Editorial - Mecatrônica Atual

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Editorial - Mecatrônica Atual

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Editor e Diretor Responsável

Hélio Fittipaldi

Revisão Técnica

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Redação

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Colaboradores

César Cassiolato

Filipe Rodrigues Pereira

Paulo Henrique S. Maciel

Vicente Della Volpe

PARA ANUNCIAR: (11) 2095-5339

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Mecatrônica Atual é uma publicação da

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Associação Nacional

das Editoras de Publicações Técnicas,

Dirigidas e Especializadas

Editorial

O presidente da Abimaq, Luiz Aubert Neto, analisou

os resultados do setor de máquinas e equipamentos no

primeiro trimestre de 2011 e mostrou o novo recorde,

um déficit de US$ 7,2 bilhões de dólares.

Isto reforça mais uma vez a necessidade de inves-

timento, por parte do governo, em ações e medidas

que possam reverter os processos de desnacionalização,

reprimarização e desindustrialização enfrentados pelo

país. Aubert defende a necessidade de condições que

permitam à industria nacional competir de forma justa, não só com a China, mas com

qualquer outro país do mundo.

Precisamos melhorar as condições de financiamentos, taxas de juros menores, carga

tributária menor, desonerar os investimentos e eliminar o custo Brasil.

Muitos se referem à baixa remuneração da mão de obra chinesa como sendo um

importante diferencial, além de impostos baixos ou inexistentes e do valor da moeda. A

Foxcomm, que presta serviços de montagens eletrônicas para a Apple e outros clientes,

anunciou que pretende substituir a mão de obra chinesa por 1 milhão de robôs em 2012,

para baratear mais os custos.

Assim, a cada dia vemos aumentar a competição no mundo enquanto nossos políticos

nada fazem.

Segundo o presidente da Abimaq, os sindicatos como Força Sindical, CUT e outros

precisam se compor com os empresários para defender os empregos de milhares de

brasileiros que já estão perdendo seus postos de trabalho. “O que temos é a política do

exterminador do futuro”, desabafa.

Conforme Aubert, há dez anos, a cada 100 máquinas comercializadas no Brasil,

40 eram importadas. Hoje, a cada 100 máquinas vendidas, 60 são importadas, e as 40

máquinas brasileiras têm 50% de seus componentes importados.

Hélio Fittipaldi

Os políticos precisam ser pressionados para trabalharem neste sentido, afinal todos

perdem pela falta de uma ação coordenada para o ataque deste problema com urgência.

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 Saber Eletrônica. 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 idéias

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.


índice

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42

15

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15

22

Editorial

Eventos

Notícias

28

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37

48

42

Profibus PA: Sinal H1

Trabalhando com o Banco

de Dados MS SQL Server

2005 Express e o Elipse E3

SIS - Sistemas Instrumentados

de Segurança – Uma

Visão Prática – parte 1

Alguns Conceitos Importantes

em Transmissores de Pressão

Medição de Nível

A Importância da

Comunicação nos Testes de

Estanqueidade e Vazão

Redes de Comunicação -

Instalação de CLP na Indústria

CLPs e Sensores

03

05

06


literatura

eventos

Julho

Sistemas de Gerenciamento

Industrial

Data: 27 e 28 de julho

Horário: das 9 h às 18 h

Local: Hotel Mercure Times Square - Av.

Jamaris, 100 - Moema - São Paulo/SP)

Festival Internacional de Linguagem

Eletrônica

Organizador: SESI-SP e FIESP

Data: 19/7 à 21/8

Horário: das 11 h às 20 h

Local: Av. Paulista, 12 - Galeria do SESI-SP

Apresenta a estudantes e profissionais os aspectos essenciais para gerenciar

instalações elétricas de forma eficiente e com baixo custo.

Aborda aspectos administrativos, como as faturas de energia elétrica em

baixa e alta tensão. O conhecimento das regras do mercado livre de energia

elétrica possibilita analisar a conveniência de um consumidor migrar para

esse ambiente de contratação.

Esclarece aspectos técnicos, dúvidas relacionadas com o fator de potência,

a eficiência energética e a certificação ambiental de edificações. Descreve

ainda os conceitos gerais do setor elétrico e os principais números da

matriz energética brasileira.

Gerenciamento de Energia

Autor: Benjamim Ferreira de Barros

Preço: R$ 63,00

Onde comprar: www.novasaber.com.br

Agosto

SENAI - Automação

Organizador: FIEG SENAI

Data: 3 à 5

Horário: 20 h

Local: FATEC IB - Rua Armogaste J.

Silveira, 612 – Setor Centro-Oeste

– Goiânia/GO

Maiores Informações: (062) 3226-4522

ISA S95 - Integração de Sistemas

Industriais

Data: 4 e 5

Horário: das 9 h às 18 h

Local: Hotel Mercure Times Square - Av.

Jamaris, 100 - Moema - São Paulo/SP)

lourenco@isadistrito4.org.br

Instrumentação Básica

INVISTA em você Cursos de Qualificação

Profissional ISA Distrito 4

Data: 15 a 19

Horário: das 9 h às 18 h

Local: Hotel Mercure Times Square - Av.

Jamaris, 100 - Moema - São Paulo/SP)

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Seminário de Energia Renováveis

biomassa, eólica e PCHs

Data: 21

informações: Tel. (011) 3675-4979

Sistemas Instrumentados de

Segurança (ISA USA - EC 50)

Data: 22 a 25

Horário: das 9 h às 18 h

Local: Hotel Mercure Times Square - Av.

Jamaris, 100 - Moema - São Paulo/SP)

Especificação, Seleção e

Dimensionamento de Válvulas de

Controle

Data: 23 a 25

Horário: das 9 h às 18 h com intervalos

Local: Hotel Mercure Times Square - Av.

Jamaris, 100 - Moema - São Paulo/SP)

lourenco@isadistrito4.org.br


notícias

Produção de recipientes de

vidro para uso farmacêutico

A S.P.A.M.I., uma empresa do Grupo Stevanato, desenvolveu

um sistema de inspeção para aumentar a qualidade do material

de vidro. O sistema utiliza tecnologias de controle de qualidade

para examinar os tubos de vidro quando chegam à fábrica,

bem como o produto final. Ele é composto por um sistema de

inspeção visual (NoVIS), um sistema para a medição contínua

da temperatura e também um sistema de processamento da

imagem digital, o chamado “CLEANER”, que consegue detectar

e remover falhas com o tamanho de alguns mícrons no vidro

do produto final. As máquinas de processamento totalmente

integradas realizam a medição do diâmetro do tubo de vidro, da

espessura da parede e da temperatura utilizando pirômetros de

infravermelhos (pirômetro para controlar o recozimento) para

um controle de qualidade total, e queimadores motorizados

que garantem um controle preciso do seu posicionamento. A

utilização deste sistema concede à Stevanato a sua vantagem em

termos de qualidade em relação aos outros fabricantes de frascos.

Neste sistema avançado, a S.P.A.M.I. utiliza conversores Anybus

da HMS para estabelecer a ligação entre as câmaras de inspeção

visual remotas e o CLP que controla as linhas de produção.

Fundado em 1949 como uma oficina de artesãos numa região

com uma forte tradição na fabricação de vidro, o Grupo Stevanato

é atualmente uma empresa industrial bem sucedida que produz

sistemas de elevada tecnologia.

O Grupo é composto por dois departamentos. O Departamento

de Vidro que é especializado na produção de embalagens

primárias em tubos de vidro para o uso farmacêutico,

disponibilizando uma vasta gama de produtos desde embalagens

primárias tradicionais, tais como, ampolas e frascos, passando

pelos produtos de crescimento rápido, a exemplo de cartuchos

para autoinjetores e sistemas de injeção através de canetas, até

as seringas esterilizadas e prontas para encher.

O Departamento de Engenharia composto pelas empresas

S.P.A.M.I. e Optrel especializadas no design e na produção de

máquinas e equipamentos para a conversão, inspeção visual e

monitoração de recipientes feitos a partir de tubos de vidro. A

sinergia entre as duas divisões assegura que o Grupo Stevanato

mantenha o controle total sobre todo o processo de produção,

desde a compra de matérias-primas até à assistência pós-venda.

“A produção da S.P.A.M.I. destina-se tanto para as empresas do

Grupo como também para a venda a outras empresas externas.”

As soluções mecânicas e elétricas instaladas nas máquinas formadoras

foram concebidas para fornecer a maior precisão possível

e os melhores resultados na produção de recipientes de vidro.

Todos os componentes utilizados para formar o vidro derretido

são instalados e cuidadosamente verificados para garantir a

tolerância dimensional dos frascos, das seringas, dos cartuchos

Mecatrônica Atual :: 2011

e das ampolas. Os componentes instalados nas máquinas formadoras

e nas cintas transportadoras foram especificamente

selecionados para evitar a contaminação dos recipientes. O

processo é totalmente automático, desde a alimentação dos

tubos até ao embalamento.

O ciclo de produção é iniciado com os tubos de vidro que são

adquiridos externamente em peças de aproximadamente 1,5 m

de comprimento e com um diâmetro adequado para o tamanho

do produto final. Os tubos de vidro são colocados em máquinas

formadoras rotativas com várias cabeças de processamento e são,

em seguida, aquecidos por queimadores. Dependendo do ciclo

do processo, que é selecionado de acordo com o produto a ser

produzido, a boca e o fundo do frasco, da ampola, da seringa, etc.

são formados deste modo.

Na linha de produção é instalado o seguinte equipamento:

à jusante da máquina formadora está instalada uma cinta

transportadora onde são realizadas inspeções cosméticas e de

âmbito dimensional através de câmaras de modo a assegurar

uma verificação meticulosa dos recipientes de vidro. “Estas são

basicamente medições em relação às dimensões que são realizadas

através da análise das imagens”, explica Gobita. “Visto que

o produto está sujeito a esforço mecânico durante o processamento,

existe também um forno de recozimento que fornece

um ciclo térmico para eliminar a tensão criada no vidro.” Depois,

a fase final inclui o controle de qualidade do produto final e o

embalamento automático. É necessário alertar para o fato desta

parte final do ciclo ser executada de modo a assegurar o nível

de qualidade e a esterilização necessária para a utilização em

aplicações farmacêuticas.

São várias as empresas da concorrência no mercado que operam

em nível internacional. “Os nossos principais concorrentes

são alemães e americanos, enquanto as outras empresas na Itália

são consideravelmente menores que a nossa”, referiu Gobita.

A mais-valia oferecida pela S.P.A.M.I. prende-se, principalmente,

com o nível da qualidade dos seus produtos, o que permitiu ocupar

um lugar de destaque neste setor.” Desde que são usados nas

aplicações farmacêuticas, os nossos produtos possuem padrões de

qualidade muito elevados e estão sempre em conformidade com

os limites reguladores muito exigentes. Isto requer um grande

número de controladores de qualidade altamente qualificados”,

continuou Gobita. “A diferença entre nós e os nossos concorrentes

nacionais prende-se com esse mesmo aspecto. A nossa

capacidade de pesquisa e desenvolvimento também é um fator:

quando as empresas farmacêuticas pedem amostras que sejam

diferentes dos produtos-padrão, conseguimos apresentar um

produto com design diferente porque podemos alterar o nosso

sistema. Tal como o departamento mecânico que produz os

sistemas dentro do Grupo, a S.P.A.M.I. consegue alterar e adaptar

esses sistemas de modo a satisfazer os requisitos de produção.

Esta capacidade de personalizar os sistemas é outra mais-valia

importante que podemos oferecer aos nossos clientes.


É necessário lembrar que existem vários produtos normalizados

no setor farmacêutico, tais como ampolas e frascos

que todos nós conhecemos, mas também existem muitos

produtos especiais, cujos números continuam a aumentar, que,

na maioria das vezes, são desenvolvidos ad hoc. Para isso, é

necessário uma máquina específica e a máquina pré-existente

tem de ser alterada na maioria das vezes”.

Uma colaboração positiva com a HMS

A cooperação com a HMS resultou da vontade de querer

resolver um problema de comunicação específico. Uma aplicação

estava para ser desenvolvida pelo departamento mecânico

no sentido de realizar um conjunto de controles de qualidade

do produto com base na tecnologia óptica da máquina. Mais

concretamente, as câmaras inteligentes Cognex tinham que

estabelecer a ligação com o CLP da Siemens. “Necessitávamos

que as câmaras com interface Ethernet comunicassem com o

CLP através do protocolo Profibus”, explicou Gobita.

“Após alguma pesquisa cuidadosa, e através da EFA

Automation, o distribuidor exclusivo na Itália das soluções

GATEWAY da HMS, conseguimos encontrar um dispositivo

Anybus que permite resolver o problema de comunicação

com o nosso equipamento.” Outros potenciais fornecedores

foram levados em consideração nessa altura, mas a HMS foi a

única empresa que conseguiu disponibilizar uma vasta gama

de conversores de protocolo.

“Esta vasta disponibilidade foi fulcral para a nossa escolha,

pois as nossas diversificadas aplicações são muitas vezes

//notícias

diferentes umas das outras. No início, por exemplo, necessitávamos

de gerir o protocolo Profibus visto que era utilizado pelo CLP da

Siemens, mas, normalmente, a nossa empresa também utiliza controladores

programáveis de outros fornecedores. Assim, é essencial

para nós possuir uma vasta gama de produtos.” O primeiro produto

HMS utilizado foi um dispositivo da gama de conversores Anybus

que converte o protocoloProfibus para o Modbus via Ethernet: o

Anybus X-gateway.

Existe a possibilidade de instalar mais do que um conversor

Anybus em cada linha de produção. “Até agora, usamos vários conversores

devido ao fato da aplicação ter sido empregada em vários

sistemas”, continua Gobita. “As câmaras inteligentes são usadas para

verificar os vários aspectos de qualidade do produto e têm de ser

instaladas em diferentes locais do sistema. Basicamente, isto não é

uma aplicação “única” dos conversores HMS, mas uma aplicação que

se tornou um padrão para nós.”

“Estamos muito satisfeitos com a nossa escolha. Os produtos

Anybus da HMS são muito completos, funcionais e fáceis de usar em

comparação com outros dispositivos similares que experimentamos.

Todos sabemos que é muito fácil encontrar coisas complexas, mas

não é tão fácil encontrar coisas simples.

Não tivemos qualquer tipo de problema, nem na maneira como

as coisas se desenvolveram. Para o futuro estamos a planejando usar

os conversores Anybus da HMS em outras linhas para que estas estejam

ligadas aos nossos sistemas de controle através de câmaras. E,

visto que os padrões requerem tolerâncias cada vez mais reduzidas,

é inevitável que haja cada vez mais verificações através de câmaras

remotas”, concluiu.

2011 :: Mecatrônica Atual


notícias

Máquina de Ensaio de coluna simples

Uma nova máquina de ensaio de materiais de coluna simples

da Lloyd Instruments oferece maior velocidade, precisão e flexibilidade

para todas as aplicações de ensaio de materiais sob

força inferior a 1 kN. A medição de deslocamento com alta

precisão é assegurada pela tecnologia de guia linear do Modelo

LS1, os fusos de esferas pré-instalados e os sistemas avançados

de software de compensação.

Entre as aplicações para o setor destacam-se plásticos, embalagens,

aparelhos médicos, automotivo, produtos eletrônicos,

têxteis, borracha e fármacos. Pode ser utilizado para fazer

ensaios de tensão e compressão e para medir fricção, rasgo,

descascamento, inserção/extração, deslizamento/relaxamento e

vários outros parâmetros de manufatura, desenvolvimento de

produtos e pesquisa.

Disponível nas versões portáteis padrão (500 mm) e extensa

(800 mm), a máquina de ensaio universal LS1 oferece uma amplitude

maior de velocidade de deslocamento da cruzeta, de 0,01 a

2,032 mm/min. A precisão de carga de +/- 0,5 até 1% do valor da

célula de carga oferece uma faixa dinâmica elevada, reduzindo o

número de células de carga necessárias para cobrir a amplitude de

forças. A larga profundidade da garganta (180 mm) oferece uma

grande área de trabalho para posicionar amostras. A orientação

física mais compacta ocupa menos espaço, lado a lado na bancada

em comparação com modelos anteriores.

