Especificações dos componentes para medição em duto

Alguns componentes usados para medição em chapas foram mantidos, outros foram trocados e outros incrementados. Foi mantido o controlador, drive dos motores, pistão elétrico, módulo e

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adaptador Bluetooth. Foram trocados os motores, rodas e baterias, conforme mostra em detalhes o APÊNDICE H. Novos dispositivos de adaptação precisaram ser desenvolvidos e serão listados a seguir. Para a eletrônica, foi desenvolvida uma caixa de acrílico, com o objetivo de evitar acúmulo de sujeira que poderia danificar o sistema, conforme mostra a Figura 5.28.

Figura 5.28 - Caixa de acrílico.

O acrílico foi escolhido por ter baixa densidade e boa resistência, sem tendência à fragmentação. A caixa foi projetada com furos nas laterais para facilitar a passagem de cabos e a tampa possui feixe magnético, facilitando o manuseio operacional dos componentes presentes dentro da caixa, conforme Figura 5.29.

Figura 5.29 - Caixa de acrílico com a montagem da eletrônica.

As duas versões do ULTRATEST_Turbo apresentam borboletas (Figura 5.30) para um melhor acoplamento da probe no duto. Contudo, para a medição na direção transversal, o uso de borboletas é

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mais importante, pois as sapatas precisam estar assentadas de forma a manter o contorno do duto, com isso, para este caso o número de borboletas é maior, conforme mostrou a Figura 5.25(b).

Figura 5.30 - Borboletas fixadas no robô.

As sapatas foram customizadas, mantiveram o mesmo formato, porém um furo foi usinado com o diâmetro da mangueira de óleo com o objetivo de auxiliar na inserção do acoplante. A Figura 5.31 mostra a sapata usinada e a montagem da mangueira na sapata.

Figura 5.31 - Sapatas com furo central.

Duas novas rodas foram instaladas com o objetivo de dar mais estabilidade ao sistema, conforme Figura 5.30. O sistema antes apresentava três pontos de apoio, neste novo formato ficará com quatro pontos. Essas rodas são construídas com borracha termoplástica envolta em um núcleo de polipropileno, o que torna a roda leve e durável enquanto mantém uma tração adequada. O peso da roda é 102 g.

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Para controle da temperatura, um sensor foi adicionado ao projeto. O sensor usado foi o LM35 da Texa Instruments, conforme Figura 5.32. A escolha deste sensor está associado ao custo, a grande faixa de medição (-55°C a +150°C), precisão de 0,5°C, dentre outras.

Figura 5.32 - Sensor de temperatura.

Outra novidade é o uso de imãs e eletroímãs. Dois eletroímãs foram utilizados conforme modelo apresentado na Figura 5.33.

Figura 5.33 - Eletroímã.

Este dispositivo garante a fixação do robô ao duto, pois têm força suficiente para manter fixo o sistema completo, mesmo de cabeça para baixo, conforme características apresentadas na Tabela 5.13.

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Tabela 5.13 - Características dos eletroímãs.

Características Descrição

Tensão 12 V

Medidas 50 x 28 mm

Máxima corrente 0,2 A

Máxima capacidade de fixação 28 kg

Porém, para que exista o movimento do robô com a fixação pelos eletroímãs, é necessário que eles sejam capazes de suportar o peso do robô, entretanto a força de atração magnética não pode ser grande tal que inviabilize o movimento. A quantidade de força será definido no programa do controlador e levará em conta a distância dos eletroímãs ao duto. Esta distância é responsável pela intensidade do campo magnético. Observando a Equação (5.1), é possível perceber que quanto maior à distância, menor a força. Isso ocorre porque a força de atração é inversamente proporcional à distância.

Onde: é a força magnética [N]; é a constante magnética (depende do meio) [N*m²/C²]; é a massa magnética do corpo 1 [Wb]; é a massa magnética do corpo 2 [Wb]; é a distância entre os corpos [m].

Além de manter o robô fixo no mesmo ponto, essas travas magnéticas evitam o risco de que o robô seja empurrado para cima pelo pistão elétrico, ao invés de ser pressionado contra a superfície a ser medida.

