Faça aqui o download da edição n°57 - Mecatrônica Atual
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Editora Saber Lt<strong>da</strong><br />
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Hélio Fittipaldi<br />
www.mecatronicaatual.com.br<br />
Editor e Diretor Responsável<br />
Hélio Fittipaldi<br />
Revisão Técnica<br />
Eutíquio Lopez<br />
Re<strong>da</strong>ção<br />
Augusto Heiss<br />
Publici<strong>da</strong>de<br />
Caroline Ferreira<br />
Nikole Barros<br />
Designer<br />
Diego Moreno Gomes<br />
Colaboradores<br />
Alexandre Capelli<br />
Alexandre Comitti<br />
Celso Nobre<br />
César Cassiolato<br />
Enzo Bertazini<br />
Eutíquio Lopez<br />
Filipe Pereira<br />
Vitor Cássio Duarte Porto<br />
PARA ANUNCIAR: (11) 2095-5339<br />
publici<strong>da</strong>de@editorasaber.com.br<br />
Capa<br />
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ao preço <strong>da</strong> última <strong>edição</strong> em banca.<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> é uma publicação <strong>da</strong><br />
Editora Saber Lt<strong>da</strong>, ISSN 1676-0972. Re<strong>da</strong>ção,<br />
administração, publici<strong>da</strong>de e correspondência:<br />
Rua Jacinto José de Araújo, 315, Tatuapé, CEP<br />
03087-020, São Paulo, SP, tel./fax (11) 2095-5333<br />
Associação Nacional<br />
<strong>da</strong>s Editoras de Publicações Técnicas,<br />
Dirigi<strong>da</strong>s e Especializa<strong>da</strong>s<br />
Mecânica 2012 e o mercado<br />
A Feira Internacional <strong>da</strong> Mecânica 2012, no Anhembi,<br />
foi um enorme sucesso. Muitas empresas que visitamos<br />
comentaram que devido ao comportamento do mercado,<br />
quase não foram montar seus estandes nesta feira, até<br />
porque o resultado de dois anos atrás, apesar <strong>da</strong>s boas<br />
notícias <strong>da</strong> época, não tinha sido lá essas coisas.<br />
O fato é que surpreendeu a todos e revigorou os<br />
negócios <strong>da</strong>queles que se dispuseram a expor nela.<br />
Muitos setores desta área continuam an<strong>da</strong>ndo de lado<br />
na economia, mas aqueles que investiram em marketing<br />
com feiras e publici<strong>da</strong>de conseguiram puxar as poucas<br />
ven<strong>da</strong>s no mercado para as suas companhias, enquanto<br />
Hélio Fittipaldi<br />
que outras continuaram chorando sem fazer na<strong>da</strong>.<br />
Claro que o mundo todo não está uma maravilha e nós que passamos anos e anos de<br />
agruras, criados pelos políticos e sem uma ação saneadora por parte deles, agora temos que<br />
pagar a conta. Não é com desoneração fiscal <strong>aqui</strong> e ali que resolveremos, pelo contrário,<br />
assim criaremos mais problemas para todos os setores inclusive para os contemplados. A<br />
solução ain<strong>da</strong> é a reforma tributária, a trabalhista, a previdenciária e uma série infinita<br />
de providências que não foram toma<strong>da</strong>s há anos pelos diversos governos que deveriam<br />
consoli<strong>da</strong>r o Plano Real.<br />
Se isto não for feito urgentemente, perderemos feio o pouco que conseguimos, pois o<br />
capital não tem pátria e mu<strong>da</strong> fácil de lugar. Como exemplo, vimos nos jornais recentemente<br />
que a Fiat irá fechar mais uma fábrica na Itália devido aos altos custos e à pressão<br />
dos sindicatos em exigir aumentos de salários. Outras montadoras na Europa estão com<br />
o mesmo plano <strong>da</strong> Fiat. Nenhuma empresa quer passar pela per<strong>da</strong> de seu patrimônio e,<br />
consequentemente, fechar.<br />
A grita continua em nosso Brasil e será bom ver a “Palavra do Presidente” no site <strong>da</strong><br />
ABIMAQ (www.abimaq.org.br), onde mais uma vez Luiz Aubert Neto em sua <strong>edição</strong> nº<br />
156/junho/2012 expõe: “Pessimistas de Plantão, ou em Defesa de Interesses Próprios?”<br />
Mu<strong>da</strong>ndo um pouco de assunto, a revista <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> n° 55 registrou o record<br />
de 159.787 <strong>download</strong>s de sua “Digital Freemium Edition” em apenas dois meses - além<br />
dos 4.000 exemplares à ven<strong>da</strong> em papel.<br />
Hélio Fittipaldi<br />
Submissões de Artigos<br />
Artigos de nossos leitores, parceiros e especialistas do setor, serão bem-vindos em nossa revista. Vamos analisar<br />
ca<strong>da</strong> apresentação e determinar a sua aptidão para a publicação na Revista <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong>. Iremos trabalhar<br />
com afinco em ca<strong>da</strong> etapa do processo de submissão para assegurar um fluxo de trabalho flexível e a melhor<br />
apresentação dos artigos aceitos em versão impressa e online.<br />
Atendimento ao Leitor: atendimento@mecatronicaatual.com.br<br />
Os artigos assinados são de exclusiva responsabili<strong>da</strong>de de seus autores. É ve<strong>da</strong><strong>da</strong> a reprodução total ou parcial<br />
dos textos e ilustrações desta Revista, bem como a industrialização e/ou comercialização dos aparelhos ou idéias<br />
oriun<strong>da</strong>s dos textos mencionados, sob pena de sanções legais. As consultas técnicas referentes aos artigos <strong>da</strong><br />
Revista deverão ser feitas exclusivamente por cartas, ou e-mail (A/C do Departamento Técnico). São tomados<br />
todos os cui<strong>da</strong>dos razoáveis na preparação do conteúdo desta Revista, mas não assumimos a responsabili<strong>da</strong>de<br />
legal por eventuais erros, principalmente nas montagens, pois tratam-se de projetos experimentais. Tampouco<br />
assumimos a responsabili<strong>da</strong>de por <strong>da</strong>nos resultantes de imperícia do montador. Caso haja enganos em texto<br />
ou desenho, será publica<strong>da</strong> errata na primeira oportuni<strong>da</strong>de. Preços e <strong>da</strong>dos publicados em anúncios são por<br />
nós aceitos de boa fé, como corretos na <strong>da</strong>ta do fechamento <strong>da</strong> <strong>edição</strong>. Não assumimos a responsabili<strong>da</strong>de por<br />
alterações nos preços e na disponibili<strong>da</strong>de dos produtos ocorri<strong>da</strong>s após o fechamento.<br />
3
índice<br />
Índice de Anunciantes:<br />
Altus .................................... 05<br />
Jomafer .............................. 23<br />
Metaltex ............................ 27<br />
Nova Saber ......................... 31<br />
4<br />
18<br />
42<br />
Nova Saber ......................... 45<br />
NORD ......................... Capa 02<br />
Rio Mech 2012 .......... Capa 03<br />
Festo ............................ Capa 04<br />
12<br />
12<br />
18<br />
24<br />
32<br />
42<br />
47<br />
Editorial<br />
Notícias:<br />
Aplicação do Software<br />
Proficy iFix nos 48 terminais<br />