Uma nova versão do software de ensaio de materiais NEXY-

GENPlus da Lloyd Instruments permite a instalação e o controle

flexível e intuitivo, utilizando um PC ou laptop comum com

interface USB. Controladores portáteis e consoles de controle

integrados também estão disponíveis. Relatórios de tendências

podem ser criados para controle estatístico de qualidade.

Produtos

O menor medidor de vazão

Em muitos setores da indústria, quantidades mínimas de

fluido precisam ser medidas com precisão. Em parceria

com fabricantes de máquinas – OEM –, a Endress+Hauser,

uma das líderes mundiais em tecnologia de medição e

controle, desenvolveu uma nova família de medidores de

vazão Coriolis: o leve e compacto Cubemass.

Seja no laboratório ou em sistemas de testes, na indústria

química ou no setor de óleo & gás, Cubemass é o mais

indicado para a medição direta de massa e densidade. O

design compacto faz deste equipamento a opção ideal para

fabricantes de máquinas, especialmente onde o espaço é

restrito. Os medidores estão disponíveis com diâmetros

de 1 mm a 6 mm, com comprimento face a face de apenas

19 cm para todos os diâmetros.

Mecatrônica Atual :: 2011

Sistema de Teste de Curso Parcial

(PST) garante a Operação Correta

das Válvulas de Emergência

O sistema FAITH da Netherlocks possui um design

simples para uma operação confiável

Para teste de curso parcial de válvulas sem o risco de

sobrepassagem (overshoot) ou interrupção de processo, a

Netherlocks oferece o sistema de teste FAITH. Este sistema

permite o teste em linha de válvulas de travamento de

emergência (ESD) ou válvulas de sistema de proteção de alta

integridade a pressão (HIPPS), para reduzir a degradação e

garantir uma operação correta em caso de necessidade.

O design simples do FAITH oferece uma operação confiá-vel.

O sistema integra-se aos acoplamentos estáticos e

dinâmicos da válvula, substituindo assim o acoplamento e

carretel originais. Durante o teste de curso parcial, os pinos

mecânicos de bloqueio de aço garantem que o acoplamento

dinâmico só possa virar para o ângulo de teste pré-definido

(ou seja, 20 graus) para permitir a continuação do fluxo através

da válvula durante o teste sem o risco de sobrepassagem

(overshoot).

Todos os sistemas FAITH podem ser personalizados para

instalação entre a válvula e o atuador sem a necessidade de

suportes adicionais. Existem modelos disponíveis tanto para

atuadores lineares quanto rotativos. Interruptores eletrônicos

também podem ser adicionados ao sistema FAITH para permitir

o monitoramento do teste da sala de controle.

Para maiores informações, ligue para 713-681-1792, envie

um email para salesUSA@netherlocks.com ou visite a

página da empresa www.netherlocks.com.

Medindo cada gota

Começando com apenas algumas gotas e chegando até 1000

kg/h, ele mede líquidos de diversas densidades, com alta precisão

(0,1%) e com excelente tempo de resposta. Seja tintas

para acabamento de pintura, inibidores de corrosão, combustíveis,

perfumes ou qualquer outra substância que precise ser

medida com precisão.

O custo do Cubemass é extremamente atrativo para substituição

de princípios de medição convencionais. O sensor pode

ser aplicado para pressões de até 400 bar e foi lançado com

todas as certificações necessárias para uso em áreas explosivas,

incluindo aprovação do Inmetro no Brasil.


Produtos

Placa Mini PCIe 3,5G de Nível

Industrial com Software de Conexão

A Advantech, desenvolvedora de serviços de integração e

plataformas integradas, anunciou o release de um poderoso

módulo wireless integrado de nível industrial com manutenção

da vida útil de três anos. A EWM-C104FT é uma placa

Mini PCIe 3,5G que incorpora o High Speed Data Packet

Access (HSDPA, ou Acesso ao Pacote de Dados com Alta

Velocidade) que alcança velocidades de downlink de

3,6 Mbit/s. A EWM-C104FT também inclui o software

Connection Manager e uma API da Advantech para uma fácil

configuração da aplicação. Com ampla variação de temperatura,

essa placa Mini PCIe integrada de nível industrial é

destinada a aplicações portáteis de transporte e logística,

assim como aos setores militares.

Interface Mini-PCI Padrão 3.5G de Fácil Integração

Muitas aplicações críticas estão localizadas em locais abertos

isolados e são administradas e mantidas remotamente,

ou, ocasionalmente, visitados in loco. Um dos protocolos

//notícias

de comunicação recomendados é o HSDPA 3,5G, que tem

sido amplamente adotado por operadoras de telecomunicações

para serviços de banda larga móvel com capacidade de

transmissão de dados de downlink de até 3,6 Mbit/s, considerada

adequada para todos os tipos de aplicações. O módulo wireless

da placa Mini PCIe da Advantech também utiliza o HSPDA

3,5G por se tratar de uma tecnologia madura e comprovada, e

infraestruturas de telecom estão sendo construídas em todo o

mundo para suportá-lo. As Miniplacas podem ser integradas a

qualquer plataforma de hardware que possua um slot Mini-

PCIe, tornando fácil para os consumidores a integração com

várias aplicações diferentes.

Software Dedicado para controlar e monitorar os

Módulos Wireless

O módulo wireless EWM-C104FT vêm com o software

Connection Manager e uma API da Advantech. O Connection

Manager da Advantech é uma ferramenta GUI (Graphical User

Interface) de fácil utilização que detecta as redes de celular

disponíveis, se conecta e desconecta automaticamente.

2011 :: Mecatrônica Atual


notícias

Motorredutores da Nord Drivesystems

para a Durance Granulats

A SMIL escolheu os motorredutores da Nord Drivesystems

para o seu novo sistema transportador na pedreira de Gardanne,

que é explorada pela Durance Granulats no Sul da França. Esta

escolha irá ter como consequência um aumento de 25% na capacidade

de processamento do minério, passando das 400.000

toneladas para as 500.000 toneladas por ano.

A SMIL é uma empresa que fabrica caldeiras, desenha e instala

equipamento de processamento pesado direcionado para três

mercados principais: pedreiras e minas, construção industrial e

aplicações aeronáuticas e marítimas. Ela foi contratada para instalar

todo o sistema de processamento de uma fábrica, incluindo 25

transportadores de correia para a Durance Granulats (empresa

do Grupo EUROVIA), numa pedreira em Gardanne no Sul da

França. A fábrica, antiga e obsoleta, foi parcialmente desmontada

e o equipamento foi totalmente renovado. Isso significa que agora

podem ser explorados três tipos de materiais em vez de um: o

primeiro, extraído no local, o segundo, a uma distância de 30 km

da pedreira, que destina-se à produção de areia, cascalho, balastro

e materiais minnerais para trabalhos que se destinam, principalmente,

às estradas (base da estrada e camadas intermédias), mas

também à indústria e, particularmente, à remoção das emissões

de enxofre da central elétrica da Gardanne. O terceiro tipo é

proveniente de uma unidade de reciclagem para a recuperação

de materiais dos escombros das obras públicas demolidas. O

transportador de correia fornece a ligação entre o local de

chegada da matéria-prima, o equipamento de recuperação e o

destino final da mesma, neste processo.

“Para este novo sistema, a Nord Drivesystems era evidentemente

uma das empresas que nos interessava tanto pela performance

como também pela resistência dos equipamentos”, afirmou

Mathieu Kasprzak, Diretor de Operações da Durance Granulats.

10 Mecatrônica Atual :: 2011

“Assim que comparamos as qualidades, a Nord ofereceu uma melhor

solução tanto em nível técnico quanto em nível econômico.

Necessitávamos de uma solução robusta e altamente confiável

que não excedesse o nosso orçamento limitado”, explicou o Sr.

Herry, Diretor de Projetos da SMIL. Assim foram escolhidos os

motoredutores de engrenagens SK90 da Nord. Eles são blindados

de acordo com o padrão IP55 e possuem um sistema de proteção

contra funcionamento inverso. Trata-se de um sistema mecânico

que é acionado quando o transportador de correia é parado para

evitar que a correia comece a andar para trás devido ao peso da

carga. Este dispositivo é incorporado nas engrenagens. Ao todo

foram adquiridos 26 motorredutores com uma potência entre

2,2 kW e 22 kW.

Foram necessários de seis a oito meses para instalar e colocar

todo o sistema com os 25 transportadores de correia em

funcionamento. A pré-montagem foi realizada na oficina para

adaptar os motorredutores às cabeças das transportadoras. Foram

escolhidos motores universais com flanges IEC. No caso de

uma falha, existe a possibilidade de adaptar outros modelos que

irão funcionar como uma substituição de emergência.

“Pedimos encaixes universais de modo que o cliente conseguisse

realizar reparações rápidas no caso de uma falha, mas a

Nord está tão empenhada na assistência pós-venda que necessita

de apenas dois dias para realizar as reparações no local. Nas fases

do estudo preliminar também recebemos um excelente apoio

técnico da equipe da Nord que nos ajudou a selecionar o melhor

equipamento para esta aplicação”, acrescentou o Sr. Herry.

Além deste empreendimento, foi escolhida, para outra fábrica,

uma dúzia de motorredutores da Nord Drivesystems para mais 7

ou 8 transportadores da Durance Granulats. “A Nord será um dos

nossos parceiros para futuros projetos”, concluiu o Sr. Herry.


Bebco EPS Séries 6000 e 5000Q:

Prevenção contra explosões usando o

sistema de purga e pressurização

Em fevereiro de 2008, ocorreu uma grave explosão na

empresa ´Imperial Sugar Company´ localizada no Estado da

Georgia, EUA. Esta explosão tirou a vida de 13 pessoas, deixando

outras 42 feridas e a maior parte da fábrica destruída.

A investigação demonstrou que houve uma pequena explosão

dentro da fábrica, não muito grave, mas os resultados

do choque e a ´pequena´ chama que aumentou deixando o

açúcar suspenso no ar, causaram um grande incêndio através

da nuvem de poeira que se espalhou pela fábrica.

Cinco anos antes, na Carolina do Norte, EUA, uma fábrica

que produzia batentes de borracha para sacos e seringas

intravenosas e caixas de plástico para comprimidos para

a indústria farmacêutica foi destruída, a poeira do plástico

produzida no processo de fabricação causou uma explosão.

Deve-se salientar que o plástico incendiado não era considerado

um material explosivo, uma vez que foi avaliado na

sua forma normal, de caixa para comprimidos. Se o plástico

empregado nesta caixa para comprimidos for lixado até se

transformar em pó, ele torna-se explosivo.

O desastre na Imperial Sugar Company e outros acidentes

semelhantes chamaram a atenção de diversas autoridades

e da Chemical Safety Board para que empresas tomassem

medidas que aumentassem a segurança dos trabalhadores.

Como resultado, chegaram à conclusão de que, pelo menos,

30.000 fábricas nos EUA corriam risco de sofrerem uma explosão,

através da “poeira inflamável”. Além disso, estima-se

que ocorrem anualmente cerca de 2.200 explosões causadas

pela poeira em toda a Europa.

À medida que a indústria de processos tinha conhecimento

deste problema devastador, a Pepperl+Fuchs desenvolveu

um sistema de purga e pressurização para proteger os trabalhadores,

a fábrica e as áreas ao redor de forma rápida,

eficiente e adequada.

Quando se trata de sistemas de purga/pressurização

é importante ressaltar que as atmosferas com poeira são

diferentes das atmosferas com gás.

Se existe poeira acumulada dentro de um invólucro e ela

não consegue sair através da ventilação, o invólucro deve ser

limpo manualmente, selado e depois pressurizado de modo

a impedir a entrada de mais poeira.

O sistema de purga usado deve ser certificado. Este

requisito é reconhecido mundialmente como Zonas 20, 21,

22 para as poeiras.

//notícias

A Pepperl+Fuchs possui dois sistemas de purga e pressurização

do modelo Bebco EPS certificados para a instalação em

ambientes com poeira: a série 6000 - totalmente equipada e a

série 5000 Q - compacta e econômica. A primeira é adequada

para ambas as atmosferas com gás e poeira, e possui a certificação

para a Classe I/II / Divisão 1, ATEX e IECEx para Zona 1/21.

Essa série possui um invólucro em aço inoxidável para incorporar

a interface do usuário, o painel de terminais intrinsecamente

seguro e os módulos de temperatura opcionais. O invólucro

com proteção IP66 é um acessório que pode ser utilizado com

o kit de componentes da série 6000 e pode ser montado em

áreas com poeira.

O kit de componentes permite uma instalação personalizada

da série 6000 dentro do invólucro do equipamento e a montagem

externa não é necessária. Esta característica adicional do

kit de componentes fornece um modo simples de separar o

invólucro de purga da interface do usuário. A interface remota

do usuário pode ser montada em um local acessível, enquanto

o invólucro permanece localizado num ambiente classificado.

A série 5000 Q é um sistema de purga e pressurização

compacto, econômico e eficiente, classificado para ambas as

atmosferas com gás e poeira, além de apresentar excelente

relação custo-benefício e economia de espaço graças à solução

especialmente desenvolvida para a instalação em Zona ATEX

2/22. Atualmente, é o sistema de purga e pressurização mais

simples, mais flexível e mais fácil de usar. A programação, que

pode ser selecionada pelo usuário, permite a escolha do programa

específico para atender a todos os requisitos da aplicação e

um sensor de pressão integrado facilita a purga e a pressurização

automática através de uma válvula solenoide digital.

2011 :: Mecatrônica Atual

11


conectividade

PROFIBUS-PA:

Sinal H1

saiba mais

A Rede PROFIBUS DP

Mecatrônica Atual 17

Protetor de transientes em redes

PROFIBUS

Mecatrônica Atual 45

Aterramento, Blindagem,

Ruídos e dicas de instalação.

César Cassiolato

EMI – Interferência

Eletromagnética. César Cassiolato

Material de Treinamento e

artigos técnicos Profibus. César

Cassiolato

Site do fabricante:

www.smar.com.br

O PROFIBUS-PA é a solução PROFIBUS que atende os requisitos

da automação de processos, onde se tem a conexão de sistemas

de automação e sistemas de controle de processo com equipamentos

de campo, tais como: transmissores de pressão, temperatura,

conversores, posicionadores, etc. Pode ser usada em substituição

ao padrão 4 a 20 mA

12 Mecatrônica Atual :: Março/Abril 2011

César Cassiolato

cesarcass@smar.com.br

Diretor de Marketing, Qualidade

e Engenharia de Projetos e Seviços

- Smar Equipamentos Industriais

PROFIBUS-PA

Existem vantagens potenciais da utilização

dessa tecnologia, onde resumidamente destacam-se

as vantagens funcionais (transmissão

de informações confiáveis, tratamento de

status das variáveis, sistema de segurança

em caso de falha, equipamentos com capacidades

de autodiagnose, rangeabilidade dos

equipamentos, alta resolução nas medições,

integração com controle discreto em alta

velocidade, aplicações em qualquer segmento,

etc.). Além dos benefícios econômicos pertinentes

às instalações (redução de até 40%

em alguns casos em relação aos sistemas convencionais),

custos de manutenção (redução

de até 25% em alguns casos em relação aos

sistemas convencionais), menor tempo de

startup, oferece um aumento significativo

em funcionalidade e segurança.

O PROFIBUS-PA permite a medição e

controle por uma linha a dois fios simples.

Também possibilita alimentar os equipamentos

de campo em áreas intrinsecamente

seguras. Ele permite a manutenção e a

conexão/desconexão de equipamentos até

mesmo durante a operação sem interferir

em outras estações em áreas potencialmente

explosivas. O PROFIBUS-PA foi desenvolvido

em cooperação com os usuários da

Indústria de Controle e Processo (NAMUR),

satisfazendo as exigências especiais dessa

área de aplicação:

• O perfil original da aplicação para a

automação do processo e interoperabilidade

dos equipamentos de campo

dos diferentes fabricantes.

• Adição e remoção de estações de

barramentos mesmo em áreas in-


T1. Características da IEC 61158-2.

F1. Profibus-PA: Sinal H1.

trinsecamente seguras sem influência

para outras estações.

• Uma comunicação transparente

através dos acopladores do segmento

entre o barramento de automação

do processo PROFIBUS-PA e o

barramento de automação industrial

PROFIBUS-DP.

• Alimentação e transmissão de dados

sobre o mesmo par de fios baseadas

na tecnologia IEC 61158-2.

