Mecatrônica Atual

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ao preço da última edição em banca. 

Mecatrônica Atual é uma publicação da 

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das Editoras de Publicações Técnicas, 

Dirigidas e Especializadas 

Começa a reação do setor 

industrial no Brasil 

Luis Aubert, presidente da ABIMAQ, apresentou 

em coletiva de imprensa como foi o ano de 2012 para 

a indústria de máquinas. O departamento de estatís- 

tica preparou uma vasta quantidade de informações, 

comparando-as com os últimos oito anos (mês a mês). 

Assim foi possível notar os movimentos do mercado 

e como estamos indo para uma desindustrialização 

massiva, se não forem tomadas urgentes providências 

governamentais. O ponto positivo é que o governo começou a reagir. Um pouco tarde, é 

claro, mas já é alguma coisa. Pelo menos foi o que todos puderam notar no bom ânimo 

da direção da ABIMAQ quanto ao futuro próximo, começando pelo ano de 2013. 

O leitor poderá ver esta matéria nesta edição e os assinantes da revista e do portal 

Mecatrônica Atual terão acesso exclusivo ao material adicional, onde mostramos vários 

quadros da pesquisa que embasarão melhor o seu conhecimento do mercado para o futuro, 

a curto e médio prazos. 

Desejamos a todos um Feliz Natal e um ótimo ano novo. 

Viva o ano da retomada! 


Submissões de Artigos 

Artigos de nossos leitores, parceiros e especialistas do setor, serão bem-vindos em nossa revista. Vamos analisar 

cada apresentação e determinar a sua aptidão para a publicação na Revista Mecatrônica Atual. Iremos trabalhar 

com afinco em cada etapa do processo de submissão para assegurar um fluxo de trabalho flexível e a melhor 

apresentação dos artigos aceitos em versão impressa e online. 

Atendimento ao Leitor: atendimento@mecatronicaatual.com.br 

Os artigos assinados são de exclusiva responsabilidade de seus autores. É vedada a reprodução total ou parcial 

dos textos e ilustrações desta Revista, bem como a industrialização e/ou comercialização dos aparelhos ou ideias 

oriundas dos textos mencionados, sob pena de sanções legais. As consultas técnicas referentes aos artigos da 

Revista deverão ser feitas exclusivamente por cartas, ou e-mail (A/C do Departamento Técnico). São tomados 

todos os cuidados razoáveis na preparação do conteúdo desta Revista, mas não assumimos a responsabilidade 

legal por eventuais erros, principalmente nas montagens, pois tratam-se de projetos experimentais. Tampouco 

assumimos a responsabilidade por danos resultantes de imperícia do montador. Caso haja enganos em texto 

ou desenho, será publicada errata na primeira oportunidade. Preços e dados publicados em anúncios são por 

nós aceitos de boa fé, como corretos na data do fechamento da edição. Não assumimos a responsabilidade por 

alterações nos preços e na disponibilidade dos produtos ocorridas após o fechamento. 

Novembro/Dezembro 2012 :: Mecatrônica Atual 


3

índice 

Índice de Anunciantes: 

HSM ............................... 05 

Invensys ............................... 07 

Metaltex ................................ 11 

Feimafe 2013 ........................ 21 

4 

30 

16 

Nova Saber ......................... 29 

Nova Saber ......................... 41 

Mouser ....................... Capa 02 

MDA 2013 ................... Capa 03 

Festo ............................ Capa 04 

42 

14 

16 

22 

30 

34 

42 

46 

Editorial 

Eventos 

Notícias: 

Começa a reação do setor 

de máquinas no Brasil 

Os benefícios de arquiteturas 

baseadas em objetos para SCADA 

e Sistemas Supervisórios 

Profibus: Instalação Avançada 

– Parte 2 

Manutenção e Calibração de 

Medidores de Vazão 

Gerenciamento de Ativos e Autodiagnose 

Modelos de engenharia utilizados 

em operações de plantas 

Acionamento de máquinas 

em corrente contínua 

03 

06 

Elipse apresenta a versão 2.0 do EPM ........................................08 

Robtec lança no Brasil a Máquina de Medição Óptica 

mais avançada do Mundo .....................................................................08 

Série de instrumentos de medição industrial LJ-V, da Keyence....09 

Endress+Hauser reforça participação no mercado 

de açúcar e etanol ..........................................................................10 

A nova solução M-Bus, da HMS, permite aos usuários 

otimizarem o consumo de energia ...........................................10 

Okuma fornece centro de usinagem 

para segmento ferroviário ............................................................11 

Novo Sistema de Controle de Estabilidade Automotiva, da TRW ..12 

Novo atuador IVAC da Norgren oferece aos 

fabricantes de máquinas e usuários finais, 

redução expressiva de energia e custos operacionais.............13

literatura O livro é indicado para alunos e profissionais da área de Automação. O assunto é 

desenvolvido, passo a passo, desde suas aplicações até a utilização mais elevada do 

Controlador Lógico Programável (CLP) com variáveis analógicas. 

Compara os conceitos com metodologias já conhecidas, diagrama de contatos, 

álgebra de Boole etc. Cada capítulo apresenta teoria, exercícios resolvidos com 

experimentos testados e exercícios propostos, seguindo uma linguagem comum a 

todos os fabricantes de CLPs por meio da norma IEC 1131-3. 

Na décima edição o livro foi totalmente reestruturado e atualizado, inclusive, no 

que se refere à linguagem que passa a ser normalizada, eliminando a necessidade 

de praticar neste ou naquele equipamento de fabricantes diferentes. Alguns capítulos 

foram reformulados a fim de enriquecer o conteúdo da obra, apresentando os 

últimos lançamentos e simulação virtual de programação. 

curso 

Dezembro 

Automação Industrial com Redes 

de Comunicação em Ambiente 

CoDeSys 

Organizador: Festo 

Data: 17 – 21 

Horário: 18h00 às 22h00 

Duração: 20 horas 

Investimento: R$ 1.050,00 / participante 

(no Estado de São Paulo) e R$ 1.100,00 / 

participante (nos demais Estados) 

Local: Rua Giuseppe Crespi, 76 

Jd. Santa Emília - São Paulo - SP 

www.festo-didactic.com/br-pt 

Hidráulica Móbil 


Data: 17 – 19 

Horário: 13h30 às 17h30 e 08h30 às 

17h30 








Automação Industrial - 10ª Edição Revisada 

Autor: Ferdinando Natale 

ISBN: 978-85-365-0210-6 

Preço: R$ 99,00 

Onde comprar: www.novasaber.com.br 

Janeiro 

Automação Pneumática - Projetos 

de Circuitos Avançados Utilizando 

Métodos Sistemáticos 


Data: 07 – 09 


17h30 


Investimento: R$ 990,00 / participante 

(no Estado de São Paulo) e R$ 1030,00 / 





Técnicas de Detecção e Resolução 

de Falhas em Sistemas Pneumáticos 


Data: 14 – 16 


17h30 








Tecnologia de Vácuo para Sistemas 

Handling 


Data: 24 

Horário: 08h30 às 17h30 

Duração: 1 dia / 8 horas 



participante (nos Demais Estados) 




Automação com Controladores 

Lógicos Programáveis 


Data: 28 – 30 


17h30 




participante (nos Demais Estados) 



www.festo-didactic.com/br-pt

notícias 

Elipse apresenta a versão 2.0 do EPM 

Lançada no dia 14 de novembro, a nova versão 

do Elipse Plant Manager possui um ambiente 

integrado de análise com suporte a Python e 

uma nova ferramenta gráfica 

Com a crescente e contínua evolução tecnológica, 

deu-se início à era da inclusão digital, onde a informação 

é vista como o principal patrimônio de uma organização. 

A grande quantidade de dados que precisa ser coletada, 

armazenada e analisada passou a representar um enorme 

desafio às equipes de manutenção, engenharia e tecnologia 

da informação (TI) de uma planta industrial. Em decorrência 

disso, as corporações começaram a dar mais ênfase a sistemas 

capazes de transformar os dados armazenados em informações 

úteis para a tomada de decisões mais assertivas. 

Atenta a esta nova realidade, que coloca o tratamento da 

informação como ponto-chave para o sucesso, a Elipse Software 

apresenta a versão 2.0 do Elipse Plant Manager (EPM). Lançada no 

dia 14 de novembro, a nova versão possui um ambiente integrado 

com suporte a Python e uma ferramenta de análise de tendências 

com visualização de dados históricos e em tempo real. Com ela, o 

usuário pode armazenar resultados da avaliação de cálculos realizados 

pelo próprio EPM. Além destas novas funcionalidades, agora 

também é possível pesquisar dados em um portal corporativo 

baseado no Sharepoint através dos novos webparts do software. 

Uma solução capaz de coletar e converter os dados em 

informações, disponibilizando-as de maneira clara e organizada 

através das suas ferramentas gráficas. A forma fácil e precisa 

Robtec lança no Brasil a 

Máquina de Medição Óptica 

mais avançada do Mundo 

ATOS ScanBox tem tecnologia alemã e é o que 

há de mais novo em digitalização óptica 

A Robtec, líder em prototipagem rápida na América Latina, 

traz para o Brasil o ATOS ScanBox, célula de medição óptica 

automatizada produzida pela alemã GOM, parceira da empresa. 

O equipamento tem rápida operação e combina utilização 

flexível com máxima confiabilidade. 

A máquina está pronta para uso, pois é a primeira solução 

padronizada incluindo todos os componentes para medição e 

inspeção automatizada. O conceito é plug-and-play, necessitando 

apenas de uma ligação elétrica e um espaço de 11 m². Possui 

componentes especificamente selecionados para assegurar que 

eles possam ser transportados em pallets-padrão e colocados 

em operação em qualquer local de um ambiente de produção. 

8 

Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 

O Elipse Plant Manager chamou a atenção dos visitantes da ISA 2012. 

como o EPM permite manipular dados, com a possibilidade de 

exibi-los em gráficos através de um simples clique, assim como 

sua interação com a linguagem Python, chamaram a atenção 

dos visitantes presentes no Brazil Automation ISA 2012. 

Considerado um dos maiores encontros de instrumentação 

e automação da América Latina, o evento reuniu um total de 

12,4 mil participantes e 84 expositores, entre os dias 6 e 8 de 

novembro, em São Paulo. 

“Com poucos cliques, o software faz uma análise aprofundada 

de qualquer informação. As diferentes formas como consegue 

exibir os dados, com a possibilidade de dar um zoom e ampliar 

a escala das imagens é muito interessante”, disse João Luiz Ferri, 

do setor de manutenção da Braskem / Polo de Triunfo (RS). 

"Gostei muito do que vi. Creio que o EPM já esteja bem 

maduro para conquistar cada vez mais espaço no mercado”, afirmou 

Gabriel Domenech, gerente da parceira argentina Geding. 

Com as suas dimensões exteriores compactas, o lançamento 

pode ser carregado com componentes de até 2 metros de 

diâmetro e de altura, e peso de até 500 kg. 

Componentes e potencial 

A novidade inclui em seus componentes o comprovado 

sensor da GOM, ATOS Triple Scan, com tecnologia Blue Light, 

desenvolvido especificamente para medição óptica 3D de alta 

resolução e uso em cenários de produção industrial, além de um 

robô com alcance ideal, cabeamento profissional e um manual 

de usuário. Para operar a célula de inspeção e avaliar os dados, 

apenas um software é utilizado, o GOM Inspect Professional, 

sendo que agora o cliente pode contar com um ponto de 

contato para tudo. 

No módulo VMR (Virtual Measuring Room), componente 

central do ATOS ScanBox, a mensuração de processos completos 

pode ser planejada rapidamente e de maneira fácil e 

programada sem a necessidade de roteiros convencionais.

Série de instrumentos de medição 

industrial LJ-V, da Keyence 

Sendo aproximadamente 30 vezes mais rápida 

que o melhor aparelho padrão do mercado, a 

Série de instrumentos LJ-V da Keyence permite 

verificar imediatamente os resultados de um 

alvo lido usando uma visualização 3D online. Os 

instrumentos também são caracterizados pela 

simplicidade de sua implementação, precisão 

e estabilidade de detecção 

Para muitos setores industriais, poder dispor de um 

controle metrológico 3D no final de suas linhas de produção 

tem sido um sonho. As vantagens são fundamentais: 

não são necessárias mais verificações manuais, análises 

em tempo real dos desvios de produção e rastreabilidade 

total. Infelizmente, em muitos casos, esse controle não foi 

possível, pois as soluções disponíveis no mercado tinham 

duas grandes desvantagens: a velocidade de medição não 

era frequentemente compatível com o ritmo de produção 

e suas implementações eram complexas. 

Com a Série LJ-V online, as verificações em altas velocidades 

são, eventualmente, possíveis. Além disso, a velocidade 

não altera a estabilidade de detecção. Isso deve-se ao fato 

da Keyence ter desenvolvido uma eletrônica específica e, 

especialmente, um novo sensor CMOS com elevada sensibilidade 

e processador GP64. 

O VMR permite o controle de robôs com um simples 

“arrastar e soltar” pelos comandos, bem como a possibilidade 

de programar em ambiente off-line. 

Esta solução para análise da dimensão com o planejamento 

de inspeção, programação de robôs e relatórios 

de inspeção já foi comprovada por clientes com diversas 

necessidades das indústrias automotiva, aeronáutica e 

aeroespacial, assim como do setor de bens de consumo. 

//notícias 

A Keyence domina os sensores CMOS há muitos anos. O 

sensor HSE3-CMOS oferece uma gama dinâmica mais ampla (64 

vezes superior aos melhores sistemas 2D). Com sua sensibilidade 

extremamente elevada, é possível medir, superfícies escuras e 

brilhantes. O processo é garantido pelo GP64 que processa em 

oleodutos com velocidade ultra-alta. São medidos 12,8 milhões de 

pontos em um segundo, ou seja, 64 000 perfis por segundo. Por 

exemplo, consegue medir alvos que se movem a uma velocidade 

de 6,4 m/s com um passo de 0,1 mm. 

A precisão e a estabilidade de detecção também estão acima 

dos padrões do mercado. 

A Série LJ-V7000 combina um laser azul (caracterizado por 

um feixe menor devido a um comprimento de onda mais curto) 

com uma lente Ernostar 2D que focaliza ao máximo a luz do laser. 

Consequentemente, o feixe é muito fino e tem uma intensidade 

alta, criando uma precisão de perfil muito estável e alta. Durante 

o funcionamento, a precisão é de ±7,6 µm e a repetibilidade é 

de 0,4 µm. A linearidade é de 0,1% em escala completa. O laser 

azul também disponibiliza uma detecção mais estável em alvos de 

temperatura alta, pois a difusão na superfície é menos importante 

do que para um laser vermelho. 

Além disso, a Keyence usa uma fonte de luz dupla. As diferenças 

de quantidade de luz são processadas de modo a identificar 

os vários problemas de reflexões que perturbam a medição. Essa 

funcionalidade, conhecida como polarização dupla, é única no 

mundo. Ela já demonstrou ser essencial para a medição de metais 

com perfis e superfícies complexos. 

A Série LJ-V dispõe de 74 funcionalidades de medição de fácil configuração 

para configurar as medições mais atuais. Tenha em atenção 

que podem ser realizadas 16 medições simultâneas no mesmo perfil. 

Outra extraordinária inovação é o fato de o LJ-V estar equipado 

com uma funcionalidade que gera um perfil 3D a partir de perfis 2D 

medidos. Já não é necessário um programador especializado. 

Agora, uma funcionalidade de regulagem automática da posição 

permite gerenciar as diferenças do posicionamento das peças a 

serem medidas. Durante a regulagem ou a medição, o operador 

pode verificar os resultados imediatamente em um tela tátil, especificamente 

desenvolvida para esse fim. Também é possível conectar a 

uma outra tela imediatamente disponível. As distâncias de referência 

atingem os 300 mm para perfis de 240 mm. 

ATOS ScanBox, célula de medição 

óptica automatizada da Robtec. 

Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 

9

notícias 

Endress+Hauser reforça participação 

no mercado de açúcar e etanol 

Empresa comemora contrato fechado com a produtora 

de alimentos e energia Adecoagro além 

de anunciar novo produto voltado para a medição 

“online” da densidade e concentração de fluidos. 

A Endress+Hauser anunciou o seu mais recente projeto voltado 

para este mercado, com a Adecoagro, uma das principais 

produtoras de alimentos e energia renovável da América do Sul. 

Com presença no Brasil, Argentina e Uruguai, as atividades a 

que a empresa se dedica incluem a produção de açúcar, etanol, 

energia, grãos, arroz, oleaginosas, lácteos, café e algodão. 

Soluções customizadas para o segmento 

Como destaque das soluções oferecidas, está a medição de 

nível em pré-evaporadores, caixas de evaporação, tanques de 

xarope, bases de colunas de destilação e silos de açúcar, por princípio 

de radar de onda livre e radar de onda guiada (Micropilot 

e Levelflex). Esta tecnologia tem substituído instrumentos que 

usam pressão como princípio de medição, devido aos benefícios 

oferecidos aos usuários, por não serem influenciadas por condições 

de processo como variação de densidade, por exemplo, 

garantindo maior confiabilidade e menores custos de manutenção. 

O equipamento, de fácil instalação e com ampla disponibilidade 

de conexões de processo e protocolos de comunicação, 

oferece excelentes níveis de confiabilidade e precisão, podendo 

ser facilmente instalado tanto em tubulações quanto diretamente 

em tanques. Entre as aplicações de sucesso estão a medição 

de grau INPM de álcool hidratado e anidro em destilarias. Tradicionalmente, 

em grande parte das usinas, a medição de °INPM 

é feita manualmente. Com a aplicação da Liquiphant M Density, 

a medição do grau é feita de maneira contínua, possibilitando 

o controle automático do processo. O custo-benefício é uma 

das principais vantagens deste equipamento, pois em um só 

transmissor podem ser instalados até cinco pontos de medição, 

reduzindo significativamente os custos por ponto de medição. 

O conjunto de equipamentos que formam o Liquiphant M Density. 

10 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 

A nova solução M-Bus, da HMS, 

permite aos usuários otimizarem 

o consumo de energia 

A HMS acaba de lançar uma solução que permite a comunicação 

entre M-Bus e qualquer tipo de rede industrial. 

O M-Bus é um padrão amplamente utilizado em dispositivos 

de medição, tais como contadores de eletricidade, 

contadores de gás, contadores de água, etc. A coleta de 

informação destes dispositivos para uma rede industrial 

permite aos proprietários de estabelecimentos industriais 

controlarem melhor o consumo total de energia e simplificarem 

as operações. 

O M-Bus (Meter-Bus/Contador Bus) é um padrão para a 

leitura remota de dispositivos de medição. É especialmente 

utilizado em edifícios como, por exemplo, em contadores 

de eletricidade, de gás, de água ou em qualquer outro tipo 

de contadores de consumo. Ao recolher dados a partir 

destes dispositivos de medição para um sistema CLP ou 

SCADA, os proprietários de estabelecimentos industriais 

conseguem ter uma noção geral da energia total consumida, 

incluindo parâmetros de edifícios cujos valores tinham, 

anteriormente, de ser contados em separado. 

A solução é composta de duas partes: a primeira é um 

conversor M-Bus transparente, que converte os sinais 

M-Bus para RS232. O conversor funciona como gestor 

(master) M-Bus e permite a ligação de até 10 dispositivos 

M-Bus padrão (slaves). A segunda parte é um gateway Anybus 

Communicator que traduz o sinal RS232 para os campos 

industriais ou rede industrial Ethernet escolhidos. 

A solução permite estabelecer a ligação dos dispositivos 

M-Bus a: CANopen, CC-Link, ControlNet, DeviceNet, 

EtherCAT, EtherNet/IP, FIPIO, Interbus, Modbus Plus, 

Modbus TCP, Modbus RTU, PROFIBUS, PROFINET. 

O Anybus Communicator é configurado para utili- 

zar um software Windows que inclui no produto. Deste 

O Anybus Communicator RS232 (à esquerda) 

e o conversor M-Bus (à direita). 

modo, não é necessário 

outro tipo de 

programação para 

configurar a ligação 

entre o M-Bus e a 

rede industrial pretendida. 

Quando a 

configuração para 

uma rede estiver 

concluída, será mais 

fácil reutilizá-la para 

criar ligações a outras 

redes.