<strong>da</strong> TRANSPETRO<br />
Softstarter – A diferença entre<br />
essa tecnologia e os demais<br />
sistemas de parti<strong>da</strong> de motores<br />
Automatismos<br />
Eletromecânicos – Parte 2<br />
M<strong>edição</strong> de Pressão –<br />
Características, Tecnologias<br />
e Tendências<br />
Aplicação de Cilindros<br />
Pneumáticos em<br />
Controle Modulante<br />
Engenharia de Manutenção –<br />
Técnica <strong>da</strong> Inspeção Visual<br />
03<br />
06<br />
Pesquisa <strong>da</strong> Ford sobre o uso de mensagens de texto<br />
ao volante e a nova tecnologia SYNC ........................................... 06<br />
Novo leitor de identificação Cognex DataMan 302 ............ 07<br />
Interruptor de Nível LBFS ....................................................... 08<br />
Technip recebe contrato <strong>da</strong> Petrobras .................................. 08<br />
Sistema de secagem de latas e garrafas,<br />
<strong>da</strong> Spraying Systems Co. ........................................................... 09<br />
Medidor de fluxo com sensor híbrido de<br />
filme espesso, <strong>da</strong> TeleControlli .......................................... 09<br />
Festo abre incrições para cursos em Julho ............................ 10<br />
Schrader lança a primeira câmara de ar verde e amarela ........ 11<br />
Novo medidor de vibração, Fluke 805 .................................... 11
notícias<br />
Ford realiza pesquisa<br />
na Europa sobre o<br />
uso de mensagens<br />
de texto ao volante<br />
A Ford anunciou o resultado de<br />
um estudo inédito realizado com consumidores<br />
de diversos países <strong>da</strong> Europa<br />
para pesquisar o uso do celular<br />
na leitura e transmissão de mensagens<br />
de texto ao volante. O objetivo foi<br />
avaliar a extensão desse hábito, que é<br />
comum em todo o mundo e contribui<br />
para o aumento de acidentes, visando<br />
avançar nas soluções ofereci<strong>da</strong>s pelo<br />
sistema Ford SYNC de conectivi<strong>da</strong>de<br />
com o celular no automóvel.<br />
A pesquisa mostrou que, em média,<br />
48% dos motoristas entrevistados<br />
na Alemanha, Espanha, França, Grã-<br />
-Bretanha, Itália e Rússia admitiram<br />
checar seus textos ao volante. Na Itália, esse índice foi de 61%,<br />
comparado com 55% na Rússia, 49% na França e Alemanha, 40%<br />
na Espanha e 33% na Grã-Bretanha. No total, 5.500 motoristas<br />
foram entrevistados.<br />
O levantamento promovido pela Ford faz parte <strong>da</strong> preparação<br />
para o lançamento do seu sistema SYNC, que pode transformar<br />
mensagens de texto em voz e também permite ao motorista<br />
enviar uma resposta seleciona<strong>da</strong> dentro de uma lista de opções.<br />
Hábito perigoso<br />
Mesmo sendo um hábito comum, quase a totali<strong>da</strong>de dos<br />
motoristas – 95% – concor<strong>da</strong> que ler textos no trânsito é perigoso<br />
e afeta a sua segurança ao dirigir. Pelo menos a metade<br />
acredita que a sua capaci<strong>da</strong>de de resposta é 50% mais lenta ao<br />
ler mensagens no celular.<br />
“Os smartphones se tornaram rapi<strong>da</strong>mente uma parte essencial<br />
na rotina de muitas pessoas”, diz Christof Kellerwessel,<br />
engenheiro-chefe de Engenharia de Sistemas Elétricos e Eletrônicos<br />
<strong>da</strong> Ford. “Mas, como as mensagens de texto podem<br />
distrair os motoristas, é óbvio o benefício de um sistema capaz<br />
de transformar em voz as mensagens de texto dos smartphones.”<br />
Tecnologia SYNC - Sistema completo<br />
Desenvolvido junto com a Microsoft, o Ford SYNC é uma<br />
plataforma de software avança<strong>da</strong> que permite aos consumidores<br />
a conveniência e a flexibili<strong>da</strong>de de conectar seus aparelhos digitais<br />
e celulares Bluetooth ao veículo e operá-los usando comando<br />
de voz, ou controles instalados no volante. Ele conta com as<br />
seguintes funções:<br />
• Mensagens sonoras de texto: quando pareado com um<br />
celular Bluetooth, o SYNC converte mensagens de texto<br />
6<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
Painel de veículo Ford com a tecnologia SYNC embarca<strong>da</strong>.<br />
do celular em áudio e as lê em viva voz. É possível também<br />
responder usando 20 mensagens pré-defini<strong>da</strong>s;<br />
• Inteligência multi-idiomas: o SYNC é pré-configurado<br />
para operar em inglês, francês e espanhol;<br />
• Chama<strong>da</strong>s ativa<strong>da</strong>s por voz: basta apertar o botão<br />
“Talk” instalado no volante e dizer o nome <strong>da</strong> pessoa com<br />
quem quer falar. O SYNC liga automaticamente para o nome<br />
listado nos contatos do celular;<br />
• Funções avança<strong>da</strong>s de chama<strong>da</strong>: o SYNC inclui as<br />
mesmas funções disponíveis nos celulares, como identificação<br />
de chama<strong>da</strong>s, chama<strong>da</strong> em espera, conferência, lista de<br />
contatos e ícones de carga <strong>da</strong> bateria e força do sinal, que<br />
são exibi<strong>da</strong>s na tela do rádio;<br />
• Chama<strong>da</strong> de emergência: quando pareado com o celular,<br />
devi<strong>da</strong>mente ligado e conectado ao SYNC - o que é<br />
projetado para ocorrer sempre que o motorista entra no<br />
carro com seu celular – o sistema é preparado para ligar<br />
ao serviço local de emergência (número 911 nos Estados<br />
Unidos), se o air bag for ativado em um acidente;<br />
• Check-up do veículo: o SYNC tem a capaci<strong>da</strong>de de<br />
reunir informações importantes dos principais módulos<br />
de controle do veículo e enviá-las para a Ford por meio<br />
do celular do cliente. A informação é analisa<strong>da</strong> automaticamente<br />
pela empresa, que gera um relatório e o envia<br />
por meio de mensagem de texto ou e-mail, conforme a<br />
preferência do cliente;<br />
• Música ativa<strong>da</strong> por voz: a tecnologia avança<strong>da</strong> de reconhecimento<br />
de voz do SYNC permite que se opere o celular,<br />
ou o tocador de música digital, por simples comandos de<br />
voz. É possível navegar nos arquivos de música do CD-player,<br />
do dispositivo USB ou do celular, selecionados por gênero,
DataMan 302, <strong>da</strong> Cognex<br />
álbum, artista ou música, usando comandos de voz como<br />
“rock”, “play” ou “play track”;<br />
• Suporte a “ring tones”: o SYNC toca “ring tones”<br />
personalizados nos celulares que dispõem dessa função. Se<br />
o usuário configurou ring tones específicos para identificar<br />
seus contatos, o SYNC vai tocá-los também;<br />
• Transferência automática de agen<strong>da</strong>: o SYNC transfere<br />
automaticamente, por conexão sem fio, todos os nomes<br />