• Uso em áreas potencialmente explosivas

com blindagem explosiva tipo

“intrinsecamente segura” ou “sem

segurança intrínseca”.

Sinal H1

Transmissão síncrona em conformidade

com a norma IEC 61158-2 (tabela 1), com

uma taxa de transmissão definida em 31,25

Kbits/s, veio atender aos requisitos das indústrias

químicas e petroquímicas. Permite, além

de segurança intrínseca, que os dispositivos

de campo sejam energizados pelo próprio

barramento. Assim, o PROFIBUS pode ser

utilizado em áreas classificadas. As opções

e limites do PROFIBUS com tecnologia de

transmissão IEC 61158-2 para uso em áreas

potencialmente explosivas são definidas

pelo modelo FISCO (Fieldbus Intrinsically

Safe Concept).

No caso da modulação, supõe-se que

haja uma corrente básica de pelo menos

10 mA consumida por cada dispositivo

no barramento. Através da energização

do barramento, esta corrente alimenta os

dispositivos de campo. Os sinais de comunicação

são então gerados pelo dispositivo

que os envia, por modulação de + /- 9 mA,

sobre a corrente básica.

Para se operar uma rede PROFIBUS

em área classificada é necessário que todos

os componentes utilizados nessa área sejam

aprovados e certificados de acordo com o

modelo FISCO e IEC 61158-2 por organismos

certificadores autorizados tais como

PTB, BVS (Alemanha), CEPEL, UL, FM

(EUA). Se todos os componentes utilizados

forem certificados e se as regras para seleção

da fonte de alimentação, comprimento de

cabo e terminadores forem observadas,

então nenhum tipo de aprovação adicional

do sistema será requerida para o comissionamento

da rede PROFIBUS.

conectividade

2011 :: Mecatrônica Atual

13


conectividade

F2. Sistema com alimentação de dispositivos em uma rede PROFIBUS e IEC 61158-2.

A transmissão de um equipamento

fornece tipicamente 10 mA a 31,25 Kbit/s

em uma carga equivalente de 50 Ohms,

criando um sinal de tensão modulado de

750 mV a 1,0 V pico a pico (figura 1). A

fonte de alimentação pode fornecer de 9 a

32 Vcc, porém em aplicações seguras (IS)

deve-se atender os requisitos das barreiras

de segurança intrínseca. A seguir, observe

o sistema ilustrado na figura 2.

Fonte de Alimentação e Sinal

de Comunicação PROFIBUS-PA

O consumo de energia varia de um

equipamento para outro, assim como de

fabricante para fabricante. É importante

que a resistência do cabeamento não seja

muito alta, a fim de não gerar uma queda

de tensão ao longo do cabeamento. Para

manter a resistência baixa são necessárias

boas conexões e junções.

Em termos de sinal de alimentação,

consideram-se como valores aceitáveis:

• 12 a 32 Vdc na saída do coupler

DP/PA (dependendo do fabricante

do coupler)

14 Mecatrônica Atual :: 2011


Ripple, r (mV):

• < 25: excelente

• 25


2011 :: Mecatrônica Atual

ferramentas

Trabalhando com

o Banco de Dados

MS SQL Server

2005 Express

e o Elipse E3

Já publicamos artigos relacionados ao uso de bancos de dados

na indústria. Em alguns momentos louvando o poder desses

software, em outros comentando dificuldades que são comuns

a muitos técnicos e engenheiros no momento de trabalhar com

eles. Agora, mostraremos como usar o MS SQL Server 2005

em conjunto com o Elipse E3. Os dois são ferramentas muito

usadas no mercado e atuam bem em conjunto.

saiba mais

Banco de Dados na Indústria

Mecatrônica Atual 46

Aplicação do software E3 na Estação

de Tratamento de Esgoto da Sabesp

Mecatrônica Atual 46

Supervisão e Controle com Elipse E3

nas estações do Metrô de São Paulo

Mecatrônica Atual 47

Tratamento de Alarmes no Elipse E3

Mecatrônica Atual 48

Paulo Henrique S. Maciel

Softwares necessários

para a instalação

Para a instalação do MS SQL Server 2005

Express Edition, é necessário ter em mãos

um kit com os seguintes softwares:

• Instalação do MS SQL Server 2005

Express;

• Instalação do .Net Framework 2.0;

• Instalação do Windows Installer

versão 3.0;


Instalação do MS SQL Server Management

Studio Express – SMSEE.

Todos os softwares acima são gratuitos

e o download pode ser feito diretamento no

site da Microsoft. Nem todos eles são necessários,

pois isso depende das atualizações

do Windows, feitas normalmente através

do Windows Update, ou da instalação de

outros softwares da Microsoft.

O fato é que o roteiro aqui apresentado

funciona corretamente para a maioria

dos casos de micros que não estejam com

o Windows Update atualizado, o que é

comum em ambientes onde o micro não é

atualizado pela internet.

15


ferramentas

F1. Instalação do .Net Framework 2.0.

Roteiro para instalação

Para iniciar o processo garanta que tem

disponíveis os softwares listados acima.

Instalação do dotNet Framework

Baixe o arquivo no site da Microsoft:

www.microsoft.com/downloads/details.

aspx?FamilyID=0856EACB-4362-4B0D-

8EDD-AAB15C5E04F5&displaylang=en

(nele é possível baixar o arquivo na data da

criação do artigo).

Ao executar o arquivo, será exibida a

seguinte tela de boas-vindas (figura 1).

Clique sobre Avançar e a segunda tela

será exibida (figura 2).

Clicando sobre “Aceito os Termos” e

depois “Instalar”, seu sistema será verificado

e uma mensagem de verificação será exibida

(figura 3).

Após concluído o processo de instalação,

pressione o botão de concluir na tela que

será exibida na sequência.

Instalação do Windows

Installer versão 3.0

A segunda etapa da instalação é a do

Windows Installer versão 3.0 ou superior. Esse

arquivo pode ser baixado do site da Microsoft

pelo link www.microsoft.com/downloads/details.aspx?familyid=5FBC5470-

B259-4733-A914-A956122E08E8&dis

playlang=en.

A instalação desse software segue os

mesmos passos do .Net Framework. Caso

não seja possível instalá-lo é por que uma

versão mais recente já existe no computador.

16 Mecatrônica Atual :: 2011

F3. Instalação do .Net Framework 2.0

– Instalação e andamento.

F4. Contrato de licença de software.

Isso não trará problemas à instalação do

próximo componente.

Instalação do MS SQL Server

2005 Express Edition

Para a instalação do banco de dados é

necessário seguir os passos descritos a seguir.

Faça o download do software no site da

Microsoft, usando a versão mais indicada

para o seu sistema operacional.

Ao finalizar o download, execute o

arquivo e será exibida a primeira tela do

processo de instalação, como mostrado na

(figura 4).

F2. Instalação do .Net Framework 2.0 – Contrato de Licença.

F5. Aguarde até que a opção Instalar

esteja ativa e clique sobre ela.

F6. Mais uma tela de Boas-Vindas. Clique

Avançar...

Cheque a opção de aceite dos termos

de licenciamento e clique em Avançar.

Será exibida a segunda tela de instalação

(figura 5).

A seguir, será exibida a (figura 6). A tela

seguinte (figura 7) passará a analisar o seu

micro, para saber sobre a compatibilidade

entre o software e o hardware disponível.


F7. Análise do micro. F8. Nome do Micro Servidor. Clique sobre Avançar.

F9. Recursos do Servidor de Banco de Dados. F10. Modo Misto e senha sa igual a ‘123’.

Cuidado com os requisitos de memória,

pois o SQL Server tende a usar toda a

memória disponíuvel do micro, tornando-o

lento. A seguir, é iniciado o processo de

instalação (figura 8).

A seguir, selecione os componentes do

Servidor de Banco de dados (figura 9).

Prosseguindo, selecione o modo de

autenticação do MS SQL Server. Deverá

ser utilizado o modo misto e a senha para

o sa (system administrator) deverá ser ‘123’,

por padrão. Para alterar essa senha, tenha

em mente que ela deverá ser guardada com

segurança e configurada no Elipse E3 para

que o aplicativo consiga acessar o servidor de

banco de dados ora instalado (figura 10).

Na tela seguinte, não altere as propriedades

padrão, como mostra a (figura 11)

a seguir.

Em seguida, o banco de dados é instalado.

Esse processo pode demorar alguns minutos

dependendo da capacidade do micro onde

o servidor está sendo instalado.

Ao final do processo de instalação, a

tela de acompanhamento de instalação terá

a opção de avançar, que deverá ser clicada.

2011 :: Mecatrônica Atual

ferramentas

Será exibida uma última janela com o log

da instalação e com um botão de concluir

habilitado. Clique sobre Concluir e todas as

janelas serão fechadas e seu banco de dados

estará instalado.

Conectando ao MS SQL Server

2005 Express pelo Elipse E3

Uma vez explicada a instalação e o funcionamento

do Elipse E3 com o banco de dados

MS SQL Server 2005. Mostraremos agora

o caminho para que o E3 consiga enxergar

o banco de dados corretamente.

17


ferramentas

F11. Opções de relatórios de erro. Ignorar. F12. Início da Instalação do Management Studio.

F13. Opções da Instalação.

F14. Início da Instalação do Management

Studio. Pressione Install.

18 Mecatrônica Atual :: 2011

F15. Fim da Instalação do Management

Studio.

Instalação do MS SQL Server

Management Studio

Para a instalação do SQL Server Management

Studio, clique sobre o arquivo “4

– SQLServer2005_SSMSEE.msi” fornecido

pela PHM Software.

Após esse clique, será aberta uma janela

como na figura 12.

Clique sobre o botão Next, depois aceite

a licença de uso e a seguir, pressione novamente

o botão Next. Será exibida a janela

mostrada na figura 13.

Clique sobre Next e mais uma janela

será mostrada (figura 14).

Ao final da instalação, será exibida a

(figura 15) informando que o processo está

concluído. Pressione Finish para fechar a

instalação.

Conexão ao Banco de Dados

Para se conectar ao banco de dados,

deve-se abrir o software Management Studio

e devem ser fornecidas a senha e usuário do

banco, como mostrado na (figura 16).

Os parâmetros a serem definidos são:

• Server Name: nome do servidor,

normalmento o mesmo nome da

máquina onde o SQL Server está

instalado;

• Authentication: deixe em SQL Server

Authentication;

• Login: mantenha o ‘sa’;

• Password: por default, a senha para

‘sa’ costuma ser setada como 123,

mas isso pode mudar de instalação


F17. Parâmetros de Conexão do Elipse ao SQL Server.

para instalação. Atentar para esse

parâmetro, pois a perda dessa senha

impossibilita o acesso ao banco.

Criação do Banco de Dados

utilizado pelo E3

Para criar um banco de dados para ser

utilizado no E3, é necessário saber qual o

nome do banco a ser criado. Para isso, basta

abrir o domínio do E3 e navegar até a aba de

objetos de bancos de dados do Organizer,

clicando com o botão direito e selecionando

Propriedades. Será exibida a janela acima

(figura 17).

Os parâmetros a serem observados são:

• Servidor: Como estão na mesma máquina,

não é necessário se preocupar

com esse parâmetro;

• Banco de Dados: o mesmo nome

empregado aqui deverá ser usado no

MS SQL Server Management Studio,

como será mostrado na sequência;

• Usuário: por padrão, é sempre sa;

• Senha: a instalação padrão é sempre

feita com 123, o que pode ser alterado

em casos específicos. Mas utilize o

padrão e se houver problemas, entre

em contato com a PHM Software

que auxiliamos na correção.

Para criar o banco de dados, é necessário

abrir o MS SQL Server Management Studio

e conectar-se ao banco. Depois disso, clique

F19. Detalhe da criação do banco de dados no MS SQL Server.

2011 :: Mecatrônica Atual

ferramentas

F16. Conexão ao banco de dados.

F18. Criação do banco de dados no MS

SQL Server.

com o botão direito sobre a pasta “Databases”

e “Add Database”, como mostrado

na figura 18.

19


ferramentas

F20. Opção de Backup de Banco de Dados.

F22. Backup completo. F21. Configuração de Backup.

Será aberta uma janela (figura 19) onde

se deverá apenas preencher o nome do banco

de dados desejado.

Ao pressionar o botão OK, o banco de

dados será criado e estará disponível para

uso pelo E3. Para testar a conexão, volte

ao E3, e na aba de configuração de banco

de dados, pressione “Testar Conexão”, que

deverá exibir uma mensagem de sucesso.

Com esses procedimentos, é possível pelo

Elipse E3 acessar qualquer informação do

banco de dados. Para isso é necessário usar

os componentes de consulta do E3 e uma

pitada de código SQL, dependendo do que

você precisar. Mas nada que o Google não

consiga te ajudar.

Rotinas de Manutenção

do banco de dados

MS SQL Server

Finalizando nossa sequência, vamos

apresentar um conjunto de rotinas de manutenção

do banco, que devem ser adotadas

pelo usuário do aplicativo ou pela equipe

de TI responsável pelo projeto.

Backup do Banco de Dados

Para tirar uma cópia de segurança de

um banco de dados no SQL Server 2005,

é necessário estar com MS SQL Server Management

Studio instalado e conectado ao

servidor, como descrito anteriormente.

Depois disso, é possível salvar uma

cópia de segurança seguindo os passos

seguintes.

20 Mecatrônica Atual :: 2011

Feito o acesso, será mostrada a lista de

bancos de dados disponíveis nesse servidor.

A partir daí, no banco de dados a ser feito o

backup, deve-se clicar com o botão direito

e acessar a opção “Tasks” e “Back Up...”,

como mostrado na figura 20.

A partir daí, uma janela será aberta para

configuração do backup (figura 21).

Os parâmetros importantes aqui são:

• Nome do Banco de Dados: no nosso

caso, “Exemplo”. Selecione o banco

de dados a ser feito o backup;

• Backup type: é possível realizar backups

incrementais, mas recomendo

sempre efetuar um backup completo

(FULL), como mostrado aqui.

• Back up to: Disk: com essa opção

será possível setar onde o arquivo

de back up será salvo. Observe que

o gerenciador já oferece um caminho

padrão para esses backups. A maneira

mais segura de se fazer o backup é

usando esse caminho padrão e depois

copiando os arquivos para um local

mais seguro (mídia ótica, outro

micro, etc).

Ao pressionar ok, o processo de backup

será iniciado e ao ser completado, será mostrada

a figura 22.

Restaurar o banco de dados

Depois de feito o backup, em caso de

necessidade de se retornar o arquivo antigo

ao servidor, pode-se realizar uma restauração

do banco de dados. Para isso, é necessário

F23. Opção de Restaurar Arquivo

de Banco de Dados.

estar conectado ao servidor, como descrito

no item 3 ( conexão ao banco de dados).

Depois de conectado, para restaurar

um arquivo de banco de dados antigo, vá

até a lista de bancos de dados e selecione a

opção “Restore Database”, como ilustra a

(figura 23).

Após selecionar a restauração, uma janela

será mostrada de maneira a configurar essa

ação, veja a figura 24.

Os parâmetros dessa tela são:

• To database: banco de dados onde os

dados devem ser restaurados;


From device: deverá ser selecionada

a opção de arquivo (File) e depois

clicado sobre “Add”, para selecionar

o arquivo de backup que deverá ser

restaurado.

Após essas configurações, clicar sobre OK,

que o processo de restauração será iniciado.


Depois de feito o restauro, será exibida a tela

de finalização (figura 25).

Consulta ao tamanho

do arquivo do

Banco de Dados

Para consultar o tamanho do banco de

dados, conecte-se ao servidor e clique com

o botão direito do mouse sobre o banco de

F24. Seleção de Arquivo a Restaurar.

dados de interesse. A seguir, selecione a

opção “New Query”, e uma nova janela em

branco aparecerá. Nela, digite a expressão

“execute sp_spaceused” (mas sem as aspas)

e pressione o botão “!Execute”. O resultado

será uma tela como a mostrada na sequência

(figura 26).

Nessa tela, são importantes as seguintes

informações:

2011 :: Mecatrônica Atual

ferramentas

• Database_Name: nome do banco de

dados que foi consultado;


Database_size: está em MB e o tamanho

máximo de um banco de dados

gratuito é de 4096 MB (ou 4 GB de

dados). Ao se aproximar desse valor, é

necessário criar um backup do banco

de dados e reiniciá-lo para evitar a

perda total dos dados já salvos.

