizados por meio de processos físicos, devido as dificuldades
enfrentadas por algumas instituições em realizar estudos microbiológicos
específicos. Este prazo de validade é bem relativo, pois depende da qualidade do
material, da embalagem, data de esterilização, condições de estocagem, transporte
e manuseio, as condições as quais o material foi submetido devem ser observadas
antes da validação do processo de esterilização (AORN, 2000, apud BRITO, 2002,
p.415).
De acordo com a Associação Paulista de Estudo e Controle de Infecção
Hospitalar, o invólucro utilizado é o principal fator que determina o tempo no qual um
instrumento médico-hospitalar estocado se mantém esterilizado, ressalta que
teoricamente um instrumetal esterilizado deveria manter-se estéril até que um fator
externo contribuísse para sua recontaminação, independente do método utilizado
(APECIH, 1998, apud BRITO, 2002, p.415).
Diversas variáveis podem influir na questão da validade da esterilização
sendo elas: tipo e configuração da embalagem utilizada; número de vezes que o
pacote foi manuseado antes do uso; número de pessoas que podem ter manipulado
o pacote; estocagem em prateleiras abertas ou fechadas; condições da área de
25

estocagem; uso de Capas de proteção e método de selagem (AORN, 2000, apud
BRITO, 2002, p.416).
O tempo necessário para que o instrumental necessite de passar por um novo
processo de esterilização, embalagem e estocagem interferem de forma direta nos
custos dos processos como um todo, uma vez que quanto menor o tempo em que
estes instrumentos podem esperar em estoque sem necessidade de novo
reprocessamento, maior será o numero de vezes em um mesmo intervalo de tempo
que estes instrumentos precisarão ser reprocessados se comparados a instrumentos
que suportam um maior tempo de estocagem e consequentemente necessitam de
menor numero ou em alguns casos nenhum reprocessamento. Estes custos estão
relacionados ao consumo dos invólucros, fitas adesivas, fitas indicadoras do
processo de esterilização, mão de obra, embalagem de controle dos instrumentos,
consumo do equipamento de limpeza quando este estiver presente no processo,
consumo do equipamento de esterilização e desgaste do instrumental processado,
entre outros aspectos (BRITO, 2002).
A segurança do processamento dos instrumentos médico-hospitalares é uma
importante medida de controle de infecção hospitalar. A infecção hospitalar é um
grave problema de saúde pública, devido a sua complexidade e implicações sociais
e econômicas. Assim o conhecimento dos diferentes fatores de risco na transmissão
de infecção, das dificuldades de esterilização e desinfecção são aspectos de
relevada importância para a elaboração de medidas de controle que diminuem a
possibilidade de infecção hospitalar.
Com o intuito de evitar quaisquer problemas relativos a riscos de
contaminação relacionados à validade da esterilização é recomendado que cada
instituição de saúde estabeleça seus próprios prazos de validade de esterilização
com base em pesquisas internas, não fazendo de uma forma empírica ou cópia de
rotinas de outras instituições. Compartilhar informações do atendimento prestado ao
cliente é fundamental. Em casos onde não seja possível a realização destes tipos de
pesquisas é necessário que sejam seguidas as normas pré-estabelecidas como a
anteriormente citada, da Secretaria de Saúde de São Paulo, que estipula um prazo
de validade de sete dias para instrumentos esterilizados por meio de processos
físicos. Tal recomendação torna extremamente necessário um processo
automatizado de embalagem e selagem, visto que será necessário re-embalar o
instrumental a cada vencimento da validade de esterilização. O processo automático
26

de embalagem e selagem entre suas diversas vantagens perante a realidade é
reduzir o tempo gasto no processo de selagem, reduzir a insalubridade e
consequentemente custos do processo (BRITO, 2002, p.417 apud CUNHA A.F,
2000).
O processo de embalagem e selagem automatizado tem como intuito
assegurar:
• Padronização do Processo – através do processo automatizado é possível
garantir um padrão de dimensões e características de selagem, condição de
selagem praticamente invariável uma vez que o local onde ocorre o processo
pode ser hermeticamente fechado e mesmo que não seja o fator interferência
humana é o grande causador de anomalias no processo.
• Redução do Tempo do Processo – O processo automatizado pode ser
realizado em menor tempo, uma vez que é realizado de forma seriada, não
sendo necessário como ocorre no processo manual de um individuo
acondicionando os instrumentos cirurgicos nos seus invólucros e logo após
selando-os através de uma seladora manual.
• Redução dos Custos – Devido à redução de mão de obra e agilidade no
processo garantido pela selagem em série.
• Melhoria da Qualidade – O processo automatizado tem como característica
um padrão de procedimentos e de resultados, tendo um fator de variáveis
muito pequeno. Através disso é possível garantir que o procedimento foi
realizado da maneira correta e ainda será possível incrementar este processo
com inovações que poderiam ser infactíveis na selagem manual.
• Maior Rendimento – A selagem automatizada em série garante um
rendimento muito superior ao processo manual, visto que o processo
automatizado se limita apenas em existir alimentação elétrica, manutenção
correta e insumos de trabalho, que no caso da SELADORA PGC é o papel
grau cirúrgico, no entanto não necessita de pausas para descanso além de a
selagem ser mais rápida que a realizada manualmente
• Redução de Riscos – O procedimento manual de selagem tem um potencial
muito grande de contaminação tanto do instrumento cirúrgico quanto do
27

individuo que realiza o procedimento, pois no contato manual, caso exista um
descuido, pode ocorrer um corte ou perfuração de quem está realizando o
processo manual, contaminando este individuo. Além disso, erros na
realização da selagem podem garantir a condição ideal para a cultura e
proliferação de microorganismos no instrumento, pois uma fresta que seja na
selagem é o bastante para ineficiência do processo e riscos de contaminação,
neste caso, por parte do paciente.
2.5 INTRODUÇÃO A ELETRÔNICA
Tudo teve início com Benjamin Franklin grande cientista americano que
descobriu a eletricidade no ano de 1750, que foi um marco para a história, o mesmo
dizia que a eletricidade era um fluido invisível, se um corpo estive com menor
quantidade de fluido este corpo seria negativo, porém se o corpo estivesse com
maior quantia ele seria positivo, quando em uma experiência típica Franklin
encostou os dois corpos e pode concluir que o corpo com carga positiva doava
elétrons para o corpo negativo tornando isso um fluxo de elétrons que hoje é
conhecido como corrente elétrica. Depois destes grandes acontecimentos outros
mais adiante foram também importantes para a história como a estocagem de
eletricidade em uma pilha de zinco e cobre que foi feita pelo físico italiano
Alessandro Giusep Volta em 1880, chegando aos tempos modernos com essa
grande evolução que estamos vivendo e que irá crescer ainda mais até chegar à
eletrônica atual (WIKIPÉDIA, 2008).
A eletrônica é um grande ramo da engenharia ou mesmo da ciência que
procura controlar os comportamentos físicos dos elétrons por meio de diversos
circuitos combinacionais, sejam eles elétricos ou eletrônicos ou ambos, deste modo
o elétron faz um excelente papel na eletrônica sendo o principal elemento a ser
controlado por qualquer circuito (WIKIPÉDIA, 2011).
Sendo um pouco mais abrangente, a Eletrônica é a ciência que estuda todos
os comportamentos de um circuito formado por componentes tanto elétricos com
eletrônicos, que tem por finalidade representar, controlar, armazenar, transmitir e por
fim processar todas as informações contidas nos mesmo para que possa ser
controlados para os mais diversos processos industriais ou mesmo para estudo de
prática da eletrônica.
28