e números inseridos na agen<strong>da</strong> do celular;<br />
• Conexão sem interrupção: não é necessário desligar no<br />
uma chama<strong>da</strong> ao entrar no veículo. Basta apertar o botão<br />
“Telephone Button” no volante e o SYNC se conecta automaticamente<br />
ao celular Bluetooth para continuar uma conversa;<br />
• Navegação: a mais nova aplicação do SYNC é o sistema<br />
de informação e orientação de tráfego, integrado à tecnologia<br />
GPS e celular Bluetooth. Acionado por comando de<br />
voz, sem a necessi<strong>da</strong>de de usar as mãos, ele dá acesso a<br />
boletins personalizados de trânsito, orientação de rotas e<br />
informações comerciais, sobre o tempo, esportes e notícias.<br />
O usuário pode receber alertas de trânsito por mensagem<br />
de texto, incluindo a localização e severi<strong>da</strong>de de acidentes<br />
ou obras na pista, ou navegar no site que informa sobre as<br />
condições de tráfego em todo o país. O sistema de navegação<br />
orienta o motorista por instruções de áudio, rua a rua,<br />
sobre a direção a seguir, e informa também a localização<br />
de milhões de pontos, como cinemas e restaurantes. O<br />
motorista pode também personalizar o tipo de notícias que<br />
deseja receber, por comando de voz: informações sobre<br />
determinado esporte ou time, condições do tempo em uma<br />
região específica ou, por exemplo, notícias sobre negócios,<br />
varie<strong>da</strong>des ou tecnologia.<br />
//notícias<br />
Rastreabili<strong>da</strong>de Completa<br />
para a Indústria Solar com<br />
o Cognex DataMan 302<br />
O novo leitor de identificação DataMan ®<br />
302, <strong>da</strong> Cognex, foi projetado especificamente<br />
para aplicações de rastreabili<strong>da</strong>de solar. Apresenta<br />
iluminação azul integra<strong>da</strong>, controla<strong>da</strong><br />
por banca<strong>da</strong>, para a leitura de códigos de barra<br />
2-D em wafers solares fotovoltáicos (PV). O<br />
leitor de identificação baseado em imagem<br />
de alta resolução (1280x1024 pixels) é ideal<br />
para decodificar lasers desafiadores, marcados<br />
com códigos ECC-200 Data Matrix em wafers<br />
fotovoltáicos compatíveis com o padrão SEMI ®<br />
de organização industrial SEMI PV29-0212,<br />
publicado em fevereiro de 2012.<br />
“Os setores de energia renovável adotam<br />
rapi<strong>da</strong>mente novas tecnologias para aumentar<br />
a eficiência de manufatura. Em resposta a essa necessi<strong>da</strong>de, a<br />
Cognex está investindo em novos produtos que ofereçam as<br />
melhores soluções para nossos clientes desse ramo industrial”,<br />
pondera Carl Gerst, vice-presidente e gerente <strong>da</strong> uni<strong>da</strong>de de<br />
negócios de produtos de identificação. Ele prossegue: “O leitor<br />
DataMan 302 é exatamente o que os fabricantes de painéis<br />
solares precisam para se manterem atualizados com as exigências<br />
dinâmicas e a crescente necessi<strong>da</strong>de por rastreabili<strong>da</strong>de<br />
na indústria solar. O leitor solar DataMan pode ser usado<br />
para ler códigos de marcação direta na peça (DPM) em wafers<br />
fotovoltáicos ou em painéis de vidro de filme fino, tornando<br />
esse leitor o mais versátil de to<strong>da</strong> a indústria solar.”<br />
A série DataMan 300 de leitores de identificação industrial<br />
baseados em imagem fornece as mais eleva<strong>da</strong>s taxas de leitura e<br />
é capaz de decodificar códigos múltiplos em uma só imagem, até<br />
mesmo quando apresentados em ângulo. O algoritmo patenteado<br />
2DMax+ consegue li<strong>da</strong>r com variações na marcação de código,<br />
códigos com cronometragens Data Matrix ou padrões de horário<br />
<strong>da</strong>nificados e códigos degra<strong>da</strong>dos durante o processo de fabricação.<br />
Com o objetivo de assegurar rastreabili<strong>da</strong>de completa, as<br />
marcas devem ser decodifica<strong>da</strong>s em muitos estágios no processo<br />
de manufatura de painéis solares. A série DataMan 300 inclui<br />
opções flexíveis de lentes, permitindo que o mesmo modelo de<br />
leitor seja utilizado em uma ampla gama de aplicações. Essas aplicações<br />
incluem: ler códigos em espaços confinados, decodificar<br />
pequenos códigos em campos de visão amplos (FOV) e escanear<br />
códigos em alta veloci<strong>da</strong>de na medi<strong>da</strong> em que são apresentados<br />
ao leitor pelos dispositivos de manuseio robóticos.<br />
O leitor de códigos de barra DataMan 302 está disponível<br />
agora. Para obter mais informações, visite www.cognex.com/<br />
pv-solar-id-reader.aspx.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
7
notícias<br />
LBFS: Detecção confiável de<br />
nível, com tecnologia inovadora<br />
de varrimento de frequência<br />
O interruptor de nível LBFS, <strong>da</strong> Baumer, constitui uma<br />
alternativa confiável aos interruptores de nível vibratórios,<br />
de utilização amplamente dissemina<strong>da</strong>. O sensor<br />
LBFS é igualmente capaz de detectar níveis de materiais<br />
viscosos ou secos, podendo ser colocado em depósitos<br />
ou condutos, em qualquer posição deseja<strong>da</strong>. O sensor<br />
não é influenciado por fluxo, turbulência, bolhas ou espuma,<br />
nem por partículas sóli<strong>da</strong>s suspensas. A cabeça do<br />
sensor, compacta e suave, resiste à aderência do agente,<br />
mesmo que este tenha uma consistência pegajosa. Os<br />
tempos de resposta curtos do sensor permitem uma<br />
detecção rápi<strong>da</strong> do nível de enchimento, além de uma<br />
conformi<strong>da</strong>de rigorosa e segura do referido nível.<br />
O interruptor de nível detecta igualmente níveis de<br />
agentes contidos em depósitos, recipientes e condutos.<br />
Pode ain<strong>da</strong> ser utilizado para prevenir o transbor<strong>da</strong>mento,<br />
proteger contra bombeamento em vazio e separar os agentes<br />
com misturas de óleo/água. É adequado para uma vasta gama<br />
de áreas de aplicação, incluindo águas domésticas, águas residuais,<br />
filtros de aquecimento, ventilação e climatização, sistemas<br />
hidráulicos, óleo e gás, bioenergia, granulados de madeira,<br />
moinhos de grãos, transporte ferroviário e sistemas de bomba.<br />
O sensor está alojado num corpo de aço inoxidável compacto,<br />
extremamente sólido e resistente à corrosão. A sua<br />
instalação e fácil, sendo permiti<strong>da</strong> a utilização de fita selante<br />
Teflon. Uma configuração adequa<strong>da</strong> é facilita<strong>da</strong> através <strong>da</strong> utilização<br />
do FlexProgrammer 9701 para PC. Graças aos tempos<br />
de resposta curtos, de apenas 0,2 segundos, o interruptor de<br />