Conclusões

O uso de bancos de dados tem se tornado

a cada dia mais difundido em ambiente industrial,

seja pelo aumento dos dados a serem

salvos, seja pela facilidade de se conseguir

uma versão gratuita desses softwares.

O fato é que dominar algumas ferramentas

de acesso a banco de dados deixou de ser um

diferencial e passou a ser uma necessidade

daqueles que estão envolvidos em algum

tipo de automação de processo onde haja

um supervisório coletando informações a

serem salvas em bancos de dados.

O presente artigo mostra algumas ferramentas

para instalação, configuração e

manutenção de um servidor MS SQL Server

2005, na sua versão gratuita Express Edition,

software esse que tem sido sempre indicado

para substituir o MS Acess em ambiente de

automação industrial e em supervisórios

como o Elipse E3.

MA

Paulo Henrique S. Maciel

Diretor da PHM Software

Editor do supervisoriobr.blogspot.com

F25. Restauração completa com sucesso. F26. Consulta ao tamanho do arquivo de banco de dados.

21


ferramentas

SIS

Uma visão

prática

A Segurança não é obra do acaso. Em todas as áreas devemos

estar atentos. Há várias décadas, vários grupos técnicos

e industriais vêm trabalhando em conjunto para garantir a

segurança em níveis de riscos aceitáveis e seguros. Veremos

neste artigo esta evolução, os sistemas instrumentados de segurança

- SIS, assim como os seus detalhes.

César Cassiolato

Diretor de Marketing, Qualidade

e Engenharia de Projetos e Seviços

- Smar Equipamentos Industriais

saiba mais

IEC 61508, “Functional safety of

electrical/electronic/programmable

electronic safety-related systems”.

IEC 61511-1, clause 11, “Functional

safety - Safety instrumented systems

for the process industry sector

- Part 1: Framework, definitions,

system, hardware and software

requirements”, 2003-01

Sistema de intertravamento

de segurança. Esteves, Marcello;

Rodriguez, João Aurélio V.; Maciel,

Marcos, 2003.

Sistemas Instrumentados de

Segurança - César Cassiolato

Confiabilidade nos Sistemas

de Medições e Sistemas

Instrumentados de Segurança.

César Cassiolato

Manual LD400-SIS

22 Mecatrônica Atual :: 2011

Sistemas Instrumentados

de Segurança

O

Parte 1

s Sistemas Instrumentados de Segurança (SIS)

são utilizados para monitorar a condição de

valores e parâmetros de uma planta dentro

dos limites operacionais e, quando houver

condições de riscos, devem gerar alarmes e

colocar a planta em uma condição segura,

ou mesmo na condição de shutdown.

As condições de segurança sempre devem

ser seguidas e adotadas em plantas, sendo

que as melhores práticas operacionais e de

instalação são deveres dos empregadores

e empregados. Vale lembrar, ainda, que o

primeiro conceito em relação à legislação de

segurança é garantir que todos os sistemas

sejam instalados e operados de forma segura,

e o segundo é que os instrumentos e alarmes

envolvidos com segurança sejam operados

com confiabilidade e eficiência.

Os Sistemas Instrumentados de Segurança

(SIS) são os sistemas responsáveis pela segurança

operacional e que garantem a parada de


emergência dentro dos limites considerados

seguros, sempre que a operação ultrapassar

esses limites. O objetivo principal é se evitar

acidentes dentro e fora das fábricas, tais como

incêndios, explosões, danos aos equipamentos,

proteção da produção e da propriedade, e mais

do que isso, evitar riscos às vidas ou danos à

saúde pessoal e impactos catastróficos para a

comunidade. Deve-se ter de forma clara que

nenhum sistema é totalmente imune a falhas

e sempre deve proporcionar, mesmo em caso

de falha, uma condição segura.

Durante muitos anos os sistemas de

segurança foram projetados de acordo com

os padrões alemães (DIN V VDE 0801

e DIN V 19250), que foram bem aceitos

durante anos pela comunidade mundial de

segurança e culminaram com os esforços

para um padrão mundial, a IEC 61508, que

serve hoje de guarda-chuva em seguranças

operacionais envolvendo sistemas elétricos,

eletrônicos, dispositivos programáveis para

qualquer tipo de indústria. Este padrão

cobre todos os sistemas de segurança que

têm natureza eletromecânica.

Os produtos certificados de acordo com

a IEC 61508 devem tratar basicamente três

tipos de falhas:

• Falhas de hardware randômicas;

• Falhas sistemáticas;

• Falhas de causas comuns.

A IEC 61508 é dividida em sete partes,

das quais as quatro primeiras são mandatórias

e as três restantes servem de guias de

orientação:

• Part 1: General requirements;

• Part 2: Requirements for E/

E/PE safety-related systems;

• Part 3: Software requirements;

• Part 4: Definitions and

abbreviations;

• Part 5: Examples of methods

for the determination of

safety integrity levels;

• Part 6: Guidelines on the application

of IEC 61508-2 and IEC 61508-3;

• Part 7: Overview of

techniques and measures.

Este padrão trata sistematicamente todas

as atividades do ciclo de vida de um SIS

(Sistema Instrumentado de Segurança) e é

voltado para a performance exigida dele, isto

é, uma vez atingido o nível de SIL (nível de

integridade de segurança) desejável, o nível

de redundância e o intervalo de teste ficam

a critério de quem especificou o sistema.

F1. Exemplo típico de um Ciclo de Vida de Segurança.

A IEC 61508 busca potencializar as

melhorias dos PES (Programmable Electronic

Safety, onde estão incluídos os PLCs,

sistemas microprocessados, sistemas de

controle distribuído, sensores e atuadores

inteligentes, etc.) de forma a uniformizar

os conceitos envolvidos.

Recentemente, vários padrões sobre

o desenvolvimento, projeto e manutenção

de SIS foram elaborados, onde já citamos

a IEC 61508 (indústrias em geral), e vale

citar também a IEC 61511, voltada para

as indústrias de processamento contínuo,

líquidos e gases.

Na prática, tem-se visto em muitas

aplicações a especificação de equipamentos

com certificação SIL para serem utilizados

em sistemas de controle, e sem função de

segurança. Acredita-se também que exista

no mercado alguma desinformação, levando

à compra de equipamentos mais caros,

desenvolvidos para funções de segurança

onde serão aplicados em funções de controle

de processo, e a certificação SIL não traz os

benefícios esperados, dificultando inclusive

o uso e operação dos equipamentos.

Além disso, esta desinformação leva os

usuários a acreditarem que têm um sistema

de controle seguro certificado, mas na realidade

eles possuem um controlador com

funções de segurança certificado.

Com o crescimento do uso em aplicações

com equipamentos e instrumentação

digitais, é de extrema importância para

os profissionais envolvidos em projetos

ou no dia a dia da instrumentação, que se

capacitem e adquiram o conhecimento de

como determinar a performance exigida

pelos sistemas de segurança, que tenham o

domínio das ferramentas de cálculos e das

2011 :: Mecatrônica Atual

ferramentas

taxas de riscos que se encontram dentro de

limites aceitáveis.

Ademais, é necessário:

• Entender as falhas em modo comum,

saber quais são os tipos de falhas seguras

e não seguras possíveis em um

determinado sistema, como prevenilas,

e mais do que isso: quando, como,

onde e qual grau de redundância é

mais adequado para cada caso;


Definir o nível de manutenção preventiva

adequado para cada aplicação.

O mero uso de equipamentos modernos,

sofisticados ou mesmo certificados, por si

só não garante absolutamente nenhuma

melhoria de confiabilidade e segurança de

operação, quando comparado com tecnologias

tradicionais, exceto quando o sistema

é implantado com critérios e conhecimento

das vantagens e das limitações inerentes a

cada tipo de tecnologia disponível. Além

disso, deve-se ter em mente toda a questão

do ciclo de vida de um SIS.

Comumente vemos acidentes relacionados

a dispositivos de segurança bypassados pela

operação, ou durante uma manutenção.

Certamente é muito difícil evitar na fase de

projeto que um dispositivo destes venha a

ser bypassado no futuro, mas através de um

projeto criterioso e que atenda melhor às

necessidades operacionais do usuário do

sistema de segurança, é possível eliminar

ou reduzir consideravelmente o número de

bypasses não autorizados.

Através do uso e aplicação de técnicas

com circuitos de lógica fixa ou programáveis,

tolerantes à falha e/ou de falha segura, microcomputadores

e conceitos de software, hoje já

se pode projetar sistemas eficientes e seguros

com custos adequados a esta função.

23


ferramentas

F2. Considerações de risco de acordo com a IEC 61508.

O grau de complexidade de SIS depende

muito do processo considerado. Aquecedores,

reatores, colunas de craqueamento, caldeiras,

fornos são exemplos típicos de equipamentos

que exigem sistemas de intertravamento

de segurança cuidadosamente projetados e

implementados.

O funcionamento adequado de um SIS

requer condições de desempenho e diagnóstico

superiores aos sistemas convencionais.

A operação segura em um SIS é composta

de sensores, programadores lógicos, processadores

e elementos finais projetados com a

finalidade de provocar a parada sempre que

houver limites seguros sendo ultrapassados

(por exemplo, variáveis de processos como

pressão e temperatura acima dos limites de

alarme muito alto), ou mesmo impedir o

funcionamento em condições não favoráveis

às condições seguras de operação.

Exemplos típicos de sistemas de segurança:

• Sistema de Shutdown de

Emergência (ESD);

• Sistema de Shutdown de

Segurança (SSD);

• Sistema de intertravamento

de Segurança;

• Sistema de Fogo e Gás.

Veremos, a seguir, em uma série de artigos,

mais detalhes práticos envolvendo cálculos

probabilísticos, conceitos de confiabilidade,

falhas e segurança, SIS, etc.

Iniciaremos com o Ciclo de Vida de

Segurança e a Análise de Riscos.

24 Mecatrônica Atual :: 2011

Ciclo de Vida de Segurança

Por definição: “É um processo de engenharia

com o objetivo específico de atingir

e garantir que um SIS seja efetivo e que

permita a redução de níveis de riscos a um

custo efetivo durante todo o tempo de vida

do sistema”.

Em outras palavras, o ciclo destina-se a

um guia de avaliação de risco durante todo o

tempo de vida do sistema, desde a concepção

do projeto à manutenção no dia a dia.

Qual sua utilidade? Acidentes podem

acontecer, por isso, existe a necessidade de

minimizá-los em frequência e gravidade.

Sistemas de Segurança Instrumentados

e Ciclo de Vida de Segurança são projetados

para minimizar estes riscos (figura 1).

O Ciclo de Vida de Segurança envolve

análises de probabilidades de forma a garantir

a integridade do projeto de Segurança.

Além disso, permite através dos cálculos a

redução de riscos a um custo efetivo. Manter

a integridade de um SIS durante o ciclo de

vida da planta é de extrema importância

para o gerenciamento da segurança. Um

programa efetivo de gerenciamento deve

incluir controles e procedimentos rigorosos

que garantam que:

• a identificação dos pontos críticos,

conceitos e a escolha de equipamentos

sensores, tecnologia, logic

solver e equipamentos e elementos

finais e, inclusive, a necessidade de

redundância atendem aos níveis de

segurança e redução de riscos calcu-

lada. Uma vez escolhidas tecnologia

e arquitetura, é bom que se tenha um

plano de análise e revisão periódica

das mesmas, reavaliando a segurança

como um todo;

• os testes em cada fase (projeto, instalação,

operação, modificação/

manutenção) sejam realizados em

conformidade com os requisitos de

segurança, procedimentos e padrões

de segurança;

• que o SIS retorne ao seu estado de

operação normal após uma manutenção;

• a integridade do sistema não seja

comprometida por acesso não autorizado

à programação, pontos de

trip ou bypasses;

• procedimentos de gerenciamento

de modificações sejam sempre obedecidos

para qualquer modificação

no sistema;

• a qualidade de modificações seja

verificada e o sistema seja revalidado

antes de retornar à operação.

O Ciclo de Vida de Segurança deve

fazer parte do PSM (Process Safety Management

System – Sistema de Gerenciamento

de Segurança do Processo). Desta forma,

será adotado e aplicado convenientemente

de modo consciente e envolvendo os colaboradores

em todas as suas etapas e níveis

da empresa.

Análise de Riscos

Quanto mais riscos um sistema tiver,

mais difícil será atender aos requisitos de

um sistema seguro. Basicamente, o risco é

uma somatória da probabilidade de acontecer

algo indesejável com a consequência

desta ocorrência.

O risco de um processo pode ser definido

como o produto da frequência de

ocorrência de um determinado evento (F)

pela consequência resultante da ocorrência

do evento (C). Observe a figura 2.

Risco = F x C

Nos sistemas de segurança, a busca é pela

minimização de riscos em níveis aceitáveis e

o nível SIL para uma malha de controle pode

ser determinado pela análise e identificação

dos riscos do processo. A verificação do

nível SIL pode ser feita pela probabilidade

de falha sob demanda (PFD).


A IEC 61508 define requisitos para

funcionalidade e integridade de um sistema.

Os requisitos para funcionalidade são baseados

no processo e os de integridade estão

voltados à confiabilidade, que é definida

como o Nível de Integridade de Segurança

(SIL). Existem quatro níveis discretos e que

têm três importantes propriedades:

• aplicável à total função de segurança;

• quanto maior o nível de SIL, mais

rígidos são os requisitos;

• aplicáveis aos requisitos técnicos e

não técnicos.

Como interpretar o nível SIL? Como

vimos, o nível SIL é uma medida de integridade

de um SIS e podemos interpretá-lo

basicamente de duas maneiras

1) Levando em conta a redução de risco

e a tabela 1:

SIL1: redução de risco >= 10 = 100 = 1000 = 10000


ferramentas

e seus Efeitos), onde se analisa a falha

de cada equipamento e componente

na malha de controle.

Em termos de nível SIL quanto maior for

o nível exigido, maior será o custo, devido às

especificações mais complexas e estritas de

hardware e software. Normalmente a escolha

do SIL de cada função de segurança está

associada à experiência dos profissionais,

mas pode-se optar pela análise da matriz

de HAZOP, ou ainda pela Análise das

Camadas de Proteção (LOP – Layers Of

Protection), onde se inclui a política, os

T4. Exemplo da Matriz de Riscos.

T5. Faixa de Frequência - Critério Qualitativo.

T6. Faixa de Consequência - Critério Qualitativo.

26 Mecatrônica Atual :: 2011

procedimentos, as estratégias de segurança

e a instrumentação.

Seguem algumas etapas e detalhes da

Análise de Riscos:

• Identificação dos riscos potenciais;

• Comece com HAZOP (Estudo de

Perigo e Problemas Operacionais);

• A empresa deve ter um grupo de experts

no processo e em seus riscos;

• Podem ser aplicadas várias metodologias

como a PHA (Processo de Análise de

Perigos), HAZOP para a identificação

de riscos, HAZOP modificados,

consequências de acidentes, Matriz de

Riscos, Diagrama de Riscos ou Análise

Quantitativa para identificação do nível

de segurança a ser alcançado;

• As normas sugerem metodologias

para identificação da SIL;

• Os métodos disponíveis são qualitativos,

quantitativos ou semi-quantitativos;

• Determinar o SIL apropriado para

o SIS, onde o risco inerente ao processo

deve ser igual ou inferior ao

nível de risco aceitável, garantindo a

segurança necessária para a operação

da planta.

Avaliar a probabilidade de risco potencial

relacionado a:

• Falha de equipamentos;

• Erros humanos.

Avaliar os riscos potenciais e consequências

dos impactos de eventos.

Veja as tabelas 4, 5 e 6.

Alguns termos e conceitos envolvidos

em sistemas de segurança:

• Demanda: toda condição ou evento

que gera a necessidade de atuação de

um sistema de segurança.

• PFD (Probabilidade de Falha na

Demanda): Indicador de confiabilidade

apropriado para sistemas de

segurança.

• MTBF é uma medida básica da confiabilidade

em itens reparáveis de um

equipamento. Pode ser expresso em

horas ou anos. É comumente usado

em análises de confiabilidade e sustentabilidade

em sistemas. Pode ser

calculado pela seguinte fórmula:

MTBF = MTTR + MTTF

Onde:

MTTR: Tempo Médio de Reparo

MTTF: Tempo Médio para Falhar (o

inverso da somatória de todas as taxas de

falhas).

