Artigo definitivo 2

AMASSADOR DE LATAS MICROCONTROLADO

Igor Caponi Souza – icaponi@hotmail.com1
Igor Hereda Simões – igorhesi@hotmail.com1
Jorge Emilio Bomfim da Silva Filho – jebsfilho@hotmail.com1
Luciana Vergne Ribeiro Ferreira – veergne@hotmail.com1
1
UNIFACS – Universidade Salvador
PA7, Rua Vieira Lopes, nº. 2 - Rio Vermelho
41.940-560 – Salvador – Bahia

Resumo: A equipe “LEDFOUR” optou pela construção de um amassador de latas automatizado
com uma estrutura resistente de ferro e um sistema fundamentado na pneumática, composto por
sensores fim de curso e LED emissor e receptor de raios infravermelhos, além de um
microcontrolador programado na linguagem c++. Este projeto foi desenvolvido visando o
aprimoramento em torno do processo de compressão de latas, a partir de um microprocessador
que dispensará a presença de uma pessoa para controlar a máquina, economizando ainda mais
tempo, e proporcionando um maior conforto. O protótipo contribui com o processo da
reciclagem, minimiza a força humana e dispensa o uso de computador. O consumo de latas em
2014, ano da copa do mundo no Brasil, tende a ser muito maior, por isso, a equipe visualiza
importância da implementação deste em estádios de futebol.

Palavras-chave: Amassador de latas, Microcontrolador, ARHTE.

1. Introdução

São inúmeros os benefícios sociais, econômicos, ambientais e políticos provindos da
reciclagem de alumínio, sendo, portanto, um ato sustentável. A obtenção de alumínio em um
processo de reciclagem tem um gasto de apenas 5% da energia elétrica necessária para a extração
do mesmo a partir da bauxita, minério o qual é obtido o alumínio em um processo primário.
Além disso, 1 kg de alumínio reciclado poupa 5 kg de extração da bauxita¹. O mercado de
reciclagem cresce à medida que aumenta também a conscientização e a participação de diversas
classes sociais em torno deste.² Portanto, há neste mercado uma crescente busca por avanços
tecnológicos que sejam catalisadores de uma maior produtividade.
O grupo “LEDFOUR” desenvolveu um compactador de latas para que este possa ser
utilizado em bares e restaurantes, além de estádios de futebol, visto que neste último é proibido o
consumo de bebidas em garrafas de vidro, concentrando significativamente o consumo de
bebidas em latas de alumínio.
Hoje, encontra-se em tramitação na Câmara de Deputados o projeto de lei 917/11, elaborada
pelo deputado Washington Reis, que tornará obrigatório o uso de amassadores de latas nos
estabelecimentos citados, exceto estádios de futebol. Àqueles que infringirem a lei, haverá

Projeto Interdisciplinar ARHTE.
Universidade Salvador - UNIFACS
E-mail: apoio.arhte@gmail.com

punição com base nas Leis de Crimes Ambientais (9.605/98). Por consequência disso, a busca
pela adequação a esta lei irá aumentar significativamente a procura por compactadores de lata.

“O amassamento da lata de alumínio reduz em 20% o seu volume. É importante
que os estabelecimentos comerciais que comercializam bebidas em lata e os
consumidores contribuam para o esforço de reciclagem. Os amassadores têm um custo
irrisório, e podem ser operados, mesmo em bares e restaurantes, em muitos casos, pelos
próprios consumidores. Além disso, a reciclagem de alumínio vai estimular a
consciência ecológica e incentivar a reciclagem de outros materiais.”
Washington Reis (Rio de Janeiro, 2011).

O compressor de latas automatizado poupa tempo e esforço humano, além de proteger contra
possíveis lesões causadas ao amassar as latas. Contribui também para a redução de espaço
necessário para armazenamento e transporte do material, sendo um facilitador para o processo de
reciclagem.
O sistema é composto por sensores fim de curso, infravermelho, compressor odontológico,
válvula solenoide, pistão pneumático e um circuito integrado, tendo como componente principal
o microprocessador PIC 16F628A, além de componentes adjacentes.
Conclui-se que a utilização de um sistema microprocessado oferece inúmeras vantagens em
relação ao uso de portas paralelas, pelo fato de oferecer ao projetista ampla gama de trabalho, no
qual se pode em um curto espaço de tempo e com menos componentes externos, fazer o que seria
oneroso realizar com circuitos tradicionais.

