Este documento apresenta um estudo sobre o uso de esteiras transportadoras na construção civil, especificamente em estádios de futebol, para reduzir custos de transporte de materiais e pessoas entre diferentes níveis. O projeto desenvolveu uma esteira automatizada controlada por Arduino e comunicação sem fio XBee que pode selecionar e descartar materiais.

1. ESTEIRA TRANSPORTADORA NA CONSTRUÇÃO CIVIL
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41940-220 – Salvador - Bahia.
Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre a aplicação do uso das esteiras rolantes na
construção civil, (estádios de futebol) buscando a redução de custos dos transportes manuais
de qualquer tipo de material e transporte de operários, em obras com níveis diferentes
(inclinados), com a opção de seleção, descarte e contagem para alguns tipos de materiais que
necessite de um controle de qualidade mais rigoroso e controle de estoque, em obras onde
existe dificuldade de utilização de elevadores de cargas ou guinchos. Palavras-chave: Esteira
rolante na construção, Correias transportadoras, Automação wireless.
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2. 1 INTRODUÇÃO
As esteiras rolantes são equipamentos muito utilizados atualmente em diversas áreas
da sociedade, tais como: Aeroportos, Shopping Center, Rodoviárias, Metrôs, Mineração e etc.
O objetivo da esteira rolante será na utilização da construção dos estádios de futebol e na
seleção de materiais visando à copa do mundo de 2014. Devido ao curto prazo para a
conclusão destas obras, as esteiras rolantes serão de muita importância, tendo em vista que
existe a grande necessidade de transportar materiais, expurgo de entulhos, e da seleção destes
para coleta entre os diversos níveis do campo e arquibancadas. Por consequência terão seus
custos reduzidos em virtude da redução de tempo comparado com o transporte manual
normalmente utilizado. As esteiras rolantes também poderão ser utilizadas, para a locomoção
dos operários entre o campo e os diversos níveis das arquibancadas, reduzindo o desgaste
físico e aumentando a produtividade e conseqüentemente, redução do tempo e custo da
construção.
2 EXPOSIÇÃO
Desenvolvimento do Projeto
O anteprojeto e projeto foram desenvolvidos em AutoCAD, no qual foram elaborados os
desenhos e detalhes da estrutura com indicação das cotas, localização dos cortes e furação
para passagem dos parafusos e fixação do motor. Para a correia transportadora, foi usada uma
correia de nylon poliéster de 2 mm, com emenda feita através de corte na prensa de dente de
serra e emenda a base de vulcanização.
Foram necessárias diversas montagens e desmontagens, com ajustes dos tamanhos dos
tarugos e rolamentos, localização do motor, comprimento dos parafusos, até o perfeito
funcionamento da esteira.
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3. A automação da esteira foi feita de forma que a mesma fosse controlada por um
computador à distância sem fio, a partir de um protocolo de comunicação Zigbee, todo o
processamento foi feito pelo Arduino Uno que é uma placa com um micro controlador.
3 MECÂNICA
Motor de corrente contínua
Foi utilizado um motor de corrente contínua com tensão nominal de 12 volts, robustos
e que suporta condições de operações extremas. Esse tipo de motor é utilizado para o
acionamento elétrico de vidros em veículos automotivos. A figura 1 ilustra esse tipo de motor.
Figura 1: Motor de corrente contínua de parabrisa de carro.
Fonte: Autoria própria.
A maior vantagem deste tipo de motor é a caixa de redução que já vem presente neles.
Esta caixa de redução transforma a alta rotação do motor em torque. A redução é feita por
meio de relação de engrenagem de rosca-sem-fim onde a coroa é uma engrenagem reta com
dentes planos e o pinhão é um parafuso de rosca-sem-fim. Este tipo de engrenagem não
permite o movimento contrário, fazendo com que a coroa gire o pinhão. Esta é uma
característica muito interessante para uma esteira elevatória, pois o freio se dá apenas com o
desenergização do motor impossibilitando que o material transportado retroceda.