A eletrônica surgiu basicamente através da elétrica, a mesma pode ser
considerada um ramo da eletricidade que estuda os comportamentos das cargas
elétricas tanto no vácuo como em semicondutores e condutores, como fios e fibras
ópticas e também diversos outros estudos comumente trabalhados em salas de
aulas, universidades entre outros, onde se buscava solucionar problemas nos quais
a grande área da elétrica já não conseguia resolver pelos seus métodos como,
controlar e armazenar dados para serem utilizados para as mais diversas funções. A
mesma hoje pode ser divida em diversas áreas, porém o foco do projeto será na
Eletrônica Analógica, Digital e de Potência.
No início da era Eletrônica, todos os problemas eram resolvidos por meio de
sistemas analógicos também conhecidos por sistemas lineares, onde uma
quantidade é representada por um sinal elétrico ou valor com grandezas medidas e
essa quantidades podem variar em uma faixa contínua de valores. Com o grande
avanço da tecnologia no geral o ramo de eletrônica analógica pode também ser
resolvido pela então recém-chegada eletrônica digital, que tem como arranjo
principal de quantidades chamada dígitos. Com esta nova eletrônica podemos ver
diversos aparelhos utilizando a mesma como, computadores, calculadoras, sistemas
de controle e de automação, codificadores, decodificadores, e uma grande
diversidade de equipamentos espalhados pelo o mundo a fora. Temos também
dentro da eletrônica digital um pequeno grupo que realiza funções pontuais, são os
grupos lógicos básicos (realizam funções básicas de lógica) que são elas, E, OU,
NÃO e FLIP-FLOPs (TADEU, 2008).
A eletrônica digital trabalha com duas variáveis 0 e 1, na linguagem
apropriada com sinal alto ou baixo, todas as respostas estão associados em valores
declarativos, ou seja todas as respostas estão associados a algum significado. Com
isto podemos ter diversos equipamentos que utilizam tanto de circuito analógicos
como digitais ou a mescla de ambos.
2.6 SENSORES FOTOELÉTRICOS
Os sensores fotoelétricos, também conhecidos por sensores ópticos,
manipulam a luz de forma a detectar a presença do acionador, que na maioria das
aplicações é o próprio produto a ser detectado. Seu funcionamento baseia-se na
transmissão e recepção de luz (dependendo do modelo no espectro, visível ou
29

invisível ao ser humano), que pode ser refletida ou interrompida por um objeto a ser
detectado. Os fotoelétricos são compostos por dois circuitos básicos: um
responsável pela emissão do feixe de luz, denominado transmissor, e outro
responsável pela recepção do feixe de luz, denominado receptor. O transmissor
envia o feixe de luz através de um fotodiodo, que emite flashes, com alta potência e
curta duração, para evitar que o receptor confunda a luz emitida pelo transmissor
com a iluminação ambiente (BRUSAMARELLO, 2005).
2.7 RELÉ
Relés são dispositivos ou componentes que comutam eletromecanicamente,
internamente no relé existe um jogo de contatos que abrem ou fecham chamados de
armadura, os mesmo só efetuam esses procedimentos se um eletroímã estiver
energizado ou não. Se uma corrente elétrica estiver passando dentro da bobina
interna do relé isso quer dizer que é criado um campo magnético perante o eletroímã
fazendo assim que os contatos internos ficam no estado aberto ou fechado, e
dependendo pode até mesmo comutar, o relé só volta ao seu estado natural quando
a corrente que está passando nele deixa de passar, fazendo com que o eletroímã
fique em seu estado natural, mas os contatos só voltam por ação da mola interna
que os posicionam para uma corrente. Uma das aplicações mais simples de um relé
seria para ligar ou desligar um circuito externo seja ele qual for, um exemplo simples
seria ligar e desligar um motor (BRAGA, 1976).
Logo adiante (Figura 11) temos a figura de um relé de forma a representar
seu circuito interno de ligação do eletroímã juntamente com seus contatos:
30

Figura 11 – Circuito Interno dos relés.
Os relés são bastantes empregados nas indústrias, pois eles conseguem
serem acionados com correntes pequenas se comparadas com dispositivos que
devem ser acionados mediante os relés, tornando-o bem eficaz e além de tudo ele
serve como um dispositivo de segurança para que um motor, lâmpada ou mesmo
uma máquina industrial não seja afetada, com isso este relé recebe a corrente mais
alta queimando-o e não o dispositivo ligado diretamente a ele, por essas
características os relés podem ser facilmente controlados por dispositivos que,
digam-se de passagem, mais fracos como, transistores, circuitos integrados etc.
Esses componentes na maioria das vezes são feitos para as indústrias
tornando-os mais caros para sua compra, porém empresas como Metaltex, Clion
entre outras estão comercializando dos mesmos em forma de miniaturas para
estudantes, técnicos, engenheiros ou pessoas curiosas da área de eletrônica possa
trabalhar com esses componentes para controle de pequenos processos se
comparados com os industriais. Abaixo (Figura 12) a foto de relés industriais e
também em miniatura:
31

Figura 12 – Relés Industriais em Miniatura.
Os relés (Figura 13) servem para as mais variadas funções desde uma
simples ligação de lâmpadas ou motores até controle de ambientes bem
estruturados. Um exemplo bastante difundido são os relés térmicos e relés
temporizados, ambos fazem funções bem específicas como após o acionamento de
um relé térmico o mesmo só oscilará internamente se for pré-programado
internamente para uma temperatura de 200 ºC. Quando um relé térmico tiver
chegado a temperatura comutará para abrir uma válvula, o mesmo pode acontecer
se pré-programarmos o relé temporizado para abrir a mesma válvula, sendo assim
esses relés já não funcionam apenas como chave comutadora, mas também como
uma lógica interna de contatos entrando em questão algumas possibilidades, com
esses relés é possível reduzir espaço na programação em CLPs e PICs e também
são passíveis de serem ligados de forma fácil, pois eles são ajustados na maioria
das vezes manualmente ou em alguns casos com uma interface de comunicação.
Figura 13 – Relé cinco pinos, 12 Vcc
32

2.8 TRANSFORMADORES
Transformadores são dispositivos eletromagnéticos que são acoplados
individualmente e que fazem a transferência de energia de um dispositivo para outro.
Estes são dispositivos para geração, transmissão e distribuição de energia para todo
o ramo de eletrônica e também nos circuitos eletrônicos sendo amplamente utilizado
nas indústrias em geral.
Um transformador é um dispositivo com a finalidade de transmitir energia
elétrica ou potência de um circuito a outro, convertendo tensões, correntes e ou
modificar os valores da impedância elétrica de um circuito. Trata-se de um
dispositivo de corrente alternada que opera baseado nos princípios eletromagnéticos
da Lei de Faraday e Lei de Lenz (ZANCHET, 2010).
Seu princípio de funcionamento é da seguinte forma, quando um indutor é
conectado a uma fonte de alimentação em corrente alternada ocorre o surgimento
de um campo magnético induzido. Quando um segundo indutor é imerso sobre o
campo magnético, ocorre o processo de indução, onde o campo magnético é
convertido pelo indutor em forma de tensão induzida. Esses dois campos
magnéticos criados pelo indutor são comumente chamados de primários e
secundários, na maioria dos transformadores temos um primário de 110 Vca ou 220
Vca e um secundário de 12 Vcc, 24 Vcc (mais utilizadas) ou outras tensões que
podem ser encontradas no mercado.
2.9 DISPLAYS DE LCD
Displays LCD são comumente utilizados em indústrias e na vida pessoal, um
exemplo básico de um seria o leitor digital dos aparelhos de micro-ondas, ele serve
para nos orientar com relação ou tempo de processo para o preparo de certa
comida, os displays servem para nos orientar sobre o andamento do processo por
meio dele conseguimos entender certo processo para que possamos fazer algumas
regulagens ou mesmo efetuar alguma manutenção em certo elemento que está com
problemas um exemplo bastante difundido seria quando em uma indústria uma
esteira esteja parada por motivos de falhas no sistema ou no motor, então o display
entre como um indicativo de como está o funcionamento da mesma, devendo o
operador fazer os ajustes necessários para voltar a mesma para o padrão correto.
33