SFF: Safe Failure Fraction é a fração de

todas as taxas de falhas de um equipamento

que resulta em uma falha segura ou falha

não segura, mas diagnosticada.

Tipos de falhas analisadas em um FM-

DEA (Failure Modes, Effects, and Diagnostic

Analysis):

• Dangerous Detected (DD): falha detectável

e que pode levar a um erro

maior do que 2% na saída;


F3. Estudo sobre as causas de acidentes envolvendo sistemas de controle.

• Dangerous Undetected (DU): falha

não detectável e que pode levar a um

erro maior do que 2% na saída;

• Safe Detected (SD): falha detectável e

que não afeta a variável medida, mas

que joga a corrente de saída a um valor

seguro e avisa ao usuário;

• Safe Undetected (SU): Neste caso há

um problema com o equipamento mas

não se consegue detectá-lo,no entanto,

a saída opera com sucesso dentro de um

limite de 2% de tolerância de segurança.

Se esta tolerância de segurança é usada

como parâmetro de projeto, este tipo

de falha pode ser ignorado;

• Diagnostic Annunciation Failure (AU):

uma falha que não tem impacto imediato,

mas que numa segunda ocorrência

pode colocar o equipamento

em uma condição de risco.

Pode-se ainda caracterizar as seguintes

falhas:

• Falhas aleatórias: Uma falha espontânea

de componente (hardware).

As falhas aleatórias podem ser permanentes

(existem até serem eliminadas)

ou intermitentes (ocorrem

em determinadas circunstâncias e

desaparecem em seguida);

• Falhas Sistemáticas: Uma falha

escondida dentro do projeto ou montagem

(hardware ou tipicamente

software), ou falhas devido a erros

(incluindo-se enganos e omissões)

nas atividades de ciclo de atividades

de segurança que fazem o SIS falhar

em determinadas circunstâncias,

sob determinadas combinações de

entradas ou sob uma determinada

condição ambiental;

• Falha em modo comum: O resultado

de um defeito em modo comum;


Defeito em modo comum: Uma única

causa que pode provocar falhas em

vários elementos do sistema. Pode ser

interna ou externa ao sistema.

Curiosidade: Acompanhe algumas

causas de acidentes na figura 3.

Conclusão

Em termos práticos, o que se busca é

a redução de falhas e consequentemente a

redução de paradas e riscos operacionais.

Deseja-se o aumento da disponibilidade

operacional e também em termos de processos,

a minimização da variabilidade

com consequência direta no aumento da

lucratividade.

Nos próximos artigos desta série veremos

mais detalhes sobre SIS. Na segunda

parte teremos um pouco sobre Sistemas

de Engenharia de Confiabilidade e alguns

cálculos.

MA

2011 :: Mecatrônica Atual

ferramentas

27


instrumentação

Alguns conceitos

importantes em

Transmissores

de Pressão

Os transmissores de pressão são amplamente utilizados nos processos

e aplicações com inúmeras funcionalidades e recursos. A

grande maioria dos processos industriais envolvem medições de

pressão, lembrando ainda, que pressão é uma grandeza básica

para a medição e controle de vazão, nível e densidade, etc. Comentaremos

neste artigo alguns detalhes e conceitos envolvidos

com os transmissores de pressão.

h

ficha técnica

Manuais de Operação e

Treinamento dos transmissores

de pressão SMAR: LD301, LD302,

LD303 e LD400

Artigos técnicos – César Cassiolato

www.smar.com/brasil2/

artigostecnicos/

Site do fabricante:

www.smar.com/Brasil2/products/

LD300Series.asp

www.smar.com/Brasil2/products/

LD400Series.asp

28 Mecatrônica Atual :: 2011

César Cassiolato

Diretor de Marketing, Qualidade

e Engenharia de Projetos e Seviços

- Smar Equipamentos Industriais

oje nos processos e controles industriais, somos

testemunhas dos avanços tecnológicos com

o advento dos microprocessadores e componentes

eletrônicos, da tecnologia Fieldbus,

do uso da Internet, etc., tudo facilitando as

operações, garantindo otimização e performance

dos processos e segurança operacional.

Este avanço permite que transmissores de

pressão, assim como os de outras variáveis,

possam ser projetados para garantir alto

desempenho em medições que até então

utilizavam somente a tecnologia analógica.

Os transmissores usados (analógicos) eram

projetados com componentes discretos,

susceptíveis a desvios devido à temperatura,

condições ambientais e de processo, com

ajustes constantes através de potenciômetros

e chaves. Com o surgimento da tecnologia

digital, a simplicidade de uso também foi

algo que se ganhou.

A Exatidão de um

Transmissor de Pressão

Vale lembrar que nas últimas décadas

uma enorme variedade de equipamentos

se espalhou pelo mercado em diversas

aplicações. A exatidão da caracterização

de pressão só teve seu real valor a partir do

momento em que conseguimos traduzi-la

em valores mensuráveis.

Todo sistema de medição de pressão é

constituído pelo elemento primário, o qual

estará em contato direto ou indireto ao processo

onde se tem as mudanças de pressão e

pelo elemento secundário (Transmissor de

Pressão) que terá a tarefa de traduzir esta

mudança em valores mensuráveis para uso

em indicação, monitoração e controle.

A performance estática ou exatidão

(muitas vezes confundida com precisão, onde

exatidão está associada à proximidade do valor


F1. Curva de Calibração de um Transmissor

de Pressão

verdadeiro e precisão à dispersão dos valores

resultantes de uma série de medidas) de um

transmissor de pressão depende de quão bem

calibrado é o transmissor e por quanto tempo

ele pode manter sua calibração.

A calibração de um transmissor de

pressão envolve o ajuste de zero e span. A

exatidão normalmente inclui efeitos de não

lineraridade, histerese e repetibilidade.

Normalmente, a exatidão é dada em %

do span calibrado.

Alguns Conceitos Importantes

Usualmente a relação entre entrada e

saída de um transmissor de pressão é predominantemente

linear (Y = ax + b), onde

a é conhecido como ganho e o b é o zero ou

offset, como podemos ver na figura 1.

Range: é a faixa de medição, compreendendo

da mínima até a máxima pressão

que o transmissor pode medir, por exemplo,

0 a 5080 mmH 2 O. O span máximo é 5080

mmH 2 O.

Zero: é a menor pressão na qual o

transmissor foi calibrado.

URL (Upper Range Limit): é a mais

alta pressão em que o transmissor de pressão

foi setado para medir, respeitando-se o limite

superior do sensor.

LRL (Lower Range Limit): é a mais

baixa pressão em que o transmissor de pressão

foi setado para medir, respeitando-se o

limite inferior do sensor.

Span (Range Calibrado): A faixa de trabalho

onde é feita a calibração é conhecida como

span, por exemplo, de 500 a 3000 mmH2O,

onde o span é de 3000-500 = 2500 mmH 2 O.

O span é igual a URL – LRL (figura 2).

Supressão de Zero (quantidade com

que o valor inferior supera o valor zero

da pressão): a supressão acontece quando o

transmissor indica um nível superior ao real.

Em medições de nível, por exemplo, onde

F2. Terminologia de Calibração.

instrumentação

F3. Medição indireta com transmissor de pressão diferencial em tanques abertos

- Supressão de Zero.

o transmissor não está instalado no mesmo

nível que sua tomada de alta e há então a

necessidade de compensação da coluna de

líquido na tomada do transmissor. Este tipo

de instalação é requisitado onde se tem o transmissor

a um nível inferior, que muitas vezes é

na prática a maneira preferencial por facilitar

acesso, visualização e manutenção. Neste caso,

uma coluna líquida se forma com a altura

do líquido dentro da tomada de impulso e o

transmissor indicará um nível superior ao real.

Isto deve ser considerado. É o que chamamos

de Supressão de Zero (figura 3).

Elevação de Zero (quantidade com

que o valor zero de pressão supera o

valor inferior): de acordo com a figura

4, onde se pode ter o tanque fechado e o

transmissor de pressão diferencial localizado

abaixo de sua tomada Hi, e não há selagem

líquida na tomada de Low, é necessária a

compensação da coluna de líquido aplicada

na tomada Hi, fazendo-se a Supressão de

Zero. No caso onde existe a selagem líquida

na tomada de pressão baixa (low), é necessária

a compensação da coluna de líquido

aplicada na tomada Hi e na tomada low. É

o que chamamos de Elevação de Zero.

Desvio de Zero (Zero Shift): este é um

erro constante em todas as medições. Pode

ser positivo ou negativo. Pode acontecer por

várias razões como, por exemplo, mudanças

de temperatura, choque mecânico, diferenças

de potenciaes, aterramento inadequado, etc.

Vide figura 5.

2011 :: Mecatrônica Atual

29


instrumentação

F4. Medição indireta com transmissor de pressão diferencial em tanques abertos

- Elevação de zero.

F5. Desvio de Zero e de Span.

F6. Histerese.

30 Mecatrônica Atual :: 2011

Desvio de Span (Span Shift): uma

mudança na derivada da relação entrada/saída

é referida como desvio de span.Um erro de

span pode ou não ser acompanhado por um

erro de offset.Tipicamente, erros de calibração

envolvem somente erros de span e são menos

comuns que erros que envolvem erros no

span e no zero ao mesmo tempo. Na grande

maioria dos casos os erros em transmissores

são desvios de zero.Vide figura 5.

Histerese: é o fenômeno no qual a saída

do transmissor de pressão difere da mesma

entrada aplicada dependendo da direção

em que é aplicado o sinal de entrada, isto

é, se ascendente ou descendente. Normalmente,

a calibração de um transmissor de

pressão é feita usando-se a sequência: 0,

25, 50, 75, 100, 75, 50, 25 e 0% do span.

Vide figura 6.

Repetibilidade: é o desvio percentual

máximo com o qual uma mesma medição é

indicada, sendo todas as condições reproduzidas

exatamente da mesma maneira.

Turndown(TD) ou Rangeabilidade:

é a relação entre a máxima pressão (URL)

e a mínima pressão medida (span mínimo

calibrado). Por exemplo, um transmissor

tem o range de 0-5080 mmH 2 O e vai ser

usado em 10:1, isto significa que transmissor

irá medir de 0 a 508 mmH 2 O. TD =

URL/span Calibrado.

Pressão Absoluta: valor medido sob

as condições de vácuo, isto é, ausência de

pressão. Também conhecida como zero

absoluto.

Pressão Atmosférica: pressão exercida

pela atmosfera e que depende da altitude. Este

valor diminui com o aumento da altitude e

ao nível do mar vale 14,696 psia.

Pressão Manométrica ou Gage: pressão

em relação à atmosfera.

Pressão Diferencial: a pressão tomada

em relação a uma referência.

Pressão estática ou de linha: pressão

exercida em uma linha de pressão onde se

tem vazão de fluido. É a pressão de processo

aplicada em ambos as tomadas de um

transmissor diferencial.

Pressão Hidrostática: pressão exercida

por um líquido sob a superfície abaixo do

mesmo.

Erro Total Provável (ETP): todos os

transmissores, independentemente de fabricantes,

possuem um erro que depende de

vários pontos. Este erro é conhecido como

ETP e ele depende de certas condições:


• Variação da temperatura ambiente;

• Pressão estática;

• Variação da tensão de alimentação;

• Span Calibrado;

• URL do Transmissor;

• Range do Transmissor;

• Material de Construção;

• etc.

O ETP tem a seguinte fórmula:

ETP 2 = Acc 2 + ZeroStaticErr 2

+ SpanStaticErr 2 + TempErr 2 +

VSErr 2 + StabilityErr 2 + ...

Onde:

• Acc = Exatidão

• ZeroStaticError = Erro no Zero devido

a influência da pressão estática

• SpanStaticError = Erro no Span devido

a influência da pressão estática

• TempErr = Erro devido a variação

de temperatura

• VSErr = Erro devido a variação da

tensão de alimentação

• StabilityErr = Erro de estabilidade

Mercado

Segundo os usuários, as principais

características de especificações dos transmissores

de pressão conforme as aplicações

são: exatidão, confiabilidade, durabilidade/

robustez, segurança, fácil calibração, repetibilidade,

estabilidade em temperatura, fácil

manutenção, intercambialidade, tempo de

resposta, devendo suportar EDDL e DTMs

de comunicação, etc.

Segundo a ARC – Advisory Group, o

mercado mundial de transmissores de pressão

em 2008 foi de 2,38 bilhões de dólares e tem

como previsão, 2,8 bilhões em 2013.

Transmissores Inteligentes

Um transmissor inteligente combina a

tecnologia do sensor mais sua eletrônica.

Tipicamente, deve prover as seguintes

características: Sinal digital de saída, Interface

de comunicação digital, Compensação

de pressão, Compensação de temperatura,

Estabilidade, Deve permitir fácil e amigável

calibração, Re-range com e sem referência,

Recursividade, Auto-Diagnósticos, Fácil

instalação, Alta confiabilidade, Baixos custos

de instalação e manutenção, Curtos tempos

de instalação e manutenção, Redução na

intrusão/penetração (processo), Economizar

espaços na instalação, Permitir upgrades para

a tecnologia Foundation Fieldbus e Profibus

PA, etc. Exemplos: LD301(HART/4-

20mA), LD302(Foundation Fieldbus),

LD303(Profibus-PA), LD400(Nova Série

de Transmissores de Alta performance

SMAR, SIS, etc).

Alguns pontos a que os usuários devem

estar atentos:

• Exatidão & Rangeabilidade: se

são necessários equipamentos com

tais requisitos, analise as fórmulas de

exatidão ao longo de toda a faixa. Veja

outras características também como

tempo de resposta, Totalização, PID

block, etc… elas podem ser mais úteis

nas aplicações;

• Modelos com estabilidade e garantia

estendida são mais caros:

Verifique se a sua aplicação realmente

requer de tal requisito. Normalmente

existem condições de processo e de

instalação como requisitos para que

esta garantia seja válida;

• Proteção ao investimento: analise o

preço de sobressalentes, intercambialidade

entre modelos, simplicidade de

especificação, atualização para outras

tecnologias (Fieldbus Foundation,

Profibus PA), prestação de serviços,

suporte técnico, prazo de reposição,

etc. São fatores que podem fazer com

que a disponibilidade da planta possa

ficar comprometida.

Transmissores Seguros

Um transmissor de pressão especificado

para áreas críticas, isto é, para a função de

segurança, é um equipamento projetado

com probabilidades de falhas baixas e alta

confiabilidade de operação. No mercado

existem dois conceitos. Um que é o baseado

no “Prove in Use” e outro baseado na

certificação da IEC 61508. Temos visto na

prática em muitas aplicações a especificação

de equipamentos com certificação SIL para

serem utilizados em sistemas de controle, e

sem função de segurança. Acredita-se também

que exista no mercado desinformação,

levando à compra de equipamentos mais

caros, desenvolvidos para funções de segurança,

onde na prática serão aplicados em

funções de controle de processo, nas quais

a certificação SIL não traz os benefícios

esperados, dificultando inclusive a utilização

e operação dos equipamentos.

instrumentação

Os Sistemas Instrumentados de Segurança

(SIS) são os sistemas responsáveis

pela segurança operacional e que garantem

a parada de emergência dentro dos limites

considerados seguros, sempre que a operação

ultrapasse estes limites. O objetivo principal

é se evitar acidentes dentro e fora das fábricas,

como incêndios, explosões, danos aos

equipamentos, proteção da produção e da

propriedade e mais do que isto, evitar riscos

de vidas, ou danos à saúde pessoal e impactos

catastróficos para a comunidade.

Nenhum equipamento é totalmente imune

a falhas e sempre deve proporcionar, mesmo

em caso de falha, uma condição segura.

Os transmissores certificados de acordo

com a IEC 61508 devem tratar basicamente

três tipos de falhas: falhas de hardware

randômicas, falhas sistemáticas e falhas de

causas comuns.

O que o usuário deve saber sobre Transmissores

com certificação para aplicações

SIL e por que eles não são a melhor opção

para controle e monitoração?