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4. 4 COSTITUIÇÃO ELETRÔNICA E SOFTWARE DO PROJETO
O projeto eletrônico da esteira conta com sistema de proteção contra acidente por
acionamento manual e um sistema de iluminação composto por Led’s que podem ser
acionados pela placa arduino uno acoplada ao projeto mecânico constituindo um resultado
bastante satisfatório, causando uma boa relação custo beneficio ao protótipo. Através de uma
análise de mercado buscamos incessantemente melhorar nosso projeto causando o melhor
impacto e dando um grande diferencial dos demais já existentes no mercado. Apostamos em
um sistema de proteção que trava todo o sistema mecânico de rotação da esteira quando
imediatamente informando ao operador através de uma mensagem na sua interface de
operação, via software o operador consegue ter o controle da quantidade total de materiais
que estão sendo transportadas pela esteira podendo ser interrompida a qualquer momento.
Na execução eletrônica buscamos a melhor confiabilidade através de transistores
BC545 que suporta tensões altas de ate 12V e reles de acionamentos, com isso tornando a
eletrônica bastante confiável.
Detalhamento do projeto:
Fonte ATX (Advanced Technology Extended).
Fonte: http://www.infowester.com/fontesatx.php.
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5. Como a fonte utilizada é do tipo ”chaveada” as tensões de entrada podem ser escolhidas
entre 110V ou 220V. Já as tensões de saída variam entre cada fio seguindo um padrão com
relação às suas cores. Logo a mesma alimenta todo o sistema eletrônico, ou seja, a placa
controladora que é o arduino uno, a placa de potencia e controle que faz o acionamento do
motor de corrente continua e servo motores, sensores e placa de comunicação wireless.
ARDUINO
Fonte: http://www.antratek.com/Arduino.html
O arduino possui a capacidade computacional de um Pentium Intel 286. O interessante do
projeto é que o mesmo possui a vantagem de ter todo o código fonte sob GPLv2 (IDE e
bibliotecas de funções) e as camadas de hardware sob creative commons 2.5 (share-alike),
exceto o vhdl do micro controlador da ATMEL que é proprietário. Essa prática, que permitiu
um barateamento da placa, aliada a possibilidade de expansão das funções da placa, com o
uso dos Shields, faz com que o Arduino seja o projeto de computação física open-source mais
ativo atualmente. Responsável por todo o processamento do projeto, ou seja, celebro do
projeto realizando leitura e nas entradas e realizando ativando seus atuadores que será o motor
da esteira e servo motor para descarte do objeto indesejado.
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6. Características:
Tamanho: 5,3cm x 6,8cm x 1,0cm
Micro controlador: Atmega328
Tensão de operação: 5V
Tensão de entrada: 7-12V
Pinos de (I/O) digitais: 14 (dos quais 6 são PWM)
Pinos de entrada analógica: 6
Corrente DC por pino I/O: 40mA
32KB (dos quais, 0,5KB são usados pelo
Memória Flash:
bootloader.
SHIELDS
Fonte: http://www.robotshop.com/ProductInfo.aspx?pc=RB-Ard-05
O Arduino e clones fazem uso de Shields, nas quais são placas de circuito impresso
normalmente fixados no topo do aparelho, através de uma conexão alimentada por pinos-
conectores. Estes são expansões para ele, sendo que disponibilizam várias funções
específicas, desde manipulação de motores até sistemas de rede sem fio.
No caso da esteira estamos utilizando um Shields denominado Xbee. Este Shields
possibilita a comunicação utilizando o protocolo zigbee o que nos permite, sem o uso de cabo
e com baixo consumo de energia, enviar e receber dados para a esteira.