Os displays são interfaces de saída para um sistema microprocessados,
podendo eles ser de caracteres numéricos, alfabéticos ou até mesmo gráficos,
sendo encontradas das mais variadas formas, formas estas que são de padrões
internacional seguindo o seguinte método de número de linhas e número de colunas,
também podem ser encontrados com os dots de pixel nas resoluções de 122x32,
128x64, e estão disponíveis em quase que sempre em 20 pinos bem definidos para
conexão (FLEURY, 1996).
TABELA 1 – Módulos LCD disponíveis no mercado.
Número de
Colunas
Números de
Linhas
Quantidade de
Pinos
8 2 14
12 2 14/15
16 1 14/16
16 2 14/16
16 4 14/16
20 1 14/16
20 2 14/16
20 4 14/16
24 2 14/16
24 4 14/16
40 2 16
40 4 16
2.10 MOTORES ELÉTRICOS
Hoje em dia os motores são amplamente utilizados nas indústrias, sendo
destes, os motores elétricos os mais comumente utilizados, por ser de fácil
manuseio, manutenção e o principal fator predominante é que o mesmo não afeta o
meio ambiente como os motores a combustão. Os motores elétricos podem ser
encontrados em fábricas automobilísticas, robôs didáticos ou mesmo em um
liquidificador.
Para que seja possível escolher o motor adequado para determinada
aplicação é necessário verificar diversas questões, como por exemplo, o ambiente
em que ele atuará, o tipo de alimentação que seria fornecida para seu acionamento,
seja ela alternada ou contínua, e também verificar quais serão as solicitações da
aplicação quanto ao torque, à potência e a velocidade de trabalho do equipamento,
atender aos esforços mecânicos aplicados e por último sua precisão.
34

Voltando um pouco na história sobre os motores elétricos podemos destacar
Tales de Mileto em 41 A.C onde o mesmo friccionou partes de fóssil animal e
verificou que o mesmo atraía certos objetos menores e mais leves como fios de
cabelo. Porém até chegarmos ao motor como visto hoje em dia diversos estudos
foram feitos desde Tales de Mileto até o grande gênio da eletricidade, o grande
descobridor da mesma que foi Benjamin Franklin, com isto veio Michel Faraday que
descobriu as leis do eletromagnetismo e terminando no inventor do motor elétrico
que foi Werner Von cientista alemão, porém à comprovações que na mesma época
outros estudiosos apresentaram diversas máquinas que tinham a mesma
similaridade com o motor elétrico descrito por Werner, como o inglês W. Ritchie que
criou o comutador peça de suma importância ao motor elétrico e mesmo Michel
Faraday que criou o gerador elétrico. Porém ainda assim diversos estudos foram
realizados passando por vários pesquisadores até se criar o primeiro projeto que
utilizava o motor para movimentação de uma lancha para transporte de 14 pessoas
tudo feito em conjunto entre duas ideias de suma importância que foi de W. Pixii que
construiu um gerador que tinha um imã em forma de ferradura que girava a frente de
duas bobinas de núcleo de ferro e de Moritz Hermann Von Jacobi que instalou pilhas
galvânicas para esta lancha (FRANCHI, 2008).
Na Figura 14 temos o princípio de funcionamento dos motores elétricos mais
comuns.
Figura 14 – Princípio de funcionamento motor elétrico.
35

O mesmo é um equipamento que transforma toda energia elétrica em
mecânica utilizando o princípio de indução magnética entre dois indutores alojados
dentro do mesmo. Os motores elétricos em geral podem ser divididos em três com
relação a sua forma de acionamento e de trabalho que são eles, motores de
corrente contínua, motores de indução ou assíncronos e por último os motores
síncronos. Os motores assíncronos podem ser de duas formas, monofásicos e
trifásicos, falaremos agora um pouco sobre os motores de corrente contínua, de
corrente alterna e universais (RIBEIRO, 2004).
Os motores de corrente contínua são pouco utilizados, pois como todos nós
sabemos a disponibilidade de energia elétrica em nossas casas são sempre de
corrente alternada que faz com que esses motores sejam pouco utilizados, e outro
fator que faça com que ele seja pouco empregado é que o mesmo precisa de um
transformador que transforme corrente alternada em contínua, porém os mesmo
contêm grandes precisões, pois podemos controlar sua velocidade de rotação, tendo
altos níveis de torque a baixas rotações ele é comumente utilizado nas indústrias
para sistemas automatizados e também em robôs dos mais variados desde aqueles
com grandes aplicações nas indústrias até mesmo para aqueles de fins didáticos.
Seu princípio de funcionamento seria da seguinte maneira, temos o motor que seria
ativado através de forças eletromagnéticas ou forças magnéticas, que são
produzidas por campos magnéticos, sendo mais detalhados dois tipos de
enrolamentos (bobinas), um estático (fixo) chamado de estator e um móvel que gira
solidário dentro do motor que é o rotor.
Motores de corrente alternada são bastante utilizados na indústria e
comércios em geral, mais de 90% dos motores usados são de corrente alternada,
pois seu funcionamento e acionamento são fáceis, pois pode se encontrar fontes de
energia de corrente alternada nos mais diversos locais, como todos já sabemos as
alimentações de corrente alternada podem ser de duas formas, monofásicas e
trifásicas, os motores elétricos monofásicos são aqueles que tem a necessidade de
fontes monofásicas além do mais que os mesmos não passe da potência de 5 HP
onde eles já não seriam tão bons quantos os trifásicos, esses motores são bastantes
utilizados em bombas d’água, equipamentos eletrodomésticos de maiores portes e
também aparelhos condicionadores de ar. Os motores trifásicos são os mais
importantes para engenharia, pois são os mais utilizados para aplicações de altas
potências, os mesmos são divididos em assíncronos e síncronos, os assíncronos
36