limite funciona de forma confiável mesmo em processos de<br />
enchimento rápido. O dispositivo dispõe de uma ampla gama<br />
de temperatura de serviço, entre os -40 e os +115 °C.<br />
O LBFS funciona de acordo com o princípio do varrimento<br />
de frequência, utilizando um sinal de alta frequência emitido<br />
pelo sensor que detecta uma alteração de fase no agente controlado.<br />
Quando o referido sensor detecta um agente com uma<br />
constante dielétrica fora <strong>da</strong> gama defini<strong>da</strong>, é disparado um sinal<br />
eletrônico. A eleva<strong>da</strong> sensibili<strong>da</strong>de do sensor, compatível com<br />
uma vasta gama de valores de m<strong>edição</strong> em termos de constantes<br />
dielétricas (entre 1,5 e 100), permite uma detecção do nível<br />
em todos os tipos de pós, granulados ou líquidos.<br />
Mesmo as substâncias mais complexas, como os granulados<br />
de poliami<strong>da</strong> e papel, são passíveis de uma detecção<br />
segura. Esta tecnologia dispõe de importantes vantagens adicionais<br />
comparativamente com outros métodos de m<strong>edição</strong>,<br />
como: sensores de vibração tipo garfo, sensores ultrassônicos<br />
e óticos, não dispõe de peças móveis e é insensível aos efeitos<br />
de variação em termos de condutibili<strong>da</strong>de, temperatura<br />
e pressão. O sensor é ain<strong>da</strong> adequado para todo o tipo de<br />
aplicações que, anteriormente, exigiam vários tipos de dispositivos.Para<br />
mais informações, visite a página de Internet<br />
www.baumer.com.<br />
8<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
O interruptor de nível LBFS, <strong>da</strong> Baumer.<br />
Technip recebe contrato <strong>da</strong> Petrobras<br />
O contrato abrange a fabricação de 24 quilômetros de linhas<br />
de injeção de gás flexíveis de 6'' para 552 bars (7.850 libras por<br />
centímetro quadrado) de pressão, sendo dois risers de topo de<br />
200 metros, desenvolvidos com a tecnologia Teta Clip-Technip<br />
de pressão voluta; quatro risers intermediários e inferiores, de<br />
1.400 metros e 18 quilômetros de linhas flexíveis.<br />
As linhas de injeção de gás serão usa<strong>da</strong>s para reinjeção do<br />
gás produzido no reservatório, de acordo a regulamentação<br />
brasileira para o meio ambiente.<br />
Frédéric Delormel, vice-presidente executivo e COO Subsea<br />
<strong>da</strong> Technip, declarou que esta solução inovadora, desenvolvi<strong>da</strong><br />
pelas equipes francesas e brasileiras de P&D, leva a Technip<br />
ain<strong>da</strong> mais longe para atender aos requisitos de corrosão e<br />
fadiga, que aumentaram no desenvolvimento dos campos de<br />
pré-sal. “O sucesso neste primeiro contrato do pré-sal para<br />
risers flexíveis de injeção de gás demonstra a posição de liderança<br />
de nossa tecnologia Teta-Clip, que atende às exigências<br />
de alta tensão e justifica os investimentos para a construção<br />
<strong>da</strong> nossa nova planta de flexíveis em Açu, no Brasil, que será<br />
capaz de fabricar estes tipos de produtos".<br />
Os tubos flexíveis serão produzidos nas fábricas de flexíveis<br />
<strong>da</strong> Technip e serão entregues em dois lotes, sendo o primeiro<br />
em 2012 e o segundo, no primeiro trimestre de 2013.<br />
Enten<strong>da</strong> melhor<br />
Riser é um tubo (ou conjunto de tubos) utilizado para transferir<br />
fluidos produzidos e/ou produtos do fundo do mar para<br />
instalações de superfície, e de injeção de transferência (ou fluidos<br />
de controle) <strong>da</strong>s instalações de superfície para o fundo do mar.<br />
As linhas flexíveis são tubos flexíveis ou rígidos colocados<br />
sobre o fundo do mar, que permitem o transporte de petróleo/<br />
gás de produção ou de injeção de fluidos. Seu comprimento<br />
pode variar de algumas centenas de metros a vários quilômetros.
Sistema de Secagem de<br />
Latas e Garrafas gera<br />
Economia de Energia às<br />
Indústrias de Bebi<strong>da</strong>s<br />
Spraying Systems Co. reduz em até 30%<br />
o consumo de energia elétrica, utilizando<br />
menor quanti<strong>da</strong>de de ar comprimido<br />
A Spraying Systems Co., empresa no segmento<br />
de soluções para pulverização industrial, disponibiliza<br />
às indústrias de bebi<strong>da</strong>s brasileiras a solução<br />
Pacote de Facas de Ar WindJet ® - sistema de secagem<br />
de latas e garrafas.<br />
A solução é capaz de reduzir em até 30% o<br />
consumo de energia durante o processo industrial<br />
de secagem. Isso porque o sistema necessita de menor<br />
quanti<strong>da</strong>de de ar comprimido para operar. “Este é o<br />
principal benefício <strong>da</strong> solução. Em uma indústria de<br />
bebi<strong>da</strong>s são seca<strong>da</strong>s, por minuto, mais de mil latas, e o<br />
WindJet ® contribui para manter a produtivi<strong>da</strong>de alta”,<br />
ressalta o engenheiro de aplicações <strong>da</strong> Spraying Systems<br />
Co., Eduardo Paris.<br />
Com um processo de secagem estruturado, as indústrias<br />
de bebi<strong>da</strong>s atendem às normas impostas pelo<br />
Decreto 6871/09, do Governo Federal, regulamentando<br />
a padronização, classificação, registro, inspeção,<br />
produção e a fiscalização de bebi<strong>da</strong>s. Por meio do<br />
WindJet ® , as indústrias de bebi<strong>da</strong>s preparam to<strong>da</strong> a<br />
embalagem para receber os rótulos de forma adequa<strong>da</strong>,<br />
com marcações legíveis. O sistema completo inclui<br />
facas de ar, sopradores, válvulas, filtros e a<strong>da</strong>ptadores<br />
de montagem, além de acessórios como cotovelos,<br />
acoplamentos, grampos etc.<br />
Outra vantagem <strong>da</strong> solução é que há uma melhor<br />
higienização <strong>da</strong>s latas, evitando o acúmulo de sujeira e<br />
poeira, atendendo, também, às exigências <strong>da</strong> Vigilância<br />
Sanitária. Além disso, também é possível destacar uma<br />
economia significativa no custo <strong>da</strong> produção, pois há a<br />
substituição do ponto de ar comprimido pelas facas de ar.<br />
“O novo sistema apresenta baixo índice de manutenção<br />
e a instalação é feita em menos de dois dias. A<br />
Spraying Systems Co. tem o suporte técnico local e isso<br />
é um benefício para o cliente. Uma vez que to<strong>da</strong>s as<br />
dúvi<strong>da</strong>s, treinamentos e manutenções são realizados a<br />
partir de uma equipe fixa<strong>da</strong> <strong>aqui</strong> no<br />
Brasil, diminuindo os investimentos<br />
no pós-ven<strong>da</strong>”, revela Paris.<br />
Para mais informações acesse<br />
www.spray.com.br.<br />
Pacote de Facas<br />
de Ar WindJet ® -<br />
sistema de secagem<br />
de latas e garrafas.<br />