Nenhuma mudança de configuração,

simulação, multidrop ou teste de loop pode

ser feita com o equipamento em operação

normal (isto é, exigindo segurança). Nestas

condições, a saída não está pronta para

ser avaliada seguramente. Ou seja, um

equipamento HART/4-20mA com certificação

SIL2, não estará com nível SIL caso

a comunicação HART esteja habilitada e

possibilitando escritas:

• Na condição segura, deve estar com

a proteção de escrita habilitada;

• Nenhum ajuste local pode ser realizado

(Ajuste local deve ser desabilitado);

• Nada é totalmente seguro. O que se

busca é reduzir a probabilidade de

ocorrência de falhas.

Em caso de falha, esta deve ser segura,

isto é, ela pode ser identificada e permitir

ações corretivas.

Conclusão

Vimos através deste artigo a importância

de alguns conceitos em transmissores de

pressão, e alguns detalhes para os quais

os usuários devem estar atentos em suas

aplicações.

MA

César Cassiolato é Engenheiro Certificado

na Tecnologia PROFIBUS e Instalações

PROFIBUS pela Universidade Metropolitan de

Manchester-UK. cesarcass@smar.com.br

2011 :: Mecatrônica Atual

31


instrumentação

Medição

de Nível

E

ficha técnica

Medição de Níveis em Evaporadores

com Radares de Onda Guiada

Revista Mecatrônica Atual 45

Application Notes. Série DT. Transmissores

de Densidade SMAR

Application Notes. Série RD400. Transmissores

de Nível por onda guiada

SMAR

Material de treinamento em transmissores

de pressão SMAR. César

Cassiolato

Material de treinamento em transmissores

de densidade SMAR.

Evaristo Orellana Alves

Material de treinamento em transmissores

de transmissores de nível

por onda guiada SMAR. Marcus

Vínicius

Blog do Radar RD400:

www.smar.com/blog_nivel

32 Mecatrônica Atual :: Maio/Junho 2011

A medição de nível, embora muito simples em seus conceitos,

requer na prática artifícios e técnicas avançadas, principalmente

para fins operacionais e de custos (transferências fiscais, inventários).

É uma medição amplamente utilizada nas mais diversas

aplicações industriais, conforme veremos neste artigo.

xiste uma variedade de sistemas de medição

de nível envolvendo líquidos, sólidos, vapor,

gases; sendo que cada um possui suas vantagens

e desvantagens. Podemos ter interfaces

entre líquidos e sólidos, entre liquido e gás

ou vapor, mais de um líquido, ou mesmo

entre um sólido e um gás. Podem variar em

complexidade desde simples visores para

leituras locais até indicação remota, registro

ou controle automático. Com o avanço

tecnológico e exigências dos processos com

exatidão, variabilidade dos processos, otimização

de matéria-prima, existem hoje no

mercado equipamentos com alta exatidão e

performance. Vejamos alguns detalhes.

Definição

A maneira mais simples de definição de

nível é dizer que nível é a altura do conteúdo

de um reservatório ou tanque de armazenamento,

através do qual torna-se possível

basicamente avaliar o volume estocado de

produto, determinando e controlando a

quantidade de material em processo físico

César Cassiolato

Diretor de Marketing, Qualidade

e Engenharia de Projetos e Seviços

- Smar Equipamentos Industriais

e/ou químico, levando ainda em conta a

segurança, onde o nível do produto não

pode ultrapassar determinados limites. Além

disso, existe a condição de monitoração e

controle visando controle operacional e/ou

de custo e proteção ambiental.

Métodos de medição

Os três tipos básicos de medição de

nível são:

a) direto;

b) indireto;

c) descontínuo.

A medição direta pode ser feita medindo-se

diretamente a distância entre o nível

do produto e um referencial previamente

definido. Neste tipo de medição podemos

utilizar a observação visual, como por

exemplo, réguas, gabaritos, visores de nível,

bóia ou flutuador, ou até mesmo através

da reflexão de ondas ultrassônicas pela

superfície do produto.

Na medição indireta, o nível é medido

indiretamente em função de grandezas fí-


sicas a ele relacionadas, como por exemplo,

pressão (manômetros de tubo em U, níveis

de borbulhador, níveis de diafragma, células

de pressão diferencial,etc), empuxo (níveis

de deslocador) e propriedades elétricas(níveis

capacitivos, detector de nível condutivo, níveis

radioativos, níveis ultrassônicos, detector de

nível de lâminas vibrantes,etc).

Na medição descontínua, tem-se apenas

a indicação somente quando o nível atinge

certos pontos especificados, como por

exemplo, condições de alarmes de nível

alto ou baixo.

Na prática, a preferência é pelas medições

diretas, pois o peso específico do líquido

varia com o tempo.

Vamos comentar a seguir um método

indireto, através da medição de pressão e

posteriormente uma aplicação de medição

de nível de interface com transmissor de

densidade.

Medição de nível

com transmissor de

pressão diferencial

Neste tipo de medição utiliza-se a

pressão exercida pela altura da coluna

líquida(hidrostática), para indiretamente

obter-se o nível, como mostra abaixo o

Teorema de Stevin. Este tipo de medição

é usado quando a densidade do líquido é

conhecida e não varia substancialmente

no processo:

P = h * d

Onde:

P = Pressão em mm H 2 O ou polegada

H 2 O

h = nível em mm ou em polegadas

d = densidade relativa do líquido na

temperatura ambiente.

Veja a figura 1.

Essa técnica permite que a medição

seja feita independentemente do formato

do tanque, seja ele aberto ou pressurizado.

Normalmente, os transmissores de pressão

utilizados são instalados no campo e as

tomadas de pressão Hi e Low são conectadas

diretamente ao tanque.Neste tipo de

medição deve-se analisar cuidadosamente

os cálculos, ajustes e calibrações, o efeito

das colunas líquidas nas tomadas do transmissor.Outro

detalhe é se o tanque é aberto

ou fechado.

Considere a figura 2, onde temos o

esquema de medição de nível para tanques

fechados. Neste tipo de medição, a tubulação

de impulso da parte de baixo do tanque é

conectada à câmara de alta pressão (Hi) do

transmissor. A pressão na câmara Hi é a

soma da pressão exercida sob a superfície do

líquido e a pressão exercida pela coluna de

líquido no fundo do reservatório. A câmara

de baixa pressão (Low) do transmissor de

nível, é conectada na tubulação de impulso

da parte de cima do tanque onde mede

somente a pressão exercida sob a superfície

do líquido.

No caso da figura 3, temos os tanques

abertos. Na situação onde o transmissor está

instalado no mesmo nível que sua tomada de

alta, não há necessidade de compensação da

coluna de líquido na tomada do transmissor,

o que é requisitado onde se tem o transmissor

a um nível inferior, que muitas vezes é na

prática a maneira preferencial por facilitar

acesso, visualização e manutenção.Neste caso,

uma coluna líquida se forma com a altura

do líquido dentro da tomada de impulso e

o transmissor indicará um nível superior

ao real.Isto deve ser considerado. É o que

chamamos de Supressão de Zero.

Ainda de acordo com a figura 2, onde se

pode ter o tanque fechado e o transmissor

de pressão diferencial localizado abaixo de

sua tomada Hi e não há selagem líquida

na tomada de Low, é necessária a compensação

da coluna de líquido aplicada na

instrumentação

tomada Hi, fazendo-se a Supressão de Zero.

No caso onde existe a selagem líquida na

tomada de pressão baixa(low), é indispensável

a compensação da coluna de líquido

aplicada na tomada Hi e na tomada Low.

É o que chamamos de Elevação de Zero.

Na prática, a selagem pode ser necessária

quando o fluído do processo possuir alta

viscosidade, ou quando se condensa nas

tubulações de impulso, ou ainda no caso

do fluído ser corrosivo.

Para uma medição com alta precisão,

onde a densidade de um líquido varia com

a temperatura, a densidade deve ser compensada

em relação à temperatura atual do

líquido. Este é o caso de medições de nível

em tanques hidrostáticos(HTG - Hydrostatic

Tank Gauging), onde pode-se prover informações

precisas do nível, massa, densidade

e volume do conteúdo de um tanque.

Os transmissores de pressão diferencial

são os mais usados em medições HTG.

F1. Pressão exercida pela altura da coluna

líquida(hidrostática).

F2. Medição indireta utilizando transmissor de pressão diferencial em tanques fechados.

2011 :: Mecatrônica Atual

33


instrumentação

F3. Medição indireta utilizando transmissor de pressão diferencial em tanques abertos

F4. Transmissor LD301L.

34 Mecatrônica Atual :: 2011

F5. Medição de nível de interface com o

DT, Touché SMAR.

F6. Instalação típica de medição de nível de interface com o DT, SMAR.

Estes exemplos de medições de nível

podem ser feitos utilizando-se a série LD

de transmissores SMAR que também é

aplicável à medição de pressão diferencial,

manométrica, absoluta, de alta pressão

estática, assim como vazão. Veja na figura

4 exemplo de transmissor de nível.

Para mais detalhes, visite: www.smar.

com/Brasil2/products/LD300Series.asp.

Medição de nível de interface

com a série DT SMAR

Uma aplicação interessante na área de

extração de petróleo é a medição de nível de

interface, onde basicamente na extração se tem

um separador de óleo e água. O objetivo é que

via diferença de densidade se consiga separar

e conhecer o nível de interface da mistura,

sem perdas e com segurança. Neste tipo de

aplicação é utilizado o transmissor de densidade

SMAR, com a função de medição de nível

de interface com alta exatidão. Acompanhe

nas figuras 5, 6, 7 e 8 a seguir.

A série DT(DT301-HART/4-20mA,

DT302-Foundation Fieldbus, DT303-

Profibus PA) é aplicável à medição de nível

de interface de líquidos com densidades

diferentes, além dos processo convencionais

de medição de densidade e concentração.

Funcionamento básico do

Transmissor de densidade

Série DT-SMAR, utilizado

também em medições

de nível de interface

Atente para a figura 9. Para mais detalhes,

consulte: www.smar.com/Brasil2/products/DT300Series.asp

Medição de Níveis com

Radares de Onda Guiada

A tecnologia de medição de nível por

pressão hidrostática ainda é a mais utilizada

no mundo. Mas, como se sabe, ela depende

da densidade. Se há mudança de temperatura

ou composição do produto, o famoso trio

p.g.h varia também, devido a ela.

Neste sentido, a SMAR desenvolveu o

RD400, um transmissor de nível por onda

guiada. Ele possui tecnologia baseada no

princípio da Reflectometria no Domínio

do Tempo (TDR), muito utilizado para

medição de constantes dielétricas de líquidos,

detecção de fissuras em grandes estruturas na

construção civil, medição de concentração de

soluções e umidade do solo na agricultura e,


entre outras aplicações, para medição direta

de níveis em processos industriais.

Através de um gerador de radiofrequência

localizado no interior do equipamento,

pulsos eletromagnéticos são emitidos através

de uma sonda em contato com o processo

cujo nível deseja-se medir.

As ondas, ao entrarem em um meio com

constante dielétrica diferente, retornam pela

sonda graças à mudança da impedância

desse meio. Este parâmetro é diretamente

relacionado com a constante dielétrica do

processo, sendo, portanto, fator decisivo na

qualidade da reflexão da onda.

Com um software dedicado, o RD400

- Transmissor de Nível por Onda Guiada

calcula continuamente o tempo de reflexão

das ondas, dadas as condições geométricas da

aplicação (como formato do tanque e zonas

de utilização da sonda). figura 10

Segundo a ARC (o estudo completo você

acha em www.arcweb.com), o mercado de

radares no mundo movimentou em 2007

algo em torno de USD 300 milhões. Para

2010, a previsão é de 375 mihões. E até 2012,

estimam-se 400 milhões de dólares.

Os radares tiveram até ano passado uma

taxa média de crescimento de mais de 10%

ao ano, durante 5 anos. Se formos comparar

com a tecnologia de medição de nível mais

consagrada do mercado de automação, que é a

por pressão hidrostática, os radares estão 2%

acima em termos de taxa de crescimento.

Hoje, podemos afirmar que os radares

de onda guiada já entraram na fase de maturidade

na curva de ciclo de vida do produto

aqui no Brasil. Nessa fase, o mercado em sua

grande maioria conhece bem a tecnologia, e

os players competem mais com seus preços e

algumas novidades tecnológicas. Acompanhe

as ilustrações das figuras 11, 12 e 13.

Princípio de funcionamento

O RD400 utiliza a tecnologia de Reflectometria

pelo Domínio do Tempo (TDR),

princípio largamente empregado nas áreas de

construção civil, telecomunicação, agricultura,

entre outros, e recentemente na medição

de níveis em processo industriais.

Tal princípio baseia-se na premissa

de que ondas eletromagnéticas, guiadas

em um determinado meio (no caso do

RD400, suas sondas), sofrem reflexão ao

encontrarem outro meio com diferente

constante dielétrica, devido à mudança de

impedância ocorrida.

F7. Tanque separador Vertical.

F8. Tanque separador horizontal.

F9. Princípio básico de pressão

hidrostática.

instrumentação

F10. Tanque de evaporação na Usina Vale

do Rosário, em São Paulo.

2011 :: Mecatrônica Atual

35


instrumentação

F11. RD400,

transmissor de

nível por onda

guiada.

F14. Tipos de Sondas.

O RD400 depende primordialmente

da constante dielétrica do meio cujo nível

se quer medir. Para meios com a presença

de umidade, a reflexão das ondas melhora

significativamente devido à grande constante

dielétrica da água.

Elementos como poeira, obstáculos

internos ao tanque (chaves de nível, filtros,

etc.), bolhas na superfície, entre outros, são

na maioria das vezes ignorados pelo equipamento,

uma vez que as ondas são guiadas

por sondas, sem perda de potência.

Para cada tipo de processo, haverá a

necessidade de um tipo diferente de sonda,

que pode ser uma haste simples ou dupla, um

cabo simples ou duplo ou ainda um terminal

coaxial. O que vai determinar qual será essa

sonda são parâmetros como a altura do

tanque, a instalação ou não do RD400 em

vaso comunicante ao reservatório, a constante

dielétrica do processo, entre outros.

Características

• Tecnologia de medição de nível

baseada no princípio TDR (Time

Domain Reflectometry);

• Independe de variações de densidade

e/ou temperatura;

• Fácil instalação e manutenção;

36 Mecatrônica Atual :: 2011

F12. Com um Radar

de Ondas Guiadas,

as ondas propagamse

ao redor da sonda

imersa no processo,

sem ser afetada

por espumas ou

vapores.

Medições não afetadas por viscosidade,

gravidade, gases no interior dos reservatórios

e turbulência no processo;

Exatidão de ±7 mm;

Excelente repetibilidade;

Configuração remota via configurador

HART ® •




ou por ajuste local;

• Cálculo de volume por linearização

de tanques irregulares.

*Sondas para medição acima de 14 m

(até 30 m) estão disponíveis sob consulta.

Tipos de Sonda

O RD400 - Transmissor de Nível

por Onda Guiada utiliza sondas do tipo

coaxial, flexível simples, flexível dupla,

rígida simples e rígida dupla, permitindo

maior flexibilidade ao usuário, dependendo

das características de aplicação:

Haste Simples: para faixa de medição

de até 8 m,com processo de alta constante

dielétrica (forte presença de água); instalações

em vasos comunicantes; instalações alimentícias

polida e com conexão tri-clamp;

Haste Dupla: para faixa de medição de

até 8 m com processo cuja constante dielétrica

é relativamente baixa, como produtos com

pouca presença de água (exemplo: grãos

constantemente úmidos);

Cabo Simples: para faixa de medição

maiores, em processo de alta constante dielétrica

(forte presença de água) e situações de

turbulência que exijam maior flexibilidade

a esforços mecânicos da sonda;

Cabo Duplo: para faixa de medição

maiores, em processo cuja constante dielétrica

seja relativamente baixa;

F13. Exemplo de sinal na haste do Radar RD400.

Coaxial: para faixa de medição de até

3m, em processos líquidos de constante

dielétrica muito baixa, presença de vapor,

além de superfícies com alta turbulência e

presença de bolhas ou espuma.

Para mais detalhes consulte: www.smar.

com/brasil2/products/rd400.asp

Conclusão

A medição de nível é uma medição amplamente

utilizada nas aplicações industriais,

com grande importância, muito simples em

seus conceitos, mas que na prática requer

artifícios e técnicas avançadas.

Há uma variedade de sistemas de medição

de nível envolvendo líquidos, sólidos,

vapor, gases; sendo que cada um possui suas

vantagens e desvantagens. Com o avanço

tecnológico e exigências dos processos com

exatidão, variabilidade dos processos, otimização

de matéria-prima, existem hoje no

mercado equipamentos com alta exatidão

e performance.

