O LabCam é um laboratório que conta com quatro ambientes internos utilizados na realização de aulas práticas, desenvolvimento de projetos de pesquisa e treinamentos.
Equipamentos
O espaço conta com computadores, osciloscópios, geradores de sinais, fontes, analisador de impedância, dentre outros equipamentos.
Tecnologias
O laboratório possui uma máquina CNC para execução de projetos de placas de circuito impresso e conta com quatro plataformas didáticas de controle de nível de tanque para realização de aulas práticas de forma remota.
LabCAM
Gerenciamento
Comitê Gestor
Comissão de Usuário
Normas e Procedimentos
Projetos
Bancada de Transferência de Calor
Bancada para práticas de Teoria de Controle
Biotério
Sistema de Monitoramento de Biotérios
CNC
Máquina para confecção de placas de circuito impresso
IrrigoSystem
Sistema de irrigação automatizada
Sensores de CO2
Sensores para ventiladores pulmonares
Umidade de Minérios
Sistema de Medição de Umidade de Minérios
Colaboradores
Alan Kardek Rêgo Segundo
Alex Guimarães
Aline Milagres
Diego Ferreira
Diógenes Ferreira
Érica Pinto
Gabriel Santos
Guilherme Brito
Gustavo Batista
Higor Lopes
Iuri Diniz
José Alberto Cocota
José Lucas Mendes
Júlia Maia
Marcelo Hamanaka
Marcelo Pawlowski
Matheus Neiva
Pedro Alcântara
Rodolfo Leocádio
Samuel Pedroza
Saulo Matos
Thomás Vargas
Tiago Nascimento
Vinícius Lage
Vinícius Mattos
Contato
Bancada de Transferência de Calor
Bancada utilizada para práticas de teoria de controle.
Este trabalho consiste no desenvolvimento e aperfeiçoamento de uma bancada didática de baixo custo para auxiliar os alunos no processo de aprendizagem na disciplina de Teoria de Controle. O sistema é constituído de um túnel de ventilação, construído de acrílico, com 4 sensores de temperatura e uma lâmpada em seu interior, cuja intensidade pode ser alterada de forma manual. Na entrada do túnel, a ventilação é forçada com o auxílio de um miniventilador, resfriando o sistema, que pode ter sua rotação alterada de forma manual ou automática. Uma placa Arduino realiza a aquisição, o processamento e a transmissão dos dados para um sistema de supervisão, que permite visualizar as variáveis, alterar a intensidade da lâmpada, a rotação do miniventilador e ajustar os parâmetros do controlador Proporcional Integral (PI). O sistema possui dois modos de operação: manual e automático. No modo manual, o usuário pode selecionar os níveis de tensão aplicados na lâmpada e no miniventilador, por meio de duas barras de rolagem do sistema supervisório. Esse modo foi utilizado na construção da curva de reação de Ziegler-Nichols, que foi a abordagem utilizada na identificação do sistema, possibilitando o projeto do controlador PI nos quatro métodos de sintonia utilizados (Ziegler-Nichols, Cohen-Coon, Chien, Hrones e Reswick e Modelo de controle interno). No modo automático, o controlador PI é ativado e ajusta automaticamente o nível de tensão aplicado no miniventilador, que atua regulando a temperatura do sistema.
Sistema de monitoramento de parâmetros ambientais de biotérios.
As condições ambientais e as instalações às quais os biotérios se encontram devem seguir normas e se adequarem a padrões estudados e predefinidos para que se preserve a saúde e o bem-estar dos animais ali presentes, assim como dos pesquisadores e funcionários do local. Dessa forma os resultados de testes que se baseiam no uso desses animais tendem a apresentar maior índice de confiabilidade quando essas normas preestabelecidas são respeitadas. Nesse sentido, o sistema de monitoramento para biotérios que está sendo implementado nos últimos anos no biotério da Universidade Federal de Ouro Preto é indispensável. Esse sistema fornece em tempo real as leituras das variáveis: temperatura, umidade, ruído, luminosidade e amônia. Os dados são apresentados atualmente em forma de tabelas e de gráficos dinâmicos, o que permite aos responsáveis pelo biotério tomar decisões corretivas quando esses parâmetros não estão em conformidade com os padrões preestabelecidos. Trata-se de um projeto adaptável e que está em contínuo desenvolvimento e aprimoramento. Atualmente, além da correção nas calibrações pendentes do sistema e da tentativa de aumentar o alcance da rede sem fio por meio de um roteador, está sendo implementada uma aplicação web para gerenciamento e visualização on-line dos dados, o que facilita o monitoramento remoto. Assim, pretende-se aumentar o conforto ambiental não só dos animais, mas também das pessoas que ali trabalham contribuindo para a adequação do biotério da UFOP às normas especificas para que os animais possam responder de forma ideal aos testes e trabalhos nos quais estão sendo utilizados. Por fim, pretende-se realizar uma comparação de nível de estresse e de número de óbito dos animais antes e após a implantação do sistema.