Okuma fornece centro de usinagem 

para segmento ferroviário 

A Okuma, tradicional fabricante de máquinas operatrizes 

de última geração, forneceu um Centro de Usinagem 

Vertical, modelo Dupla Coluna, para a Manser, empresa 

especializada em fabricação, recuperação e modernização 

de motores de tração de corrente contínua e alternada para 

aplicações ferroviárias, metroviárias e mineração. O modelo 

fornecido é o MCR-A5C 25X50, que produz motor elétrico 

para locomotivas. 

Com dupla coluna de cinco eixos, e centro de usinagem 

de alta precisão, a máquina possui design compacto, totalmente 

automático. Faz a usinagem de peças em geral em alta 

velocidade, sua cabine é blindada, e seu corte silencioso se 

destaca pela alta produtividade. Com uma seção transversal 

de 350 x (13,78 x ), possui, ainda, rigidez suficiente para lidar 

com qualquer corte horizontal. Já os longos trilhos (superior 

e inferior na vertical) garantem alta precisão e durabilidade. 

Com movimento suave sobre os trilhos, a mesa se move e 

absorve as vibrações do corte, que mantém a exatidão da 

operação durante longos períodos. 

Carl Janer, diretor de desenvolvimento de novos negócios 

da Manser, afirma que optou pela máquina da Okuma após 

diversas consultas no mercado, em função da qualidade, 

//notícias 

Com dupla coluna de 5 eixos, e centro de usinagem de 

alta precisão, a máquina possui design compacto. 

custo-benefício, prazo da entrega, instalação e treinamento 

oferecidos. “Este equipamento atende nossa necessidade, que é 

o aumento de produtividade e competitividade. É a primeira vez 

que adquirimos uma máquina da Okuma e pretendemos investir 

em outras muito satisfeitos, pois superou as nossas expectativas”. 


11

notícias 

Novo Sistema de Controle de 

Estabilidade Automotiva, da TRW 

A companhia lançou sua nova família de produtos 

EBC460, referente a sistemas eletrônicos de Controle 

de Estabilidade Automotiva nas 4 principais 

regiões produtoras de carros do planeta 

A família EBC460 da TRW Automotive Holdings Corp. disponibiliza 

um projeto de produto padronizado unido à capacidade de 

fabricação na Europa, América do Norte, América do Sul e Ásia, 

onde foram feitos investimentos significativos em equipamentos e 

engenharia de suporte. A família global de produtos possui sistemas 

“standard”, “high” e “premium” - os quais podem oferecer freios 

anti-lock, controle de tração, e funcionalidade ESC com variantes que 

dão suporte tanto a veículos híbridos como totalmente elétricos. 

“A tecnologia ESC é um exemplo excelente de um sistema de 

segurança inteligente. Desde a época em que a TRW lançou seu 

primeiro ESC, a companhia vem acrescentando continuamente mais 

especificações e funções e, ao mesmo tempo, tornando o sistema 

menor, mais leve e mais barato”, diz Peter Lake - vice-presidente 

executivo de Vendas e Desenvolvimento de Negócios. 

Veja no Portal: 


Acoplamento por impedância comum. Como minimizar 

seus efeitos em instalações industriais 

A energia eletromagnética nas instalações pode interferir na operação 

de equipamentos eletrônicos. Controlar o ruído em sistemas 

de automação é vital, porque ele pode se tornar um problema sério 

mesmo nos melhores instrumentos e hardware de aquisição de dados 

e atuação. Este artigo provê informações e dicas sobre a minimização 

do efeito de acoplamento por impedância. Veja o artigo em: http:// 

www.mecatronicaatual.com.br/secoes/leitura/1031 

12 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 

A família 

EBC460, da 

TRW, de sistemas 

de controle 

de tração: qualidade,desempenho 

e compatibilidade. 

“A família EBC460 incorpora os três temas da Segurança 

Cognitiva: Advanced thinking, por sua capacidade de corrigir 

derrapagens e patinação; Smart thinking, por suas muitas muitas 

formas de barateamento do produto; e Green thinking, por 

sua compatibilidade com veículos híbridos e outros alternativos.” 

A EBC460 inclui numerosas atualizações (upgrades) para melhorar 

valor e desempenho, comparada aos sistemas anteriores. 

Ela utiliza bomba com motor de longa vida com um projeto de 

meia-junta opcional, dois sensores de pressão integrados para 

aumentar a capacidade de produzir e manter a pressão no freio, 

redução da aspereza e vibração ruidosa e aumento da vida do 

motor através do controle de sua velocidade em alta frequência. 

A plataforma EBC 460 especifica também a integração de 

sensores de giro e aceleração com a sua unidade de controle 

EHCU, a qual é capaz de funcionar como controlador para o 

sistema elétrico de freio para estacionar – um sistema integrado 

conhecido como EPBi. 

“ESC é uma tecnologia–chave que tem sido mandatória nos 

principais mercados europeus e dos Estados Unidos e fornece 

um bloco construtivo sobre o qual se baseia uma variedade de 

sistemas integrados de segurança”, afirma Josef Pickenhahn, 

vice-presidente de Engenharia para os sistemas de freios. 

“A EBC460 consiste na mais avançada ESC que nós já 

produzimos até hoje, e ela proporcionará todos os benefícios 

(vantagens) das gerações anteriores e, ao mesmo tempo, incluirá 

características como gerenciamento do rollover ativo 

para ajudar a evitar a probabilidade do veículo balançar e 

controlar a estabilidade do reboque (trailer), o que auxilia 

na manutenção da estabilidade de ambos (veículo e trailer). 

Funções adicionais serão possíveis para suportar um controle 

de viagem adaptativo através de freio emergencial automático, 

altamente sofisticado, e sistemas de alívio de choque de 

modo a criar oportunidades estimulantes para a segurança 

dos futuros veículos.” 

Hidráulica Industrial e Móbil - O braço forte da automação 

Neste artigo abordamos os princípios fundamentais da Hidráulica 

e, especificamente, da Óleo-hidráulica. Como utilizar a transmissão 

de energia através dos fluidos líquidos e quais os benefícios e cuidados 

que se devem observar são os pontos aqui abordados. Considerada o 

braço forte da automação, a hidráulica industrial é um segmento tecnológico 

fundamental nas mais diversas áreas industriais. Veja mais em: 

http://www.mecatronicaatual.com.br/secoes/leitura/1023

Novo atuador IVAC da Norgren 

oferece aos fabricantes de máquinas 

e usuários finais, redução expressiva 

de energia e custos operacionais 

A Norgren, líder global em automação pneumática e 

controle de fluidos, anunciou o lançamento de uma linha de 

atuadores inovadores e de alto desempenho, desenvolvidos 

para reduzir significantemente o consumo de energia e 

custos operacionais para fabricantes de máquinas (OEM) e 

usuários finais em diversas aplicações. 

Os controles pneumáticos convencionais possuem uma 

combinação de válvulas e ilhas de válvulas, atuadores, controles 

de fluxo e sensores juntamente com conexões e acessórios. 

Em aplicações típicas, mais de 13 componentes diferentes 

podem ser necessários para operar um atuador. Essa complexidade 

apresenta algumas desvantagens e restrições de 

desempenho. Através de uma colaboração muito próxima 

com os clientes e no intuito de fornecer uma solução que 

pudesse superar essas deficiências, a Norgren desenvolveu o 

IVAC (atuador com válvula de controle integrada) – uma única 

unidade que combina a válvula, os controles de fluxo, amortecimento 

e sensores em um pacote integrado de atuação. 

O IVAC é um atuador com peso e espaço otimizado, 

apropriado para uma diversidade de diâmetros, de 40 a 80 

mm, com válvula integrada e sensores magnéticos para o 

seu controle completo. Capaz de ser adaptado ou integrado 

a novos sistemas, cada unidade exige apenas uma conexão 

pneumática e elétrica, eliminando a necessidade de ilha com 

múltiplas válvulas, componentes, tubos e acessórios. 

Essa plataforma integrada diminui custos para os usuários 

de várias formas. É fácil de instalar, manter e substituir uma 

única unidade, instalação programada e não programada, 

//notícias 


O IVAC é um 

atuador com 

peso e espaço 

otimizado, apropriado 

para uma 

diversidade de 

diâmetros, de 40 

a 80 mm. 

menos paradas para manutenção e custos reduzidos. Enquanto 

isso, eliminando as tubulações de ar entre a válvula e atuador, o 

que minimiza o volume “morto”, reduzimos o consumo de ar em 

até 50%, diminuição significativa no custo por mm de curso quando 

comparado com sistemas pneumáticos convencionais. Para uma 

máquina operando em 2 milhões de ciclos por ano, esse resultado 

em economia de energia é suficiente para pagar custo do produto 

em 1 ano. Em suma, o IVAC proporciona uma estética melhorada 

da máquina. A aparência ajuda a passar uma imagem mais sofisticada 

da fábrica, e para os usuários, ela parece mais limpa e avançada. 

Um número de opcionais e variáveis estão disponíveis, incluindo 

versão cleanline (limpa) para os cilindros industriais, que é mais 

fácil de lavar e ajuda os OEMs a atingirem os regulamentos de 

higiene mais facilmente. 

Os fabricantes de máquinas podem se beneficiar dessa vantagem 

sem nenhuma mudança no design mecânico da máquina, uma vez 

que o IVAC está em conformidade com ISO VDMA. Seu conector 

único M12 para entradas e saídas pode ser ligado por multipolo 

ou conectado diretamente a um sistema fieldbus, não importando 

qual o protocolo que está sendo utilizado. 

O design de um atuador integrado é baseado no máximo de 

modularidade para permitir que todos os componentes sejam 

montados e desmontados facilmente. Os fatores essenciais do 

conceito de um IVAC modular incluem módulo de pilotos localizado 

no cabeçote traseiro do atuador, integrado por uma interface pneumática, 

sensores de posição, indicador de status e conexão elétrica. 

O IVAC já está gerando interesse considerável entre grandes 

clientes, engenheiros de desenvolvimento, gerentes de fábricas 

e responsáveis pela manutenção e principalmente em aplicações 

onde a higiene não pode ser comprometida. Um exemplo de 

grande empresa que já está usufruindo Engineering Advantage 

através do IVAC é o líder global no mercado de equipamentos 

para processamento – a KHS Kriftel, que já instalou as unidades 

do IVAC em sua nova linha de produção CombiKeg”. 

13

eportagem 

Começa a reação do 

setor de máquinas 

no Brasil 

A ABIMAQ fez um balanço de janeiro até outubro de 

2012 e mostrou que neste mês houve um faturamento 

bruto nominal de R$ 6,5 bilhões, o que representa um 

aumento de 7 % sobre o mês anterior. Este resultado se 

deveu ao aumento das exportações enquanto o mercado 

interno sofreu uma retração forte 

saiba mais 

Os assinantes da revista 

Mecatrônica Atual (que 

possuem acesso exclusivo), 

poderão ver mais sobre esta 

entrevista com diversos outros 

indicadores da indústria em 2012, 

em nosso portal na internet: 


L 

14 Mecatrônica Atual :: Novembro/Dezembro 2012 


Luis Aubert, presidente da ABIMAQ, em 

apresentação contundente mas otimista para 

o ano de 2013, mostrou o que vem passando 

o setor de máquinas no Brasil e a demora 

do governo em tomar decisões para salvar 

o setor da desindustrialização. 

Uma das coisas inéditas citadas por Aubert 

foi a união dos empresários com os diversos 

sindicatos de trabalhadores nesta luta, para 

evitar também que a força de trabalho seja 

dizimada pelas demissões, dificultando uma 

retomada no futuro. 

O resultado positivo mostrado neste 

primeiro mês do último trimestre de 2012 

deveu-se ao crescimento das exportações, 

pois, o mercado interno teve uma retração 

de 18,2% em relação ao mês anterior e uma 

queda de 48,5% em comparação com o 

mesmo período do ano anterior. 

Comparando este mês de outubro/2012 

com o de 2011, houve uma retração de 

2,7% e no acumulado de janeiro a outubro 

de 2012 tivemos uma queda de 2,3% em 

relação a 2011, como mostra a figura 1 – 

Faturamento Bruto mensal. Nesta figura 

podemos notar, inclusive, que aumentou 

a exportação e isto é o reflexo da cotação 

do dólar, devido à desvalorização do real. 

O consumo aparente, que representa 

o consumo total de máquinas e equipamentos 

no mercado nacional, incluindo as 

produzidas aqui e as importadas, menos 

as máquinas e equipamentos exportados, 

fechou o acumulado de 2012 em R$ 94,3 

bilhões, resultado 1,9% superior ao mesmo 

período de 2011. 

Os importados representaram 61,1% 

deste valor, seguido das vendas internas 

das empresas locais, que foram 23,6% e 

dos produtos importados incorporados à 

produção de bens de capital, que somaram 

15,3%, evidenciando a forte participação dos 

produtos importados no mercado doméstico. 

O mercado interno de consumo de 

máquinas está aquecido, agora a produção 

nacional é menor como podemos notar na 

figura 2 – Consumo Aparente Mensal. Vejam 

o resultado do mês apresentado no gráfico 

desta figura, na coluna de outubro de 2012, 

onde a parte em azul é a receita líquida de 

produção nacional (que nos últimos meses 

vem diminuindo sistematicamente) e em 

vermelho temos o aumento de participação 

dos importados. 

Luis Aubert chamou a atenção dos presentes, 

afirmando: “Neste gráfico (figura 2), 

a coluna azul neste ano (2012) está menor 

do que em 2004, oito anos atrás, isto mostra 

claramente que as nossas porteiras estão 

completamente abertas e os importados estão 

arrasando. Isto é o processo de desindustrialização... 

é quase terra arrasada. E posso 

afirmar que todos os males neste caso aqui 

no Brasil residem no câmbio... é o câmbio.

Observem nossas exportações para os países 

do primeiro mundo, EUA e Europa, estão 

subindo e para a América Latina estão caindo 

20 %. Isto é a invasão chinesa.” 

Ainda, segundo o presidente da ABI- 

MAQ, que transmitia esta apresentação 

por televisão fechada a todas as suas mais 

de 1200 sedes espalhadas pelo Brasil para 

um público de mais de 10000 pessoas, 

enquanto é exigido pela lei brasileira que as 

máquinas aqui fabricadas sejam obrigadas 

a atender a norma NR12 (de proteção do 

trabalhador), as máquinas chinesas não sofrem 

esta exigência, custando ainda mais barato 

do que as nacionais e colocando em risco a 

integridade do trabalhador brasileiro. Este 

problema não é novo, como a reportagem da 

Mecatrônica Atual já mostrou na edição nº 

43 com um caso de trabalhador acidentado. 

O custo Brasil é lembrado em algumas 

citações da imprensa, onde sempre se referem 

aos altíssimos impostos sem a devida contrapartida 

de benefícios. Mas, no fundo, a 

lista é muito maior e impactante em todos os 

setores, como portos pouco eficientes, estradas 

mal cuidadas, burocracia em todo o serviço 

público que, além da demora, provoca custos 

de logística, contratação de despachantes, 

etc. e muitos outros como câmbio, juros 

bancários, justiça lenta, Constituição de 

1998 ainda não totalmente regulamentada, 

leis trabalhistas ultrapassadas, e leis atuais 

mal elaboradas por muitos políticos sem 

estudo e despreparados, que não exigem 

as mesmas coisas dos produtos importados. 

Balança Comercial 

Em outubro de 2012, as exportações 

alcançaram o total de US$ 1,3 bilhões, 

apresentando uma forte alta em comparação 

com o mês imediatamente anterior de 

13,6%. Luis Aubert ressaltou: “As exportações 

para a Europa aumentaram 20% e 

a crise econômica lá, é muito acentuada. 

Para os EUA aumentaram 30%. Vejam 

que só com uma desvalorização do real 

aumentamos nossas vendas lá. É sinal de 

que ainda somos competitivos em alguns 

produtos e a Europa mesmo em condições 

muito adversas, comprou mais de nós, só 

com a diferença cambial e os impostos IPI, 

ICM, etc, que não incidem nas exportações. 

Esta é a hora também de refletirmos porque 

estamos crescendo só 1,5% neste ano, enquanto 

a África do Sul e a América Latina 

estão crescendo mais”. 

F1. Faturamento Bruto mensal. 

F2. Consumo aparente mensal. 

Quanto às importações, o resultado de 

outubro com US$ 2,9 bilhões ficou 28,5% 

acima do total alcançado em setembro de 

2012. Na comparação com outubro do 

ano anterior, essas variáveis, exportações e 

importações, tiveram um resultado com alta 

de 11,2% e queda de 3,2% respectivamente. 

O déficit da balança comercial de janeiro 

a outubro de 2012 foi US$ 14,4 bilhões, 

ficando 2,1% inferior ao resultado observado 

no mesmo período de 2011. 

O presidente da ABIMAQ disse, ainda, 

que: “apesar de tudo, é para ficarmos 


reportagem 

otimistas para o próximo ano. Perdemos 

quase 10 mil empregos de alta qualidade e 

é difícil recuperá-los. Em dezembro de 2012 

e janeiro de 2013 deverão aumentar estes 

desempregos, mas o governo federal está 

fazendo esforços e o ministro Guido Mantega 

diz que a economia brasileira está intoxicada 

por juros e rendimentos altos, prejudicando 

os negócios. O ano da virada será 2013. Se 

você está pagando juros escorchantes no 

seu banco, faça como eu e minha empresa: 

mude para o Banco do Brasil que tem as 

menores taxas.” 

MA 

15

supervisão 

Os benefícios de 

arquiteturas baseadas 

em objetos para 

SCADA e Sistemas 

Supervisórios 

Com a agilidade de produção. Hoje, com arquiteturas 

baseadas em objetos, os desenvolvimentos de aplicações 

de supervisão SCADA oferecem até 80% de economia 

no custo de engenharia ao longo de arquiteturas base- 

adas em tag. 

saiba mais 

Vírus em redes SCADA: proteção 

garante o faturamento 

Mecatrônica Atual 58 

Arquiteturas para sistemas de 

medição 


Sistema supervisório: único e 

absoluto 


C 


Autor: Steven D. Garbrecht 

Tradução e adaptação: Thomaz Oliveira 

ondições econômicas enfrentadas em instalações 

industriais ditam que a produtividade 

de engenharia deve ser maximizada com a 

agilidade de produção. Hoje, com arquiteturas 

baseadas em objetos, os desenvolvimentos de 

aplicações de supervisão SCADA oferecem 

até 80% de economia no custo de engenharia 

ao longo de arquiteturas baseadas em tag. 

Ser capaz de construir uma única vez 

e usar muitas vezes é fundamental para o 

gerenciamento de custos do projeto, e o 

desenvolvimento baseado em objeto permite 

melhores práticas a serem encapsuladas em 

aplicações e padronização em toda a empresa. 

Veja a figura 1. 

Arquitetura de Software com base em 

objeto têm estado ao redor, por muitos anos, 

no mundo da computação comercial. Agora, 

essas arquiteturas estão sendo aplicadas em 

controle de processos e aplicações SCADA 

para entregar um custo significativo e be- 

nefícios operacionais. Neste artigo vamos 

discutir o que são arquiteturas baseadas em 

objeto, como elas melhoraram o desenvolvimento 

de aplicações SCADA e HMI e como 

você pode calcular potenciais economias 

de custos sobre os tradicionais sistemas 

baseados em tag. 

Sistemas baseados em Tag 

vs. Baseados em Objetos 

Sistemas baseados em Tag 

Desde o início do PC baseado em HMI 

e sistemas de supervisão, o acesso a dados 

de processo, scripting, análise de alarmes e 

de dados foram baseados no conceito de 

tags. Estes sistemas utilizam uma lista de 

“flat” de tags com built-in de hierarquia, 

relacionamentos ou interdependências. 

Grandes mudanças globais para uma 

base de dados de um sistema de tag são 

tipicamente realizadas externamente à aplicação, 

muitas vezes através de um arquivo 

de texto ou através de ferramentas como o 

Microsoft Excel ®. 

Uma vez feitas, as alterações são importadas 

para o banco de dados do aplicativo. 

Reutilização de engenharia em um sistema 

baseado em tags é comumente instituída 

através da referência a dinâmica ou cliente- 

-servidor. 