sua rotação depende das cargas atuantes no qual é submetido e os síncronos tem
rotação sempre constante.
Temos também o motor universal, esses motores utilizam tanto de corrente
contínua tanto de corrente alternada, são economicamente viáveis para pequenas
potências sendo muito utilizados para eletrodomésticos como enceradeiras,
batedeiras, liquidificadores etc.
2.11 TRANSISTORES, DIODOS E RESISTORES
Os transistores são elementos de suma importância para a eletrônica, nos
mais variados circuitos que encontramos pela internet ou mesmo nos comércios
podemos sempre achar circuitos contendo os mesmo, são componentes de fácil
acesso e seu preço é bem pequeno pela quantidade de funções que o mesmo
elabora, neste projeto utilizamos em ambas as placas acima transistores BC548 e
BC558, NPN e PNP respectivamente, o transistor na eletrônica digital é bastante
utilizado como comutador e na eletrônica analógica como dispositivo linear
trabalhando com tensão de 5 Vcc a 15 Vcc, além do mais que os mesmos podem
ser usados como osciladores, amplificadores de áudio entre outros, em nosso
projeto utilizamos apenas como comutadores (REIS, 2006).
Os diodos são elementos para passagem apenas de corrente em uma só
direção neste projeto utilizamos de diversos diodos, pois em alguns casos existe
uma tensão de retorno o que pode queimar algum componente da placa no qual foi
montado, para não ocasionar o mesmo colocamos o diodo para que a corrente
passa apenas em uma direção e não na direção contrária. Porém o mesmo pode
funcionar como retificador de sinal, mas nestas placas utilizamos de diodos apenas
para que nenhum dos componentes fosse queimado com corrente de retorno,
transmitindo corrente em uma direção apenas (SEDRA, 1998).
Resistores são componentes eletrônicos capazes de interromper a passagem
de corrente elétrica por meio de seu material no qual foi feito. Com relação a essa
interrupção de passagem de corrente elétrica damos o nome de resistência elétrica
que pode ser encontrada na unidade do Sistema Internacional em Ω (ohms),
podemos encontrar resistores de duas formas fixos onde seus valores de resistência
não podem ser alterados e nos variáveis que podemos variar sua resistência por
meio de um cursor móvel (CAPUANO, 2000).
37

As resistências podem ser encontradas em formas de tabelas (Figura 15)
para determinarmos seu valor de resistência.
Figura 15 – Lista de Cores das Resistências.
2.12 AUTOMAÇÃO
Automação pode ser considerada um sistema com equipamentos eletrônicos
ou mecânicos que praticamente não precisa da mão humana para fazê-lo funcionar,
controlando assim seus próprios mecanismos. Existe uma grande diferença entre
mecanização e automação, uma fala que substituir o homem através de máquinas
para que o mesmo não exerça esforços físicos, o outro fala que podemos controlar
diversos processos através da automação substituindo assim o homem também,
porém aqui as máquinas podem se regularem e reprogramarem sozinhas, em certos
ambientes industriais as mesmas podem até adquirir conhecimento específico para
certa função e utilizar como um novo aprendizado, as chamadas máquinas
inteligentes (COELHO, 2007).
“Automação é a substituição do trabalho humano ou animal por máquina.
Automação é a operação de máquina ou de sistema automaticamente ou por
controle remoto, com a mínima interferência do operador humano.” (RIBEIRO,
2001).
38

Podemos citar diversos sistemas com automação, porém iremos falar o
porquê seria ideal programar a mesma ao um sistema que não tenha primeiro
porque a automação é uma forma mais prática de lidar com um sistema tão
complexo quantos sistemas que contenham parte mecânica, elétrica e eletrônica e
por último, mas não menos importante a programação, então a automação é um
meio de comunicar todas em um só ambiente, trazendo uma interface amigável
entre o operador e a máquina, sistemas automatizados podem facilitar a vida de
uma pessoa amplamente a começar pela facilidade de manutenção, também a
facilidade de manuseio e o melhor um sistema automatizado não recebe salários e
pode sem descanso, porém sua implementação é bastante complicada, tendo o
técnico experiente na sua implantação analisar toda estrutura da máquina para
requerê-la ao fim do projeto, já fazer uma máquina e automatizá-la ficaria mais em
conta, pois facilitaria fazer sua dimensão sem maiores problemas.
Temos indícios que a automação surgiu na época da Pré-História, onde o
homem procurava de forma mais eficiente mecanizar sua vida como exemplos
podemos citar a roda, moinhos de vento ou por tração animal e rodas d’água, porém
a automação começou a se desenvolver no século XVIII na Inglaterra com o advento
da Revolução Industrial, onde as máquinas não seriam mais apenas agrárias, mas
sim também nas indústrias nas grandes metrópoles, onde faziam as mais variadas
roupas, armas para exércitos entre outros objetos, todos produzidos
mecanicamente. Porém só depois de 1870 com a descoberta da energia elétrica que
foi começar a se destacar mesmo a automação, não esta como vem hoje em dia,
mas sim a automação de forma mais simples utilizando dos princípios e das Leis de
Ohm, Faraday entre outras para controle da energia. Mas só no século XX que
podemos ver a grande era dos computadores, servomecanismos e controladores
lógicos e programáveis, tornando assim a automação um instrumento de suma
importância para todos os humanos (COELHO, 2007).
Na automação temos uma grande variedade de aplicações passando pela
automação industrial, residencial e robótica, sendo a última também bastante
empregada na automação industrial, todas elas se completam, na Figura 16 temos
um exemplo de automação na indústria, com braços robóticos atuando em conjunto
para a confecção de um automóvel.
39

Figura 16 – Automação na Indústria Automobilista.
2.13 MICROCONTROLADOR PIC 16F877A
Os microcontroladores vieram ao mundo para garantir algum tipo de
segurança em diversos sistemas não automatizados, os mesmo quando trabalhados
detalhadamente podem ficar mais complexos, pois à medida que cresce o
conhecimento sobre eles, os microcontroladores crescem com relação as suas
funções, com isso os primeiros dispositivos contendo um similar destes, era
programado em linguagem de máquina ou códigos de máquina que eram em código
binário, toda informação era transmitido para teclados, fitas perfuradas e outros
sistemas e adicionado ao dispositivo com forma de entrada de dados, porém com a
grande evolução da informática os dispositivos e assim como sua linguagem de
escritas foram surgindo dentre elas podemos destacar a linguagem Assembly que
seria um código de maquina utilizando mnemônicos (abreviação de termos usuais
para descrever operações), também temos a linguagem Pascal muito utilizada para
atividades em universidades por ser de fácil compreensão e didática, depois vieram
às linguagens C, C++, e também as linguagens de sistemas elétricos e eletrônicos
como Ladder (bastante difundida em CLPs), porém usualmente utilizada para
microcontroladores através do programa LDmicro e também a linguagem de
contatos (contatos) utilizada para fazer painéis elétricos (PEREIRA, 2003).
Microcontroladores são sistemas computacionais bastante difundidos nos
ramos de engenharia e ciências exatas, nele podemos encontrar diversas funções
que nos auxiliaram para diversas tarefas tais como, CPU (Unidade Central de
Processamento), memórias RAM (para DADOS), flash (para programação), e
EEPROM, temos pinos de I/O (entradas e saídas) analógicas e digitais, podemos
encontrar osciladores, canais USB, interface seria a mais conhecida a USART,
módulos de temporização e conversores analógicos e digitais, dentre outra grande
40

gama de aplicações podemos encontrar os mais diversos microcontroladores,
atualmente os microcontroladores podem exercer as mesmas funções de um CLP
(Controlador Lógico Programável), porém a utilização do mesmo requer muito
conhecimento, pois é um dispositivo apesar de barato muito complicado de
trabalhar, e nas mais diversas vezes a programação dos mesmos são bem
complicadas, mas a vantagem deles é que além do custo estes possuem diversas
entradas e saídas para os mais variados componentes que serão controlados.
(JUCÁ, 2011).
É possível encontrá-los nos mais variados ambientes de trabalho desde
dispositivos celulares até mesmo em automóveis fazendo grande parte das funções
que digamos mais simples para ser comandadas, na Figura 17 se encontra um
exemplo de microcontrolador:
Figura 17 – Microcontroladores Diversos (TEXASINSTRUMENTS, 2011).
O microcontrolador PIC 16F877A pode ser encontrado em diversos tipos de
encapsulamento, todos contendo 40 pinos, o que possibilita montagem de diversos
sistemas atuando em conjunto de forma a ser possivel controlá-los de forma
instantânea e simultaneamente, o mesmo possui 14 bits e 35 instruções, temos 33
pinos de entrada e saída digitais, 15 interrupções disponíveis, memória de gravação
flash que permite gravar várias vezes o microcontrolador, memória EEPROM (não-
volátil) de 256 bytes, memória RAM de 368 bytes, três timers 2x8 bits e 1x16 bits,
comunicações seriais PC, USART, SPI, conversores analógicos que são oito no
total, comparadores analógicos que são dois, dois módulos de CCP capture,
compare e PWM, programação in-circuit com sinais de alta e baixa tensão, power on
reset (POR) e por último mas não menos importante o brown-out reset (BOR) interno
(JOSÉ, 2002).
41