Vimos dois exemplos de medição indireta,

uma com transmissor de pressão diferencial

(Série LD SMAR) e outra para medição de

nível de interface com um transmissor de

densidade (Série DT SMAR).

Complementamos mostrando o transmissor

de nível por onda guiada, o RD400, com

suas vantagens em termos de aplicações.

Nota: as Séries LD, DT e RD da SMAR

são protegidas por patentes.

MA

César Cassiolato é Engenheiro Certificado

na Tecnologia PROFIBUS e Instalações

PROFIBUS pela Universidade Metropolitan de

Manchester-UK. cesarcass@smar.com.br


A Importância

da Comunicação

nos Testes de

Estanqueidade

e Vazão

A

ficha técnica

Medição de Níveis em Evaporadores

com Radares de Onda Guiada

Revista Mecatrônica Atual 45

Material de treinamento em transmissores

de nível por onda guiada

SMAR. Marcus Vínicius

Site do fabricante:

www.smar.com.br

Embora muitos não deem a devida atenção à comunicação

nos testes de estanqueidade e vazão,

trata-se de uma série de recursos de extrema importância

na avaliação da integridade e qualidade

de seus produtos.

Vicente Della Volpe

o adquirir um instrumento ou sistema de

testes de estanqueidade ou vazão, que em

resumo vai avaliar se seu produto pode ser

colocado no mercado, ou não, o cliente deve

se cercar de uma série de cuidados e buscar a

melhor tecnologia com custo razoável, que lhe

propicie testes confiáveis, de boa qualidade, e

que ofereça recursos que lhe permitam verificar

e gerenciar seu sistema de testes.

É necessário saber, não apenas se o

produto foi aprovado ou reprovado no teste,

e obviamente com a devida informação do

valor de resultado do teste, como também

em que condições o teste foi realizado.

Os instrumentos de testes de última

geração devem ser capazes de ir além da

simples visualização no display do resultado

de aprovado (ou reprovado) e seus respectivos

valores.

instrumentação

Eles devem ter recursos e ser capazes de

mostrar o quão eficiente, ou não, tudo está

sendo conduzido, por exemplo: através de

“mensagens de erro” ou “help screen”.

Devem ser capazes de mostrar de que

maneira as peças estão sendo testadas e se o

instrumento está corretamente calibrado ao

teste para permitir resultados confiáveis, e

oferecer dados completos das operações do

instrumento, permitindo ao cliente manter

excelência na qualidade do teste.

Os instrumentos da linha Sentinel da

Cincinnati Test Systems oferecem:

• Além da mais avançada tecnologia

de teste, obtida em 30 anos

de atividade dedicada a testes

de estanqueidade e vazão;


Inigualáveis recursos

de comunicação.

2011 :: Mecatrônica Atual

37


instrumentação

F1. Resultado de teste no display: Tipo de teste, Peça, Taxa de vazamento, Perda de pressão.

F2. Resultado de teste no display: Peça, Tipo de teste, Data, Hora,

Pressão de teste, Perda de pressão.

F3. Conteúdo básico de informações.

38 Mecatrônica Atual :: 2011

Os instrumentos dessa linha, além de

displays bastante amigáveis, apresentam

meios de comunicação: RS 232 - RS 485

– Ethernet - Infravermelho e USB, que

facilitam a vida do usuário e permitem que

se envie instantaneamente, informações

para computadores ou impressoras, para

o devido gerenciamento de um dos mais

importantes passos do processo produtivo

da empresa.

Mas, não só os meios de comunicação

são importantes. É necessário que haja

também conteúdo relevante de informações

que permitam aos usuários avaliarem

os dados dos testes, e em consequência, o

andamento do processo produtivo e, com

isso, tomar decisões de relevância para sua

empresa.

Veja as figuras 1 e 2.

Através de display bastante amigável

que apresenta ícones de interface simples

e intuitiva com o operador e com ajuda

das “mensagens de erro” e “help screen”,

os usuários podem programar e acessar

facilmente recursos e dados importantes

para obtenção de excelência na qualidade

dos testes no início da jornada de testes,

como por exemplo, calibrar o instrumento

adequadamente ao teste.

A calibração a que nos referimos aqui é

aquela que, em resumo, detecta as perdas

de um sistema (off set) a partir de testes de

uma peça padrão de referência, e permite

avaliar se os parâmetros adotados estão

adequados a seu teste.

A autocalibração (calibração automática,

típica dos instrumentos Sentinel) permite

aos usuários, no início da operação, detectar

falhas nas vedações, e se os parâmetros de

testes adotados estão convenientes para a

obtenção da qualidade de teste desejada,

além de minimizar os efeitos das variações

de temperatura ao longo de certo período,

que ocorrem em testes com tecnologia de

perda de pressão e vazão.

Em resumo, permite ao usuário, digamos,

ler numa escala de 0 a 100, em que posição

se encontrará a qualidade do teste que deseja

desenvolver ao longo do dia, ou seja, qual o

grau de reprodutibilidade e confiabilidade

de resultados se obterá. Sem dúvida, desta

forma permite ao usuário tomar decisões

corretivas imediatas, caso obtenha resultado

inferior ao desejado, e assim programar a

excelência do teste a partir das informações

recebidas do instrumento.


Dados de parâmetros, autocalibração,

informações sobre o hardware do instrumento

podem ser acessados via display e/ou

enviados através dos meios de comunicação

mencionados, ao computador/impressora,

junto com até 5.000 informações de resultados

de testes que ficam armazenados na

memória do instrumento.

Dotados de processador de 32 bits, a

linha Sentinel permite também ao usuário

obter instantaneamente os dados, teste a

teste, assim como leitura da pressão do teste

a cada 0,1 segundo.

Para o bom gerenciamento dos testes e

eventual rastreabilidade dos resultados, os

mesmos devem conter todas as informações

associadas a eles como por exemplo, as

indicadas na tabela 1.

Dados estatísticos representam outro

importante recurso que se encontra na

maioria dos instrumentos Sentinel assim

como a capacidade de receber sinais de

código de barras de um produto (figuras

4 e 5).

Outras informações podem também ser

programadas nesses instrumentos, veja:

• Alertas de falha via Email

para 3 testes reprovados

sequencialmente, ou ainda;

• Envio de resultados a

cada 1.000 testes.

Os instrumentos da linha Sentinel dotados

de USB permitem backup de todas as

informações do instrumento em Pen Drive,

além de permitirem que o usuário instale

atualizações de software fornecidas pelo

fabricante, ou seja, o cliente pode receber

da Cincinnati Test Systems, via e-mail,

atualizações ou upgrade do firmware, gravar

em Pen Drive e carregar o instrumento adquirido

sem que para isso tenha que enviar

o mesmo ao fabricante ou à sua assistência

técnica (figura 6).

A comunicação e seus recursos nos

instrumentos da linha Sentinel, permitem

ao usuário, também, sem ter que enviar o

instrumento ao fabricante ou assistência

técnica, verificar, e se for necessário, calibrar

o transdutor de pressão, ou o sensor

de fluxo (calibrado em 32 pontos) através

de uma sequência de passos conduzida pelo

próprio instrumento.

A família de instrumentos Sentinel da Cincinnati

Test Systems conversa com você.

Além da mais avançada tecnologia na detecção

dos resultados de testes de estanqueidade

e vazão, esses instrumentos são desenvolvidos

para lhe oferecer muito mais.

Sempre que o cliente necessitar obter

dados de testes, ou das programações do

instrumento, a Cincinnati Test Systems

facilita seu trabalho.

O cliente saberá diferenciar o produto

testado por instrumentos de tecnologia

avançada, com excelência que pode ser

demonstrada através dos recursos de comunicação

adequados.

A comunicação da linha Sentinel oferece,

não somente coletar informações do instru-

F4. Dados estatísticos.

F5. Outros dados estatísticos.

instrumentação

mento com vimos acima, mas também enviar

informações: editar, mudar, trocar parâmetros

de testes (tempos, pressões, limites, e vários

outros disponíveis nos instrumentos) sem

intervenção do operador.

Se o processo do cliente prevê que o

operador apenas carregue e descarregue

a peça no dispositivo, sem intervenção ou

acesso direto ao instrumento, é possível com

a ajuda de um CLP realizar à distancia a

maioria das ações do processo.

O cliente pode travar (via senha de

acesso) as principais informações e parâme-

Informações

Data (01/07/2011) Hora (13h22min: 32)

Estação de Teste (SO 01) Nome ou código da peça (PO 01)

Tipo de Teste (Perda de Pressão) Resultado do Teste (Aprovado/Reprovado)

Taxa de vazamento (2, 383487 sccm) Perda de Pressão (0,563464 mbar)

Pressão de teste (72.10192 psi) Compensação dinâmica (0.000000 sccm)

Res. de teste desde o último re-set (0018)

T1. Informações associadas aos testes.

Resultados de Quik Test

2011 :: Mecatrônica Atual

39


instrumentação

F6. Backup e atualização de firmware via USB.

F7. Gráfico de teste em andamento.

F8. Informações TCP/IP.

40 Mecatrônica Atual :: Maio/Junho 2011

tros programados para maior segurança, se

assim for desejado (figura 10).

Os instrumentos apresentam sinais

digitais de entrada e saída (I/O) com

ampla gama de informações e de fácil integração

com qualquer PC ou CLP.

Através destes sinais de I/O, em muitos

casos, é possível realizar todo o controle

do dispositivo dispensando até mesmo

um CLP. Juntando-se a esta capacidade

as possibilidades de comunicação, temos

um instrumento autônomo perfeitamente

integrável à rede de dados do cliente.

A Linha Sentinel de instrumentos Cincinnati

Test Systems oferece os seguintes

tipos de teste de acordo com a necessidade

do cliente, com ampla seleção de parâmetros

de testes e sinais de entrada e saída para a

perfeita integração com CLP, sendo que

alguns modelos permitem até cinco (5)

movimentos de ferramenta de vedação sem

uso de CLP:

• Perda de Pressão;

• Perda de pressão com

orifício calibrado;

• Diferencial de pressão:

• Vazão (fluxo de massa simples);

• Vazão Diferencial (fluxo

de massa diferencial);

• Volumétricos:

• Rampa a evento, pressão e vazão;

• Testes combinados de perda

de pressão e vazão.

• Testes duplos sequenciais;

• Testes múltiplos (até 4

testes simultâneos).

Informações básicas resumidas da

linha Sentinel.

Instrumentos para testes com pressões

até 500 psi (34 bar) e vácuo:

• Conversor A/D (analógico/

digital) de 24 bits;

- resolução 0,000025% do

fundo de escala do transdutor;

- resolução no display para Perda

de Pressão: 0,0001 psi ou unidade;

- resolução para Fluxo de Massa

(vazão): 0,001 sccm, ou melhor;

- testes com excelente resolução

e reprodutibilidade;

• Processador de 32 bits para

respostas/informações

instantâneas;

• Quik Test: Reduz tempo de tempo,

após estabilização em até 80%;


• Autocalibração: Setup seguro, minimiza

efeitos de temperatura proporcionando

excelente qualidade de testes;

• Compensação dinâmica: Para adaptação

às mudanças de condições de temperatura

no ambiente de teste;

• Auto setup: Recurso único para programar

parâmetros de testes PD;

• Auto Run: Para realizar testes de reprodutibilidade

automaticamente;

• Self Test: verifica a integridade do instrumento;

verifica e ajusta o regulador

de pressão e o transdutor de

pressão.

MA

CINCINNATI TEST SYSTEM

VDV Comércio e Representações Ltda.

Assistência técnica em São Paulo para

Brasil e Argentina. 15 anos de atividade.

Vicente Della Volpe - www.vdv-test.com.br

vicente.volpe@vdv-test.com.br

Tel.: (+55) 11 2468 0301 ou 9109 2898

F12. Linha Sentinel de Instrumentos de Teste.

F11. O Novo Sentinel C 20we e seu display intuitivo.

F9. Informações de e-mail.

F10. Senha de acesso para diversas funções.

instrumentação

Maio/Junho 2011 :: Mecatrônica Atual

41


automação

Redes de

comunicação

Instalação de CLP na Indústria

Descrevemos, neste artigo, as redes de comunicação

básicas da indústria, bem como a instalação e

eletrificação de um CLP em ambiente industrial

saiba mais

Manual de Formação OMRON.

Engº Filipe Alexandre de Sousa

Pereira

Curso de Automação Industrial.

Paulo Oliveira - Editora: Edições

Técnicas e Profissionais

A

42 Mecatrônica Atual :: Maio/Junho 2011

Eng.º Filipe Pereira

filipe.as.pereira@gmail.com

Professor do Ensino Secundário

s redes de comunicação são cada vez mais

utilizadas para interligar componentes de

sistemas de controle industrial. O hardware

de uma rede de comunicação é um par de

fios que servem de ‘autoestrada eletrônica”

para mensagens.

Cada nó de uma rede tem um único

endereço. Cada mensagem, designada

por pacote de dados, inclui o endereço de

quem envia e para quem é destinada. Veja

a figura 1.

O tipo mais comum de rede é a que

utiliza um barramento de comunicação, o

que significa que todos os nós estão ligados

ao mesmo cabo.

Existem basicamente três hierarquias

(níveis) dentro de uma rede industrial.

Figura 2.

A hierarquia mais elevada (conhecida

como nível de informação) é a Ethernet,

utilizada essencialmente para interligar PCs

com o propósito de trocarem informação.

Figura 3.

A Ethernet é boa quando se quer trocar

informação do tipo financeira, inventários

ou da produção, mas poderá ter problemas

ao lidar com informação de tempo real,

como é o caso de um CLP para ler uma

informação de segurança.

O principal problema da rede Ethernet

é que não consegue atribuir prioridades às

mensagens e garantir a sua entrega em um

determinado espaço de tempo.

A segunda hierarquia é conhecida como

o nível de controle. Figura 4.

A rede de comunicação neste nível deverá

assegurar a atribuição de prioridades às

mensagens, garantir um determinado tempo

de entrega e deverá assegurar a interligação

entre CLPs e com os seus dispositivos de

supervisão. Um exemplo de uma rede deste

tipo é a ControlNet, da Allen-Bradley.


A terceira hierarquia é conhecida como

o nível do dispositivo. Figura 5.

Esta rede é usada fundamentalmente

para a ligação de dispositivos que estão

mais próximos das máquinas, tais como

sensores e atuadores.

Geralmente, estes dispositivos estão

ligados diretamente aos CLPs e, aparentemente,

a utilização de uma rede nestas

circunstâncias parece um desperdício de

dinheiro. No entanto, vejam-se algumas

boas razões para não se pensar assim:

• Uma rede de comunicação simplifica as

ligações, reduzindo significativamente

a quantidade de fios necessários;

• Com uma rede de comunicação a

informação chega ao CLP sempre

em boas condições de recepção,

não existindo a possibilidade de

atenuações nos cabos. Além disso,

uma informação corrompida é imediatamente

identificada e reenviada

novamente;

• Os dispositivos ligados a uma rede

podem ser dotados de ‘inteligência’,

quando um dispositivo é concebido

para comunicar numa rede, facilmente

se lhe atribui mais funcionalidades.

Uma rede ao nível dos dispositivos poderá

ser bidirecional, dependendo da necessidade

da aplicação.

O mais comum é o CLP, quando necessita

perguntar aos sensores se há informação, mas

pode também acontecer de ser o sensor, se

existir uma variação no seu estado enviando

informação ao CLP.

Comparativamente com os sistemas

tradicionais, as redes de comunicação

necessitam de muito mais hardware para

ficarem operacionais.

Em primeiro lugar, cada dispositivo

sensor ou atuador terá que ter uma unidade

de interface com a rede.

Os dispositivos tradicionais (fotocélulas,

sensores indutivos e capacitivos, motores,

entre outros) terão de ter um módulo de

comunicação (este módulo permite ao

operador selecionar qual o endereço do

dispositivo através de ligações externas ou

por software) para poderem ligar à rede.

Em segundo lugar, para fazer o sistema

de comunicação a programação do CLP

deverá contemplar esta situação através de

programação específica para o efeito.

Exemplos de redes para esta hierarquia

são a DeviceNet e a Fieldbus.

F1. Dois endereços: do remetente e do destinatário.