O sistema cria gráficos comuns contendo 

os scripts que mudam em tempo de

Estrutura da 

Aplicação 

Arquitetura baseado em objeto Arquitetura baseado em tag 

Desenvolvimento Runtime Desenvolvimento Runtime 

Hierarquia – Objetos criados usando 

objetos orientados a metodologia 

Workflow 

Desenvolvimento 

Gráfico 

Scripting Desenvolvido em modelos de objetos, 

em seguida implantado para aplicação 

em tempo de execução específico. 

T1. O contraste entre sistemas: Tag x 

Baseado em Objetos. 

execução. Devido a estrutura da aplicação 

ser “flat”, o usuário deve então mudar cada 

tag no sistema e analisar como a mudança 

afeta o resto da aplicação. 

Manutenção de aplicações baseadas em 

tag geralmente envolve análise tag por tag 

e atualização, que pode consumir quantidades 

significativas de trabalho. Uma vez 

que as alterações do sistema são demoradas 

e muitas vezes envolvem o uso de mão de 

obra de terceiros, os sistemas baseados em 

tags ficam limitados. 

Sistemas baseados em Objetos 

O conceito de desenvolvimento orientado 

a objeto é originado em tecnologia da 

informação (TI). O objetivo foi o de fornecer 

ferramentas que liberam o desenvolvedor de 

programas repetitivos, enquanto, ao mesmo 

tempo maximizassem a reutilização de código 

através do desenvolvimento de objetos de 

software comuns. 

Como seria de esperar, essas ferramentas 

não são um ajuste exato para o ambiente 

industrial. Por um lado, integradores 

de sistemas e engenheiros de produção 

não são tipicamente os programadores de 

computador. Além disso, existem algumas 

diferenças fundamentais entre arquitetura de 

TI e aplicações de automação de produção. 

Por exemplo, aplicações de TI normalmente 

envolvem acessar bancos de dados 

não determinísticos, baseados em interfaces 

de formulários que realizam coisas como 

bancos online, relatórios de negócios, gestão 

de RH, contabilidade financeira ou pesquisas 

de informações estáticas. 

Hierarquia – Componentes que 

representam dispositivos físicos e 

podem coordenar com components 

em diferentes computadores 

F1. Sistemas com arquitetura baseadas em objetos. 

Por outro lado, o controle de supervisão, 

sistemas de execução de manufatura (MES) 

e aplicativos de inteligência de plantas envolvem 

a aquisição de dados em tempo real do 

processo; executar cálculos sofisticados para 

determinar os fluxos e os valores de produção, 

mostrando dados em tempo real nas telas 

de operação ou de relatórios de processo e 

ferramentas de análise e armazenamento 

de dados para historiadores ou produções 

relacionados com bases de dados. 

Os dois ambientes são diferentes o suficiente 

para ditar que ferramentas baseadas 

em objetos são construídas propositadamente 

para o ambiente industrial. O ArchestrA 

System Platfoem® usa uma arquitetura baseada 

em objetos que se chama ArchestrA. 

Ele é projetado especificamente para clientes 

industriais que desenvolvem, gerenciam e 

mantêm sistemas de supervisão. 

Hierarquia – Conteúdos gráficos 

criados algumas vezes usando 

orientação a objetos 

Último Realizado N/A Primeiro Realizado N/A 

N/A Desenvolvidos separadamente, ligada 

a uma interface gráfica 

Padrões Rigorosamente aplicados N/A Não são Rigorosamente aplicados N/A 

Alterações de 

aplicação 

Como os 

dados são 

representados 

Propagado a partir de modelos de 

objetos 

Construções lógicas, tais como dispositivos 

físicos (por exemplo, válvulas 

ou bombas) ou dispositivos lógicos 

(por exemplo, loops PID ou cálculos) 

são representados como objetos 

Os objetos podem ser distribuídos, 

trocados ou melhorados 

Com base em gráficos ou alterados 

usando ferramentas como Excel 

N/A Dispositivos gráficos são representados 

como objetos ou tags 


supervisão 

Plano – Exemplos Monolíticos 

de software executado em uma 

/ múltiplas máquinas como 

“Aplicações” separadas 

N/A 

Exigi recompilação da 

aplicação 

N/A 

Comparando os dois sistemas 

A tabela 1, a seguir, mostra o contraste 

de sistemas de Tag X Baseados em Objetos. 

Atente também para a figura 2. 

Objetos ajudam a trabalhar 

com Consistência e aplicar 

as Melhores Práticas 

Em aplicações SCADA com base em 

objetos, aplicação com objetos contém 

aspectos ou parâmetros associados com a 

representação de ativos. Por exemplo, um 

objeto-válvula pode conter todos os eventos, 

alarmes, segurança, cálculos, coleta de 

dados, integração, comunicação e scripts 

associados ao ativo. 

Objetos não representam apenas equipamentos 

da fábrica. Eles podem incluir 

cálculos, métodos de acesso a banco de 

dados, indicadores-chaves de desempenho 

17

supervisão 

F2. Exemplo de um objeto-válvula contendo os eventos mostrados. 

(KPIs), monitoramento de condições de 

eventos, ERP operações de transferência 

de dados, procedimentos de operadores 

móveis, atividades de fluxo de trabalho e 

tarefas MES. Todos esses objetos podem ser 

padronizados e usados em todas as aplicações 

de supervisão para conduzir consistência no 

design e operação do sistema. 

Por exemplo, um objeto de pedido de 

trabalho padronizado pode ser criado e 

em seguida adicionado a qualquer ativo da 

planta, tal como uma bomba, no interior de 

uma aplicação de supervisório para garantir 

uma abordagem consistente e padronizada 

para iniciar solicitações de trabalho. 

Um modelo de objeto contém informações 

valiosas sobre Alarmes / Eventos, Segurança, 

História, SCADA, Scripts e entradas / saídas. 

Instalações industriais controladas por um 

moderno sistema de supervisão compartilham 

um conjunto de características comuns: 

• Dispositivos da Planta e equipamentos; 

• Procedimentos Operacionais; 

• Medições do processo; 

• Cálculos; 

• Display Gráfico para Operadores. 

Arquiteturas baseadas em Objetos facilitam 

uma abordagem do tipo “cookie-cutter” 

para projetos de sistema de supervisão, onde 

a funcionalidade do sistema bem como as 

características mencionadas acima podem ser 

encapsulados em modelos de objetos, que, 

duplicados e juntos formam um completo 

sistema de supervisão. 


A principal vantagem da abordagem 

baseada em objetos é o conceito de modelos 

de objetos. Na figura 3 está uma representação 

gráfica de como modelos de objetos 

permitem um rápido projeto do sistema e 

propagação de mudanças. 

A primeira linha dessa figura mostra 

a replicação de um modelo de objeto que 

representa uma válvula de diafragma e 

todas as suas características. Replicação é 

o processo onde instâncias em tempo de 

execução, ou componentes, são criados a 

partir de modelos de objetos. A próxima 

linha ilustra como uma mudança de uma 

característica da válvula (ativação manual 

para ativação automática) é propagada ao 

longo de todas as instâncias do objeto-válvula 

em tempo de execução. 

Esta relação pai-filho é um dos principais 

benefícios da abordagem baseada em 

objetos. As alterações são automaticamente 

propagadas para todas as instâncias em 

tempo de execução do modelo de objeto, 

incluindo qualquer número de aplicações 

de supervisão em execução em diferentes 

localizações físicas. Ninguém precisa visitar 

cada site para fazer as mudanças necessárias 

que irão executar para centenas (ou mesmo 

milhares) de instâncias de ativos comuns 

como uma válvula. 

• A criação do aplicativo é otimizado 

pelo uso de modelos de objeto para 

gerar automaticamente componentes 

de tempo real; 

• Alterações de projeto são facilmente 

realizadas, fazendo mudanças no 

modelo de objeto e tendo os componentes 

herdando as mudanças através 

da propagação; 

• Mudanças no sistema em execução 

e expansões são mais fáceis e mais 

rentáveis por causa da replicação 

automática e propagação de mudanças. 

Desenvolver uma única vez 

e reutilizar várias vezes 

A abordagem do ArchestrA System 

Platform é baseada em objeto e simplifica o 

desenvolvimento de aplicações de supervisão 

e manutenção. O Integrated Development 

Environment (IDE) permite o uso de simples 

janelas de arrastar-e-soltar, clique para 

selecionar ou preencher a caixa de texto para 

criar e manipular objetos. 

Na maioria dos casos, esta abordagem é 

muito mais fácil do que modificar os scripts 

de linha por- inha. Além disso, o número 

de erros de sintaxe e tempo de execução é 

reduzido porque o IDE reforça específicas 

regras do sistema. Além disso, os usuários 

podem desenvolver modelos de objeto uma 

vez e depois reutilizá-los muitas vezes e em 

muitas aplicações, maximizando o retorno 

de engenharia. 

Gráficos da IHM 

Orientados a Objetos 

O termo “gráfico orientado a objetos” foi 

usado no ambiente SCADA/HMI desde o 

início de 1990. Gráficos Orientados a objetos 

permitem aos usuários construir um símbolo 

e replicá-lo em toda aplicação HMI. 

Eles podem, então, editar o símbolo e 

distribuir facilmente as mudanças para todos 

os símbolos semelhantes ao mesmo tempo. 

Enquanto esta é uma funcionalidade útil, 

aplicações SCADA/HMI requerem mais do 

que gráficos. Grande parte do trabalho de 

desenvolvimento dos aplicativos de supervisão 

é gasto na criação de funcionalidades, 

tais como: 

• Monitoramento de Alarme; 

• Scripts de animação; 

• Scripts de segurança; 

• Scripts de Supervisão; 

• Armazenamento de dados históricos; 

• Integração com outros aplicativos ou 

bancos de dados; 

• Detecção de eventos; 

• Cálculos de movimento e fluxo;

• Integração de dispositivos; 

• Fluxo de trabalho. 

Para realizar plenamente os benefícios 

de uma arquitetura baseada em objetos, um 

sistema SCADA/HMI precisa incluir todas 

estas funções ou capacidades em modelos 

de objetos, incluindo gráficos. 

Vantagens de desenvolvimento 

de arquiteturas 

baseadas em objetos 

Arquiteturas baseadas em Tag 

Desde o início do software SCADA e 

HMI baseados em PC, os usuários construíram 

gráficos para operadores e ligavam 

as tags que representam endereços em um 

CLP ou um sistema de controle. 

Os passos abaixo representam o desenvolvimento 

do processo típico para a tradicional 

aplicação SCADA baseada em tags: 

• Utiliza um único computador para 

o desenvolvimento; 

• Gráficos para o operador e telas são 

criados para a aplicação; 

• Definições de tag são importadas do 

CLP, ou configuradas manualmente; 

• Os scripts de alarme e detecção de 

eventos são definidos para cada tag; 

• Tags e I/O associados são ligados a 

elementos gráficos; 

• Scripts de animação gráfica ou links 

são criados; 

• As alterações no sistema requerem fechar 

o aplicativo, fazer alterações em muitos 

scripts e referências de banco de dados de 

tags para permitirem a nova funcionalidade. 

O aplicativo é então reinstalado 

em cada estação de trabalho 

do operador. 

Arquiteturas baseadas em Objeto 

Arquiteturas baseadas em objetos associados 

com aplicações de supervisão e SCADA/ 

HMI foram pioneiras pela Wonderware®. O 

ArchestrA System Platform e sua ferramenta 

de desenvolvimento, o Integrated Development 

Environment (IDE), mudaram 

fundamentalmente a forma de criação de 

aplicações SCADA/HMI desenvolvidas. 

Usando o ambiente de desenvolvimento 

integrado, o desenvolvedor do aplicativo cria 

um modelo de planta única com modelos 

reutilizáveis de objetos. 

O desenvolvedor é, assim, removido das 

complexidades do ambiente de computação 

F3. Representação gráfica de vários modelos de objetos. 

e pode concentrar-se na modelagem da 

unidade de produção. O desenvolvedor 

pode se concentrar em diferentes ativos e 

processos de produção que compõem toda 

a supervisão do controle da fábrica. Depois 

que o modelo de planta é capturado, é fácil 

de implementar as funções de controle de 

supervisão. Um pequeno investimento em 

criação de modelos de objeto produz grandes 

resultados em produtividade de engenharia. 

Criar um aplicativo de supervisão utilizando 

o ArchestrA System Platform, envolve: 

• Uma pesquisa do site conduzido 

para entender o layout da operação 

de produção ou processo; 

• Criação de uma lista de peças similares, 

de equipamentos / ativos. Áreas 

distintas de operação também são 

identificadas; 

• Modelos de objetos são configurados 

para cada ativo comum na instalação, 

incluindo gráficos de IHM. 

Este passo essencial permite que as 

melhores práticas e padrões sejam 

criados para uso em todos os projetos 

de aplicações futuras; 

• Dispositivos ou Componentes Modelados 

em objeto podem estar contidos 

dentro de um ou outro para criar 

peças complexas de equipamento; 

• Modelos de objetos de dispositivo têm 

atributos que representam verdadeiros 

I/Os disponíveis no sistema CLP ou 

controle. Estes atributos são, então, 

ligados a E/S através de objetos de 

integração de positivos (Objetos DI); 


supervisão 

• O aplicativo pode ser montado no 

IDE usando a simples operação de 

arrastar-e-soltar; 

• Objetos de aplicação são atribuídos 

a grupos de segurança; 

• O modelo de planta criada no IDE 

pode, agora, ser implantado nos 

computadores que vão armazenar 

a aplicação; 

• Assim que o aplicativo é desenvolvido, 

a manutenção do sistema é fácil. As 

alterações feitas em modelos de objeto 

podem ser propagadas para os 

componentes-filhos encontrados em 

aplicativos implementados. 

Economizando Ciclo de Vida 

Arquiteturas baseadas em objeto podem 

proporcionar economia significativa durante 

o seu ciclo de vida. Estas economias podem 

ser classificadas em quatro áreas básicas tal 

como ilustrado na tabela 2. 

Num sistema baseado em tags tradicionais, 

as tags 162 (27 * 6 válvulas parâmetros 

(I / O) valores por válvula) seriam criadas. 

Em um Sistema SCADA baseado em objeto, 

um modelo de objeto comum de válvula é 

criado e objetos que representam cada válvula 

individual são instanciados ou replicados a 

partir desse modelo de objeto 

Agora, vamos supor que ele leva 0,4 

horas por tag para desenvolver o aplicativo 

usando um tradicional tagbased Sistema 

SCADA. Isso não inclui gráficos de processo 

ou de desenvolvimento CLP lógica 

de controle. 

19

supervisão 

Área de economia Explicação 

Economia de Desenvolvimentos iniciais 

relacionados a geração de aplicações 

Economia de Desenvolvimentos iniciais 

relacionados a alterações de aplicativos 

Economia de manutenção ao longo 

do Ciclo de Vida do Sistema 

Vamos estimar que leve duas horas para 

desenvolver um modelo de objeto da válvula 

e um adicional de 20% mais (ou 0,4 horas) 

por instância de objetos para customizar 

cada válvula individualmente na aplicação. 

Observe na tabela 3 o Exemplo de 

Dispositivo e a Estimação Individual. 

Vamos supor que nós estamos desenvolvendo 

uma aplicação de supervisão que 

tem, entre outras coisas, 27 válvulas de 

assento duplo, cada um com seis parâmetros 

de processo (I/O) que vai ser monitorado. 

Estes são pontos I/O do CLP que medem 

o desempenho desta válvula. 

Lembre-se que um modelo de objeto 

encapsula scripting, segurança, alarmes, 

eventos, história e configuração do dispositivo 

comunicações. Em um sistema baseado em 

tags, tudo isso precisa ser programado usando 

as tags de memória adicionais. Agora, vamos 

comparar o tempo total para desenvolver o 

aplicativo usando cada tipo de abordagem 

de desenvolvimento. 

Veja na tabela 4 o Esforço de desenvolvimento 

Inicial. 

Esta é uma economia impressionante 

e mesmo se você estimar a metade deste 

número, economizará 40% em custos de 

desenvolvimento. 


Isto representa a economia que resulta do tempo quando usuários desenvolvem aplicações definindo modelos de 

objetos uma vez e, em seguida, usando esses modelos várias vezes. 

Isso representa a economia de desenvolvimento obtida através da capacidade para propagar alterações a partir de 

modelos de objeto para todas as instâncias em tempos de execução derivados desses modelos. Quando múltiplas 

alterações são solicitadas para aplicação durante o desenvolvimento, a economia pode realmente ser maior. 

Utilizando um sistema de distribuição, reduz significativamente os custos de manutenção através da capacidade 

de monitorar remotamente, alterar e implementar o software para todos os computadores com IHM em rede . Isto 

é especialmente importante para redes geograficamente distribuídas, pois os usuários podem economizar tempo e 

dinheiro, eliminando a necessidade de viajar para cada local para manutenção ou upgrades. 

Economia em todos os sites Estas economias resultam de reutilizar os modelos e aplicações criados para este projeto em outros projetos. As 

empresas usam isso para conduzir os padrões em seus projetos. Isto é particularmente benéfico para integradores 

de sistemas, revendedores de valor agregado (VARs), equipamentos originais fabricantes (OEMs), fabricantes de 

máquinas e operadores de instalações. 

T2. Clasificação das economias por área. 

Tipo do Dispositivo Número de Instâncias I/O por instância 

Double seat valve 27 6 

T3. Aplicação de supervisão com 27 válvulas com 6 parâmetros. 

Tradicional IHM baseado em Tag Componente SCADA baseado em objeto Economia 

162 tags*0,4 h por tag = 64,8 h (2 h * 1 Modelo de Objeto) + (27 Instâncias 

de válvulas * 0,4 h por instância) = 12,8 h 

T4. Comparação entre os tempos totais (Tag x SCADA baseado em objeto). 

52 h ou 80% 

Tradicional, IHM baseado em Tag Componente SCADA baseado em objeto Economia 

64,8 h * 10% mudança = 6,48 h 2 h / modelo de objetos * 10% mudança = 0,2 h 6,28 h ou 96% 

T5. A mesma comparação entre os tempos totais, agora com mudança de 10% da aplicação. 

Agora, o que acontece se uma mudança 

é necessária e afeta 10% da aplicação? 

Usando-se desenvolvimento baseado em 

tag é razoável assumir que 10% do esforço 

gasto no desenvolvimento inicial seria necessário 

para efetuar as alterações. No entanto, 

usando-se desenvolvimento baseado em objeto, 

tal como o Wonderware ArchestrA System 

Platform, o esforço de mudança 10% apenas 

necessita ser aplicado no modelo do objeto - 

por causa da relação pai-filho entre objetos e 

componentes. Nesta situação, as economias 

adicionais podem ser calculadas assim: 

Veja na tabela 5 o Esforço na alteração 

da aplicação. 

Desenvolvimento baseado 

em objetos é o Futuro 

Arquiteturas baseadas em Objeto podem 

proporcionar grandes vantagens no 

desenvolvimento e manutenção de sistemas 

SCADA e de supervisão. 

Ao avaliar arquiteturas é importante 

avaliar os seguintes aspectos técnicos considerados, 

incluindo: 

• A ferramenta de desenvolvimento 

fornece um modelo realista de equipamentos 

da fábrica e áreas de produção, 

processos e linhas de produção? 

• Pode a segurança de rede ser facilmente 

integrada na aplicação, incluindo a 

configuração de segurança centralizada? 

• Será que oferecem conectividade 

de dispositivos flexíveis e de custo/ 

ferramentas eficazes para fazer a 

interface com todos os dispositivos 

de campo na planta? 

• Ela fornece utilitários de diagnóstico 

centralizados? 

• Pode o ambiente de desenvolvimento 

permitir escalabilidade da aplicação 

de um único nó para muitos nós 

sem precisar refazer toda a aplicação? 

• Aplicações IHM podem ser remotamente 

implantadas em computadores 

através da rede? 

• A ferramenta de desenvolvimento 

fornece um espaço unificado que 

facilita a navegação de tags do PLC 

em rede, tanto em tempo de execução 

como em off-line de desenvolvimento? 

• É possível fazer download de dados 

distribuídos em vários computadores? 

• O sistema fornece redundância rentável 

usando a tecnologia de virtualização 

comercial “off the shelf”? 