Na Figura 18 seguem as referências de cada pino presente no
Microcontrolador PIC 16F877A.
Figura 18 – Pinagem Microcontrolador Pic 16F877A.
O pino de número um trabalha da seguinte maneira, quanto ele é alimentado
com 5 Vcc o mesmo está ligado pronto para o trabalhado e para desenvolver sua
lógica de programação, quando está a 0 Vcc (GND) o mesmo será sempre
resetado, se estiver a 13,4 Vcc o PIC estará em modo de gravação, os pinos 11 e 32
são os pinos de 5 Vcc positivo (alimentação), os pinos 12 e 31 são pinos terra ou 0
Vcc (referência GND), os pinos 13 e 14 é onde estarão os ressonadores (cristais
osciladores de clock), os demais pinos são os chamados I/O (entradas e saídas
digitais) que são agrupados em Ports (portos) de um núcleo máximo de oito bits,
quando configuramos eles como ENTRADA o mesmo pode ser ligados em
dispositivos como botoeiras e sensores para detectar sinais de variação de tensão 0
Vcc até 5 Vcc, quando configurados como saídas forneceram corrente de até 20 mA,
com tensão de saída de oscilando entre 0 Vcc e 5 Vcc. Podemos também falar de
outras funções que estes dispositivos realizam como, por exemplo, os pinos de
número dois até 10 com exceção dos pinos seis podem ser configurados como
entradas analógicas, eles captam variação de tensão 0 Vcc a 5 Vcc e as modificam
em uma informação binária de 10 bits. Os pinos 39 e 40 podem ser utilizados
também para gravação do microcontrolador, os pinos 25 e 26 podem ser utilizados
42

para comunicação serial RS232, os pinos 16 e 17 geram pulsos (PWM) de sinal de
saída, similar a saídas analógicas, bastante utilizadas para controles de motores
diversos, tem o pino seis usado para contagem.
2.14 LINGUAGEM LADDER
Ladder: É uma linguagem de programação gráfica, em forma de diagrama,
que por ser de fácil criação e interpretação e representar ligações físicas
entre componentes eletrônicos (sensores e atuadores), acaba sendo
bastante utilizada em ambiente industrial. (CORTELETTI, 2006).
Esta linguagem foi a primeira a ser utilizada para controles lógicos e
programáveis, por ser amplamente utilizada nas indústrias por engenheiros e
técnicos sendo similar a linguagem de contatos, sendo que ambas utilizam de
diagrama de blocos utilizando bobinas e contatos, basicamente a linguagem Ladder
consiste em controlar saídas como motores, bombas entre outros componentes
através de contatos de entrada, sendo utilizados contatos e relés internos na
programação (CASILLO, 2008).
A linguagem Ladder utilizada de uma linha energizada, que simula o fluxo
de corrente ou eletricidade virtual saindo da barra positiva a esquerda para
a barra negativa à direita. Nesse tipo de programação há sempre certas
duvidas sobre o leitor com relação às entradas programadas e as lógicas de
controle, quando simulamos a programação em todos os programas Ladder
conseguimos ver se as saídas estão acionadas ou não, sempre sendo
mostrada qual linha estão sendo seguida. A linguagem Ladder utiliza como
descrições o I representando entradas e O representando saídas, porém
podemos ter contadores, temporizadores entre outros blocos para
auxiliarem na construção do projeto. (CASILLO, 2008)
Existem diversos softwares que fazem essa programação, porém a maioria é
para CLPs sendo apenas um é para microcontroladores que é o LDmicro
exatamente o que utilizamos neste projeto. Na Figura 19 temos um exemplo de
programa que utiliza a linguagem Ladder, o software Micrologix 500 da Allen
Bradley.
43

Figura 19 – Pragrama Ladder com Software Micrologix 500 da Allen Bradley.
Este foi o primeiro programa utilizando linguagem Ladder para
microcontroladores criado por Jonathan Westhues para aperfeiçoar pequenos
processos a baixíssimos custos, este software não precisa de instalação só requer a
execução do mesmo que é o arquivo ldmicro.exe que está contido no próprio site de
Jonathan Westhues com livre acesso para download e o mesmo é de simples
trabalho se comparado com os programas Ladder para CLPs, nele basta
executarmos escrever a programação e simular, caso o mesmo esteja correto basta
compilar que ele fará um arquivo em formato .HEX o mesmo dos arquivos utilizados
para a programação em C sendo de fácil gravação do mesmo no microcontrolador.
No site do construtor é possível encontrar um tutorial do programa juntamente com
seu executável, tal tutorial ensina como lidar com esse ambiente de trabalho
(CORTELETTI, 2006).
Abaixo (Figura 20) temos um exemplo de programação Ladder no ambiente
LDmicro:
44

Figura 20 – Programação Ladder no ambiente Ldmicro.
A linguagem C surgiu após diversos estudos com o intuito de facilitar a escrita
em “linguagem de máquina”, pois anteriormente as programações eram feitas
totalmente em assembly (linguagem de maquina pura), os mesmos eram dígitos
binários que eram inseridos através de dispositivos de entrada como teclados,
leitoras de cartão ou fitas perfuradas contendo a lógica que seria inserida na
máquina ou dispositivo de leitura. Esta programação era extremamente complicada
onde só técnicos e profissionais da área conseguia resolver certos problemas não
sendo muito acessível igual hoje temos a linguagem C que veio após a linguagem
assembly linguagem esta que utiliza mnemônica abreviação dos códigos de
máquina, sendo uma linguagem de baixo nível sendo eficiente e rápida a assembly,
tendo mais adiante as linguagens de alto nível que são a Java e Pascal que tem
uma estrutura muito bem definida, com isso surgiu-se a linguagem C criada por
Dennis Ritchie que trabalhava na Bell Laboratories sendo uma linguagem de nível
intermediário (PEREIRA, 2003).
45