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7. ZIGBEE
No nosso caso estamos trabalhando com uma frequência de 915Mhz (especificação
americana) e com uma taxa de transmissão de 40 kbps, possuindo um coordenador de rede
(um elemento FFD, Full Function Device) e um elemento passivo, um nó de rede (um
elemento FFD, mas funcionando como um RFD, Reduction Function Device) que tem a
possibilidade de entrar em modo sleep quando não está transmitindo, o que reduz o consumo
de energia drasticamente. Utilizamos criptografia AES nos frames da camada MAC (Media
Acess Control) e topologia ponto a ponto.
Xbee 1mW Wire Antena
Fonte: http://www.trossenrobotics.com/store/p/5200-XBee-1mW
Este é o muito popular módulo XBee 2.4GHz da Digi. Esses módulos possuem o stack
802.15.4 ou 915Mhz (a base do ZigBee) e usam um simples set de comandos seriais. Estes
módulos permitem uma comunicação muito confiável e simples entre micro controladores,
computadores, sistemas, qualquer equipamento com uma porta serial ponto a ponto e redes
multiponto são compatíveis, na aplicação empregada na esteira utilizou-se da comunicação
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8. ponto a ponto, pois só possuir dois módulos de comunicação para essa aplicação.
Características:
 50mA em 3.3V
 Taxa de dados máxima de 250kbps
 Potencia de saída: 1mw (+0dbm)
 Área de cobertura: 100m
 Antena Wire
 Totalmente certificado FCC
 6 pinos de entrada de ADC 10bits
 8 pinos digitais I/O
 Encriptação 128bits
 Configuração local ou sem fio
Xbee Explore Dongle
Fonte: http://www.electrozone.dk/wireless/xbee/9819
Com o Xbee Explorer Dongle pode-se conectar seu XBEE diretamente a sua porta USB
devido a um chip FTDI que é responsável por converter de USB para Serial. Não é preciso de
cabos este dispositivo trabalha com todos os módulos Xbees, tanto Serie 1 quanto Serie 2.5,
standard e Pro. Ficará localizado no computador do operado para poder ter uma iteração do
entre as partes.
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9. Circuito de potência
Fonte: Autoria Própria
Em comparação às placas de testes (protoboards), as do tipo padrão furada tendem a se
apresentar de forma mais organizada e clara em virtude da ligação dos componentes feita por
solda, que também proporciona uma fixação confiável, diminuindo a possibilidade de
problemas em deslocamentos bruscos.
Essa placa foi desenvolvida no software Eagles, que possui a capacidade de chaveamento
do motor, aparte do transistor e relay, ou seja, permitindo ligar e desligar o motor. A
alimentação do servo motor é feito pela mesma, responsável também em alimentar os
sensores e de receber o sinal dos sensores.
.
Foto: Esteira Rolante automatizada equipe MegaTeam
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10. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A esteira projetada poderá ser adaptada às necessidades da obra, podendo variar de altura,
comprimento, inclinação e tipos de materiais a serem transportados e conseqüentemente um
projeto detalhado para cada caso. Em qualquer um desses casos haverá necessidade de
treinamento especifico de mão de obra para operação da esteira.
Agradecimentos
Agradecemos a todas as pessoas que nos deram suporte para nosso trabalho.
A nossos professores e funcionários da Unifacs.
A empresa RMC Projetos e Construções Ltda que patrocinou todas as despesas.
A todos os participantes da equipe pelo empenho na realização deste trabalho.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Rogers referencia de elementos eletrônicos disponíveis em:
< http://www.rogers.com> acesso em: 23 de outubro de 2011.
Infowester referencia de componentes eletroeletrônicos, disponível.
Em: http://infowester.com acesso em: 23 de outubro de 2011.
http://www.rogers.com
http://pt.wikipedia.org/wiki/ZigBee
http://projeto39.wordpress.com/o-arduino/
http://www.rogercom.com/ZigBee/ZigBee.htm
http://pt.wikipedia.org/wiki/Servomotor
http://www.arduino.cc/
http://www.instructables.com/id/Changing-Xbee-Baud-Rates/
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