//notícias<br />
Medidor de Fluxo com Sensor Híbrido<br />
de Filme Espesso, <strong>da</strong> TeleControlli<br />
A TeleControlli, desenvolvedora de tecnologia de filme espesso,<br />
fabricou recentemente sensores de fluxo de ar, híbridos, que<br />
utilizam o princípio calorimétrico.<br />
Os principais componentes do circuito híbrido são o resistor<br />
térmico (R heater) e o termistor NTC feito de filme espesso.<br />
O aquecedor térmico é ligado eletricamente (deve subir para<br />
um valor de temperatura mais alto que a média circun<strong>da</strong>nte);<br />
então, ao atingir esse valor, ele se desliga e o sensor é resfriado<br />
“fisicamente” pelo fluxo de ar, que pode ser medido pelo circuito<br />
de controle eletrônico.<br />
A alteração <strong>da</strong> resistência elétrica (durante o resfriamento)<br />
fornece os <strong>da</strong>dos para determinar a presença ou ausência do<br />
fluxo de ar, e a sua veloci<strong>da</strong>de também.<br />
Repare que o substrato de cerâmica (Alumina) serve como<br />
um condutor de calor melhor que o ar: o resistor submetido<br />
à temperatura (o NTC) é aquecido indiretamente por um<br />
aquecedor separado R (o qual é impresso na Alumina como o<br />
NTC) através do substrato cerâmico, evitando dessa forma a<br />
pior condução de calor do ar envolvente.<br />
Graças à tecnologia híbri<strong>da</strong>, este tipo de dispositivos (embora<br />
eles sejam fáceis de fazer), ganha uma alta relação custo- eficiência<br />
e confiabili<strong>da</strong>de, se comparado com outras soluções tecnológicas<br />
disponíveis atualmente.<br />
Além disso, ele tem a vantagem do princípio de funcionamento<br />
calorimétrico e trabalha sem qualquer componente móvel.<br />
Você poderá, inclusive, integrar outras funções de circuitos (por<br />
exemplo, o circuito de controle de sinal) no mesmo substrato.<br />
Os técnicos <strong>da</strong> TeleControlli estão à sua disposição para<br />
encontrar as melhores soluções que se a<strong>da</strong>ptem às suas reais<br />
necessi<strong>da</strong>des.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
9
notícias<br />
Festo abre inscrições para<br />
cursos em Julho<br />
A multinacional alemã Festo, líder no mercado de automação<br />
industrial, por meio do seu braço educacional – Di<strong>da</strong>ctic, presente<br />
no Brasil desde 1974 – oferece cursos no mês de julho para os<br />
profissionais <strong>da</strong> indústria que desejem aumentar sua produtivi<strong>da</strong>de<br />
por meio de conhecimento e tecnologia. <strong>Atual</strong>mente são ofereci<strong>da</strong>s<br />
32 opções diferentes ministra<strong>da</strong>s em diversas locali<strong>da</strong>des,<br />
com <strong>da</strong>tas e conteúdos personalizados para ca<strong>da</strong> necessi<strong>da</strong>de.<br />
As aulas possuem aproxima<strong>da</strong>mente 50% de conteúdo prático, o<br />
que permite aos participantes operar hands on em equipamentos<br />
de última geração. Todos os cursos começam e terminam dentro<br />
<strong>da</strong> mesma semana, facilitando a locomoção e estadia, sem deixar<br />
o participante afastado por longos períodos do seu local de trabalho.<br />
Além disso, a Festo também oferece a opção de realizar<br />
os treinamentos in company.<br />
Todos os alunos recebem certificado de participação, que possui<br />
reconhecimento internacional.<br />
Mais informações podem ser obti<strong>da</strong>s pelo telefone (11) 5013-1616,<br />
e-mail: di<strong>da</strong>ctic@br.festo.com ou pelos sites <strong>da</strong> Festo www.<br />
festo.com.br e Di<strong>da</strong>ctic www.festo-di<strong>da</strong>ctic.com\br-pt.<br />
Confira mais informações sobre os cursos abaixo:<br />
PN331 – Automação de Sistemas de Tratamento de<br />
Água e Esgoto<br />
Novo na programação, o curso oferece ao participante um overview<br />
sobre automação de processos em planta de tratamento<br />
de água e esgoto, contribuindo para o aumento de confiabili<strong>da</strong>de<br />
– uma exigência <strong>da</strong>s autori<strong>da</strong>des e agências reguladoras para este<br />
setor, uma vez que nesta área de tratamento de água e esgoto,<br />
erros operacionais podem causar sérias consequências ao meio<br />
ambiente.<br />
Duração: 20 horas – Datas: 2 a 4 (Diurno) e 23 a 25 (Diurno)<br />
Investimento: R$ 800/participante (cursos no Estado de São<br />
Paulo) e R$ 835/participante (cursos nos demais Estados).<br />
10 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
LP131 – SMED Otimização dosTempos de Set-up<br />
Na programação do curso são abor<strong>da</strong>dos os sistemas produtivos<br />
e controles de produção, relação entre lote de produção e<br />
tempos de set-up e o Método SMED (Single Minute Exchange<br />
of Die), além de outros temas como o Método OTED (One-<br />
-Touch Exchange of Die), soluções construtivas para set-ups<br />
rápidos e influências <strong>da</strong> otimização de set-up na produção e<br />
controle de estoques.<br />
Duração: 2 dias/ 16 horas – Data: 5 e 6, <strong>da</strong>s 8h30 às 17h30<br />
Investimento: R$420/participante (cursos no Estado de São<br />
Paulo) e R$440/participante (cursos nos demais Estados).<br />
LP141 – Manutenção ProdutivaTotal (TPM) e Estratégias<br />
de Manutenção<br />
Fornece aos técnicos de manutenção e operação <strong>da</strong>s empresas<br />
uma visão geral sobre as estratégias de manutenção mais<br />
utiliza<strong>da</strong>s e compara as técnicas de manutenção basea<strong>da</strong>s<br />
em diferentes necessi<strong>da</strong>des fornecendo, portanto, a base<br />
para toma<strong>da</strong> de decisões nas etapas de manutenção, visando<br />
maximizar a disponibili<strong>da</strong>de <strong>da</strong>s máquinas na empresa. Novi<strong>da</strong>de<br />
no cronograma <strong>da</strong> Festo, o curso oferece exercícios e<br />
exemplos práticos.<br />
Duração: 2 dias/ 16 horas – Data: 26 e 27, <strong>da</strong>s 8h30 às 17h30.<br />
Investimento: R$ 450/participante (cursos no Estado de São<br />
Paulo) e R$ 470/participante (cursos nos demais Estados).<br />
Train the Trainer – Formação de Multiplicadores<br />
Excelentes<br />
Este curso abor<strong>da</strong> as competências, o papel e a postura necessária<br />
de um multiplicador, metodologias de treinamento<br />
e desenvolvimento de conteúdo e qualificações eficientes.<br />
Outros temas como bases de comunicação, apresentação de<br />
um curso, linguagem corporal e dinâmicas de grupo também<br />
fazem parte <strong>da</strong> programação.<br />
Duração: 2 dias/ 16 horas – Data: 12 e 13, <strong>da</strong>s 8h30 às 17h30<br />
Investimento: R$ 640/participante (cursos no Estado de São<br />
Paulo) e R$ 670/participante (cursos nos demais Estados).