Esta linguagem é amplamente utilizada na programação de
microcontroladores por ser de fácil programação, onde temos tempos de execução
baixos, podendo ser completamente alterado podendo ser transferido de um sistema
para outro sem complicações alguma e também pela sua portabilidade em
gravadores de microcontroladores e a quantidade de softwares que se tem no
mercado. Na Figura 21 é possível verificar um exemplo de programação em C no
software AVR Studio da empresa Atmel:
Figura 21 – Software AVR Studio da Empresa Atmel.
2.15 RESISTÊNCIA ELÉTRICA PARA SELAGEM
Resistência elétrica é a capacidade que um corpo qualquer tem de se opor à
passagem de corrente elétrica, mesmo se existir uma diferença de potencial
aplicada. Seu cálculo é dado pela Lei de Ohm, e, segundo o Sistema Internacional
de Unidades (SI), é medida em ohms.
Quando uma corrente elétrica é estabelecida em um condutor metálico, um
número muito elevado de elétrons livres passa a se deslocar nesse condutor. Nesse
movimento, os elétrons colidem entre si e também contra os átomos que constituem
o metal. Fazendo com que haja uma certa dificuldade para que estes átomos se
desloquem, isto é, existe uma resistência à passagem da corrente no condutor. Para
46

medir essa resistência, os cientistas definiram uma grandeza que denominaram
resistividade elétrica. Alguns fatores influenciam na resistividade de um material,
como por exemplo: o comprimento do condutor (quanto maior, maior será a
resistência, a área de secção transversal (quanto menor maior a resistência),
características físico-químicas do material e da temperatura na qual se encontra este
condutor (a resistência aumenta conforme aumento a temperatura do condutor)
(WIKIPÉDIA, 2011).
Um condutor, ao ser percorrido por uma corrente elétrica, se aquece. Em um
chuveiro elétrico, em um secador de cabelos ou em uma estufa elétrica, o calor é
produzido pela corrente que atravessa um fio metálico. Esse fenômeno, chamado
efeito Joule, deve-se aos choques dos elétrons contra os átomos do condutor. O
efeito Joule nada mais é que a transformação de energia elétrica em energia
térmica.
2.16 ROLAMENTOS
Existem vários tipos de rolamentos, cada qual utilizado para uma determinada
finalidade. Os rolamentos possuem diversas subdivisões, algumas delas são:
rolamentos de esferas, rolamentos de roletes, rolamentos de esferas axiais,
rolamentos de roletes axiais, rolamentos cônicos de roletes axiais.
São dispositivos que permite que ocorra um movimento relativo entre duas ou
mais partes. Tem o intuito de eliminar a fricção de deslizamento entre as superfícies
do eixo e da chumaceira por uma fricção de roladura. Este é constituído pelos
chamados corpos rolantes, como bolas, rodízios, os anéis que constituem os trilhos
de roladura e a caixa interposta entre os anéis. Estes componentes são geralmente
de aço combinado com cromo, mas em alguns casos este material é substituído por
exemplo por plásticos, e as suas dimensões estão submetidas a um sistema de
normalização.
Os rolamentos podem variar de abertos, ou seja, não retendo totalmente
a graxa lubrificante, vedados através de retentores metálico (Z para parcialmente
vedado e ZZ para duplamente vedado), plástico ou borracha e os
rolamentos selados, que por sua vez possuem maior retenção de graxas,
aumentando de forma progressiva a vida útil dos mesmos, além de proporcionar
melhor nível de ruído, que garantem um menor nível de ruído durante sua operação.
47

Os custos e as especificações dos rolamentos variam conforme sua aplicação da
mais usual a mais avançada (WIKIPÉDIA, 2011).
Os rolamentos limitam, ao máximo, as perdas de energia em consequência
do atrito, sendo geralmente constituídos de dois anéis concêntricos, entre os quais
são colocados elementos rolantes como esferas, roletes e agulhas. Os rolamentos
de esfera (Figura 22) compõem-se de:
Figura 22 – Componentes de um rolamento de esfera (OFSSETBLOG, 2011)
O anel externo é fixado no mancal, enquanto o anel interno é fixado
diretamente no eixo.
2.17 MANCAIS
O Mancal é bem definido como suporte ou guia em que se apóia um eixo, no
local onde existe contato entre a superfície do eixo e a superfície do mancal, ocorre
atrito. Conforme a aplicação deste mancal, ou seja, se é necessário que este
trabalhe em maior rotação ou se é necessário que este suporte maiores cargas
aplicadas de maneira axial ou mista, defino se o mancal apropriado é um de
deslizamento ou de rolamento.
48

Figura 23 – Exemplo de mancais (RCC, 2011)
Os mancais de deslizamento são constituídos de uma bucha fixada a um
suporte. São geralmente usados em maquinas pesadas ou em equipamentos que
trabalhem em baixa rotação, pois a baixa velocidade permite que os componentes
em atrito não super aqueçam. O uso de buchas e de lubrificantes ajuda a reduzir
esse atrito, melhorando assim a rotação do eixo. As buchas geralmente são ocas e
compostas por materiais macios, como ligas de bronze e de outros metais leves.
Existem também os mancais de rolamento (Figura 23), necessário em
aplicações onde são desempenhadas maiores velocidades e em aplicações onde é
necessário menor atrito. Este tipo de mancal comporta rolamentos que são
classificados em função dos seus elementos girantes e conforme a carga que estes
suportam, podendo ser dividido em: rolamento de esferas, rolamento de roletes e
rolamento de agulhas, com relação a carga pode ser dividido em axiais e mistos
(TC200, Vol. 1 aula 17, 1997).
2.18 ELEMENTOS DE TRANSMISSÃO DE FORÇA E MOVIMENTO
Os componentes que podem variar a velocidade de um eixo são:
engrenagens, correias, correntes de elos, correntes de buchas e rodas de atrito.
Na transmissão por correia, a correia um pouco elástica abraça duas ou
mais polias, transmitindo, assim, a força tangencial por meio do atrito entre
correia e polia. Aqui a força de apoio na polia, necessária, deve ser
produzida pela tensão suficiente na correia. Para que isto ocorra realmente
dispõe-se de vários tipos de correias no mercado para atender os mais
diversos casos de aplicação. E ainda para que estas venham a ter eficiência
no desempenho da transmissão. A transmissão de movimento rotativo de
um eixo para outro, ou transformação de movimento rotativo em linear,
ocorre em quase toda a máquina que se possa imaginar. As engrenagens
constituem um dos melhores meios dentre os vários disponíveis para essa
transmissão. A engrenagem é um elemento de máquina de alta
responsabilidade. Por isto a precisão de seu cálculo de resistência é
fundamental, (SHIGLEY, 1984).
49

2.19 AÇO INOXIDÁVEL
O aço inoxidável (Figura 24) foi descoberto por Harry Brearley (1871-1948),
que começou a trabalhar como operário numa produtora de aço com a idade de 12
anos, na sua terra natal, Sheffield (Inglaterra). Em 1912, Harry começou a investigar,
a pedido dos fabricantes de armas, uma liga metálica que apresentasse uma
resistência maior ao desgaste que ocorria no interior dos canos das armas de fogo
como resultado do calor liberado pelos gases.
De início a sua pesquisa consistia em investigar uma liga que apresentasse
uma maior resistência a corrosão. Porém, ao realizar o ataque químico para
revelar a microestrutura desses novos aços com altos teores de cromo que
estava a pesquisar, Brearley notou que o ácido nítrico - um reactivo comum
para os aços - não surtia efeito algum. Brearley não obteve uma liga
metálica que resistia ao desgaste, obteve porém uma liga metálica
resistente a corrosão. A aplicação imediata foi destinado para a fabricação
de talheres, que até então eram fabricados a partir de aço carbono e se
corroíam com facilidade devido aos ácidos presentes nos alimentos,
(WIKIPÉDIA, 2011).
Figura 24 – Aço Inoxidável (QUALINOX, 2010)
A resistência à oxidação do aço inox se dá a uma fina película de óxido de
cromo criada sobre sua superfície através da presença de no mínimo 11% de cromo
na liga ferrosa, assim quando em contato com o oxigênio é formada a película, esta
sendo impermeável e insolúvel nos meios corrosivos usuais. O gráfico (Figura 25)
demostra o nível de corrosão relacionado a quantidade de cromo na liga ferrosa
(WIKIPÉDIA, 2011).
50