2. Fundamentação teórica

2.1 Histórico e Criação

No projeto elaborado pela Organização das Nações Unidas (ONU), presidida pela primeira-
ministra da Noruega Gro Harlem Brudtland, na Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e
Desenvolvimento, utilizou-se pela primeira vez, em 1983, o termo “Desenvolvimento
Sustentável”, no qual se integra a questão ambiental ao termo “Desenvolvimento Econômico”. A
partir disso, implementou-se o incentivo à prática dos 3R’s: Redução, Reutilização e Reciclagem,
que orientam, respectivamente, minimizar a obtenção de produtos desnecessários, reaproveitar
embalagens e, por fim, separar o que pode ser utilizado como matéria-prima na fabricação de
outros produtos.
Com esse incentivo, uma das áreas que muito se desenvolveu foi a reciclagem das latas de
alumínio. O processo inicial, ou seja, a compactação da lata, necessária para a redução do espaço
ocupado pela mesma, era feita pelos próprios catadores de latas, utilizando para isso a própria
força do corpo, normalmente pelo pé, o que pode causar lesões e desconforto.
Buscando a melhoria na eficiência deste processo, foi criado o amassador de latas
exclusivamente mecânico, onde a força física ainda é utilizada, porém os riscos de lesões por
parte do ato de amassar a lata é, sem dúvidas, menor, pela razão de não haver contato do corpo
com a lata na hora da compactação.


Avanços tecnológicos promoveram um sistema ainda mais eficiente, que dispensa o uso de
força física na primeira fase do processo de reciclagem. Assim, surge o amassador de latas
automatizado, que proporciona uma maior economia de tempo, espaço, conforto, além de evitar
possíveis lesões ao corpo humano.

2.2 Justificativa da escolha do pistão pneumático

A escolha do pistão pneumático se deu por este trabalhar com ar comprimido, já que é um
projeto que visa o meio ambiente e esta é uma forma não poluente de se gerar força.
O ar comprimido é formado pelo ar atmosférico compactado por meios mecânicos, ou seja,
por compressores que compactam o ar até a pressão de trabalho desejada. Trabalhar com o ar
comprimido garante segurança a partir do perfeito funcionamento do equipamento diante de
temperaturas externas, não exigindo instalações de proteção contra explosão e sobrecargas. Outra
vantagem é que o sistema de filtragem torna o ar comprimido limpo e se eventualmente ocorrer
vazamento nas tubulações, ou em outros elementos mal vedados, o ambiente não ficará poluído.
Logo, o ar comprimido não produz impurezas.
O ar comprimido pode, sem dificuldade, ser armazenado, em reservatórios sendo
indispensável nos aparelhos pneumáticos, pois permite alcançar altas velocidades de trabalho ao
transformarem a energia pneumática em movimentos retilíneos por longas distâncias.

3. Metodologia

Fundamentado na estrutura e objetivado no amassador de latas exclusivamente mecânico, o
grupo “LEDFOUR” produziu o protótipo de um compactador automatizado, controlado por meio
de um microcontrolador auxiliado por sensores fim de curso e LED’S receptores e emissores de
raios infravermelhos.
Inicialmente, foi definida a estrutura eletrônica, na qual havia as opções de se trabalhar com
porta paralela ou microcontrolador. Concluiu-se que a melhor opção seria uma estrutura
microprocessada. Com a ajuda de programas simuladores, Proteus Isis 7 Professional e Ares 7
Professional, a placa de circuito foi confeccionada. Posteriormente, com o programa Sketchup 8
foi possível fazer um esboço da estrutura mecânica e dimensionamento do pistão, duto (local
onde armazenará e conduzirá as latinhas de alumínio), fonte alimentadora, placas de circuitos,
válvula solenoide e sensores fim de curso e infravermelho.
Os componentes do esmagador de latas são: um pistão pneumático, uma válvula solenoide,
uma fonte de alimentação e duas placas de circuito, sendo uma de controle, microcontrolador PIC
16F628A, resistor de 330nΩ, dois capacitores (um de 0.33µF e outro de 0.1 µF), seis bornes para
conexões, estes responsáveis de dispensar o uso de soldas, LED, infravermelho, dois sensores de
fim de curso, uma chave seccionadora, um regulador de tensão 7805, um relé de 5V, um diodo
n4007. Para impulsionar o pistão, foi utilizado um compressor odontológico.
Válvula Solenoide – Interrompe ou viabiliza o fluxo de ar que provém do compressor. Ela é
formada por duas partes principais, que são corpo e bobina solenoide. A bobina é constituída por
um fio enrolado em um cilindro. Ao passar corrente elétrica neste fio, será gerada uma força no
centro da bobina, o que faz com que o êmbolo da válvula seja acionado, proporcionando assim o
sistema de abertura e fechamento. Já o corpo possui um dispositivo que permite que haja a
passagem de fluídos, quando sua haste é acionada pela força da bobina. Esta força fará com que o
pino seja puxado para o centro da bobina, permitindo a passagem do fluído. Já o processo de