As Placas de Circuito Impresso (PCIs) são materiais amplamente utilizados em quase todos produtos eletrônicos, desde notebooks e celulares até alguns brinquedos. Geralmente ocultas, essas placas são formadas por camadas de materiais plásticos e fibrosos e contam com uma fina película de substancias metálicas, que formarão trilhas e ilhas responsáveis, respectivamente, pela condução e isolamento da corrente elétrica. A transmissão dessa corrente para os componentes, viabiliza o funcionamento de cada peça e, consequentemente, do sistema completo formado pela PCI.
Na Universidade Federal de Ouro Preto a demanda por placas é constante em disciplinas especificas, projetos de extensão, iniciações cientificas e outras atividades acadêmicas.
Tendo em vista que cada projeto exige um circuito diferente, e a compra de placas em pequenas quantidades é extremamente onerosa, é necessário fabricar as PCIs dentro da própria universidade. Os processos manuais existentes não proporcionam um resultado final adequado e normalmente apresentam muita instabilidade devido à falta de prática dos discentes e robustez do próprio processo. Então para suprir essa demanda o Laboratório de Controle e Automação Multiusuário criou uma pro-ativa que fornece as placas utilizando a fresadora de Comando Numérico Computadorizado (CNC) que possibilita a fabricação dessas PCIs com baixo custo e rapidez.
IrrigoSystem
Sistema de Irrigação automatizada.
O IrrigoSystem é um conjunto de soluções que possibilita o agricultor economizar água e energia elétrica necessários aos sistemas de irrigação, além de contribuir para o aumento da produtividade das lavouras. E o mais importante: o sistema contribui para o desenvolvimento sustentável da agricultura. O Irrigosystem, diferente dos outros sistemas no mercado, é composto por três partes:
(i) Estaçoes remotas de monitoramento da umidade do solo, ou seja, o quanto o solo está seco ou molhado. Dessa forma, o sistema de irrigação pode ser acionado no momendo adequado e durante o tempo necessário para o melhor desenvolvimento da lavoura, proporcionando economias de água e de energia elétrica. Além disso, os sensores também medem o teor de salinidade do solo, para auxiliar no manejo, correção e fertilização do solo. As estações de monitoramento possuem autonomia de energia elétrica, devido ao uso de placas fotovoltáicas que captam a energia solar. Ou seja, não há necessidade de levar cabos de energia até o ponto de instalação e muito menos de cabos para transmissão das informações dos sensores, pois isso é realizado via rede sem fio. Além disso, os sensores do IrrigoSystem foram construídos com materiais especiais para garantir alta durabilidade, podendo ser utilizadas por vários anos, sem necessidade de manutenção.
(ii) um dispositivo para acionar o sistema de bombeamento e as válvulas direcionadoras de fluxo de água, por meio de relés de estado sólido. Uma das saídas também pode ser utilizada para controlar o sistema de fertirrigação. Esse módulo se comunica tanto com os sensores quanto com o computador por meio da rede sem fio do sistema;
(iii) um programa de computador para realizar aquisição de dados e controlar o acionamento do sistema de irrigação. Por meio dele você pode gerenciar o sistema, visualizar as medições dos sensores em tempo real e verificar o histórico dos dados na forma de gráficos ou planilhas, com a possibilidade de exportá-los para o Excel. Se houver disponibilidade de internet no local de operação do sistema, você poderá acessá-lo de qualquer lugar do mundo.