Schrader lança a primeira<br />
câmara de ar verde e amarela<br />
A quali<strong>da</strong>de do produto é conferi<strong>da</strong> pela borracha,<br />
que passa por severos testes de quali<strong>da</strong>de e garante<br />
elastici<strong>da</strong>de, resistência e alta durabili<strong>da</strong>de,<br />
além <strong>da</strong>s originais Válvulas Schrader. São 17 modelos<br />
para aplicações em motocicletas, carros de<br />
passeio, caminhões, ônibus, máquinas agrícolas e<br />
industriais leves.<br />
A Schrader International, fornecedora de soluções de<br />
sensores, válvulas para pneus e componentes para sistema<br />
de ar condicionado para as principais empresas dos mercados<br />
automotivo e industrial, lança sua primeira linha de<br />
câmaras de ar no Brasil. A empresa, que já possui uma linha<br />
de produtos para borracharia e itens de reparos de pneus,<br />
composta por ferramentas, núcleo de válvulas, contrapeso,<br />
lubrificantes, macacos hidráulicos, remendos e manchões,<br />
completa a série com uma linha de 17 câmaras de ar direciona<strong>da</strong>s<br />
ao nicho Premium.<br />
A Schrader do Brasil decidiu lançar sua linha de câmaras<br />
de ar para o setor de reposição. Trata-se de um produto<br />
nacional com a válvula, borracha e embalagem feitas totalmente<br />
com mão-de-obra e matéria-prima verde e amarela.<br />
As novas câmaras seguem o padrão de quali<strong>da</strong>de Schrader,<br />
uma empresa há mais de 165 anos no mercado.<br />
A borracha passa por severos testes de quali<strong>da</strong>de e<br />
garante elastici<strong>da</strong>de, resistência e alta durabili<strong>da</strong>de, sem o<br />
risco de deformação e expansão. As válvulas <strong>da</strong>s câmaras,<br />
por sua vez, são fabrica<strong>da</strong>s seguindo as normas internacionais<br />
de item de segurança e com as matérias-primas de alto<br />
padrão, como o latão e butyl puros, que garantem o perfeito<br />
funcionamento do equipamento em to<strong>da</strong>s as situações.<br />
Inicialmente, serão 17 modelos para aplicações em motocicletas,<br />
carros de passeio, caminhões, ônibus, máquinas<br />
agrícolas e empilhadeiras. A expectativa <strong>da</strong> empresa é que a<br />
linha seja amplia<strong>da</strong> no futuro, atendendo todos os segmentos<br />
de pneus. As câmaras de ar serão distribuí<strong>da</strong>s para a rede<br />
de clientes Schrader espalha<strong>da</strong> por todo o Brasil e serão<br />
exporta<strong>da</strong>s também para a América Latina. A empresa conta<br />
hoje com 1.138 clientes ativos no mercado interno, entre<br />
distribuidores, lojas e centros automotivos.<br />
Para informações adicionais visite o site www.schraderinternational.com.<br />
Câmara de ar com válvula Schrader.<br />
//notícias<br />
Medidor de vibração Fluke 805.<br />
Novo Medidor de Vibração, Fluke 805<br />
Melhor repetibili<strong>da</strong>de e precisão para<br />
verificar o funcionamento de motores e<br />
de outros equipamentos giratórios<br />
A Fluke Corporation apresenta o Medidor de Vibração<br />
Fluke ® 805, uma ferramenta portátil de m<strong>edição</strong> de vibração<br />
multifuncional que proporciona informações mensuráveis sobre<br />
o rolamento e funcionamento geral de motores e de outros<br />
equipamentos giratórios. O Fluke 805 mede:<br />
• Vibração geral – Ele mede vibração de 10 a 1000 Hz<br />
e fornece avaliação de gravi<strong>da</strong>de de quatro níveis para<br />
vibração em geral e condição de rolamento;<br />
• Condição do rolamento (CF+, ou fator de crista<br />
mais) – O medidor detecta picos de 4000 Hz a 20000<br />
Hz nas leituras do sinal de vibração do rolamento e utiliza<br />
algoritmo patenteado para interpretar a gravi<strong>da</strong>de e determinar<br />
se o rolamento está em más condições;<br />
• Temperatura de Superfície – Um sensor infravermelho<br />
mede automaticamente a temperatura de contato e a exibe<br />
juntamente com a leitura de vibração para entender melhor<br />
o funcionamento <strong>da</strong> máquina.<br />
O Medidor de Vibração, tem um design exclusivo <strong>da</strong> ponta<br />
do sensor que reduz as variações de m<strong>edição</strong> causa<strong>da</strong>s pelo<br />
ângulo do instrumento ou pela pressão de contato. O medidor<br />
também fornece o nível de gravi<strong>da</strong>de tanto para a vibração geral<br />
quanto para as condições de leitura do rolamento, portanto,<br />
proporciona mais informações que as canetas de vibração. Os<br />
<strong>da</strong>dos registrados podem ser facilmente transferidos para o<br />
Excel visando criar relatórios de tendências.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
11
case<br />
Aplicação do<br />
Software Proficy iFix<br />
como padrão de software supervisório<br />
nos 48 Terminais <strong>da</strong> TRANSPETRO<br />
existentes em to<strong>da</strong>s as regiões do Brasil<br />
Apresentamos neste artigo a implantação do software Proficy<br />
iFix para supervisão e controle na ativi<strong>da</strong>de de transferência<br />
e estocagem de petróleo e seus derivados<br />
saiba mais<br />
Testes Definidos por Software<br />
Saber Eletrônica 436<br />
Software para testes de próteses de<br />
válvulas cardíacas<br />
Saber Eletrônica 433<br />
Softwares de Supervisão<br />
www.mecatronicaatual.com.<br />
br/secoes/leitura/786<br />
AutoCad aplicado à <strong>Mecatrônica</strong> –<br />
Parte 1<br />
<strong>Mecatrônica</strong> Fácil 01<br />
CLP – Evolução e Tendências<br />
www.mecatronicaatual.com.<br />
br/secoes/leitura/735<br />
12 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
Vitor Cássio Duarte Porto<br />
Enzo Bertazini<br />
TRANSPETRO<br />
Maior armadora <strong>da</strong> América Latina e<br />
principal empresa de logística e transporte<br />
de combustíveis do Brasil, a Petrobras Transporte<br />
S.A – Transpetro atende às ativi<strong>da</strong>des<br />
de transporte e armazenamento de petróleo<br />
e derivados, álcool, biocombustíveis e gás<br />
natural.<br />
A Transpetro é responsável por uma<br />
rede de estra<strong>da</strong>s invisíveis forma<strong>da</strong> por mais<br />
de 14 mil km de dutos – entre oleodutos e<br />
gasodutos – que interligam to<strong>da</strong>s as regiões<br />