• O subsistema de alarme é distribuído? 

• O arquivamento histórico definido 

durante o desenvolvimento ou HMI 

é uma ferramenta separada? 

Um sistema SCADA moderno deve ser 

capaz de oferecer todos os itens acima. MA 

Steven D. Garbrecht é vice-presidente 

de Software e Marketing de aplicações 

avançadas, Invensys Operations Management 

- Lake Forest/CA - USA 

Thomaz Oliveira, Technical Sales Consultant 

Wonderware, Invensys Operations 

Management - São Paulo/SP - Brasil

conectividade 

Profibus 

Instalação Avançada 

Parte 2 

Veremos nesta segunda parte o aterramento da Rede 

Profibus, e também abordaremos algumas vantagens 

da RS485-IS 

saiba mais 

Miminizando Ruídos em Instalações 

PROFIBUS 


Utilização Eficiente de Canaletas 

Metálicas para a Prevenção de 

Problemas de Compatibilidade 

Eletromagnética em Instalações 

Elétricas - Ricardo L. Araújo, 

Leonardo M. Ardjomand, Artur R. 

Araújo e Danilo Martins, 2008. www. 

emfield.com.br 

Manuais: 

Manual Inversor WEG 

Manual Inversor Drive Siemens 

Manual Smar Profibus 

Artigos técnicos – César Cassiolato 

www.smar.com/brasil2/ 

artigostecnicos/ 

Site do fabricante: 

www.smar.com.br 

Interferência Eletromagnética 

em Redes de Computadores. 

José Mauricio Santos Pinheiro: 

www.projetoderedes.com.br/ 

artigos/artigo_interferencias_ 

eletromagneticas.php 

N 



o campo é muito comum se ter problemas 

devidos à EMC (Emissão Eletromagnética) 

e à diferença de potencial de terra, e estes 

geram inconvenientes intermitências na 

comunicação que, normalmente, não são 

fáceis de se detectar. 

Quando se tem o sinal de comunicação 

PROFIBUS-DP e o cabeamento distribuído 

entre as diversas áreas, o recomendado é 

equalizar o terra conforme mostra a figura 

1. Com isto, elimina-se a possível diferença 

de potencial entre o aterramento da área 

01 e o sinal DP, assim como a diferença de 

potencial entre o aterramento da área 02. 

O que é terra equipotencial? 

A condição ideal de aterramento para uma 

planta e suas instalações é quando se obtém 

o mesmo potencial em qualquer ponto. Isso 

pode ser conseguido com a interligação de 

todos os sistemas de aterramento da mesma 

através de um condutor de equalização de 

potencial. Essa condição é chamada na 

literatura técnica de “terra equipotencial”. 

Assim, para qualquer pessoa dentro das 

edificações, mesmo se houver um aumento 

das tensões presentes não haverá o risco 

de choque elétrico, uma vez que todos os 

elementos estarão com o mesmo potencial 

de terra. 

Existem algumas regras que devem ser 

seguidas em termos do cabeamento e separação 

entre outros cabos, quer sejam de sinais 

ou de potência. Deve-se preferencialmente 

utilizar bandejamentos ou calhas metálicas, 

observando as distâncias conforme indica 

a tabela 3 da primeira parte desta série de 

artigos, na Mecatrônica Atual 58. 

Nunca se deve passar o cabo Profibus- 

-PA ao lado de linhas de alta potência, pois 

a indução é uma fonte de ruído e pode afetar 

o sinal de comunicação. 

Quando se fala em shield e aterramento, 

na prática existem outras maneiras de tratar 

este assunto, onde há muitas controvérsias, 

como por exemplo, o aterramento do shield 

pode ser feito em cada estação através do 

conector 9-pin sub D, onde a carcaça do 

conector dá contato com o shield neste ponto 

e ao conectar na estação é aterrado. Este caso, 

porém, deve ser analisado pontualmente e 

verificado em cada ponto a graduação de 

potencial dos terras e se necessário, equalizar 

estes pontos. Do ponto de vista funcional, 

o propósito da blindagem dos cabos é criar 

uma zona equipotencial de acoplamento 

capacitivo ao redor do cabo. Mas isso só 

é verdadeiro se a blindagem for conectada 

ao referencial de terra equipotencial. Nesta 

condição, a recomendação é que ambas 

as extremidades da blindagem dos cabos 

sejam aterradas. 

Porém, se a condição de terra equipotencial 

não for garantida é recomendado 

aterrar apenas uma das extremidades da 

blindagem, preferencialmente no lado do

sistema. Caso contrário, se a blindagem 

for conectada em ambas extremidades sem 

equalização do terra, haverá a circulação de 

uma corrente parasita pela blindagem que 

pode provocar problemas funcionais, além 

de perigo potencial de choques elétricos na 

extremidade não blindada. Desta forma, 

recomenda-se o uso de cabo blindado com 

isolação extra na blindagem para evitar 

choques elétricos acidentais por contato. 

O sistema de linha equipotencial é usado 

para nivelar o potencial de terra em diferentes 

locais da planta de forma que nenhuma 

corrente circule sobre a blindagem do cabo: 

• Use cabos de cobre ou fitas de aterramento 

galvanizadas para a linha 

equipotencial no sistema e entre 

componentes do sistema, 

• Conecte a linha equipotencial ao 

terminal de aterramento ou à barra 

com uma área de superfície ampla, 

• Conecte todas as conexões de terra 

e de blindagem (se existirem) do 

instrumento ao sistema de linha 

equipotencial, 

• Conecte a superfície de montagem 

(por exemplo, o painel do gabinete 

ou trilhos de montagem) ao sistema 

de linha equipotencial, 

• Sempre que possível, conecte o sistema 

de linha equipotencial das redes 

ao sistema de linha equipotencial 

do prédio, 

• Se as partes são pintadas, remova a 

tinta do ponto de conexão antes de 

conectá-lo, 

• Proteja o ponto de conexão contra 

corrosão depois da montagem, por 

exemplo, com tinta de zinco ou verniz, 

• Proteja a linha equipotencial contra 

corrosão. Uma opção é pintar os 

pontos de contato, 

• Use parafuso de segurança ou conexões 

de terminal para todas as conexões 

de terra e superfície. Use arruelas de 

pressão para evitar que as conexões 

fiquem frouxas por causa de vibração 

ou movimento, 

• Use terminais nos cabos flexíveis 

da linha equipotencial. As extremidades 

do cabo não devem nunca ser 

estanhadas (não é mais permitido)! 

• Faça o roteamento da linha equipotencial 

o mais perto possível do cabo, 

• Conecte as partes individuais de 

bandejas de cabos metálicas umas 

às outras. Use anéis de acoplamento 

(bonding links) especiais ou jumpers 

específicos. Certifique-se que os 

anéis de acoplamento são feitos do 

mesmo material que as bandejas de 

cabos. Os fabricantes das bandejas 

de cabos podem fornecer os anéis de 

acoplamento apropriados, 

• Sempre que possível, conecte as 

bandejas de cabos feitas de metal ao 

sistema de linha equipotencial, 

• Use anéis de acoplamento flexíveis 

(flexible bonding links) para expansão 

das juntas. Esses anéis de acoplamento 

são fornecidos pelos fabricantes de 

cabos. 

Para conexões entre prédios diferentes 

ou entre partes de prédios, a rota da linha 

equipotencial deve ser traçada paralela ao 

cabo. Mantenha as seguintes seções transversais 

mínimas, de acordo com a IEC 

60364-5-54: 

• Cobre: 6 mm² 

• Alumínio: 16 mm² 

• Aço: 50 mm² 

Em áreas perigosas deve-se sempre 

fazer o uso das recomendações dos órgãos 

certificadores e das técnicas de instalação 

exigidas pela classificação das áreas. Um 

sistema intrinsecamente seguro deve possuir 

componentes que devem ser aterrados 

e outros que não. O aterramento tem a 

função de evitar o aparecimento de tensões 

consideradas inseguras na área classificada. 

Na área classificada evita-se o aterramento 

de componentes intrinsecamente seguros, a 

menos que o mesmo seja necessário para fins 

funcionais, quando se emprega a isolação 

galvânica. A normalização estabelece uma 

isolação mínima de 500 Vca. A resistência 

entre o terminal de aterramento e o terra do 

sistema deve ser inferior a 1 Ω. No Brasil, 

a NBR-5418 regulamenta a instalação em 

atmosferas potencialmente explosivas. 

Quanto ao aterramento, recomenda- 

-se agrupar circuitos e equipamentos com 

características semelhantes de ruído em 

distribuição em série e unir estes pontos em 

uma referência paralela. Recomenda aterrar 

as calhas e bandejamentos. 

Um erro comum é o uso de terra de 

proteção como terra de sinal. Vale lembrar 

que este terra é muito ruidoso e pode 

apresentar alta impedância. É interessante 

o uso de malhas de aterramento, pois 

apresentam baixa impedância. Condutores 

conectividade 

F1. Sistema de aterramento com diferentes 

áreas em PROFIBUS-DP. 

F2. Terminador RS485-IS. 

comuns com altas frequências apresentam 

a desvantagem de terem alta impedância. 

Os loops de correntes devem ser evitados. 

O sistema de aterramento deve ser visto 

como um circuito que favorece o fluxo de 

corrente sob a menor impedância possível. 

O valor de terra recomendado é que seja 

menor do que 10 Ω. 

RS485–IS 

Existia grande demanda entre usuários 

para apoiar o uso da RS485 com suas rápidas 

taxas de transmissão em áreas intrinsecamente 

seguras. O PNO encarou esta tarefa e 

desenvolveu uma diretriz para a configuração 

de soluções RS485 intrinsecamente seguras 

com capacidade de troca de dados simples 

de dispositivos. 

A especificação dos detalhes da interface, 

os níveis para corrente e tensão que 

precisam ser aderidos para todas as estações 

devem assegurar um funcionamento seguro 

durante a operação. 

Um circuito elétrico permite correntes 

máximas em um nível de tensão específico. 

Quando conectar fontes ativas, a soma 

das correntes de todas as estações não pode 

exceder a corrente máxima permitida. Uma 


23

conectividade 

Parameter Description Value Remark 

Bus System 

Maximum input voltage UI [V] +- 4.2 

Maximum input current I [A] 4.8 

Maximum inductance to resistance ratio L’ / R’ [mH / W] 15 For the whole operation temperature range of the bus system 

Number of devices NTN ≤32 

Communication Device 

Maximum output voltage UO [V] +- 4.2 

Maximum output current IU [mA] 149 Total current from wires A, B and supply for bus termination 

Maximum input voltage UI [V] ≥+- 4.2 

Maximum internal inductance LI [H] 0 

Maximum internal capacitance CI [nF] N/A Insignificant for safety 

External active bus termination 

Maximum output voltage UO [V] +- 4.2 

Maximum output current IO [mA] 16 

Maximum input voltage UI [V] ≥ +- 4.2 

Maximum internal inductance LI [H] 0 

Maximum internal capacitance CI [nF] N/A Insignificant for safety 

T1. Valores Limitantes RS485-IS. 

Parameter Description (1) Value (2) Remark 

Communication device 

1. Minimum idle level UODidle [V] 0.50 Only relevant for devices with an integrated or a 

connectable bus termination 

2. Transmission level on the bus connection (peak-to-peak) UODss [V] ≥2.7 For the worst-case bus configuration and maximum 

load on the 

3. Positive and negative transmission level on the 

bus connection 


UODhigh [V] > 1.5 For the worst-case bus configuration and maximum 

load on the transmitter (see Section 2.6) 

UODlow [V] < -1.1 

4. Signal level on the receiver input UlDhigh [V] ≥ 0.8 For the worst-case bus configuration (see Section 2.6) 

UlDlow [V] < - 0.4 

5. Data transmission rate Kbits/s 9.6; 19.2; 45.45; 93.75; 

187.5; 500; 1500 

A field device can be design with limited data 

transmission rate 

6. Input impedance (receiver) RIN [kW] > 12 For a device supplied or not supplied 

CIN [pF] ≤ 40 

LIN ~ 0 

7. Supply voltage RS 485 driver and bus termination 

T2. Valores Elétricos RS485-IS. 

UO [V] 3.3 +- 5% 

Parameter Cable type A Limiting safety values 

Surge impedance (W) 135... 165 at a frequency of 3... 20 MHz Not relevant 

Working capacitance (nF / km) ≤ 30 Not relevant 

Wire diameter > 0.64 > 0.1 single wire for a fine-stranded conductor (1) 

T3. Cabo padrão RS485-IS e os limites de taxa de comunicação. 

> 0.35 (2) 

Core cross-sectional area (mm)2 > 0.34 > 0.0962 (2) 

Loop resistance (W / km) ≤110 Not relavant 

L / R ≤ 15 ≤ 15 for the lowest ambient temperature (3) 

Data transmission rate (kBit / s) ≤ 93.75 187.5 500 1500 

Max. segment length (m) 1200 1000 400 200 

1) In accordance with the installation rules in EN 60079-14. The wire ends of fine-stranded conductors must be 

protected against separation of the strands, e.g. by means of cable lugs or core end sleeves. 

2) This minimum value applies for a maximum ambient temperature of 40º C and the temperature class T6 for a total 

current in the field bus cable of max. 4.8 A . According to EN 50020 / 5. 

3) Cable type A fulfils this requirement for a ambient temperature above -40º C.

inovação do conceito RS485–IS é que, em 

contraste ao modelo FISCO que tem somente 

uma fonte intrinsecamente segura, todas as 

estações representam agora fontes ativas. 

Vejamos algumas características: 

Áreas perigosas (Ex i): 

• RS485-IS: cada estação representa 

fontes ativas; 

• Tensão de saída máxima (Uo) = 4,2 V 

• L/R < 15 µH/Ω (Cabo); 

• Σ Io = 4,8 A; 

• Devices, Couplers, Links, Terminadores 

devem atender à classificação 

• A máxima corrente de um device 

DP-IS: 4,2V/32 = 0,149 A; 

• A corrente restante de 32 mA é reservada 

para os 2 BTs ativos; 

• A resistência limitante da corrente 

vale: 4,2/0,149 = 28,3 Ω; 

• Máximo baud rate: 1,5 MHz. 

Valores Limitantes e elétricos 

Veja as tabelas 1 e 2. 

A figura 2 detalha a terminação para 

a RS485-IS. 

A figura 3 mostra detalhes das possibilidades 

de topologia da RS485-IS. 

A tabela 3 mostra o tipo de cabo padrão 

e os limites de taxa de comunicação. 

Para detalhes de shield e aterramento, veja 

a figura 4. 

Em resumo, o que devemos verificar em 

termos de RS485-IS: 

• Verifique nos manuais de cada dispositivo, 

se estão de acordo com 

PTB-Mitteilungen/1/; 

• Verifique se todos os dispositivos 

estão de acordo com os guias do 

PNO(Certificado, etc.); 

• Verifique que o cabo utilizado está 

de acordo com as especificações do 

cabo tipo A (IEC 61158/IEC61784 

/3/) (L’ , C’ and R’); 

• Verifique se o cabo atende as regulações 

à prova de explosão (EN 50014 /19/, 

EN 50020 /5/ e EN 60079-14 /7/) 

em termos de instalação, diâmetro 

mínimo do condutor, etc. 

• Verifique se a máxima corrente de 

cada device DP-IS é

conectividade 

F4. Shield e Aterramento no RS485-IS. 

absorver o excesso de tensão e consequentemente 

será danificado ou poderá responder 

inadequadamente à comunicação. 

Mesmo em situações em que o potencial 

de tensão não atinja níveis suficientes para 

causar danos nos equipamentos, o loop de 

terra pode ser prejudicial para as transmissões 

de dados, gerando erros, devido às oscilações 

causadas. Este tipo de intermitência é 

comum em instalações e muito complicado 

de ser diagnosticado. 

Para evitar os efeitos de loop de terra, 

pode-se utilizar isoladores ópticos (repetidores) 

ou links de fibra óptica nas linhas de 

dados mais longas. Manter todos os pontos 

de terra vinculados por cabos independentes, 

garantindo a equipotencialidade dos mesmos. 

Aterramento e inversores 

Os requisitos de aterramento dependem 

do tipo de inversor. Inversores com terra 

verdadeiro (TE) devem necessariamente ter 

uma barra de potencial de 0 V separado do 

barra de terra de proteção (PE). Tem-se duas 

possibilidades: conectar os barramentos em 

um único ponto no gabinete da sala elétrica 

ou levar separadamente estas barras até a 

malha de terra. Vale sempre consultar os 

manuais dos fabricantes e suas recomendações. 

Layout e Painéis de automação e 

elétricos 

Não aproximar o cabo da rede Profibus 

com os cabos de alimentação e saída dos 

inversores, evitando-se assim, a corrente de 

modo comum. Sempre que possível limitar o 

tamanho dos cabos, evitando comprimentos 

longos e ainda, as conexões devem ser as 


menores possíveis. Cabos longos e paralelos 

atuam como um grande capacitor. 

A boa prática de layout em painéis 

permite que a corrente de ruído flua entre 

os dutos de saída e de entrada ficando 

fora da rota dos sinais de comunicação e 

controladores: 

• Todas as partes metálicas do armário/ 

gabinete devem estar eletricamente 

conectadas com a maior área de 

contato. Deve-se utilizar braçadeira 

e aterrar as malhas(shield) dos cabos; 

• Cabos de controle, comando e de 

potência devem estar fisicamente 

separados (> 30 cm). Sempre que 

possível, utilizar placas de separação 

e aterradas; 

• Contatores, solenoides e outros dispositivos 

e acessórios eletromagnéticos 

devem ser instalados com dispositivos 

supressores, tais como: snubbers (RCs, 

os snubbers podem amortecer oscilações, 

controlar a taxa de variação 

da tensão e/ou corrente, e grampear 

sobretensões), diodos ou varistores; 

• Cabos de controle e comandos devem 

estar sempre em um mesmo nível e 

de um mesmo lado; 

• Evitar comprimentos de fiação desnecessários, 

assim diminuem-se as 

capacitâncias e indutâncias de acoplamento; 

• Se utilizada uma fonte auxiliar 24 

Vcc para o drive, esta deve ser de 

aplicação exclusiva ao inversor local. 

Não alimente outros dispositivos DP 

com a fonte que alimenta o inversor. 

O inversor e os equipamentos de 

automação não devem ser conectados 

diretamente em uma mesma fonte; 

• Recomenda-se o uso de filtro RFI e 

que sempre se conecte o filtro RFI 

o mais próximo possível da fonte 

de ruído; 

• Nunca misture cabos de entrada e 

de saída; 

• Todos os motores acionados por 

inversores devem ser alimentados 

com cabos blindados aterrados nas 

duas extremidades; 

• Um reator de linha deve ser instalado 

entre o filtro RFI e o drive; 

• Sempre que possível utilizar trafo 

isolador para a alimentação do sistema 

de automação. 

Os reatores de linha constituem um meio 

simples e barato para aumentar a impedância 

da fonte de uma carga isolada (como um 

comando de frequência variável, no caso dos 

inversores). Os reatores são conectados em 

série à carga geradora de harmônicas e ao 

aumentar a impedância da fonte, a magnitude 

da distorção harmônica pode ser reduzida 

para a carga na qual o reator é adicionado. 

Aqui se recomenda consultar o manual do 

inversor e verificar suas recomendações. 

O ideal é ter um indutor de entrada 

incorporado e filtro RFI/EMC para funcionar 

como uma proteção a mais para o 

equipamento e como um filtro de harmônicas 

para a rede elétrica, onde o mesmo 

encontra-se ligado. 