Desenvolvimento de sensor de baixo custo para monitorar concentração de CO2 em ventilador pulmonar único usado em mais de um paciente
Cenários adversos de falta de insumos, equipamentos e pessoal em saúde são heterogêneos em toda a humanidade. Em momentos de crise, até mesmo países e cidades com grandes índices de desenvolvimento industrial, econômico e humano podem necessitar de planos de contingência para fazer frente às necessidades de saúde humana. Exemplificando este cenário, a epidemia de COVID-19, com registro de seu início em dezembro de 2019 na cidade de Wuhan, China, espalhou-se por todos os continentes, sendo declarada pela Organização Mundial de Saúde (OMS) como pandemia em março de 2020.
De forma inédita desde a Segunda Guerra Mundial, países desenvolvidos como Itália, Espanha, Japão, Estados Unidos e Reino Unido passaram a vivenciar situações de sobrecarga dos seus sistemas de saúde. Nesse cenário, destaca-se a falta de ventiladores mecânicos para suporte avançado de vida. Na Itália, por exemplo, têm-se registros de pacientes com desfecho fatal por haver restrição de aparelhos para priorizar pessoas com mais chances de sobrevida e mais jovens (RODRIGUES, 2020). Situações semelhantes de demanda de ventiladores têm sido noticiadas na mídia e na literatura especializada, ainda que de forma anedótica.
Há relatos consistentes na literatura de proposição de Ventilação Mecânica Polivalente (VMP) em situações de catástrofe (KONING, 2015; POWELL, 2008; MANUELL, 2011; HICK, 2007). Não obstante tentativas anteriores não terem encontrado resultados satisfatórios, avalia-se que os estudos foram feitos em cenário adverso, de implementação de múltiplas conexões diante de caos e baixos níveis de controle.
O presente trabalho surge da interação entre profissionais e pesquisadores de saúde, engenheiros, técnicos em ventilação e manutenção e serviços de saúde e pesquisa, objetivando aprimorar as técnicas de possível utilização múltipla de ventiladores mecânicos ou VPM. A proposta atual parte do princípio da urgência em alta demanda de ventiladores, mas estabelece etapas de execução, a partir de ensaios pré-clínicos, em modelo sintético e animal, até teste clínico compartilhando a ventilação entre paciente com pulmão normal e pulmão sintético de teste. Além disso, deve-se melhor a individualização dos parâmetros ventilatórios para cada paciente conectado, e consequentemente as repercussões esperadas nos pacientes, com monitoramento contínuo de pressões, volumes e concentração de gases, utilizando-se analisadores de ventilação disponíveis em muitos serviços e novos dispositivos a custos mais acessíveis, como o previsto nesta proposta. Com esse protocolo e o desenvolvimento dos dispositivos propostos, situações de calamidade, grandes catástrofes, epidemias como a atual ou outras, poderiam se valer de padronização a fim de reduzir danos, sem, no entanto, oferecer riscos não calculados aos pacientes.
Neste contexto, como forma de contribuir para o desenvolvimento de um sistema para que um ventilador pulmonar possa ser usado em mais de um paciente, é imprescindível viabilizar o monitoramento da concentração de CO2 expirado pelo paciente, para que a ventilação possa ser melhor controlada. Portanto, neste trabalho pretende-se desenvolver um sensor de baixo custo para monitorar a concentração CO2 durante o uso de ventilação mecânica.
Umidade de Minério
Sistema de Medição de Umidade de Minério
A umidade de materiais é um parâmetro muito utilizado no controle de diversos processos industriais. Em especial na mineração, essa variável tem importância fundamental nas etapas de transporte e manuseio, que representam a maior parte dos gastos com o tratamento de minérios. A maioria das empresas utilizam métodos convencionais de secagem em laboratório para determinar a umidade dos minérios, o que torna a medição muito trabalhosa e lenta para a finalidade de controle de processos e tomada de decisão. Nesse sentido, neste projeto propõe-se o desenvolvimento de um sistema de baixo custo para medição de umidade de minérios que forneça o resultado em tempo real.
Em 2019, a patente BR 10 2019 016715 7, intitulada “Sistema e Método para Medição de Umidade de uma Amostra de Solo ou Minério”, foi depositada, de titularidade da Vale e da UFOP. Em paralelo a isso, com as devidas adaptações e melhorias, foram verificadas outras oportunidades de aplicação do sistema de medição de umidade sobre o transportador de correia, em paredes de silo de armazenamento, em estudos de geração de poeira no transporte ferroviário e junto ao amostrador de correias.