brasileiras e abastecem os mais remotos pontos<br />
do país. À malha de dutos se aliam terminais<br />
e uma frota de navios petroleiros, unindo<br />
as áreas de produção, refino e distribuição<br />
<strong>da</strong> Petrobras e atuando na importação e<br />
exportação de petróleo e derivados, de<br />
biocombustíveis e de gás natural.<br />
Breve histórico<br />
Em 2001 a equipe <strong>da</strong> Automação <strong>da</strong><br />
Transpetro iniciou a implantação do supervisório<br />
Proficy iFix, software adquirido<br />
<strong>da</strong> Empresa GE Intelligent Platforms, nos<br />
Terminais, visando uma atualização tecnológica<br />
e melhora na segurança operacional<br />
nas operações de transferência e estocagem<br />
nos Terminais <strong>da</strong> Transpetro.<br />
Arquitetura<br />
O sistema de supervisão e controle é<br />
constituído por dois servidores SCADAS<br />
(Supervisory Control And Data Acquisition)<br />
que estão ligados aos CLPs (Controle Lógico<br />
Programável), que <strong>aqui</strong>sitam os <strong>da</strong>dos de<br />
instrumentos e equipamentos de campo<br />
e no mínimo mais duas estações clientes.<br />
Através deste sistema é possível a execução<br />
de comandos, tais como abertura<br />
de válvulas e acionamento de bombas que<br />
são responsáveis pelo bombeamento do<br />
petróleo para as refinarias e os derivados<br />
do petróleo (gasolina, nafta, GLP, diesel,<br />
óleo combustível, etc) para as Companhias<br />
(Shell, Ipiranga, Texaco, BR, etc).<br />
Os servidores SCADA trabalham em<br />
“Hot-Standby” (quando <strong>da</strong> para<strong>da</strong> do servidor<br />
principal, o backup assume automaticamente<br />
a função “Hot”).
Protocolos de Comunicação<br />
Tanto a Rede de Supervisão que engloba<br />
to<strong>da</strong>s as estações do Proficy iFix como a Rede<br />
de Controle que engloba a comunicação com<br />
todos os CLPs, utilizam o padrão Ethernet<br />
e protocolo TCP/IP, sendo que nos dois<br />
SCADAS é usa<strong>da</strong> uma segun<strong>da</strong> placa de<br />
rede com outra faixa de endereço IP para a<br />
comunicação com os CLPs.<br />
Na Rede de Supervisão é utiliza<strong>da</strong> a<br />
mesma infraestrutura <strong>da</strong> Rede Corporativa<br />
PETROBRAS, mas separa<strong>da</strong> através de<br />
VLAN (Rede Local Virtual) e em alguns<br />
Terminais a segmentação já é através de<br />
FireWall, que está em fase de implementação<br />
em todos os Terminais <strong>da</strong> TRANSPETRO<br />
(figura 1).<br />
Comunicação de<br />
<strong>da</strong>dos entre CLPs e o<br />
Supervisório Proficy iFix<br />
Para a comunicação entre os <strong>da</strong>dos que<br />
são <strong>aqui</strong>sitados dos CLPs através do Supervisório<br />
iFix utilizamos drivers no padrão<br />
OPC (OLE for Process Control).<br />
Estruturação <strong>da</strong>s Telas<br />
São duas telas fixas a Barra Título,<br />
localiza<strong>da</strong> na parte superior do monitor,<br />
onde mostra o nome <strong>da</strong> estação, o nome<br />
<strong>da</strong> tela central que está aberta, a <strong>da</strong>ta e<br />
hora atual e o nome e o grupo do usuário<br />
que está logado. Ao clicar no botão com o<br />
desenho de uma chave será aberta uma tela<br />
“pop-up” de login para a troca do usuário,<br />
ou para efetuar o logout.<br />
A segun<strong>da</strong> tela fixa à Barra Menu fica<br />
localiza<strong>da</strong> na parte inferior do monitor e<br />
contempla o sumário com os últimos cinco<br />
alarmes atuados, com 6 colunas (Ack =<br />
alarmes reconhecidos e não reconhecidos;<br />
Time = hora que atuou o alarme; Tagname<br />
= nome do tag; Status = tipo de alarme;<br />
Value = valor corrente do tag; Description<br />
= descrição do alarme) sendo ordenados por<br />
priori<strong>da</strong>de e ordem cronológica decrescente,<br />
há também botões para abertura de algumas<br />
telas e um display no canto inferior direito<br />
onde mostra qual o servidor que está “Hot”.<br />
Somente as telas que ficam no centro do<br />
monitor é que são troca<strong>da</strong>s.<br />
A tela “Resumo Geral” é uma <strong>da</strong>s mais<br />
usa<strong>da</strong>s, ela mostra os valores <strong>da</strong>s variáveis de<br />
nível, volume, vazão, temperatura do produto<br />
nos tanques e pressão, vazão, densi<strong>da</strong>de e<br />
temperatura do produto no oleoduto, status<br />
F1. Protocolos de Comunicação Ethernet e TCP/IP.<br />
F2. Tela "resumo Geral".<br />
<strong>da</strong>s bombas. Há botões para acesso a telas<br />
com gráficos de trend real ou histórico <strong>da</strong>s<br />
variáveis dos tanques, dutos e equipamentos<br />
(figura 2).<br />
Quando do início do envio ou recebimento<br />
de produto nos tanques é necessário<br />
efetuar os ajustes de alarmes de nível/volume,<br />
nesta mesma tela o Operador carrega uma tela<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
case<br />
“pop-up” chama<strong>da</strong> de “Ajuste de Alarmes”<br />
clicando sobre o <strong>da</strong>talink do nível/volume do<br />
tanque, podendo além de efetuar os ajustes<br />
necessários, escrever algum comentário. E a<br />
qualquer tempo pode habilitar ou desabilitar<br />
os alarmes, consultar o valor do histórico,<br />
gravar o nome do tag para ser plotado num<br />
gráfico histórico (figura 3).<br />
13
case<br />
F3. Tela "Ajuste de Alarmes".<br />
Acompanhamento <strong>da</strong>s<br />
diferenças de volume<br />
Através <strong>da</strong> tela do DVA (Diferença de<br />
Volume Acumulado), o Operador monitora<br />
em tempo real a diferença do volume de<br />
produto que é transferido do Terminal para<br />
a Companhia recebedora, podendo detectar<br />
um possível vazamento. Se os valores forem<br />
diferentes do esperado, serão emitidos alarmes<br />
que foram previamente definidos. Tal tela fica<br />
em tempo integral num dos monitores de vídeo,<br />
mostrando gráficos de tendência dos valores<br />
do DVA e <strong>da</strong>s variáveis de pressão e vazão,<br />
mesmo quando do duto “parado” (figura 4).<br />
Diagnósticos<br />
As telas de diagnósticos (figura 5) são<br />
para que o Operador possa analisar e tomar<br />
alguma ação, quando dos alarmes de falha<br />
de equipamento, podendo assim continuar<br />