A principal função do filtro RFI de 

entrada é reduzir as emissões conduzidas 

por radiofrequência às principais linhas de 

distribuição e aos fios-terra. O Filtro RFI 

de entrada é conectado entre a linha de 

alimentação CA de entrada e os terminais 

de entrada do inversor. Deve-se consultar 

o manual do fabricante do inversor e seguir 

os detalhes recomendados: 

• Os cabos do motor devem estar separados 

dos cabos da rede. Instalar o 

inversor e seus acionamentos auxiliares 

como relés e contatores em gabinetes 

independentes de outros dispositivos, 

não misturando cabos de sinais com 

cabos de controle/comando, principalmente 

de controladores e mestre 

Profibus-DP; 

• Para atender as exigências de proteção 

de EMI todos os cabos externos 

devem ser blindados, exceto os cabos 

de alimentação da rede. A malha de

lindagem deve ser contínua e não 

pode ser interrompida; 

• Separe em zonas diferentes os sinais 

de entrada de potência, controle/comandos, 

saída de potência, etc. Utilize 

blindagem entre as diferentes zonas; 

• Certifique-se de que cabos de diferentes 

zonas estão roteados em dutos 

separados; 

• Certifique-se de que os cabos se 

cruzam em ângulos retos a fim de 

minimizar acoplamentos; 

• Use cabos que possuam valores de 

impedância de transferência os mais 

baixos possíveis; 

• Nos cabos de controle recomenda-se, 

instalar um pequeno capacitor (100 

nF a 220 nF) entre a blindagem e o 

terra para evitar circuito AC de retorno 

ao terra. Esse capacitor atuará como 

um supressor de interferência. Mas 

a orientação é sempre consultar os 

manuais dos fabricantes dos inversores. 

Atenuando ruído 

Escolher inversores com toroides ou 

adicionar toroides (Common mode choke) na 

saída do inversor. A orientação é verificar o 

manual do fabricante e suas recomendações: 

• Utilizar cabo isolado e shieldado (4 

vias) entre o inversor e o motor e 

entre o sistema de alimentação até 

o inversor; 

• Tentar trabalhar com a frequência de 

chaveamento, a mais baixa possível. 

A orientação é verificar o manual 

do fabricante e suas recomendações; 

• Conecte a blindagem em cada extremidade 

ao ponto de aterramento do 

inversor e à carcaça do motor; 

• Sempre aterre a carcaça do motor. 

Faça o aterramento do motor no 

painel onde o inversor está instalado 

ou no próprio inversor; 

• Inversores geram correntes de fuga 

e nestes casos, de acordo com os 

fabricantes, pode-se introduzir um 

reator de linha na saída do inversor; 

• Ondas refletidas: se a impedância do 

cabo utilizado não estiver casada com 

a do motor acontecerá reflexões. Vale 

lembrar que o cabo entre o inversor e 

o motor apresenta uma impedância 

para os pulso de saída do inversor (a 

chamada Surge Impedance). Nestes 

casos também se recomenda reatores. 

F5. Blindagem em baixa e alta frequência & aterramento em um e dois pontos. 

A orientação é verificar o manual do 

fabricante e suas recomendações; 

• Cabos especiais: outro detalhe importante 

e que ajuda a minimizar os 

efeitos dos ruídos eletromagnéticos 

gerados em instalações com inversores 

e motores AC é o uso de cabos 

especiais que evitam o efeito corona 

de descargas que podem deteriorar a 

rigidez dielétrica da isolação, permitindo 

a presença de ondas estacionárias 

e a transferência de ruídos para a 

malha de terras. Outra característica 

construtiva de alguns cabos é a dupla 

blindagem que é mais eficiente na 

proteção à EMI; 

• Em termos da rede DP, distanciá-la 

do inversor, onde os sinais vão para 

os motores e colocar repetidores 

isolando as áreas. O ideal é usar 

conectores com indutores de 110 nH 

em série com os sinais A e B, onde a 

taxa de comunicação for maior que 

1,5 Mbit/s. Estes indutores ajudam 

a evitar em cabos com menos de 1m 

entre estações DPs o efeito reflexivo 

proporcionado pelas capacitâncias 

internas dos equipamentos. Evite 

deixar conexões sem a proteção do 

cabo, os chamados stub-lines e que 

podem favorecer reflexões; 

• Deixar sempre mais de 1 m de cabo 

entre as estações DPs, para que não 

haja efeito capacitivo entre as estações 

e a impedância do cabo elimine este 

efeito; 

• Verificar se os inversores possuem 

capacitores de modo comum no Bar- 

conectividade 

ramento CC. Verificar as orientações 

dos manuais do fabricante; 

• Colocar repetidores isolando as áreas 

de inversores das demais áreas em 

uma rede Profibus. 

• Quando se tem OLM (Optical Link 

Module), verificar a topologia, pois 

a programação dos mesmos pode 

afetar a performance da rede gerando 

timeouts; 

• Um ponto muito importante e que 

pode gerar interferência pela mudança 

física do cabo Profibus DP é quando 

se dobra o cabo ou se tem curvatura 

além da permitida pelo fabricante, 

isto forma um splice. Isto é muito 

comum nas instalações. Verifique se 

existem curvaturas acentuadas no cabo 

PROFIBUS que ultrapassem o raio 

de curvatura mínimo recomendado 

pelo fabricante. Uma curva muito 

acentuada no cabo pode esmagá- 

-lo, mudando a sua impedância e 

facilitando a ocorrência de reflexões, 

especialmente em altas velocidades 

de transmissão. 

Para saber mais sobre acoplamentos 

Capacitivos e Indutivos, veja o artigo Dicas 

de blindagem e aterramento em Automação 

Industrial, na Mecatrônica Atual nº 53. 

Uso de Cabos Blindados na 

minimização de ruídos 

Na questão da melhor eficiência de 

proteção a ruídos, a dupla blindagem (trança 

e folha) tem sido aplicada com melhora significativa 

na relação sinal/ruído e podemos 

comentar que: 


27

conectividade 

• Com dupla proteção com certeza a 

eficiência é maior. Existem cabos até 

com mais de 3 proteções. Quanto 

mais fechada a malha, melhor é a 

proteção; 

• Pode utilizar de o shield (trança) e a 

folha de maneiras distintas, aplicando- 

-os para baixas e altas frequências. 

No caso das baixas frequências pode-se 

aterrar o cabo em apenas uma das extremidades 

e espera-se neste caso que nestas 

frequências a blindagem apresente o mesmo 

potencial. Com isto teríamos uma maior 

proteção em ruídos de baixas frequências. 

No caso das altas frequências, a blindagem 

apresentará alta suscetibilidade ao ruído e 

neste caso, recomenda-se que seja aterrada 

nas duas extremidades (aqui alguns cuidados 

devem ser tomados na prática por questões 

da equipotencialidade e mesmo segurança). 

Com esta alternativa da dupla proteção, 

protegeria a comunicação das baixas e altas 

frequências, sendo melhor na proteção a EMI. 

A eficácia da malha (trança) é geralmente 

mais eficaz em baixas frequências, enquanto 

que a folha é mais eficaz em frequências 

mais altas. 

Cabos com shield em espiral precisam 

ser avaliados, pois podem apresentar efeitos 

indutivos e serem ineficientes em altas 

frequências. 

Quando se tem o aterramento da malha 

em um só ponto (vide figura 5), a corrente 

não circulará pela malha e não cancelará 

campos magnéticos. Quando se aterra em 

dois pontos tem dois caminhos da corrente, 

um para baixas e outro para altas frequências. 

Vale ainda lembrar que: 

• Minimizar o comprimento do condutor 

que se estende fora da blindagem; 

• Garantir uma boa conexão do shield 

ao terra. 

Ocorre uma distribuição das correntes, 

em função das suas frequências, pois a corrente 

tende a seguir o caminho de menor 

impedância. Até alguns kHz: a reatância 

indutiva é desprezível e a corrente circulará 

pelo caminho de menor resistência. 

Acima de kHz: há predominância da 

reatância indutiva e com isto a corrente 

circulará pelo caminho de menor indutância. 

O caminho de menor impedância é 

aquele cujo percurso de retorno é próximo 

ao percurso de ida, por apresentar maior 

capacitância distribuída e menor indutância 

distribuída. 


Ao se aterrar o shield em dois pontos: 

• Não há proteção contra loops de terra; 

• Danos aos equipamentos ativos possivelmente 

significativos quando a 

diferença de potencial de terra entre 

ambos os extremos ultrapassar 1 

V(rms) (acima de 1 Vrms não é recomendado 

aterrar em dois pontos. 

Deve-se ter cuidado!); 

• A resistência elétrica do aterramento 

deve ser a mais baixa possível em 

ambos os extremos do segmento 

para minimizar os loops de terra, 

principalmente em baixas frequências; 

• Minimizar comprimento da ligação 

blindagem-referência, pois este 

excesso de comprimento funciona 

como uma bobina e pode facitar a 

susceptibilidade a ruídos; 

• A melhor solução para blindagem 

magnética é reduzir a área de loop. 

Utiliza-se um par trançado ou o 

retorno de corrente pela blindagem; 

• A efetividade da blindagem do cabo 

trançado aumenta com o número de 

voltas por cm. 

Em relação a inversores, que normalmente 

serão geradores de ruídos, um ponto 

importante é que a maioria dos inversores 

possui frequência de comutação que pode 

ir desde 1,0 kHz a 30 kHz. Além disso, 

alguns fabricantes de inversores comentam 

que atendem as normas CE, mas que em 

instalações envolvendo inversores deve-se: 

• Aterrar adequadamente e segundo 

os seus manuais (shield aterrado 

nos dois extremos e as carcaças de 

motores aterradas são recomendações 

de fabricantes); 

• Potência de saída, fiação de controle 

(E/S) e sinal devem ser de cabo blindado, 

trançado com cobertura igual 

ou superior a 75%, conduíte metálico 

ou atenuação equivalente; 

• Todos os cabos blindados devem 

ter sua terminação num conector 

blindado apropriado; 

• Os cabos de controle e sinais devem 

ficar afastados no mínimo 0,3 m fios 

de força/potência. 

Conclusão 

Vimos neste artigo vários detalhes importantes. 

Na próxima parte veremos mais 

detalhes de instalação. Vale a pena lembrar 

que o sucesso de toda rede de comunicação 

está intimamente ligada à qualidade das 

instalações. Sempre consulte as normas. 

A blindagem contra campos magnéticos 

não é tão eficiente quanto é contra campos 

elétricos. A blindagem só é eficiente 

quando estabelece um caminho de baixa 

impedância para o terra e, além disso, uma 

blindagem flutuante não protege contra 

interferências. A malha de blindagem deve 

ser conectada ao potencial de referência 

(terra) do circuito que está sendo blindado. 

Aterrar a blindagem em mais de um ponto 

pode ser problemático. 

Em baixas frequências, os pares trançados 

absorvem a maior parte dos efeitos da 

interferência eletromagnética. Já em altas 

frequências esses efeitos são absorvidos pela 

blindagem do cabo. 

Vale lembrar ainda que se um material 

não magnético envolve um condutor faz com 

que a corrente deste condutor retorne por 

um outro caminho de tal modo que a área 

definida pelo trajeto desta corrente é menor 

do que quando o condutor não é envolvido, 

então esta proteção será mais efetiva. 

Sempre que possível, conecte as bandejas 

de cabos ao sistema de linha equipotencial. 

O seu tempo de comissionamento, startup 

e seus resultados podem estar comprometidos 

com a qualidade dos serviços de instalações. 

Como cliente, contrate serviços de empresas 

que conheçam e dominam a tecnologia Profibus 

e que façam instalações profissionais e 

de acordo com o padrão Profibus. MA 

O conteúdo deste artigo foi elaborado 

cuidadosamente. Entretanto, erros não 

podem ser excluídos e assim nenhuma 

responsabilidade poderá ser atribuída ao 

autor. Sugestões de melhorias podem ser 

enviadas ao email cesarcass@smar.com. 

br. Este artigo não substitui os padrões 

IEC 61158 e IEC 61784 e nem os perfis 

e guias técnicos do PROFIBUS. Em caso 

de discrepância ou dúvida, os padrões IEC 

61158 e IEC 61784, perfis, guias técnicos e 

manuais de fabricantes prevalecem. 

César Cassiolato é Diretor de Marketing, 

Qualidade e Engenharia de Projetos e 

Serviços da Smar Equipamentos Ind. Ltda., 

Diretor Técnico do Centro de Competência 

e Treinamento em Profibus e Engenheiro 

Certificado na Tecnologia Profibus e Instalações 

Profibus pela Universidade de Manchester.

instrumentação 

Manutenção e 

Calibração de 

Medidores 

de Vazão 

A medição de vazão é crítica para o seu processo industrial? 

Uma indicação errônea implica em perdas e 

qualidade do produto final? Como saberemos se o medidor 

precisa de manutenção? Estas e outras perguntas 

serão respondidas de forma clara e objetiva para facilitar 

nas rotinas operacionais e tomadas de decisões de 

engenheiros e técnicos de instrumentação e qualidade. 

saiba mais 

Uma nova tecnologia para medição 

de vazão 


Calibração de medidores de vazão 


Seleção de Medidores de Vazão 


Medição de Vazão: a 3ª Grandeza Mais 

Medida nos Processos Industriais 



Bruno Castellani 

M 

edidores de vazão são instrumentos que 

medem diretamente ou indiretamente a 

quantidade de fluido (volume ou massa) 

que passa por um determinado tempo. Os 

medidores de vazão são utilizados para medição 

de fluidos líquidos, pastosos e gasosos. 

Temos no mercado uma gama diversificada 

de medidores de vazão que utilizam 

diversos princípios de funcionamento, como 

os mostrados nas figuras 1. 

F1. Medidores Magnéticos, Medidores tipo Vortex, Coriolis, Turbina, Ultrassônico e placa de 

orifício por pressão diferencial.

F2. Medidor magnético em operação por 10 anos sem manutenção. 

Manutenção 

A correta medição dos medidores de 

vazão está diretamente ligada às condições 

de instalação, condições do processo e uma 

correta engenharia de aplicação. Qualquer 

desgaste, contaminação, incrustação, instalação 

incorreta e danos internos e externos, 

provocará erros de medição. De fato, os medidores 

de vazão, ao longo do uso, sofrerão 

desgastes, pois estão em contato direto com 

o fluido do processo, mas estes desgastes 

podem ser minimizados. 

Imaginem um medidor fabricado há 

10 anos que nunca foi retirado do processo 

para inspeção. Será que o desgaste, incrustação, 

etc, estão provocando algum erro de 

medição? (figura 2) 

Se partirmos para a análise a seguir, em 

qual medidor você confiaria para instalação 

em seu processo? (figuras 3 e 4) 

O comparativo mostra, com clareza, 

a condição em que o medidor estava em 

processo, medindo a vazão erroneamente. 

Após intervenção e constatação do 

problema, foi realizada a manutenção e 

calibração do medidor para garantir uma 

medição correta no mesmo ponto de aplicação. 

O grande diferencial para manter um 

medidor de vazão dentro das condições 

operacionais por vários anos consiste na 

realização das três ações básicas, abaixo: 

• Manutenção preventiva - inspeção 

periódica interna de incrustação e 

desgaste interno dos componentes, 

e realização de limpeza geral. 

• Manutenção preditiva - monitoramento 

e acompanhamento das medições 

de vazão para verificação de tendência 

de erro de medição (figura 5). 

F3. Medidor em operação. 

F5. Gráfico de tendência de erro x desgaste do medidor. 



31


• Calibração - verificação do erro 

do medidor nas condições atuais, e 

possível ajuste do fator de calibração 

para o erro aceitável. 

Os medidores de vazão, na sua grande 

maioria, possuem um número de calibração, 

conhecido como Fator de Calibração 

(figura 6). Este número é encontrado após 

diversos testes e a realização da calibração 

de fábrica do medidor. 

O fator de calibração é a garantia de 

que o erro de medição esteja dentro do erro 

F4. Medidor após manutenção. 

F6. Exemplo de número ou fator de calibração. 


admissível pelo fabricante, no momento 

da venda. 

A maneira mais confiável de sabermos 

qual erro de medição que o medidor apresenta, 

é através da realização de calibração em 

laboratório de vazão acreditado pelo Inmetro. 

A calibração é muito importante, pois 

além de calibrar, é possível calcular um novo 

Fator de Calibração e compensar o desgaste 

do medidor, retornando-o às condições de 

erro admissível estipulado pelo fabricante. 

Veja a tabela 1. 

Observando-se essa tabela, inicialmente 

o medidor com calibração de fábrica possuía 

o Fator de Calibração 1000 e um erro de 

medição de 0,5%. Este mesmo medidor em 

operação por certo tempo e depois enviado 

para calibração, apresentou um erro de 

medição de 1,2%, ou seja, o tempo de uso 

e o seu desgaste ocasionaram o aumento 

do erro. 

Após a recalibração e ajuste do fator 

de calibração, o medidor retornou ao erro 

admissível de fábrica. Figura 7. 

Calibração 

Comumente conhecida como aferição, 

esta nomenclatura foi substituída pelo termo 

Calibração, que significa a atividade de 

comparação de valores medidos e incertezas 

de medição entre um medidor-padrão e o 

medidor a ser calibrado. 

De acordo com o Vocabulário Internacional 

de Metrologia, o termo Calibração 

significa: “Operação que estabelece, sob 

condições especificadas, numa primeira 

etapa, a relação entre os valores e as incertezas 

de medição, fornecidos pelos padrões 

e as indicações correspondentes com as 

incertezas associadas”. 

Ou seja, comparando um medidor-padrão 

e o medidor a ser calibrado, obtém-se um 

erro de indicação, visualizado através da 

emissão de um certificado de calibração. 

Na tabela 2, temos a explicação simplificada 

da relação entre erro e correção, 

baseada na comparação entre instrumentos 

de Teste e Padrão. 

E = Teste - Padrão 

e 

C = Padrão - Teste 

onde: 

E= Erro; 

C= Correção 

onde: 

E1= Erro referente o mesmo ponto; 

E2 = Erro referente ao fundo de escala

Sistema de calibração 

de vazão – Líquidos 

O sistema de calibração de vazão (figura 8) 

consiste, basicamente, de cinco componentes: 

• Reservatório de água- armazena a 

água para ser utilizada na calibração 

de vazão. 

• Bomba- gera a vazão para realizar a 

calibração. 

• Medidor padrão- medidor de referência 

de vazão, tanque volumétrico 

e balança. 

• Medidor a ser calibrado- medidor 

que será comparado com o padrão 

para encontrar o erro. 

• Válvula de controle- regula a vazão, 

conforme os pontos de calibração. 

Com o medidor de teste instalado na 

mesma linha que o medidor-padrão, é 

acionada a bomba para gerar vazão. 

Após certo tempo de estabilidade e ajuste 

da válvula de controle no ponto de vazão 

desejada, é realizada a coleta de no mínimo 

três amostras para executar a comparação. 

Este procedimento é repetido de acordo 

com a quantidade de pontos desejados para 

calibração. 

Finalizado as coletas, as informações são 

analisadas e validadas através da emissão de 

certificado de calibração. 

Conclusão 

Para um aumento da vida útil dos medidores 

de vazão e a garantia da confiabilidade 

na medição do processo, é necessário uma 

forte atuação em manutenção preventiva, 

preditiva e suportada pela confiança metrológica, 

atrelada a Laboratórios de Vazão 

confiáveis, idôneos e acreditados pelo Inmetro. 

Desta forma, manteremos a confiança 

no ponto de medição, histórico de manutenção 

do medidor e erros apresentados 

pelo medidor. 

MA 

Bruno Castellani é Coordenador de Serviços 

- Laboratório de Vazão na Emerson Process 

Management 


Medidor Novo Medidor em Operação Medidor em Operação Recalibrado 

Fator de calibração* 1000 1000 Novo Fator - 1012 

Erro de medição 0,50% 1,20% 0,50% 

T1. Comparativo de fator de calibração. 

Medidor Teste Medidor Padrão E = erro E1% E2% C = correção 

100 99 1 1,01 1 -1 

74 75 -1 -1,3 -1 1 

50 51,5 -1,5 -2,9 -1,5 1,5 

T2. Tabela de erro Padrão x Teste. 

F7. Laboratório de calibração Emerson acreditado pelo Inmetro. 

F8. Sistema de calibração de vazão de líquidos - Emerson. 