fechamento dessa válvula ocorrerá quando a bobina perde energia, porque o pino exerce uma
força com o seu peso e com a mola que tem instalada.
Compressor Odontológico - Fornece ar para impulsionar a haste do pistão, sendo o mesmo não
controlado pela placa de controle, pela razão deste não ser de ar direto e sim a balão, ou seja,
quando este chega a uma determinada pressão interna o mesmo irá interromper o seu trabalho e
voltará quando tiver uma oscilação de 2 bar, atingindo o valor máximo de 6,9 bar e o valor
mínimo de 4,9 bar.
Pistão pneumático com cilindro de dupla ação - Transformar a pressão do ar confinado em
movimento linear de uma única direção. A força resultante é produto da área do diâmetro interno
com a pressão de trabalho. Possui duas aberturas, uma para o avanço e outra para o retorno.
Microcontrolador PIC 16F628A - O mesmo é composto pela ULA (Unidade Lógica Aritmética
- do inglês ALU), que está diretamente ligado ao registrador W (Work). No canto superior
esquerdo temos a memória de programa e saindo desse bloco temos um barramento de 14 bits
(Program Bus 14). Mais ao centro está à memória de dados (RAM). Ela já possui o barramento
de 8 bits (Data Bus 8). Do lado direito podemos visualizar as portas com todos os seus pinos de
I/O. Na parte inferior se encontram os periféricos, tais como a EEPROM, os Timers, o
comparador interno, o módulo CCP e a porta serial USART. Um pouco mais ao centro temos o
registrador STATUS. Na parte superior temos ainda o contador de linha de programa (Program
Counter) e a pilha de oito niveis (Stack). Temos ainda os circuitos internos de reset, osciladores,
Watchdog Timer (WDT), Power-up e Brown-out internos. Segundo os dados do datasheet da
Microchip.

4. Resultados

Este projeto está adequadamente elaborado seguindo os requisitos do projeto ARHTE, além
de incentivar e colaborar para o processo de reciclagem.
A compressão das latas através de um pistão pneumático controlado por um sistema
microprocessado é uma alternativa econômica e ambientalmente viável para a implantação deste
amassador de latas em bares e restaurantes, além de estádios de futebol, a fim de contribuir para
com o processo de reciclagem. O volume ocupado por essas latas é facilmente reduzido,
facilitando o armazenamento e transporte das mesmas.
O volume ocupado pela lata antes dela ser amassada é de 132,03cm³ correspondente a 350
ml, após a ação do compactador a mesma irá ficar com aproximadamente 52,81cm³, ou seja,
140ml.

5. Desenho técnico

A estrutura mecânica do protótipo inicialmente foi feita no simulador Sketchup versão 8,
porém algumas dificuldades foram detectadas, como o posicionamento dos sensores fim de curso
e infravermelho. Pensava-se inicialmente no alumínio como material para a estrutura mecânica
do trabalho.


1 2

Figura (1) e (2) – Em (1) visão frontal, e em (2) visão lateral do primeiro desenho estrutural
elaborado pela equipe.
A preocupação com a resistência do material ao impacto do pistão induziu a mudança do
material de alumínio para placa de ferro de 3mm, além de mudanças para a otimização de espaço
e locais para dimensionar os sensores. Mesmo com as mudanças, ainda foram encontradas
dificuldades para dimensionamento dos sensores.

3 4

Figura (3) e (4) – Em (3) visão semilateral, e em (4) visão frontal do segundo desenho
estrutural elaborado pela equipe.

Novamente, não foram verificadas soluções para o problema do dimensionamento, havendo a
necessidade de elaborar outro desenho estrutural. Por fim, a estrutura final foi elaborada tendo como
base o desenho seguinte:

5 6

Figuras (5) e (6) – Em (5) visão semilateral, e em (6) visão frontal do desenho estrutural final
elaborado pela equipe.


7 8

Figuras (7) e (8) – Em (7) visão superior, e em (8) visão inferior do desenho estrutural
final elaborado pela equipe.