F2. Os três níveis de uma rede industrial.

F3. Nível de informação (Ethernet).

F4. Nível de controle.

2011 :: Mecatrônica Atual

automação

43


automação

F5. Nível do dispositivo.

F6. CLP dentro de um armário de proteção.

F7. Colocação dos principais componentes do CLP.

44 Mecatrônica Atual :: Maio/Junho 2011

Instalação e eletrificação

de um CLP

A concepção de CLPs é feita tendo em

conta um sem-número de especificações

que permitem a instalação deles em quase

todos os ambientes industriais.

A disposição dos sistemas que contêm

CLPs, nomeadamente a colocação e interligação

dos diferentes componentes, serve, não

só para satisfazer a aplicação, mas principalmente,

para garantir o bom funcionamento

do CLP no seu ambiente.

Além do CLP, a disposição do sistema

abrange também todos os componentes que

dão forma ao sistema global.

O CLP deve ser colocado o mais próximo

possível da máquina ou do sistema a

controlar, uma vez que com essa disposição

se minimiza a passagem de fios entre o CLP

e o restante equipamento.

O CLP encontra-se quase sempre colocado

dentro de um armário que o protege

dos diversos perigos ambientais (agentes

contaminantes, temperatura, umidade e

ruído elétrico). Figura 6.

As dimensões do armário dependem

do espaço total requerido e a colocação

dos diferentes componentes deverá ser feita

tendo em consideração os efeitos do calor, do

ruído elétrico, da vibração, da manutenção

e da segurança.

Considerações gerais

As recomendações que se seguem são

considerações preliminares para a localização

e aspecto físico dos diferentes componentes

que integram o armário que contém

o CLP:

• O armário deve ser colocado de modo

que as portas possam ser totalmente

abertas para permitir um acesso fácil

aos componentes para a elaboração de

testes e diagnósticos de avarias;

• A profundidade do armário deve

prever o afastamento adequado entre

a porta e os componentes instalados

no seu interior.

A platine do armário deve ser facilmente

removível para facilitar a montagem de

acessórios ou componentes.

O armário deve conter um dispositivo

de emergência, facilmente acessível, para

desligar a alimentação do quadro.

O armário deve incluir uma tomada de

alimentação, luz interior e uma janela de visão

em acrílico, para facilitar a manutenção.


Os efeitos da temperatura, umidade,

ruído elétrico e vibrações são importantes

para projetar a disposição dos componentes

dentro do armário. Assim, tendo-se em conta

as condições ambientais, deverá atender-se

às seguintes considerações:

• Não deve ser excedida a temperatura

máxima de funcionamento do CLP

(tipicamente 60°C);

• Se o ambiente tiver “pontos quentes”,

tais como os gerados por fontes de

alimentação ou outros equipamentos

elétricos do gênero, deverá ser

instalado um ventilador para ajudar

a dissipação do calor;

• Se existir condensação, deverá ser prevista

uma resistência de aquecimento

controlada por um termostato;

O armário deverá ser instalado afastado

de equipamento gerador de interferências

eletromagnéticas (IEM) ou gerador de radiofrequência

(IRF), tais como arrancadores

suaves, variadores eletrônicos de frequência

ou fontes comutadas.

Embora a colocação ideal do armário

que contém o CLP seja o mais próximo

possível da máquina a controlar, dever-se-á

ter em conta que as vibrações causadas por

esse equipamento não deverão exceder a

máxima vibração aconselhada pelo fabricante,

para o CLP.

A colocação dos principais componentes

do CLP depende do número de componentes

do sistema e do projeto, ou da modularidade

de cada componente:

Para permitir a máxima refrigeração,

os componentes deverão ser instalados na

posição vertical, uma vez que a maioria deles

obstrui o fluxo de ar quando instalados na

posição horizontal.

A unidade de processamento central

(CPU) do CLP deverá ser colocada na

linha de vista do armário, por baixo da

fonte de alimentação. Se a CPU e a fonte

de alimentação formarem uma só unidade,

então deverá estar por cima de todo o restante

equipamento.

A fonte de alimentação (principal ou

auxiliar) deve ser instalada com um espaço

de 5 cm do topo do armário, e por cima de

todo o restante equipamento. Caso não seja

possível colocar as fontes de alimentação em

conformidade com o supra referido, e estas

tenham de ser instaladas conjuntamente

2011 :: Mecatrônica Atual

automação

com outros componentes, deverá ser dado

suficiente espaço entre eles.

A disposição das cartas de entradas e

saídas (I/O) do CLP pode ser feita de acordo

com o espaço disponível, desde que o cabo

de interligação entre a CPU e as cartas de

I/O assim o permitam. Tipicamente as cartas

de I/O estão situadas ao lado ou por baixo,

mas nunca por cima da CPU e/ou da fonte

de alimentação.

As cartas de I/O remotas e a fonte de

alimentação auxiliar devem ser colocadas

seguindo as mesmas recomendações utilizadas

para as cartas de I/O locais. Figura 7.

Os restantes componentes devem ser

colocados de forma a ficarem o mais longe

possível do CLP, de modo a minimizar os

efeitos do ruído e do calor gerados por estes

dispositivos.

As linhas de alimentação para os dispositivos

(transformadores, interruptores,

disjuntores, etc.) dentro do armário deverão

ser as mais curtas possíveis, minimizando

a transmissão de ruído elétrico para os

componentes de controle;

Os contatores, relés e outros dispositivos

eletromecânicos devem ser instalados de

45


automação

forma a ficarem separados dos componentes

de controle.

Uma boa prática para a sua colocação é

a criação de uma barreira de 15 cm entre a

área dos componentes eletromecânicos e os

elementos de controle.

Se forem colocadas ventoinhas de arrefecimento,

deverão sê-lo perto dos dispositivos

geradores de calor. A utilização de ventoinhas

deverá ser acompanhada da aplicação de

filtros para evitar a entrada de partículas

condutoras ou outros contaminantes para

dentro do armário.

O agrupamento dos módulos de I/O

permite um melhor arranjo dos cabos de

sinal e de alimentação dentro das calhas,

minimizando o risco de interferências. Os

módulos de entradas e saídas devem, sempre

que possível, ser separados em grupos.

F8. Os cabos de potência devem ser

separados dos cabos de sinal.

F10. Errado: não passar os cabos por cima

dos terminais.

46 Mecatrônica Atual :: Maio/Junho 2011

Deverá, se possível, prever-se uma calha

de reserva para módulos de entradas e saídas.

Uma partição bem elaborada envolve

a colocação em grupo de todos os módulos

AC e DC, deixando um espaço, entre os

grupos, para módulos de reserva.

O layout das calhas e da passagem dos fios

define o espaço físico para as ligações, dentro

do armário, de todos os componentes.

Todas as entradas de tensão AC devem

ser separadas de tensões contínuas reduzidas,

das alimentações e ligações das cartas

de I/O.

Tensões DC analógicas e TTL não

devem ser passadas em paralelo, dentro da

mesma calha, com linhas AC.

Nada obsta que as ligações da alimentação

e interligação dos módulos de I/O passem na

mesma calha, no entanto, só o deverão fazer

F9. Errado: não passar mais de dois cabos

juntos.

F11. Cabo de ligação a ser retirado do

dispositivo.

em ângulos retos. Esta prática minimiza a

possibilidade de ruído elétrico. Figura 8.

A maioria dos terminais de ligação está

dimensionada para aceitar um ou dois cabos.

Se for necessário ligar, em um mesmo

bloco, mais do que dois cabos dever-se-á

utilizar um terminal dimensionado para o

efeito. Figura 9.

Os blocos de terminais devem ser instalados

e ligados para que os cabos não passem

por cima dos terminais. Figura 10.

Os terminais de aperto e os cabos devem

estar identificados com etiquetas próprias

para o efeito. Estas marcações devem estar

de acordo com o esquema elétrico do

quadro.

Para facilitar a manutenção, os cabos

de ligação que tenham de ser retirados do

dispositivo a ser intervencionado, deverão ter

um comprimento superior. Figura 11.

Uma boa ligação de terra é uma medida

fundamental ao nível da segurança em

qualquer instalação elétrica.

A ligação da terra deverá ser feita de forma

contínua, sem soldas, de forma a conduzir

de maneira segura as correntes de fuga com

o mínimo de impedância.

O cabo de terra deverá ser separado

dos cabos de fase no ponto de entrada do

armário, e o ponto comum de terra dentro

do armário deverá estar o mais próximo

possível da entrada.

Todos os elementos metálicos do armário

deverão ter os seus chassis ligados ao ponto

comum de terra.

O chassi do armário deverá estar ligado

ao ponto comum de terra dentro do armário.

Se nesse ponto o armário estiver pintado, a

tinta deverá ser removida. MA


automação

CLPs e

Sensores

saiba mais

Aguirre, LA, Introdução à Identificação

de Sistemas: Técnicas

Lineares e Não-Lineares Aplicadas

a Sistemas Reais (2ª Edição),

UFMG.

Ljung, L, System Identification

- Theory for the User (2 nd edition),

PTR Prentice Hall, Upper Saddle

River, EUA.

48 Mecatrônica Atual :: 2011

Confira neste artigo algumas

características básicas de CLPs

e dicas de montagem, cablagem

e distribuição de aparelhagem

em automatismos de pequena

complexidade

Eng.º Filipe Pereira

Automação no âmbito

industrial

Existem 2 formas básicas de realizar o

Controle de Processos Industriais: o Controle

em Malha Aberta e em Malha Fechada.

Controle em Malha Aberta

Operador

(ordens)

Operador

(ordens)

Sistema de

controle

Produto de

entrada

Controle em Malha Fechada

Sistema de

controle

Produto de

entrada

Sensores

Atuadores

Processo

Produto de

saída

Atuadores

Processo

Produto de

saída

Através dos sensores, o sistema de controle

recebe a confirmação das ações desenvolvidas

sobre o processo pelos atuadores.


F1. Montagem e desmontagem

do CLP em calha.

F2. Batentes de bloqueio. F3. Liras e calhas de cablagem instaladas em platina

Processos industriais

Os tipos de processos indutriais são:

• Contínuos: as matérias primas entram

permanentemente no processo

(início do processo) e saem de forma

contínua no outro extremo, com o

aspecto de produto acabado;

• Descontínuos: recebe na entrada

uma determinada quantidade de

peças, sobre as quais se realizam as

operações neccessárias para se produzir

um produto final.

• Discretos: o processo pode ser decomposto

numa série de operações

realizadas sequencialmente de forma

que para se realizar uma determinada

operação seja necesário que se tenham

realizado corretamente as anteriores.

Exemplo: Fabricação de uma peça. A

partir de uma barra, corte uma peça

com as dimensões estipuladas; transporte

a peça para a base da máquina

de furar; realize o 1º furo; realize o

2º furo; evacue a peça.

Controladores Sequenciais

Os controladores sequenciais podem

ser:

• Assíncronos: A transição entre estados

verifica-se no mesmo momento

em que se produz uma variação nas

variáveis de entrada;

• Síncronos: A transição para um

determinado estado só se verifica

em função das variáveis de entrada

e da variável interna (associada ao

estado anterior) sincronizadas por

um sinal de relógio (clock) de frequência

fixa.

Controlador Lógico

Programável

Autômato programável ou controlador

lógico programável (CLP) é todo o equipamento

eletrônico capaz de controlar em

tempo real, processos sequenciais em meios

industriais.

Vantagens do CLP:

• Reduzidas dimensões;

• Grande fiabilidade;

• Facilidade de montagem;

• Possibilidade de se introduzirem

modificações sem se mudar o cablado

ou juntar outros aparelhos.

Desvantagens do CLP:

• O seu custo inicial;

2011 :: Mecatrônica Atual

automação

• Necessidade de um técnico programador.

Estrutura externa

A estrutura externa pode ser:

• Compacta: O CLP apresenta num só

bloco todos os seus elementos (fonte

de alimentação, CPU, memórias,

entradas/saídas, etc);

• Modular: O CLP divide-se em módulos

que realizam funções específicas

(fonte de alimentação, CPU, memórias,

entradas/saídas, etc).

Estrutura interna

Com relação às entradas do CLP:

• Isentas de tensão (interruptores, fins

de curso, contatos de relé);

• A corrente contínua ou a corrente

alternada (detectores de proximidade,

células fotoelétricas);

• Sinais digitais e analógico.

Com relação às saídas do CLP:

• Relé AC/DC para comutações não

muito rápidas;

• Triac AC/DC para comutações muito

rápidas;

49


automação

• Transistor DC para cargas de baixo

consumo, comutação rápida e elevado

numero de operações);

• Sinais digitais e analógico.

Dispositivos de E/S

Dispositivos de entradas do CLP (captadores/sensores):

• Interruptores;

• Fins de curso;

• Células fotoelétricas;

• Detectores de proximidade.

Dispositivos de saída do CLP (atuadores):

• Contatores;

• Eletroválvulas;

• Motores;

• Lâmpadas.

Montagem e Cablagem de CLPs

Os CLPs estão preparados para trabalharem

em ambientes severos. Contudo,

quando corretamente montados e instalados

em locais favoráveis, otimiza-se a sua

fiabilidade e vida útil.

A montagem do CLP é na vertical, figura

1 no entanto, também são possíveis, em

algumas marcas/modelos, outras posições

de montagem. Para informação detalhada,

consultar os respectivos manuais.

A fixação do CLP pode ser efetuada

através de:

• Platina ou painel com fixação por

parafusos;

• Calha DIN com perfil simétrico

(figura 1) sendo, neste caso, necessários

dois batentes de bloqueio

(figura 2) nas faces laterais do CLP

(figura 3).

Distribuição da Aparelhagem

Em automatismos de pequena complexidade

opta-se normalmente pela distribuição

da aparelhagem, na base de fixação (platina),

de acordo com a ordem dos aparelhos no

circuito de potência (figura 4).

Exemplo:

L1 - L2 - L3 - N - PE

(Alimentação)

U1 - V1 - W1 - U2 - V2 - W2

(Ligação ao motor)

1 - 2 - 3

(Bornes do circuito de comando)

50 Mecatrônica Atual :: 2011

F4. Exemplo de distribuição

da aparelhagem.

Cores dos Condutores

Alimentação 24 VDC

Linha + : vermelho

Linha – : preto

Alimentação 230 VAC*

Fase (L1): marron

Neutro (N): azul

Proteção (PE): verde/amarelo

Entradas do CLP (Inputs)

• Ligação de sensores passivos:

Linha + : vermelho

Linha – : preto

• Ligação de detectores com três fios:

Linha + : marron vermelho

Linha – : azul ou preto

Saída: preto branco

Saídas do CLP (Outputs)24 VDC

Linha + : vermelho

Linha – : preto

230VAC1

Fase (L1): marron

Neutro (N): azul

Circuitos trifásicos (400 VAC)*

Fases (L1, L2 e L3): marron, preto e

cinzento

Neutro (N): azul

Proteção (PE): verde/amarelo

*De acordo com o novo código de cores de isolamentos

de condutores (CENELEC HD 308 S2).

Ensaio da Montagem

Para o caso de automatismos de pequena

complexidade, que se destinem a serem colocados

num armário com todos os elementos

aí cablados, o ensaio, tendo em atenção as

normas de segurança aplicáveis, deve ser

efetuado do seguinte modo:

1. Desligar os aparelhos que alimentam

os vários circuitos:

• Circuito de potência: abrir seccionadores,

desligar disjuntores-motor,

fechar as alimentações pneumáticas

e/ou hidráulicas, etc.

• Circuito das saídas: desligar o

circuito de alimentação dos préatuadores;

• CLP: desligar o seu circuito de

alimentação.

2. Verificar as regulações e as proteções

dos aparelhos;

3. Ligar o cabo de alimentação do

automatismo à rede elétrica e, após,

estabelecer o fornecimento de energia;

4. Ligar o disjuntor da alimentação do

CPL e verificar o seu funcionamento,

atuando sobre os sensores. Proceder à

afinação e regulação do programa;

5. Manter o circuito de potência desligado,

ligar o circuito de alimentação

das saídas do CLP e verificar o funcionamento

dos pré-atuadores;

6. Ligar a alimentação do circuito de

potência e proceder ao ensaio em

carga do automatismo.

Para o caso de automatismos complexos,

o ensaio deve ser feito recorrendo a

simuladores que permitam verificar todas

as situações de funcionamento. MA

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