Para a ligação dos eletroímãs no controlador, foi necessário montar um circuito de acionamento. Isso ocorre porque o controlador Romeo possui uma saída de baixa potência e tensão. O circuito de acionamento dos eletroímãs baseia-se em um transístor MOSFET, que é um componente eletrônico que permite realizar a amplificação de um sinal de baixa potência, e é comumente utilizado para controle de motores e atuadores. Foi utilizado o MOSFET IRF640 pelo fato de que este suporta até 18 ampéres e

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por ser encontrado comercialmente com facilidade. O circuito foi desenvolvido no EAGLE Layout editor e é apresentado na Figura 5.34.

Figura 5.34 - Circuito de acionamento dos eletroímãs.

Os imãs permanentes por sua vez foram usados com o objetivo de reduzir o uso dos eletroímãs que utilizam energia das baterias, aumentar a força normal do dispositivo, pois garantem um peso aparente e, ao mesmo tempo, auxiliar na fixação do robô no duto. Os imãs são de neodímio, também chamado de “ímã de terra rara”. Este material é feito a partir de uma combinação dos elementos (Nd2Fe14B). Esses imãs possuem elevada relação força gerada/massa e essa característica definiu sua

escolha. Foram utilizados 16 imãs de dimensões 18 x 18 x 4 mm, cujo modelo está apresentado na Figura 5.35 e as características dos mesmos segundo fabricante na Tabela 5.14.

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Tabela 5.14 - Características dos imãs.

Características Descrição

Medidas 18 x 18 x 4 mm

Força magnética 20 N

Os imãs de neodímio aumentam a aderência do robô ao duto e que geraram uma força normal de aproximadamente 160 N, cálculo realizado segundo informações do fabricante.

Seis esferas metálicas foram fixadas próximo aos imãs com o objetivo de proibir o contato direto dos mesmos com o duto, pois caso isso ocorresse, o movimento do robô seria mais difícil, pois seria gerada uma força de atrito (Figura 5.36).

Figura 5.36 - Esferas deslizantes.

Dos 16 imãs utilizados, 8 foram empregados na frente do robô (Figura 5.37) e 8 na parte traseira (Figura 5.38). Para que os imãs fossem utilizados no robô alguns suportes foram usinados. A Figura 5.39 apresenta uma ampliação da montagem dos imãs e esferas.

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Figura 5.38 - Montagem dos imãs e esferas - parte traseira.

Figura 5.39 - Suportes para fixação dos imãs e esferas.

Uma cinta foi usada como item de segurança para evitar que em uma falta de bateria o robô venha a cair, conforme Figura 5.40. Além disso, foram confeccionados suportes para fixação da cinta no robô. Nestes suportes foram presos roletes, conforme Figura 5.41. Alguns testes foram realizados sem a cinta com o objetivo de verificar a funcionalidade do sistema.

Não foi usada a configuração da probe com três transdutores para a medição no duto, pois a cinta interferia no uso da sapata e do transdutor central, por consequência não foi usado o selecionador de tensões, pois o seu uso é aplicado somente para o caso de dois receptores.

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Figura 5.40 - Cinta com trava.

Figura 5.41 - Suportes para fixação das cintas.

Como citado (Andrino, 2003), diferenças na ordem de milímetros do espaço percorrido pela onda ultrassônica podem acarretar diferenças grandes de tempo de percurso, que podem influenciar significativamente na determinação do valor correto de tensão. Uma forma de minimizar este efeito é controlando a camada de acoplante entre o transdutor e a peça para que ela seja sempre a mesma.

Com esta finalidade, o mesmo circuito apresentado na Figura 5.34, foi usado para acionar uma micro bomba responsável pela injeção do acoplante de forma automatizada. Foi usada uma micro bomba de gasolina universal para partida a frio de 12V com uma saída, ligada a um reservatório plástico contendo o fluido acoplante. Como comentado anteriormente, o fluido usado foi o óleo SINGER. A Figura 5.42 mostra o modelo da micro bomba utilizada do fabricante DRIFT DK-820. A Figura 5.43 mostra o reservatório utilizado para armazenar o acoplante que será usado durante o experimento e a Figura 5.44 apresenta a montagem do sistema de acoplamento, com a micro bomba, o reservatório, as mangueiras e conexões.

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Figura 5.42 - Micro bomba de gasolina para partida a frio de 1 saída.

Figura 5.43 - Reservatório de óleo.

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