6. Programação

#include <16F628A.h>
#define led_power PIN_B0 // indica que o amassador está ligado
#define led_teste PIN_B2 // indica que o PIC está funcionando corretamente.
#define sensor_fdc1 PIN_B3 // sensor fim de curso 1 (posição inicial)
#define sensor_fdc2 PIN_B4// sensor fim de curso 2 (posição final)
#define sensor_infra PIN_B5 // infravermelho para detectar a presença de uma lata
#define pistao PIN_B6 // relé da válvula que controla o pistão
output_high(led_power);
// pistão na posição inicial
while(!input(sensor_fdc1)){
output_low(pistao); // pistão volta
}
//Entra no loop:
while(true){
output_high(led_teste); // indicando que o PIC está funcionando
if(input(sensor_infra)){ // detectou a lata
while(input(sensor_fdc1 ) && input(sensor_infra)){
output_high(pistao); // pistão avança
delay_ms(800);
output_low(pistao); // pistão volta à posição inicial
delay_ms(300);
output_low(led_teste);
delay_ms(100); // faz com que o intervalo que o led pisca seja perceptível
}}}}

Tendo como base a programação acima, encontra-se abaixo a visualização do fluxograma:


7. Discussão Matemática

Força e pressão são grandezas físicas importantes para a pneumática.
Força - é um agente capaz de provocar deformações (efeito estático) ou acelerações (efeito
dinâmico) em um corpo.
Pressão – é o quociente da divisão da intensidade de uma força pela área onde ela atua.
A força do pistão é obtida a partir da fórmula:

( )

Onde F representa Força, em Newtons, P representa a pressão do ar comprimido que
impulsiona a haste do pistão, em bar ou Pascal, e A representa a área útil do êmbolo, em cm².
Nesta fórmula, estamos desprezando as forças de atrito.
Logo, no curso de avanço:

Onde D representa o diâmetro do êmbolo.
Desconsiderando as perdas por causa da vazão da mangueira que transportará o fluxo de ar
comprimido e admitindo-se  = 3,14, D = 1,27cm, , e P = 6,9 bar, temos:

|

A pressão que o tarugo acoplado ao pistão irá exercer para amassar a lata será calculada a
partir dessa força:
( )

A área da secção transversal do tarugo é de 9π cm². Substituindo os valores, temos que:

P é a pressão em bar, F é à força do pistão em kgf, e A é a área da secção transversal do
tarugo em cm².
Tendo como parâmetro um material de liga 1050³, têmpera4 H 14, limite de escoamento de
70 Mpa ou 700 bar, é necessário que haja sobre a área da espessura do alumínio no meio da lata
uma pressão igual ou superior a esse limite de escoamento para que se tenha regime plástico, ou
seja, amasse com deformação irreversível, pois se esse valor for menor, ela deforma em regime
elástico.
A força efetiva sobre a lata é igual ao produto da pressão do tarugo pela área do fundo da
lata. Só que, ao longo da lata, a área constituída de alumínio é bem menor, sendo uma
circunferência. A força sobre a lata dividida pela área neste local resultará numa pressão que terá
que ser maior que o valor de 700 bar. Nos testes feitos com o amassador, verificou-se que esse
valor foi atingido ou ultrapassado, já que houve deformação irreversível da lata.

Fundo da lata Meio da lata
Legenda:
Alumínio

A velocidade do pistão pode ser proporcionalmente elevada de acordo com a bitola da
mangueira a ser utilizada para conectar o ar provindo do compressor odontológico à válvula, em
uma relação inversa. A explicação disso é feita a partir do entendimento de vazão, ou seja, a
relação de volume sobre tempo. Se o volume de ar sobre tempo fornecido será o mesmo em uma
mangueira de bitola menor, a velocidade então irá aumentar, pois a vazão é a mesma.

( )

( )
Logo,

Q representa a vazão em m³/s, A representa a área de secção transversal da mangueira em
m², t representa o tempo em s (segundos), e v representa a velocidade em m/s.
A força do pistão pode ser elevada com a utilização de compressores de maior pressão.