Figura 25 – Gráfico de Porcentagem de Cromo x Corrosão (PIPESYSTEM, 2009).
Podem ser encontrados outros elementos na composição do aço inox, para
isso depende da finalidade de aplicação do mesmo, estes elementos são: Titânio,
Silício, Níquel e Molibdênio.
2.20 PROCESSOS DE SELAGEM E EXEMPLOS DE MERCADO
A principal finalidade de todo sistema de embalagem para materiais médicos
que serão esterilizados é a segurança da esterilidade até os produtos serem
utilizados no paciente. Para garantir a esterilização é necessária uma limpeza de
boa qualidade para remover resíduos dos instrumentos, e também uma selagem
perfeita, para que depois de esterilizado, o equipamento não torne a se contaminar.
O processo de selagem é iniciado logo após a limpeza e a assepsia, e é
essencialmente composto pelo material a ser embalado, papel grau cirúrgico no
caso, e resistência quente na temperatura correta e pelo tempo correto.
Processo pelo qual as embalagens são hermeticamente fechadas, garantindo
a sua esterilidade desde o momento da esterilização até o momento do uso, com a
condição da largura total da área de selagem não deverá ser inferior a 6 mm (NBR
13386: 1995).
O exemplo da Figura 26 é uma seladora de papel grau cirúrgico manual, onde
necessita do operante pegar o material limpo, cortar com uma tesoura o tamanho
estipulado pelo mesmo que caiba o material dentro, colocar a parte a selar na área
designada da máquina, apertar a resistência contra a base e aguardar o tempo
necessário, fazendo isso dos dois lados que normalmente há para selar.
Tal equipamento, não permite um processo contínuo de “produção”, pois não
possui nenhum sistema de automação que o permita realizar este processo.
51

Figura 26 – Seladora manual disponível no mercado (CATALOGOHOSPITALAR, 2011)
2.21 CONECTOR ELÉTRICO ROTATIVO
O Conector Elétrico Rotativo (Figura 27) um conector composto por dois
rolamentos blindados, um em cada extremidade. Na parte exterior do rolamento os
conectores elétricos que ligam-se a parte elétrica da máquina, e na parte interna do
rolamento, os conectores que ligam-se na parte giratória. Esse tipo de conector é a
opção mais viável para aplicar em eixos giratórios de até 360˚ contínuos como o
caso do projeto.
Figura 27 – Conector elétrico rotativo utilizado no projeto
52

3 SELADORA PGC
3.1 IDEIA DE CONSTRUÇÃO
A ideia de elaboração da SELADORA PGC (Figura 28) partiu de uma reunião
informal entre os alunos presentes no grupo de criação desta e o Prof. desta
faculdade Dr. Rogério Vieira Reges, após convite do coordenador dos cursos de
engenharia da Universidade Paulista – UNIP, Prof. MSc. Josemar A. dos Santos
Junior para apresentação de ideias de projetos de engenharia mecatrônica
integrada a outras áreas. Na discussão foram apresentados os melhoramentos de
assepsia dos instrumentos cirúrgicos dos alunos de odontologia da UNIP e também
o dispêndio de tempo que ocorre no processo de embalagem dos instrumentais
odontológicos manualmente, alem das desvantagens do processo manual de
embalagem que são:
• Não padronização do processo
• Maior gasto de tempo e material no processo
• Riscos de acidentes no manuseio dos instrumentos
Figura 28 – Projeto inicial SELADORA PGC
3.2 PROPOSTA DO PROTÓTIPO
A principal proposta do trabalho é a realização de um projeto que possibilite
ao usuário não interferir e não entrar em contato com o material antes de entrar na
embalagem de papel grau cirúrgico, garantindo assim uma melhor assepsia do
53

material, e tornar um processo trabalhoso e caro, pela quantidade de mão de obra,
em um processo mais em conta e com desempenho contínuo.
Há máquinas disponíveis no mercado que utilizam um nível a mais de
automação do que a máquina exemplificada, como no exemplo da Figura 29, onde
são colocadas correias para transporte do material ao longo do processo de
selagem além de um controlador de temperatura para garantir que o processo
ocorra conforme a regulagem do equipamento.
Figura 29 – Seladora semi-automática (CATALOGO HOSPITALAR, 2011)
O processo de embalagem e selagem manual tem como desvantagens:
• Contato do operador com o material limpo, possibilitando uma nova
contaminação;
• O reprocesso demorado e trabalhoso, como quando ultrapassa a validade da
esterilização, necessita de muita mão de obra, tornando o processo caro;
• O papel grau cirúrgico tem como característica a impossibilidade de
reutilização tornando necessário seu descarte;
• Contaminação eminente do operador em contato com o material a ser limpo.
3.3 FORMA DE CONSTRUÇÃO
A forma de construção da SELADORA PGC foi baseada em sistemas
presentes na indústria, tendo como idéia sistemas contínuos de embalagem
compostos por roletes. No processo de selagem o instrumento cirúrgico escorrega
através de uma rampa de inox com angulação de 45º, passa entre 2 roletes de
selagem que selam as laterais a frente e a parte de trás da embalagem através de
resistências em forma de fitas chatas, compostas por níquel-cromo, assim que
selada a embalagem é perfurada por uma faca serrilhada e guilhotinada por uma
54

resistência, em formato de fita, que estão acopladas ao rolete de selagem, mas este
processo só é possível graças ao par de roletes de tração, que alimentado por outra
rampa de inox auxilia no cisalhamento dos componentes do papel grau cirúrgico.
Além de auxiliar na separação da embalagem do rolo de papel grau cirúrgico, o
rolete de tração tem o papel de encaminhar o instrumento cirúrgico já embalado para
a bandeja de saída, finalizando assim o processo.
3.4 ELETRÔNICA APLICADA NA SELADORA PGC
O protótipo utiliza de diversos componentes eletrônicos analógicos e digitais
para fazer todo o processo de empacotamento dos materiais cirúrgicos em uma
embalagem com aproximadamente 25 cm de comprimento e 16,5 cm de largura,
sendo utilizados sensores fotoelétrico, resistências elétricas para efetuar a selagem,
relés diversos para controle dos motores, transformadores de 12 Vcc e 5 Vcc,
display LCD (Visor de Cristal Liquido) para indicar todas as etapas do processo da
SELADORA PGC, motores para acionar uma transmissão através de correias e
engrenagens, os mesmo trabalha com corrente contínua, de forma geral
explicaremos todos os circuitos eletrônicos que foram confeccionados manualmente
para serem controlados via microcontrolador ou basicamente o cérebro de comando
de todo processo de selagem.
Toda a parte eletrônica veio para facilitar na automação do projeto visando
aperfeiçoar o processo de selagem dos instrumentos que serão utilizados, sendo
empregados diversos componentes eletrônicos em diversas placas de controle de
sinais de entrada e saída que serão agregadas ao microcontrolador, facilitando
assim o controle de todas as etapas dos processos deste protótipo, componentes
estes que são diodos, transistores, trimpots, resistores, potenciômetros e etc.
Algumas destas placas possuem LEDs (Light-Emitting-Diode) para indicar se os
sinais de tensão que as alimenta esta efetivamente ativo, cada placa é ligada aos
seus respectivos componentes, como: motores, resistências, e sirene de indicação
de segurança, tanto para o operador quanto para a preservação dos componentes
do protótipo.
55