33

ferramentas 

Gerenciamento de 

Ativos e Autodiagnose: 

Tecnologia para facilitar a vida do 

usuário, reduzir custos operacionais 

e de manutenção, além de contribuir 

para a melhoria contínua de processos 

industriais autossustentáveis 

Neste artigo faremos uma abordagem do impacto dessas tecnologias 

de manutenção e controle de plantas industriais, visando a obtenção 

de processos de manufatura mais autossustentáveis. 

saiba mais 

Gerenciamento de energia elétrica 

para redução de demanda 


Gerenciamento de ativos na 

manutenção 


Com investimento Zero faça a sua 

empresa lucrar mais 


Ações para melhorar a 

disponibilidade dos equipamentos e 

reduzir custos de manutenção 


N 


Nos últimos anos temos acompanhado que 

os mercados de instrumentação e automação 

vêm demandando equipamentos de campo 

(transmissores de pressão e temperatura, 

conversores, posicionadores, atuadores, 

etc.) com alta performance, confiabilidade, 

disponibilidade, recursividade, etc, com a 

intenção de minimizar consumos, reduzir a 

variabilidade dos processos, proporcionar a 

redução de custos operacionais e de manutenção, 

assim como garantir a otimização e 

melhoria contínua dos processos. Isso resulta 

em fortes aliados, na busca por indústrias 

mais autossustentáveis. 

Por outro lado, os microprocessadores 

estão se tornando mais poderosos e mais 

baratos e, os fornecedores na instrumentação 

vêm respondendo às demandas dos usuários 

por mais e melhores informações em seus 

processos. Quanto mais informação, melhor 

uma planta pode ser operada e sendo assim, 

mais produtos pode gerar e mais lucrativa 

pode ser. A informação digital permite 

que uma sistema colete informações dos 

mais diversos tipos e finalidades de uma 

planta, como ninguém jamais imaginou e 


Leandro Henrique Batista Torres 

neste sentido, com o advento da tecnologia 

Filedbus(HART, Profibus, Foundation 

Fieldbus), pode-se transformar preciosos 

bits e bytes em um relacionamento lucrativo 

e obter também um ganho qualitativo do 

sistema como um todo. 

A tecnologia Fieldbus é rica no fornecimento 

de informação, não somente 

pertinente ao processo, mas em especial 

dos equipamentos de campo. Desta forma, 

condições de autodiagnoses podem poupar 

custos operacionais e de manutenção, principalmente 

em áreas classificadas (perigosas) 

ou mesmo em áreas de difícil acesso. Da 

própria sala de controle pode-se ter uma 

visão geral do sistema e ainda com ferramentas 

baseadas em Internet, a qualquer 

hora e de qualquer lugar. Através de um 

gerenciamento destas informações vindas 

do campo, pode-se selecionar convenientemente 

os dados para se atingir os objetivos 

de produção, direcionando as informações 

às pessoas e/ou departamentos corretos e 

agindo de maneira a melhorar os processos. 

É claro que em termos automação 

industrial sustentável, a escolha correta de

tecnologias de controle e manutenção de 

plantas por si só, já é base para traçar ações 

iniciais eficazes em busca de processos mais 

sustentáveis. Entre outras ações podemos 

destacar aquelas que são complementares 

e tão ou mais importantes quanto: 

• Implantação de tecnologias colaborativas. 

• Estabelecimento de governança para 

alinhamento interno. 

• Conscientização de visão holística - 

recursos, fabricação e vendas. 

• Identificação de fatores impactantes 

chaves – ambiental, social, etc. 

• Alinhamento de estratégias externas. 

• Criação de um plano de ações. 

• Acompanhamento através de parâmetros 

e métricas de processos. 

Basicamente existem quatro grandes 

grupos de profissionais em uma planta que 

precisam ter acesso à informação, diretamente 

relacionados ao processo de produção, sendo 

que cada grupo vê o processo conforme sua 

perspectiva: 

• Manutenção: sempre estão preocupados 

com o processo no sentido de 

como está trabalhando o processo 

produtivo e se é necessária manutenção 

em algum equipamento; 

• Produção: preocupados com o rendimento, 

matéria-prima e os estoques. 

• Controle de qualidade: preocupados 

com a qualidade do que está sendo 

produzido e com a percentagem de 

produtos rejeitados; 

• Gerenciamento: sempre atentos à 

demanda do mercado e procurando 

maximizar as margens de lucro via 

processos produtivos e atualmente, 

guiados por premissas de criação de 

processos sustentáveis. 

Exemplifica-se a seguir, equipamentos 

de campo e o que eles têm a colaborar com 

esta nova perspectiva operacional no gerenciamento 

de informações de uma planta, 

com a disponibilidade de autodiagnoses, 

facilitando a operação e manutenção e 

muito mais.w 

Adequando-se ao novo cenário 

Atualmente, 60% das manutenções 

efetuadas têm caráter corretivo, 33% caráter 

preventivo, 6% caráter preditivo e somente 

1%, caráter proativo. E ainda, em mais de 

60% das idas ao campo não se consegue 

detectar problemas nos equipamentos. Porém, 

F1. Tela de diagnósticos de um Posicionador de Válvulas. 

atualmente este cenário vem se alterando 

graças à utilização de autodiagnoses nos 

equipamentos de campo combinadas com 

as ferramentas de gerenciamento (Asset Managment). 

A tendência é que a percentagem 

de manutenção preditiva e proativa tenha 

um aumento significativo nos próximos 

anos e que as idas ao campo só sejam feitas 

na real necessidade. 

Uma vez que se tem a disponibilidade 

de recursos de diagnósticos e ferramentas 

adequadas, é de extrema importância que o 

usuário crie a cultura de administrar estas 

informações, começando pela coleta de informações 

durante a fase de comissionamento 

dos equipamentos e startup dos processos, 

onde criará sua base de dados de referência 

que deve ser comparada periodicamente com 

os dados correntes. Neste processo inicial, 

por exemplo, é que se busca otimizar as 

sintonias das malhas de acordo com a otimização 

dos processos. Aqui se encaixam os 

gráficos e trends. Através do monitoramento 

on-line dos diagnósticos, o usuário poderá 

detectar facilmente a condição de status dos 

equipamentos de campo. 

Independentemente das ferramentas, os 

equipamentos executam análises de suas condições 

de operação e determinam potenciais 

de condições de falhas, disponibilizando 

sempre estas informações aos usuários. É 

claro que o uso destes recursos dos equipamentos 

combinados com a comunicação 

digital em protocolo aberto e softwares 

de gerenciamento (Asset Management) 

permite ao usuário diagnósticos remotos 


ferramentas 

que extrapolam as gerações de alarmes e 

permitem a manutenção preventiva, preditiva 

e proativa. Tudo isto contribuindo para a 

diminuição de paradas não programadas e 

aumentando sensivelmente a confiabilidade 

e disponibilidade da planta. 

O objetivo é tornar a manutenção 

mais fácil, mais prática e menos custosa, 

garantindo a funcionalidade operacional 

e contínua dos equipamentos em um nível 

de desempenho aceitável no controle 

de processo , minimizando os esforços e 

adaptando o sistema para uma expansão 

operacional confiável e segura. Vale lembrar 

ainda que muitos dos problemas e questões 

de performance, às vezes, estão relacionados 

às péssimas condições de instalação e critérios 

de manutenção, que com certeza merecem 

um outro foco e artigo dedicado. 

Autodiagnósticos 

Normalmente, os recursos de diagnósticos 

estão associados ao hardware 

dos equipamentos e ao tratamento pelos 

softwares que gerenciam as informações 

disponibilizando-as ao usuário. 

O objetivo principal para o usuário é a 

redução do tempo de parada quando esta for 

exigida em uma condição extrema de falha ou 

antecipadamente prever o melhor momento 

da mesma, causando o menor impacto ao 

processo e a um custo efetivo interessante. 

Em outras palavras, é com o recurso de 

diagnoses que os equipamentos vão ajudar 

o usuário a isolar as fontes de problemas. 

Veja a figura 1. 

35

ferramentas 

F2. Recursos de autodiagnósticos do Posicionador. 


Observa-se nesta figura, onde se destaca 

a indicação de violação do número de 

reversões de um posicionador, o que pode 

caracterizar uma má sintonia de malha, por 

exemplo. Além disso, uma má sintonia de 

malha implica em movimentar desnecessariamente 

uma válvula, facilitando o seu 

desgaste, aumentando o consumo de ar e 

a variabilidade do processo. Aqui já temos 

um claro indício de que com um simples 

autodiagnóstico no posicionador poderíamos 

maximizar o tempo entre manutenções, além 

de termos uma economia com o consumo de 

ar e consumo de insumos pela minimização 

da variabilidade do processo. É o sistema 

de manutenção monitorando a análise de 

autodiagnose do posicionador, avisando 

automaticamente ao usuário quando fazer a 

manutenção em determinado equipamento 

ou que algo no processo não está adequado. 

Autodiagnósticos em 

Posicionadores 

Veremos a seguir, na figura 2, os recursos 

de autodiagnose disponíveis em um posicionador 

fieldbus desenvolvido com tecnologia 

aberta. Existem alguns parâmetros no bloco 

transdutor do posicionador que podem ser 

usados na manutenção preditiva e proativa. 

Alguns deles podem ser lidos on-line 

enquanto outros parâmetros exigem que o 

processo pare, ou que o controle da planta 

esteja configurado como manual. É possível 

detectar degradações no desempenho 

comparando-se os parâmetros atuais com 

os valores padrões e, então, agendar uma 

manutenção preditiva e proativa. 

Valve Totals 

• STROKES: indica o número de vezes 

que a válvula abre e fecha totalmente. 

É o indício de que os batentes precisam 

de reparos. 

• REVERSALS: indica o número de 

vezes que a válvula muda de direção 

de acordo com o movimento. O 

número de reversos é incrementado 

quando a válvula muda de direção 

e o número de movimentos excede a 

zona morta. Já vimos anteriormente 

sua importância. 

• TRAVEL (hodômetro): indica o 

número equivalente de deslocamentos 

totais. O hodômetro é incrementado 

quando o número de mudanças 

excede o valor da zona morta. É

usado para indicar que o diafragma 

precisa ser substituído e o atuador/ 

válvula revisados. 

Valve Performance 

• CLOSING TIME: indica o tempo 

(em segundos) que a válvula leva para 

ir de totalmente aberta a totalmente 

fechada. 

• OPENING TIME: indica o tempo 

(em segundos) que a válvula leva para 

ir de totalmente fechada a totalmente 

aberta. 

Estes tempos são usados para indicar um 

problema com o atuador ou posicionador, 

rompimento do diafragma e problemas com 

o sistema de ar, assim como agarramentos 

e stress mecânicos. 

Temperature 

• HIGHEST TEMPERATURE: indica 

o maior valor da temperatura 

medida pelo sensor de temperatura 

do posicionador. 

• LOWEST TEMPERATURE: indica 

o menor valor da temperatura 

medida pelo sensor de temperatura 

do posicionador. 

• TEMPERATURE: indica o valor da 

temperatura medida pelo sensor de 

temperatura do posicionador. 

Estes parâmetros poupam que o equipamento 

trabalhe fora dos limites industriais, 

alertando o usuário. 

Advanced Status 

Indica o estado do diagnóstico contínuo, 

incluindo as condições do módulo 

mecânico: 

• REVERSAL LIMIT EXCEEDED: 

este alarme indica o limite de reversos 

configurado. 

• TRAVEL LIMIT EXCEEDED: este 

alarme indica o limite do hodômetro 

configurado. 

• DEVIATION LIMIT EXCEEDED: 

este alarme indica o limite do desvio 

configurado. 

• MODULE PARAMETERS NOT 

INITIALIZED, alarme automático: 

parâmetros do módulo mecânico não 

foram inicializados. 

• MODULE NOT CONNECTED 

TO THE CIRCUIT, alarme automático: 

módulo mecânico não está 

conectado ao circuito eletrônico. 

• TEMPERATURE OUT OF RAN- 

GE, alarme automático: temperatura 

fora da faixa operacional. 

• SLOW VALVE MOVEMENT OR 

LOW AIR SUPPLY, alarme automático: 

movimento lento de válvula, ou 

baixa pressão da fonte de ar. 

• MAGNET NOT DETECTED, 

alarme automático: o ímã não foi 

detectado. 

• BASE NOT TRIMMED, alarme 

automático: a base não está ajustada. 

O campo em destaque indica a condição 

atual do diagnóstico. 

Sensor Pressure 

• SENSOR PRESSURE IN: indica a 

leitura do sensor de pressão da entrada. 

• SENSOR PRESSURE OUT1: indica 

a leitura do sensor de pressão 

da saída 1. 

• SENSOR PRESSURE OUT2: indica 

a leitura do sensor de pressão 

da saída 2. 

Sensor Pressure Status 

• SENSOR PRESSURE STATUS: 

indica o estado do sensor de pressão 

da entrada. 

Com os sensores de pressão podemos 

analisar as condições de posicionamento 

versus pressão de ar, criando condições de 

identificação de agarramentos, stress e desgastes, 

determinando antecipadamente uma 

parada não programada para manutenção do 

conjunto válvula/atuador ou sistema de ar. 

Status 

Mostra o diagnóstico contínuo do estado 

do equipamento, incluindo a condição do 

bloco funcional, do módulo eletrônico e 

do módulo mecânico. Todos os alarmes 

são automáticos, ou seja, o equipamento 

irá notificar o usuário mesmo que o alarme 

não tenha sido configurado. 

• BLOCK CONFIGURATION ER- 

ROR: indica erro nos componentes de 

hardware e software associados ao bloco. 

• LINK CONFIGURATION ERROR: 

indica erro na configuração do link. 

• SIMULATE ACTIVE: indica que 

o equipamento está no modo de 

simulação. 

• LOCAL OVERRIDE: indica que 

o equipamento está sendo operado 

manualmente. 


ferramentas 

• DEVICE FAULT STATE SET: 

indica que o equipamento está em 

condição de falha. 

• DEVICE NEEDS MAINTE- 

NANCE SOON: o diagnóstico 

interno da configuração do 

usuário ou a avaliação interna 

do equipamento detectou que o 

equipamento precisará de manutenção 

em breve. 

• INPUT FAILURE/PROCESS VA- 

RIABLE HAS BAD STATUS: a 

condição da variável de processo é 

BAD. 

• OUTPUT FAILURE: indica uma 

falha na saída que pode ter sido 

causada pelo módulo eletrônico ou 

mecânico. 

• MEMORY FAILURE: indica uma 

falha eletrônica, dependendo do 

processo de avaliação interna. Por 

exemplo, um checksum errado foi 

detectado na memória principal. 

• LOST STATIC DATA: indica que 

o equipamento perdeu dados da 

memória flash ou EEPROM. 

• LOST NV DATA: indica que o 

equipamento perdeu dados da memória 

RAM. 

• READBACK CHECK FAILED: 

indica uma discrepância na leitura 

do valor de retorno, isto é, entre o 

setpoint e a posição real da válvula. 

Pode ter sido causada por uma falha 

de hardware ou mesmo de emperramento, 

ou falta de ar no atuador ou 

posicionador. 

• DEVICE NEEDS MAINTENAN- 

CE NOW: o diagnóstico interno 

da configuração do usuário ou a 

avaliação interna do equipamento 

detectou que o equipamento precisa 

de manutenção. 

• POWER UP: indica que o equipamento 

finalizou o procedimento 

inicial de operação. 

• OUT-OF-SERVICE: indica que o 

bloco funcional está fora de serviço. 

• GENERAL ERROR: um erro ocorreu 

e não pode ser classificado como um 

dos erros abaixo. 

• CALIBRATION ERROR: um erro 

ocorreu durante a calibração do equipamento, 

ou um erro de calibração 

foi detectado durante a operação do 

equipamento. 

37

ferramentas 

F3. Assinatura da válvula. 

F4. Desvio da Válvula. 


• CONFIGURATION ERROR: um 

erro ocorreu durante a configuração 

do equipamento, ou um erro de 

configuração foi detectado durante 

a operação do equipamento. 

• ELECTRONIC FAILURE: um 

componente eletrônico falhou. 

• MECHANICAL FAILURE: um 

componente mecânico falhou. 

• I/O FAILURE: uma falha de E/S 

ocorreu. 

• DATA INTEGRITY ERROR: indica 

que dados armazenados no sistema 

podem não ser mais válidos porque a 

somatória dos dados feita na memória 

RAM falhou ao ser comparada com 

os dados da memória não volátil. 

• SOFTWARE ERROR: o software 

detectou um erro que pode ter sido 

causado por um desvio para uma 

rotina errada, uma interrupção, um 

ponteiro perdido, etc. 

• ALGORITHM ERROR: o algoritmo 

usado no bloco transdutor gerou 

um erro. Por exemplo, pode ter sido 

causado por excesso de dados. 

Note que alguns diagnósticos são úteis 

também para os fabricantes dos equipamentos 

como uma maneira de identificar 

itens com maior incidência de falhas e, com 

isto, pode-se continuamente melhorar a 

qualidade de componentes utilizados e a 

confiabilidade dos equipamentos. Note ainda 

pela figura 3 que vários recursos gráficos 

ficam facilitados pelos autodiagnósticos, 

como por exemplo a assinatura da válvula. 

Este gráfico mostra o comportamento da 

posição em relação a pressão de saída. O 

usuário pode analisar o comportamento de 

resposta da válvula de acordo com a pressão 

do ar. Por exemplo, ele pode salvar o gráfico 

durante a instalação ou o comissionamento 

e, depois, comparar o gráfico atual com o 

que foi salvo anteriormente. 

É possível verificar se será preciso mais 

pressão para alcançar a mesma posição, e 

neste caso pode significar que existe um 

emperramento ou desgaste da válvula. 

Figura 4. 

Manutenção em 

Posicionadores e Válvulas 

O estado dos posicionadores e das 

válvulas deve ser periodicamente acompanhado 

através dos diagnósticos, visando 

a manutenção preditiva e proativa. Este

acompanhamento periódico promove a 

redução dos custos de manutenção, uma 

vez que a manutenção passa a focalizar 

somente os equipamentos que realmente 

necessitam de manutenção, possibilitando 

um melhor planejamento e menor tempo de 

parada para a planta (downtime). Entende- 

-se por melhor planejamento, atividades 

relacionadas com a aquisição de peças 

de reposição, uma vez que em casos não 

incomuns, podem chegar a um prazo de 

entrega de dezenas de meses. 

Com o processo configurado em manual 

ou off-line, é possível monitorar e testar o 

desempenho para avaliar a condição geral 

de operação dos posicionadores e válvulas. 

O serviço e a calibração dos posicionadores 

são executados com o objetivo de assegurar 

a precisão do controle e o melhor desempenho 

possível das válvulas. 

Estes procedimentos são executados 

normalmente durante as paradas do processo 

ou em modo Manual, não sendo 

necessário retirar as válvulas do processo. 

Os serviços recomendados pelo resultado 

das análises são relatados imediatamente 

após os testes, e todos os resultados podem 

ser arquivados na base de dados da 

manutenção. Por exemplo, através destas 

análises é possível concluir que uma válvula 

está emperrada ou que necessita de 

engraxamento. 

Com a análise dos testes, é possível 

criar uma referência de tempo entre as 

calibrações ou entre a manutenção dos 

posicionadores, dos atuadores e das válvulas. 

Nos posicionadores, os testes podem 

indicar a necessidade de ajuste de ganho, 

limpeza de restrições de ar, melhoria do 

sistema de ar e ajuste de sintonia. 

O critério de periodicidade e toda 

sistemática de análise são fundamentais 

nesta etapa de conhecimento das informações, 

para que a manutenção preditiva 

possa aproveitar todas as informações 

armazenadas. 

Após a calibração, é necessário checar 

a assinatura da válvula e avaliar a resposta 

dinâmica. Caso o resultado não seja satisfatório, 

será preciso analisar as condições 

válvula/atuador e atuador/ posicionador 

para obter a melhor parametrização. Se as 

válvulas de controle testadas continuam 

apresentando problemas no controle, o 

dimensionamento das válvulas também 

deverá ser analisado. O dimensionamento 

estará baseado nas condições mínimas, 

médias e extremas do processo. Esta etapa 

deve ser acompanhada por um engenheiro 

de aplicação ou um técnico especializado. 

A grande vantagem da tecnologia 

digital é o tratamento das informações 

qualitativas, não só dos valores de processo, 

aliado à monitoração on-line das condições 

de operação de válvulas de controle e à 

análise on-line de curvas de desempenho 

e desvios. 

A tecnologia de ponta utilizada no 

posicionador permite executar poderosos 

algoritmos de diagnósticos internamente 

e oferecer recursos poderosos na análise 

preditiva e proativa de problemas. 