8. Orçamento


Materiais Quantidade Valor unitário Valor Total
Relé de 5v 1 R$ 5,00 R$ 5,00
Válvula Solenóide 1 R$ 70,00 R$ 70,00
Pistão Pneumático 1 R$ 120,00 R$ 120,00
Placa de cobre (25x25cm) 1 R$ 25,00 R$ 25,00
Sensor Fim de curso 2 R$ 16,00 R$ 32,00
Infravermelho 1 R$ 9,00 R$ 9,00
Microcontrolador 1 R$ 15,00 R$ 15,00
Bournes 6 R$ 0,50 R$ 3,00
Fonte de alimentação 1 R$ 100,00 *********
Compressor 1 R$ 400,00 ********* Tabela 1:
Estrutura mecânica 1 R$ 300,00 R$ 300,00 Gastos tidos para a
Capacitor 1 R$ 0,50 R$ 0,50 construção do protótipo.
Resistor 1 R$ 0,20 R$ 0,20
Diodo 1 R$ 1,00 R$ 1,00
LED 1 R$ 0,50 R$ 0,50
Soquete 1 R$ 2,00 R$ 2,00
Percloreto de ferro 500g R$ 18,00 R$ 18,00
Acrílico 50x33cm R$ 40,00 R$ 40,00
********* Não houve
Plotagem 50x33cm R$ 25,00 R$ 25,00
gasto
TOTAL R$ 666,20

9. Considerações finais

9.1 Conclusão

Segundo a equipe, o conhecimento teórico e a prática têm que andar lado a lado para a
superação de obstáculos na elaboração do projeto.
Com o intuito de ganhar experiência e juntar os conhecimentos adquiridos em sala de aula, a
equipe desenvolveu o amassador de latas visando a sustentabilidade, reciclagem, apoio à eventos
culturais, como a copa do mundo e preservar a saúde humana.
E, se essa iniciativa sustentável começar a partir dos próprios estabelecimentos que
comercializam esses produtos, mais latas de alumínio estarão em condições de serem recicladas,
além de diminuir os riscos daqueles que catam essas latas em lixões.

9.2 Agradecimentos

A equipe “LEDFOUR” agradece pelo apoio e pelas críticas recebidas, fundamentais para a
construção do Amassador de latas. Agradece a todo o corpo técnico do ARHTE, em especial a
Sergio Ricardo e Christianne Dalforno, a equipe do Núcleo de Mecatrônica e Robótica (NMR) e
do Núcleo de Mecânica Aplicada, além de Cleber Albert Marques, do laboratório de
microcontroladores, Bruno Cavalcanti, amigos e familiares.

10. Referências / Citações

¹ e ² estão disponíveis em: http://www.fazfacil.com.br/materiais/reciclagem_metal.html.
Acessado em 11/11/10.
³Têmpera é uma condição aplicada ao metal ou liga, através de deformação plástica a frio ou de
tratamento térmico, propiciando-lhe estrutura e propriedades mecânicas características.
4
Alumínio comercialmente puro, muito dúcteis no estado recozido, indicadas para deformação a
frio. Estas ligas têm excelente resistência à corrosão, a qual é crescente com o aumento da pureza
da liga.
Disponível em: http://www.alcoa.com/brazil/pt/alcoa_brazil/pdfs/fundamentos-
Alum%C3%ADnio.pdf. Acessado em 03/10/11.

Livro
Mecânica dos materiais, FERDINAND P. Beer at al, 5ª EDIÇÃO, Editora Bookman.

Internet
Disponível em: http://www.acser-automacao.com.br/_downloads/3.pdf. Acessado em 15/10/11.

Disponível em: http://www2.camara.gov.br/agencia/noticias/MEIO-AMBIENTE/202045-
AMASSADORES-DE-LATINHAS-PODERAO-SER-OBRIGATORIOS-EM-BARES-E-
RESTAURANTES.html. Acessado em 28/09/11.

Disponível em:
http://www.camara.gov.br/proposicoesWeb/fichadetramitacao?idProposicao=497380. Acessado
em: 28/09/11.

Disponível em: http://www.etepiracicaba.org.br/cursos/apostilas/mecanica/3_ciclo/autopneu.pdf.

Disponível em:
http://www.extranetparker.com.br/download/automation/pdf/man_tirantado125_200_por.pdf.

Disponível em: http://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0103-
17592004000200004. Acessado em 14/10/11.

“Automatic Cans Compactor”

Abstract: The “LED FOUR” team chose to construct the automatic cans compactor with a
resistant iron structure and a pneumatic system made with limit sensors and infrared LED’s and
the microcontroller programmed in C++ language. This project was developed aiming cans
compression process upgrade from a microprocessor that helps the recycling process,
minimizing manpower and discarding the use of a computer that provides a timeless and more
comfortable operation. The use of cans in 2014, the world cup year in Brazil, tends to be much
higher so we are looking to the importance of the use of it inside football stadiums.

Key-words: Cans compactor, Microcontroller, ARHTE.

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