3.4.1Esquema de acionamento dos componentes elétricos
Para o acionamento dos motores, bombas e resistor térmicas deste projeto
utilizamos de diversas estruturas que contém relés, diodos, transistores, resistores,
para que fosse possível ligar de forma indireta todos os elementos, sendo todo o
sistema governado por microcontroladores, os componentes do sistema possuem
sistemas de proteção, para que estes não possam ser danificados.
Estas estruturas foram confeccionadas manualmente para fazer o controle
dos giros dos motores para ambos os lados, para acionamento de qualquer
componente que fosse ligado a uma rede monofásica de tensão alternada 220 V,
comumente utilizada na cidade de Goiânia, fazendo com que o microcontrolador
mande um sinal de tensão e através dele essas placas conseguiam acionar estes
elementos sem danificar os elementos acionados. Por ser de fácil manutenção e
substituição preferimos criar essas estruturas e não comprar em sites bem
renomados, pois atualmente diversas revistas online que trabalham com as mais
variadas áreas de automação e eletrônica ensinando diversos elementos para
controle dos mais diversos elementos de acionamento. Com isso criamos elementos
acionadores dos mesmos (Figura 30 e 31).
Figura 30 – Placa Controle Sentido de Giro Motor 12 Vcc.
56

Figura 31 – Placa Controle para Acionamentos de Sistemas Corrente Alternada 220 v.
Cada elemento utilizado nestas placas de controle de tensão serão abordados
adiante, pois as mesmas são úteis para controlar giros de motores, controlar os
diversos acionamentos que temos neste trabalho, porém para que fique clara a
função específica de cada uma delas é interessante que se entenda o que cada
elemento contido nelas fazem.
3.4.2 Utilização de sensores fotoelétricos na SELADORA PGC
Foram utilizados no projeto diversos sensores fotoelétricos, com circuitos
elétricos e instalação semi-artesanal, circuitos estes feitos manualmente seguindo a
risca aos mesmos sensores comercializados para indústrias, porém com o custo
reduzido e efetivando o mesmo trabalho destes. O mesmo foi confeccionado
manualmente, foram seguidas as etapas abaixo:
• Primeiro: Desenho do circuito eletrônico;
• Segundo: Corrosão das placas emissoras e receptoras do circuito fotoelétrico;
• Terceiro: Furo das placas emissora e receptoras;
• Quarto: Solda dos componentes;
• Quinto: Teste das placas, para verificar se elas estão funcionando de forma
perfeita;
• Sexto: Acoplagem no sistema de selagem.
Estes sensores serão utilizados para iniciar e para finalizar o processo de
selagem, sendo empregados em dois pontos, sendo eles, na entrada do
instrumental que estará na iminência de ser selado, e na bandeja de saída, onde
57

indicara que o instrumental já embalado está pronto para ser retirado, finalizando
assim o processo da SELADORA PGC.
Com o sensor fotoelétrico é possível detectar, por exemplo, um objeto para
que posteriormente seja possível ligar um motor, sendo direcionados para o
procedimento de selagem garantindo assim total segurança de que o objeto que
incidir a sua frente entre o emissor e o receptor fazendo com que este receptor capte
o objeto e altere sua resistência interna emitindo um sinal ao elemento a ser
controlado, sinal este que será enviado ao microcontrolador com uma tensão de no
máximo 5 Vcc, pertinente a este, não ocasionando maiores danos ao mesmo, com
isso pensou-se que utilizar o sensor fotoelétrico seria eficaz para estas funções pré-
estabelecidas, pois o mesmo pode ficar a uma distância razoavelmente maior que os
sensores indutivos que também seriam próprios para esses procedimentos, porém o
sensor indutivo deve ficar a uma distância bem pequena na casa dos milímetros, já o
sensor fotoelétrico pode ficar mais distante em alguns centímetros entre base
emissora e base receptora, e pelo custo benefício optamos pela a criação dos
mesmos e não a obtenção do sensor fotoelétrico que teriam um alto custo, pois nos
comércios só encontra-se sensores fotoelétricos de usos industriais. Nesse protótipo
utilizamos para emissor um resistor de 100 K ohms um diodo 4004 de uso comum e
um LED vermelho de alto brilho comumente encontrados nos comércios de
eletrônica, já para trimpot de 100 K, LEDs de alto brilho verde e vermelho, transistor
BC 558, diodo 4148 e o principal o LDR de uso comum utilizado neste caso como
resistor que será excitado ou não quando algum objeto incidi-lo, sendo assim
transmitindo ou não o sinal para o microcontrolador. Abaixo layout da Placa
Receptora (Figuras 32 e 33):
Figura 32 – Placa Emissora e Layout da mesma.
58

Figura 33 – Placa Receptora e Layout da mesma.
Procedimento para instalação do sensor fotoelétrico:
• Primeiro: Foram feitos os furos nas laterais de todos os sensores fotoelétricos
tanto da base emissoras como na base receptora, para que pudéssemos
parafusá-los da forma correta ao projeto;
• Segundo: O sensor fotoelétrico tem uma característica peculiar tanto para a
base emissora quanto para a base receptora que deve ficar um em frente ao
outro, sendo assim temos que procurar a forma correta de posicioná-los para
que o objeto em que irá incidi-lo fique ao meio das duas estruturas;
• Terceiro: Deve-se posicionar o objeto a ser detectado até descobrir o ponto
em que o mesmo será detectado sem maiores problemas;
• Quarto: Após ser encontrada a posição correta foi iniciada a fase de testes
até o ponto em que foi possível encontrar o erro atuante nestas placas, pois
um objeto a ser detectado pode ficar num campo onde este pode não ser
detectado pelo receptor LDR (Resistor Dependente de Luz) que basicamente
é um resistor que dependente de Luz para transmitir essa informação ao
cérebro do protótipo, temos neste momento um erro que pode atrapalhar todo
nosso processo, podendo adiantar ou atrasar nosso processo em alguns
milésimos de segundos ou mesmo segundos, sendo assim o mesmo deve ser
calculado sua posição correta;
• Quinto: Último passo a ser verificado é que após fixado as duas bases uma
importante função a se fazer é regular o trimpot que está contido na base
receptora que tem a função idêntica a de um potenciômetro, porém neste
caso o mesmo serve para regular a intensidade de recepção luz emitida pelo
LED (Diodo Emissor de Luz) emissor contido na base emissora, com isto o
59

trimpot poderá receber mais ou menos sinais de luz vindas da fonte emissora
(BRUSAMARELLO, 2005).
3.4.3 Transformadores utilizados no protótipo
Na SELADORA PGC foram utilizados dois transformadores e seis fontes
sendo eles, um transformador com o primário de 220 Vca e secundário de 12 Vcc ou
16 Vcc com amperagem de até 15 A (Figura 34), este transformador será utilizado
para todas os circuitos com alimentação de 12 Vcc da seladora, um transformador
com primário de 220 Vca e secundário de 5 Vcc com amperagem de até 500ma,
este alimentará os circuitos do microcontrolador e o próprio microcontrolador e as
seis fontes que são iguais, com primário que pode ser variado entre 110 Vca e 220
Vca e secundário que vária de 0,1 Vcc – 30 Vcc e 0,1 A à 3 A de corrente máxima
(Figura 35), estás fontes alimentam os resistores de selagem, o motor dos rolos de
selagem, o motor dos rolos de tração e os relés auxiliares.
Figura 34 – Transformador 12 Vcc / 16 Vcc, 15 A e Transformador 12 Vcc, 20 A respectivamente.
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