O posicionador possui recursos de 

caracterização (tabelas; curvas QO (Quick 

Open) e EP (Equal Percentage), monitoração 

da pressão de entrada e saída, 

monitoração da temperatura, controle de 

milhagem, strokes, movimentos reversos, 

sinais de entrada, setpoint, desvios, etc. É 

possível realizar diagnósticos on-line com 

segurança, sem interromper o processo. É 

possível configurar os limites de milhagem 

(hodômetro), strokes, reversals e alertas em 

geral. Através destes recursos o usuário 

pode acompanhar qualquer tendência a 

defeitos , e evitar problemas no processo 

antecipadamente. As informações são coletadas 

e armazenadas em históricos para 

uma configuração específica, facilitando 

o planejamento e as ações de manutenção. 

F5. Vista Geral do Posicionador de Válvula. 


ferramentas 

É recomendado realizar os gráficos antes 

e depois de uma manutenção, para registrar 

os estados do posicionador, da válvula e 

do atuador no banco de dados. A base de 

dados será estudada posteriormente para 

auxiliar na decisão do período de tempo 

necessário entre a realização de manutenções, 

espaçando ao máximo o intervalo de 

tempo entre duas manutenções seguidas 

e a parada do equipamento. Através dos 

diagnósticos, os responsáveis pela planta 

executam a manutenção proativa com 

base na informação em tempo real, antes 

mesmo que o problema aconteça, sem ter 

que esperar por uma parada programada, 

evitando e reduzindo o tempo ocioso da 

planta. A manutenção proativa no posicionador 

é realizada configurando-se alguns 

alarmes, por exemplo, Reversal, Deviation e 

Travel. Acompanhe nas figuras 5, 6, 7 e 8. 

Quais são os novos paradigmas 

para o gerenciamento de ativos? 

São os que tiram vantagens dos modernos 

recursos de rede e arquitetura de software, 

como interface OPC, Microsoft services, 

acesso via WEB, FDT/DTMs e onde estas 

ferramentas oferecem ao usuário ampla 

visibilidade da planta, a qualquer hora, em 

qualquer lugar, seja através de um PC, PDA 

ou telefone celular (WAP, SMS). Hoje é comum 

encontrarmos ferramentas no mercado 

que utilizam o próprio WEB Browser como 

plataforma para as interfaces gráficas com 

39

ferramentas 

F6. Notificação das manutenções necessárias. 

F7. Lista dos eventos de diagnósticos e ações recomendadas. 


o usuário. Um exemplo é o AssetView, da 

Smar. Sendo um recurso nativo da maioria 

dos sistemas operacionais mais usados 

(Windows, Linux, Solaris, QNX etc), o uso 

de WEB Browsers simplifica o treinamento 

e manutenção do próprio sistema, além de 

eliminar a tradicional atualização dos clientes. 

É fundamental que o sistema utilize 

tecnologias abertas garantindo a interoperabilidade. 

Quais os benefícios do 

gerenciamento de ativos? 

Os benefícios são amplos, onde podemos 

citar: 

• Redução dos tempos de parada 

(downtime) e, consequentemente, 

redução de custos com a parada 

planejada. 

• A escolha do melhor momento de 

parada para uma manutenção. 

• A manutenção no equipamento 

que realmente tenha um problema. 

Hoje, mais de 60% das idas ao 

campo não indicam que realmente 

um equipamento tem problemas. 

Com o gerenciamento economiza- 

-se principalmente com as idas à 

áreas perigosas que, por sua vez, 

diminuem os custos financeiros e 

humanos envolvidos em atividades 

perigosas ou insalubres. 

• Melhoria nos processos industriais, 

garantindo-se o perfeito funcionamento 

e reduzindo-se a variabilidade 

dos processos com a consequente 

redução de matérias-primas, redução 

de custos e aumento da qualidade 

final dos produtos. 

• Criação da ferramenta-base para 

a implantação e manutenção de 

processos produtivos sustentáveis. 

Conclusão 

As pessoas já têm recebido a mensagem 

de que a sustentabilidade é importante. As 

agências regulamentadoras vêm fazendo 

o seu papel através de diretivas, padrões 

e outros mecanismos, que não devem ser 

relegados a um monte de papéis. Muito 

pelo contrário, a adoção dessas normas e 

padrões fortalecem a cadeia de valor de 

todo um setor industrial. O desafio atual 

é torná-la operacional e esse é o papel das 

empresas fornecedoras de tecnologia de 

automação.

Isso se evidencia através deste artigo, 

com o avanço dos equipamentos de 

campo aliado aos benefícios das tecnologias 

abertas no sentido de facilitar o 

dia a dia do usuário, disponibilizando 

informações que podem ser usadas 

para prognosticar falhas e problemas, 

além de proporcionar condições para 

redução de custos operacionais e de 

manutenção, assim como a redução de 

insumos com a otimização contínua dos 

processos e a redução da variabilidade 

dos mesmos. Os autodiagnósticos são 

os pontos-chave para a manutenção 

preditiva e proativa. 

É importante a adoção de soluções 

abertas como HART, Foundation Fieldbus 

e Profibus, onde os benefícios da tecnologia 

digital são decisivos e garantem condições 

de intercambiabilidade, interoperabilidade, 

integração com sistemas convencionais e 

futuras expansões, protegendo investimentos, 

criando sistemas com ciclo de 

vida maior. Em termos de ferramentas de 

gerenciamento, as baseadas em Internet 

são as mais indicadas, visto que garantem 

a informação a qualquer hora e em 

qualquer lugar, além de poder alimentar 

um banco de dados único, que permitirá 

a análise estatística das ocorrências no 

chão de fábrica. 

Um sistema de manutenção deve ter 

recursos que permitam ao usuário identificar 

ou prognosticar facilmente e rapidamente 

F8. Análise da distribuição de Ocorrências em Campo. 


ferramentas 

qualquer mau funcionamento de sua planta. 

Neste sentido, deve ter tecnicamente facilidades 

de gerações de dados estatísticos, 

levantamento de históricos, gerações de 

relatórios, e permitir fácil acesso de qualquer 

lugar, mesmo fora da planta. MA 

41

ferramentas 

Modelos de 

engenharia 

utilizados em 

operações 

de plantas 

Veja como obter maior eficiência e segurança 

saiba mais 

1. Mullick, S. e V. Dhole, Consider 

integrated plant design and 

engineering, p. 81, Hydrocarbon 

Proc. (dez. 2007) 

2. Lofton, W. e L. Dansby, Adding 

value by integrating process 

engineering concepts and 

cost estimating, apresentado na 

AspenWorld 2002 Conference 

3. Wiesel, A. e A. Polt, Paradigm 

shifts in conceptual process 

optimization, AspenTech User 

Group Meeting, Frankfurt, Alemanha 

(abr. 2007) 

4. Donkers, M., Runaway reaction 

hazard assessment within Shell 

International Chemicals, disponível 

on-line em www.safetynet.de 


Rob Hockley e Ron Beck, 

Aspen Technology, Inc. 

5. Cox, R. et al., Can simulation 

technology enable a paradigm 

shift in process control? Modeling 

for the rest of us, p. 1.542, 

Computers & Chem. Eng. (set. 2006) 

6. Pres, R. e P. S. Peyrigain, Minimizing 

VDU heat exchanger fauling 

through application of rigorous 

modeling, apresentado no Aspen 

HTFS Annual User Group Meeting, 

Colônia, Alemanha (dez. 2006) 

7. Griffith, J. et al., Advances in frontend 

engineering workflow and 

integration, p. 32, Hydrocarbon Eng. 

(jan. 2008) 

O 

s Modelos de Engenharia podem desempenhar 

um papel significativo na melhoria 

da eficiência e da segurança da planta. A 

modularização de software, inovações na 

interface do usuário e potência de computação 

estão abrindo cada vez mais oportunidades 

de uso de modelos em operações. 

Este potencial crescente torna ainda mais 

crítica a reutilização dos mesmos modelos 

para resolver problemas diferentes em todo 

o ciclo de vida dos ativos e em diferentes 

níveis de granularidade em operações. 

Afinal de contas, uma simulação que prevê 

confiavelmente um aplicativo e uma situação 

específica torna-se muito mais valiosa 

se pode ser aplicada a todas as tarefas que 

requerem a modelagem desta unidade ou 

deste processo. Na verdade, a utilização 

mais ampla destes modelos promete ter um 

impacto profundo nos negócios. Em vista 

disso, descreveremos aqui as tendências atuais 

em reutilização dos modelos e os workflows 

(fluxos de trabalho) integrados resultantes. 

Em primeiro lugar, vamos apresentar o 

cenário resumindo os desafios de negócio 

que estão estimulando o uso da tecnologia 

de modelagem orientada ao ciclo de vida 

completo da planta: 

• A pressão da competição global 

impõe a necessidade de acelerar a 

engenharia, reduzir os custos de 

capital e otimizar as operações. Isso 

aumenta ainda mais o valor de se ter 

um conjunto comum de modelos que 

possa ser utilizado desde a síntese do 

processo até as operações da planta e 

a eliminação de gargalos. 

• Os custos crescentes de energia e o 

custo secundário das emissões de 

gases de efeito estufa exigem que 

os processos sejam redesenhados 

e otimizados. Modelos adequados 

para uso por grupos de projeto, de 

engenharia da planta, de compliance e 

operações são uma ferramenta-chave. 

• A escassez de engenheiros “veteranos” 

qualificados se estenderá à próxima 

década. A transferência eficaz 

de expertise em otimização para os 

“novatos” demanda modelos cada 

vez mais poderosos e fáceis de usar, 

capazes de capturar conhecimento e 

experiência organizacionais. 

Estes desafios pedem a adoção dos modelos 

comuns para resolver múltiplos problemas, 

a criação de modelos mais fáceis de usar e a

integração dos modelos com software para 

solucionar problemas de negócio de maior 

amplitude. As atuais ferramentas integradas 

de modelagem já abordam muitas dessas áreas 

e a tecnologia continua a evoluir. 

Principais Tendências 

em Modelagem 

O papel da modelagem de processos 

está evoluindo de duas maneiras distintas: 

1. No início, as ferramentas de modelagem 

foram desenvolvidas para resolver 

problemas específicos, tais como análise 

de energia, projeto de trocador de calor, 

análise dinâmica e estimativa de custo. Em 

seguida, a indústria começou a criar ligações 

entre essas ferramentas individuais para 

que pudessem compartilhar informações 

e dados. Então, com o desenvolvimento de 

modelos de dados de processos e ferramentas 

modularizadas, estas ligações evoluíram 

para um autêntico workflow integrado de 

simulação de processos (figura 1). Esta abordagem 

integrada traz benefícios em termos 

de tempo, custo e qualidade. (O workflow 

dinamizado também oferece vantagens para 

as empresas de engenharia, que enfrentam 

pressões crescentes para executar projetos 

eficazmente com menos engenheiros. [1] ) 

2. Os modelos de processos desenvolvidos 

originalmente para Front-End Engineering 

Design (FEED), agora, são usados em operações 

na planta. Os operadores se apoiam 

cada vez mais em modelos para dar suporte 

a decisões operacionais, otimizar processos 

em tempo real e melhorar a precisão dos 

sistemas de planejamento. 

Vejamos alguns exemplos de como a 

modelagem integrada está agregando valor 

atualmente. 

Simulação/processo de trabalho em 

economia 

A integração de análise econômica com 

a atividade básica de desenvolvimento de 

processo gera benefícios consideráveis. Os 

engenheiros de processos não precisam esperar 

até que um pacote formal seja fornecido 

ao departamento de estimativa para que 

tenham a compreensão exata dos trade-offs 

econômicos entre projetos alternativos. Os 

custos do processo são calculados e otimizados 

simultaneamente ao desenvolvimento 

conceitual do processo, permitindo que os 

engenheiros entendam melhor o impacto 

econômico de suas decisões de projeto. 


ferramentas 

F1. Os modelos de processos podem desempenhar um papel importante em todas as fases. 

A Fluor, que define esta integração como 

“desenho otimizado para custo”, cita uma 

série de benefícios [2] , entre eles capacidade 

de focar em trade-offs de tecnologia/custo 

antecipadamente, melhoria da qualidade 

das estimativas e maior conscientização do 

custo durante o desenho. 

A BASF calcula que economiza 10% a 

30% em custos de capital e até US$2 milhões/ano 

em energia com sua abordagem 

de desenho i-TCM (intelligent Total Cost 

Minimization - Minimização de Custo 

Total inteligente), que envolve a execução 

simultânea de simulação de processo, análise 

de custo e modelagem de equipamento [3] . O 

objetivo é otimizar a capacidade, reduzir os 

custos operacionais e desenvolver desenhos 

melhores para plantas novas ou reformuladas. 

Workflows de desenho/operabilidade 

O uso de modelos dinâmicos para análise 

de segurança e operabilidade é outro avanço 

ao mostrar se uma solução de simulação de 

desenho é estável em condições dinâmicas 

reais. A meta é usar os mesmos modelos de 

operações da unidade para análise tanto 

estacionária quanto dinâmica, evitando 

ter que desenvolver os modelos novamente. 

A Shell Chemicals adota esta abordagem 

para modelar sistemas de reator e de alívio 

de modo a garantir que os sistemas de segurança 

projetados possam conter quaisquer 

reações não controladas (runaway reactions). 

Esta utilização de modelagem dinâmica 

aumenta a segurança e a confiabilidade das 

operações e reduz custos operacionais por 

meio da otimização das operações normais [4] . 

Workflow de engenharia conceitual/ 

básica/detalhada 

A engenharia básica integrada é mais uma 

área onde os workflows evoluíram. O balanço 

de calor e de materiais e os fluxogramas de 

estudos de simulações são inseridos diretamente 

no processo de engenharia básica, no 

qual diversas disciplinas definem o FEED 

e, em seguida, passam esta informação para 

o desenho detalhado. 

A Worley Parsons, ao unir simulação 

de processo, engenharia básica e desenho 

detalhado, obtém um aumento estimado de 

25% na eficiência de engenharia e redução 

de 50% no tempo de engenharia básica [5] . 

Migração de modelos de P&D/ 

Engenharia para operações da planta 

Os modelos criados durante as fases de 

desenho e desenvolvimento de uma planta 

envolvem conhecimento e trabalho de engenharia 

substanciais. Os benefícios incluem 

aumento de produtividade da engenharia e 

redução de despesas de capital/custos do ciclo 

de vida da planta. A reutilização dos mesmos 

modelos no ambiente operacional da planta 

pode proporcionar ainda mais benefícios. 

Os modelos de processo adequados para 

uso em operações na planta abrangem desde 

a simulação de estado estacionário off-line 

até a eliminação de gargalos da análise e a 

otimização de performance de processos em 

tempo real em malha fechada. A tabela 1 

destaca os diferentes níveis de benefícios e o 

trabalho e o tempo de implantação. A figura 

2 mostra o workflow típico da transposição 

de modelos de desenho para operações. 

43

ferramentas 

Fazendo a Transição 

Os modelos de processo off-line representam 

o primeiro passo para a reutilização 

de modelos de desenho de uma forma mais 

automatizada ou conveniente. Pelo fato de 

serem usados em uma unidade operacional 

ou planta individual, têm topologia fixa e 

uma gama de condições de operação bem 

compreendida. Os modelos são utilizados 

para cálculos específicos, tais como: 

• orientar sobre parâmetros (set-points) 

operacionais para itens de equipamento 

individuais; 

• atingir um balanço de massas reconciliadas 

na planta; 

• determinar as propriedades do produto; 

• analisar o uso de energia; 

• comparar performance do desenho 

versus real; 

• responder a mudanças nas condições 

de mercado; 

• atender às especificações do produto; e 

• manter e aprimorar o conhecimento 

de processo. 

Mesmo que possam conectar-se com 

sistemas de dados em tempo real, os modelos 

off-line não são totalmente automatizados. 

As execuções normalmente são iniciadas 

por uma pessoa. 

Em geral, os modelos produzidos durante 

a fase de desenho requerem trabalho 

adicional para serem usados como modelos 

de processo off-line. Afinal, no âmbito do 

desenho, a simulação é criada e executada 

por um engenheiro experiente, que entende 

as restrições do modelo e faixa de condições 

válidas. Se houver dificuldades, como falha 

de convergência, o engenheiro de projeto 

está apto a superá-las. 

Para uso em operações, o modelo tem 

que ser ajustado às condições da planta e 

aos cálculos específicos que estão sendo 

executados. Por exemplo, a configuração 

da planta pode mudar de um dia para o 

outro, com diferentes grades de produtos 

sendo produzidas e unidades individuais 

ou controladoras sendo ligadas/desligadas. 

Os modelos de processos off-line precisam 

levar em conta estas especificidades. 

Além do mais, considerando-se que as 

simulações somente são válidas dentro de 

uma faixa limitada de condições operacionais, 

esta faixa deve ser rigorosamente entendida e 

imposta. Os modelos terão que ser robustos 

de modo a sempre convergir dentro de faixas 

operacionais válidas. As inserções em mode- 


Uso de Modelos em Operações na Planta 

Tipo de Modelo Usado para Descrição 

Simulações de 

Diagnosticar e resolver pro- Usadas por engenheiros na planta “conforme a 

processos tradicionais blemas, eliminar gargalos, 

reformular processos. 

necessidade” para suportar operações na planta 

Modelos de processos Suportar decisões opera- Usados todo dia, toda semana ou sempre que for 

off-line 

cionais, orientar operações, preciso. Normalmente, têm interface de usuário 

reconciliar balanço de personalizada em Excel ou Visual Basic. 

massas na planta, calcular Podem referenciar a alguns dados em tempo real. 

propriedades de produto, 

treinar equipe de processo 

Iniciados por uma pessoa. 

Modelos em tempo real Calcular e orientar sobre Normalmente, usados em cada turno, todo dia 

em malha aberta 

condições operacionais Execução automática de modelos 

ideais da planta para Uma pessoa aceita ou rejeita qualquer orientação 

maximizar o desempenho 

financeiro 

operacional 

Modelos em tempo real O mesmo que para malha Interfaceiam diretamente com o sistema de controle 

em malha fechada aberta 

da planta e ajustam o processo automaticamente 

T1. Modelos em tempo real são mais capazes, porém torná-los robustos envolve mais trabalho. 

los (tanto manuais quanto provenientes de 

sistemas de dados em tempo real) também 

devem ser mantidas dentro dessas faixas. Por 

isso, em geral, os modelos são executados 

através de uma interface personalizada mais 

simples, como a baseada no Excel, em vez da 

interface de usuário normal de “engenharia”. 

O box “Principais Considerações” traz 

outras dicas práticas para migrar modelos 

do desenho às operações. 

Próximos Passos 

Caso um modelo de processo off-line 

venha a ser usado regularmente em operações, 

pode ser apropriado convertê-lo 

em um modelo em tempo real em malha 

aberta. A execução do modelo, então, pode 

ser automatizada para ocorrer, digamos, uma 

vez por turno, a cada N minutos ou quando 

acionada por um evento de processo. Tais 

modelos de malha aberta também podem 

gravar resultados de volta nos sistemas de 

dados em tempo real da planta. Os resultados 

do modelo, entretanto, são sempre avaliados 

por uma pessoa, que aceitará ou rejeitará 

quaisquer conselhos ou dados. 

Fazer com que estes modelos automatizados 

sejam ainda mais robustos, leiam 

mais dados em tempo real da planta e 

reconciliem dados da planta (por exemplo, 

fluxos de massa medidos dentro e fora de 

uma unidade que não fazem balanço) exige 

trabalho adicional. 

O nível final de modelagem em operações 

emprega modelos em tempo real 

em malha fechada, com seus resultados 

implementados de forma automatizada 

para otimizar os processos. Estes sistemas 

requerem esforço extra para se tornarem 

totalmente robustos e seguros, mas prometem 

benefícios ainda maiores, sobretudo onde os 

processos precisam responder a variabilidade 

previsível (por exemplo, em características 

de matéria-prima). 

As empresas químicas já estão usufruindo 

benefícios significativos em operações na 

planta com cada uma dessas abordagens [6] . 

A experiência relatada pela INEOS é muito 

instrutiva. A empresa utilizou uma abordagem 

de modelagem para otimizar o monitoramento 

e a limpeza do trocador de calor em suas unidades 

de destilação a vácuo, economizando 

mais de US$3 milhões por unidade ao ano [7] . 

Futuros Rumos 

Os desafios mais expressivos da engenharia 

integrada estão em duas frentes: 

• colaboração entre disciplinas; e 

• migração de rigorosos modelos analíticos 

para o ambiente operacional. 

O trabalho envolvido em criar modelos 

específicos para plantas e específicos para 

disciplinas, aliado à necessidade de ocultar 

a complexidade destes modelos das pessoas 

que executam funções específicas, trouxe 

inovações para as ferramentas de modelagem. 

Veja alguns destes desenvolvimentos-chave: 

Sistemas modularizados 

Os sistemas de modelagem de processos 

podem ser redesenhados para reutilização 

de forma modular durante todo o ciclo de 

vida de um ativo. Um exemplo é o banco de 

dados de propriedades físicas. A AspenTech 

agora oferece isso como um recurso reutilizável, 

um “componente padronizado” para 

uma série de diferentes aplicações baseadas 

em modelo. Isso garante flexibilidade e 

consistência máximas, independentemente 

da ferramenta de modelagem escolhida.

Os modelos de operações da unidade 

são outro exemplo. É possível modularizá- 

-los para que sejam utilizados por sistemas 

que abrangem desde simulação, engenharia 

básica, otimização e avaliação econômica 

até controle avançado de processo. 

Console do usuário e simplicidade 

Novos conceitos incorporam o workflow 

diretamente na interface do usuário, 

apresentando os modelos e as ferramentas 

analíticas adequadas para os usuários de 

acordo com sua função, a fase do projeto e 

sua posição no workflow. 

Modelos em engenharia 

Os modelos podem ser invocados de 

downstream no processo de desenho, incluindo 

desenho básico, partida e controle (sem 

loop de volta para o grupo de modelagem). 

A modelagem pode ser realizada na planta 

sem intervenção da engenharia de desenho. 

“Backbone” comum de dados de 

engenharia 

Um banco de dados do ciclo de vida 

incorpora modelos de operações da unidade, 

dados de processos, equipamento e 

instrumentação e informações de controle 

para facilitar a otimização do ciclo de vida. 

Usufrua Benefícios Reais 

Os modelos de engenharia de processos 

criados durante o desenho conceitual são 

cada vez mais aplicados downstream no 

processo de desenho e nas operações, graças 

aos avanços que tornam esses modelos 

analíticos utilizáveis por outras disciplinas 

e pela equipe de funcionários da planta. O 

resultado é uma economia mensurável de 

dinheiro, energia, tempo e pessoal. 

O futuro trabalho dos inovadores de 

software conduzirá à modularização dos 

modelos de operações da unidade e maior 

facilidade de uso e integração de processos 

de trabalho. Modelos rigorosos estão destinados 

a se tornarem ferramentas ainda 

mais valiosas e mais amplamente utilizadas 

na operação e na otimização de instalações 

de processos. 

MA 

ROB HOCKLEY é consultor sênior da Aspen 

Technology, Inc. em Warrington, Reino Unido. 

rob.hockley@aspentech.com 

RON BECK é gerente de marketing da Aspen 

Technologies em Burlington, Massachusetts 

ron.beck@aspentech.com 


ferramentas 

F2. Os novos usos de modelos de desenho em operações requerem um workflow modificado. 

Principais Considerações 

Ao migrar os modelos de desenho 

para operações, preste especial 

atenção aos seguintes aspectos: 

• Número de componentes químicos. 

Os modelos de desenho 

talvez contenham mais do que um 

modelo de processo necessita. 

Um número menor de componentes 

irá acelerar as simulações. 

• A topologia do modelo está atualizada? 

A planta mudou desde 

que o modelo de desenho foi 

desenvolvido? 

• Quais são as faixas válidas para 

o modelo de processo? Em que 

taxa de rendimento (throughput)? 

• O modelo precisa dar conta de 

diferentes grades de produtos? Se 

assim for, talvez você necessite de 

modelos alternativos. 

• É preciso levar em conta mudanças 

na atividade catalítica? 

• Quais inputs em modelos podem 

ser corrigidos, quais serão feitos 

manualmente e quais virão de 

sistemas de dados em tempo real? 

Alguns modelos de equipamento 

podem requerer uma mudança 

de desenho para “classificação” 

(“rating”). Em desenho, por exemplo, 

o trocador de calor é especificado 

por condições de saída sem 

fluxo de utilidades incluído. Em 

classificação, ambos os lados do 

trocador de calor são incluídos e 

simulados com área e coeficiente 

de transferência de calor: 

• As eficiências da coluna de destilação 

talvez tenham que ser combinadas 

com dados da planta ou 

modelos de estágios de equilíbrio 

convertidos para modelos baseados 

em transferência de massa. 

• A planta ainda pode operar com 

algum equipamento desligado? 

Em caso afirmativo, o modelo 

terá que dar conta disso. 

• Quais são os principais resultados 

que o modelo deve calcular? 

• Quais itens de equipamento 

podem ser excluídos do modelo 

de desenho? Quais deles não são 

necessários para os cálculos on- 

-line específicos? 

• Algum item de equipamento adicional 

tem que ser incluído? Por 

exemplo, às vezes dutos longos, 

válvulas e bombas ficam fora dos 

modelos de desenho. 

• Até que ponto o modelo de 

desenho é robusto? Ele é capaz 

de lidar com as diferentes válvulas 

de entrada existentes no 

modelo da planta? 

45

automação 

Acionamento 

de Máquinas 

em Corrente 

Contínua 

Neste artigo trataremos das principais arquiteturas dos 

conversores CC, bem como dos quadrantes de operação 

e das equações fundamentais. 

Alexandre Capelli 

saiba mais 

Medição Contínua de Densidade 

e Concentração em Processos 

Industriais 


Gestão da Inovação na Automação 

Industrial 


Sensores na Automação Industrial 


A 


credito que a primeira dúvida dos leitores, 

familiarizados com a eletrônica da Automação 

Industrial, ao se depararem com o 

título desta matéria será “Acionamentos de 

Máquinas CC! Eles já não estão obsoletos?” 

De fato, a partir do início da década de 

1990 o uso de acionamentos em corrente 

contínua (também chamados de conversores 

de corrente contínua) vem caindo vertiginosamente. 

Hoje, com o desenvolvimento 

dos inversores de frequência em corrente 

alternada do tipo vetorial, podemos dizer 

que a aplicação da corrente contínua está 

restrita a casos muito particulares. 

“Então, por quê fazer um artigo sobre 

esse assunto?”talvez seja a segunda dúvida. 

Embora ultrapassado, o conversor CC pode 

ser facilmente construído. Além disso, o custo 

para projetar e montar um dispositivo deste 

é bastante atrativo. Essa característica faz 

com que a tecnologia em corrente contínua 

seja uma solução prática, simples, e (desconsiderando 

o custo do motor CC) barata. 

Por outro lado, os atributos acima não 

podem ser considerados pontos fortes dos 

inversores de frequência vetoriais. Não é 

raro encontrarmos equipamentos que funcionam 

com esta filosofia equipados com 

componentes de processamento complexos, 

tais como DSPs e microprocessadores de 

32 bits. 

O próprio software de controle vetorial 

é bastante “elaborado”, e possui funções 

matemáticas sofisticadas, o que exige uma 

alta velocidade de processamento, tanto em 

malha aberta como fechada. 

Se um inversor escalar não corresponder 

às suas necessidades, e um vetorial seria um 

“preciosismo caro”, um pequeno conversor 

CC talvez seja uma alternativa. 

Princípios Fundamentais das 

Máquinas de Corrente Contínua 

A figura 1 mostra um diagrama representativo 

de um motor CC. 

Podemos resumir seu funcionamento 

através de duas equações fundamentais, 

sendo uma relativa à força contraeletromatriz 

da armadura (rotor), e a outra do torque. 

Sendo assim, temos: 

Onde: 

Eg = força contraeletromotriz da armadura 

K = constante determinada por características 

construtivas do motor 

Ø = fluxo magnético do entreferro 

(espaço entre o estator e rotor)

ω = velocidade angular da máquina 

I = corrente da armadura 

T = torque 

Através das equações acima, podemos 

concluir que a velocidade de rotação é inversamente 

proporcional ao fluxo magnético: 

porém, é diretamente proporcional à 

tensão de armadura. Isto significa que, para 

controlar a velocidade de rotação de um 

motor CC, basicamente, podemos atuar em 

duas variáveis: tensão da armadura (ddp nas 

escovas do motor), e corrente da bobina por 

excitação do campo magnético (estator). 

Quanto maior Eg, maior será ω, e 

quanto maior a corrente de magnetização, 

menor ω, uma vez que o fluxo magnético 

no entreferro diminui. 

A melhor alternativa para controle, entretanto, 

é manter o fluxo constante, e o maior 

possível, uma vez que sua diminuição acarreta 

um decréscimo de torque (T = K . Ø . i). 

A figura 2 ilustra uma curva de controle 

pela armadura e pelo campo. 

O controle da velocidade pelo fluxo de 

entreferro é utilizado em acionamentos independentes, 

mas quando se quer velocidade 

acima da velocidade nominal da máquina. 

Tipicamente, opera-se com campo pleno (para 

maximizar o torque) e, ao ser atingida a velocidade 

nominal, inicia-se o enfraquecimento 

do campo (para se ter maior velocidade), às 

custas, é claro, de uma redução de torque. 

Quadrantes de Operação 

Considerando o fluxo magnético constante, 

basicamente, pode-se dizer que “o 

torque está para a corrente de armadura (Ia), 

assim como a velocidade para a tensão (Eg).” 

Conforme podemos observar na figura 3, 

há quatro modos possíveis de um conversor 

CC atuar. Na verdade, esses “modos” são 

chamados de quadrantes. 

a) Quadrante I 

No quadrante I temos torque e velocidade 

positivos, o que significa que a máquina 

está se comportando como motor e girando 

em um sentido concordante como uma 

referência (figura 4). 

b) Quadrante III 

Analogamente à operação em I, no quadrante 

III tanto o torque como a velocidade 

são negativos. Isso quer dizer que o sistema 

F1. Circuito elétrico da máquina de corrente contínua. 

F2. Controle pela armadura e pelo campo. 

continua funcionando como motor, porém, 

houve uma inversão no sentido da rotação. 

Este, agora, passa a girar ao contrário da 

referência. Figura 5. 

c) Quadrante II 

O quadrante II é a operação de frenagem 

da situação anterior, ou seja,estando 

a máquina no quadrante III, esta passa a 

frear. Dessa forma teremos uma velocidade 

negativa (sentido contrário ao da referência), 

porém com torque positivo. Figura 6. 

d) Quadrante IV 

Na situação em II o motor tenderá a parar 

e inverter o sentido de rotação. Agora, em 

concordância com o sentido de referência. 

Supondo que a velocidade já esteja positiva, 

se aplicarmos um torque negativo, novamente, 

estaremos realizando uma frenagem. Este 

é o último quadrante, onde a velocidade é 

positiva, porém, o torque é negativo (figura 

7). Resumindo, temos a tabela 1. 

Os conversores são classificados em 

categorias quanto ao quadrante de operação: 

• Classe A: opera somente no I quadrante. 

F3. Quadrantes de operação. 


automação 

• Classe B: opera somente no IV quadrante. 

• Classe C: opera no I e IV quadrante. 

• Classe D: opera no I e II quadrante. 

• Classe E: opera nos quatro quadrantes. 

Topologias dos Conversores CC 

A maioria dos acionamentos emprega 

conversores abaixadores de tensão, isto é, 

aqueles nos quais a tensão média aplicada 

à carga é menor do que a tensão de alimentação 

do conversor. 

Os conversores elevadores de tensão são 

utilizados apenas quando se deseja frear a 

máquina, com a recuperação (envio) de 

energia para fonte. Esses conversores são 

chamados “choppers”, e a operação de enviar 

47

automação 

a energia gasta na frenagem de volta à rede 

é denominada “regeneração”. 

Geralmente, o controle dos conversores 

CC é feito por PWM, com uma frequência 

de chaveamento cujo período seja muito 

menor do que a constante de tempo elétrica 

da carga. Esta técnica reduz a ondulação na 

corrente, e, portanto, o torque. 

Conversor Classe A 

Na figura 8 temos o diagrama de um conversor 

capaz de operar somente no quadrante 

I. Como a carga é puramente indutiva, o uso 

do diodo “free-wheeling” é indispensável. 

Podemos notar que a corrente na carga 

pode circular apenas em um único sentido, 

bem como não há possibilidade de inversão 

Quadrante Torque, velocidade Sentido de rotação Variação de velocidade 

I > 0 Avante Acelera 

II > 0 À ré Freia 

III < 0 À ré Acelera 

IV < 0 Avante Freia 

T1. Resumo da atuação do Conversor CC nos quatro quadrantes. 

F4. Máquina (motor) funcionando no 

quadrante I. 



quadrante III. quadrante IV. 

F8. Conversor Classe A. 


da polaridade da tensão de armadura, uma 

vez que o diodo impede a formação de tensões 

negativas aplicadas na saída para a carga. 

A corrente de armadura, por sua vez, 

pode comportar-se de duas formas: condução 

contínua, e descontínua (figura 9). 

No modo de condução contínua, a corrente 

de armadura não chega a zero dentro de cada 

ciclo de chaveamento, o que significa que há 

corrente circulando através do diodo durante 

todo o tempo e que o transistor está em “off” 

(desligado), ou seja, tensão terminal nula. 

No modo de condução descontínua, a 

corrente chega a zero, fazendo com que o 

diodo deixe de conduzir. 

Como não há corrente, não temos queda 

de tensão sobre Ra e La, de modo que a 


quadrante II. 

tensão disponível nos terminais de saída é 

a própria tensão de armadura (Eg). 

O valor médio da tensão terminal em 

condução contínua é: 

Já o valor médio em condução descontínua 

é: 

Onde: δ = ciclo de trabalho. 

Conversor Classe B 

Conforme já dito anteriormente, o conversor 

Classe B opera somente no IV quadrante, 

ou seja: frenagem avante. Nesta situação, a 

velocidade mantém seu sentido (assim como 

Eg), porém, o torque (Ia) se inverte. Através 

da figura 10 podemos notar que o diodo e o 

transistor trocaram de posição, havendo uma 

inversão da corrente de armadura e da fonte. 

Para que seja possível à corrente retornar 

para a fonte (regeneração), é necessário que a 

tensão média no terminal de saída tenha um 

valor maior do que a tensão da fonte (Eg > E). 

Isso ocorre, por exemplo, quando controlamos 

a velocidade através do enfraquecimento 

do campo. Ao frear o motor, eleva-se 

a corrente de campo, aumentando Eg, e 

possibilitando a transferência de energia da 

máquina para a fonte. 

Neste caso também podemos ter a operação 

em modo contínuo ou descontínuo 

(figura 11). 

Durante a condução do transistor, há 

um acúmulo de energia na “indutância” da 

armadura. Assim que este componente é 

desligado, a continuidade da corrente por L a 

leva à condução do diodo. Essa técnica faz 

com que a energia acumulada na indutância 

seja entregue à fonte. Quanto maior o ciclo 

de trabalho, tanto maior será a corrente. 

O valor médio da tensão terminal em 

modo contínuo é:

Já o valor médio da tensão em modo 

descontínuo é: 

Conversor Classe C 

Este tipo de conversor pode operar nos 

quadrantes I e IV, ou seja, podemos acelerar 

ou frear a máquina, porém, sem alterar seu 

sentido de rotação (figura 12). 

Os componentes T 3 , D 3 , e Rd formam 

o circuito de frenagem dinâmica. 

No primeiro quadrante T 1 está em condução; 

T 2 e T 3 estão em corte. A corrente, 

portanto, circula por T 1 , D 3 e D 2 (intervalo 

de circulação). 

No IV quadrante T 1 está desligado, 

enquanto T 2 e T 3 estão ligados. O intervalo 

de circulação ocorre através de D 1 e T 3 . 

Para realizar a frenagem dinâmica 

(também conhecida como dissipativa) basta 

estabelecer a seguinte condição: 

T 1 = desligado; 

T 2 = ligado; 

T 3 = quando comandado, desliga, e a 

corrente contínua circula por Rd, onde há 

dissipação de energia. 

Conversor Classe D 

Essa topologia não permite frenagem, 

porém, é ideal para aplicações onde há necessidade 

de uma rápida extinção da corrente 

após o período de alimentação. 

O acionamento de motor de passo é um 

clássico exemplo de utilização do conversor 

classe D. Através da figura 13, podemos 

notar que, uma vez T 1 e T 4 acionados simultaneamente, 

teremos uma tensão positiva 

nos terminais do motor. Entretanto, ao 

desligarmos os transistores, teremos uma 

rápida inversão de polaridade, “gerada” pela 

condução dos diodos D 2 e D 3 . 

Essa inversão não tem energia suficiente 

para causar uma frenagem, mas ela apressa a 

extinção da corrente através de uma tensão 

negativa. 

A figura 14 exibe os modos contínuo 

e descontínuo de operação. 

O ciclo de trabalho neste conversor é 

crítico e, geralmente, é superior a 50%. 

A tensão média em modo contínuo pode 

ser expressa por: 

Já o modo descontínuo tem: 

F9. Formas de onda do conversor Classe A. 

Podemos entender melhor o ciclo de 

trabalho crítico do conversor classe D para 

diferentes relações entre a constante de 

tempo elétrica e o período de chaveamento, 

observando a figura 15. 

A figura 16 nos mostra a curva característica 

desse conversor para diferentes tensões 

de armadura, supondo a queda de tensão 

nas bobinas desprezível, isto é, o valor de 

tensão terminal sendo igual à tensão Eg. 

Conversor Classe E 

Este conversor é o mais versátil em termos 

de operação. Ele pode operar nos quatro 

quadrantes (sentido horário, anti-horário, 

acelerando ou freando). 

Conforme podemos observar na figura 

17, temos quatro transistores. Há três filosofias 

de controle para o conversor classe E: 

comando simultâneo, comando separado, 

e deslocamento de fase. 

O comando simultâneo é o mais simples 

de ser implementado, e, por essa razão, o 

F11. Formas de onda do conversor Classe B. 

F10. Conversor Classe B. 


automação 

mais comum. Neste caso, o comando é feito 

simultaneamente a dois pares de transistores 

T 1 /T 4 , ou T 2 /T 3 . 

Quando o acionamento trabalha nos 

quadrantes I e II, temos: T 1 /T 4 ligados, e 

T 2 /T 3 desligados. 

As equações e curvas características são 

as mesmas do conversor classe D. 

Uma outra possibilidade é executarmos o 

comando separadamente. Embora com um 

circuito de controle mais complexo, podemos 

alterar o comportamento e a forma de onda da 

49

automação 

F12. Conversor Classe C. 

F13. Conversor Classe D. 

saída de modo que o conversor possa operar 

como qualquer um das classes anteriores. 

A filosofia de deslocamento de fase, 

por sua vez, limita o campo de atuação do 

dispositivo, porém, pode ser realizada através 

de uma lógica bem simples. 

Os transistores também são acionados 

aos pares (T 1 /T 4 e T 2 /T 3 ), agora, entretanto, 

de forma complementar. Quando se desliga 

um par, liga-se o outro. Isso garante a não 

descontinuidade de corrente. A desvantagem 

é que, mesmo com o motor parado, 

os transistores estão sendo acionados com 

ciclo de trabalho de 50%. 

Conclusão 

Os conversores CC para motores de 

corrente contínua podem representar uma 

solução econômica para processos da automação 

industrial, principalmente os da 

manufatura. 

Caso o desenvolvedor utilize estes recursos 

juntamente com microcontroladores, por 

exemplo, todo um sistema de controle de 

movimento pode ser implementado facilmente. 

O software deverá ser bem simples, uma 

vez que a arquitetura mais complexa possui 

apenas quatro variáveis de comando. Além disso, 

bastam alguns optoacopladores para fazermos 

uma interface entre comando e potência. 

Bem, a partir de agora depende da 

criatividade de cada um. 

MA 


F14. Formas de onda do conversor Classe D. 

F15. Ciclo de trabalho crítico para o conversor Classe D. 

F16. Curva característica estática do conversor Classe D. 

F17. Conversor Classe E.

Mecatrônica Atual

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