a operação através de outro equipamento e<br />
efetuar abertura de chama<strong>da</strong> para equipe<br />
de manutenção para reparo.<br />
Estado Mnemônico Cor<br />
Aberta Aberto Vermelho<br />
Fecha<strong>da</strong> Fechado Verde<br />
Para<strong>da</strong> em trânsito Parado Azul<br />
Falha Falha Violeta<br />
T1. O estado, o mnemônico e a cor para as Válvulas.<br />
14 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
F4. Tela do DVA.<br />
Fechando Fechando Azul piscando Verde<br />
Abrindo Abrindo Azul piscando Vermelho<br />
Manutenção Manutencao Amarela<br />
Comandos<br />
Quando do início ou final de um bombeamento<br />
de produto para alguma Companhia,<br />
ou mesmo para outro Terminal ou Refinaria,<br />
é necessário abrir ou fechar algumas válvulas<br />
e ligar ou desligar algumas bombas.<br />
Através de um click do mouse no objeto-<br />
válvula ou bomba numa tela de processo<br />
(figura 6), é carrega<strong>da</strong> uma tela “pop-up”<br />
para comando de abertura/fechamento/<br />
para<strong>da</strong> de válvulas dos dutos (figura 7)<br />
ou a tela para ligar ou desligar as bombas<br />
(figura 8)<br />
Estado de válvulas<br />
As válvulas sinaliza<strong>da</strong>s e motoriza<strong>da</strong>s<br />
são anima<strong>da</strong>s. Na tabela 1 temos o estado<br />
<strong>da</strong>s válvulas, o mnemônico e a cor que são<br />
mostrados na tela do supervisório.<br />
Estados de Bombas,<br />
Compressores e Similares<br />
As bombas, compressores e similares são<br />
animados. Na tabela 2 temos o estado, o<br />
mnemônico e a cor que são mostrados na<br />
tela do supervisório.<br />
F5. Tela de Diagnósticos.<br />
Telemetria do produto<br />
no tanque<br />
Em ca<strong>da</strong> tanque tem um conjunto de<br />
instrumentos que compõem um sistema de<br />
telem<strong>edição</strong> do nível, água, temperatura e<br />
densi<strong>da</strong>de do produto nos tanques que são<br />
lidos na IHM, não sendo necessário que o<br />
operador tenha a necessi<strong>da</strong>de de subir nos<br />
tanques para m<strong>edição</strong> manual através de trena.<br />
Através destes <strong>da</strong>dos é feito o controle de<br />
estoque dos produtos no Terminal.<br />
Estado Mnemônico Cor<br />
Ligado Ligado Vermelho<br />
Desligado Desligado Verde<br />
Manutenção Manutencao Amarelo<br />
Pronto a operar Pronto Verde<br />
Falha Falha Violeta<br />
T2. O estado, o mnemônico e a cor para Bombas e Compressores.
F6. Tela de Processo.<br />
Nesta tela específica o Operador tem<br />
algumas opções de comandos tais como:<br />
coman<strong>da</strong>r a m<strong>edição</strong> de água no tanque<br />
de Diesel; coman<strong>da</strong>r o recolhimento do<br />
medidor para manutenção e etc. (figura 9).<br />
Consulta do histórico de<br />
alarmes e eventos<br />
O registro <strong>da</strong>s ocorrências de alarmes e<br />
eventos (ex.: todos os comandos efetuados<br />
pelo Operador) são enviados pelo Proficy<br />
iFix através de configuração do alarme<br />
ODBC no SCU (System Configuration<br />
Utility) enviado para um servidor de banco<br />
de <strong>da</strong>dos (MySQL), permitindo a qualquer<br />
tempo ao Operador ou Administrador do<br />
Sistema, efetuar consultas, utilizando-se<br />
de recursos de filtros e podendo selecionar<br />
um período, um tag e/ou descrição, tendo<br />
a opção de exportar o resultado <strong>da</strong> consulta<br />
para arquivo no formato csv (figura 10).<br />
Gráficos<br />
Utilizamos dois tipos de gráficos, o de<br />
“Trend Real” e o do “Histórico”.<br />
F7. Tela de comandos <strong>da</strong> XV 102. F8. Tela de Comando <strong>da</strong> B-5920A.<br />
O gráfico de “Trend Real” é usado com os<br />
valores <strong>da</strong> base de <strong>da</strong>dos (que são atualizados<br />
a ca<strong>da</strong> segundo) para acompanhamento do<br />
bombeamento em tempo real <strong>da</strong>s variáveis<br />
dos dutos de pressão, vazão, temperatura e<br />
outras, podendo tomar decisões necessárias<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
case<br />
conforme procedimento operacional. E o<br />
gráfico “Histórico”, como o nome já diz,<br />
é para consulta histórica, preenchimento<br />
de relatórios, efetuar qualquer análise para<br />
melhora do processo e/ou investigar alguma<br />
ocorrência anormal.<br />
15
case<br />
F9. Opções de comando para o operador na tela de Tancagem.<br />
No caso do histórico, os <strong>da</strong>dos são<br />
coletados <strong>da</strong> base de <strong>da</strong>dos a ca<strong>da</strong> 10 segundos<br />
e gravados em arquivo a ca<strong>da</strong> minuto<br />
(figura 11).<br />
Tipo de alarmes<br />
Como citado anteriormente, na parte<br />
inferior do monitor está localiza<strong>da</strong> a tela Barra<br />
Menu onde temos o sumário de alarmes que<br />
lista somente os alarmes ativos. Na tabela<br />
3 são mostrados os alarmes analógicos, as<br />
descrições e as respectivas cores que são<br />
apresentados no sumário de alarmes.<br />
Na tabela 4 temos os alarmes digitais e<br />
suas respectivas descrições e cores.<br />
Gerenciamento de Alarmes<br />
Outro recurso que foi criado através<br />
do Sistema de Supervisão e Controle são<br />
quatro estados operacionais: Parado, Operando,<br />
Partindo e Parando. Tais estados<br />
tem por finali<strong>da</strong>de racionalizar os alarmes<br />
no supervisório, lembrando que segundo<br />
a EEMUA (The Engineering Equipment<br />
And Materials Users Association): “Alarme<br />
é qualquer meio auditivo ou visual que<br />
16 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
F10. Tela de Consulta de Alarmes e Eventos.<br />
indique uma condição anormal associa<strong>da</strong><br />
ao processo ou equipamento, e que exige<br />
uma ação em um tempo restrito”.<br />
Através de um estudo feito utilizando<br />
o histórico do iFix, foi possível definir as<br />
características de ca<strong>da</strong> bombeio. Quando<br />
do estado operacional Partindo ou Parando.<br />
os alarmes dos equipamentos/instrumentos<br />
ao bombeio específico são suprimidos, e<br />
quando dos estados Parado ou Operando<br />
eles são ativados e ajustados com os valores<br />
dos alarmes conforme procedimento operacional,<br />
tudo automaticamente.<br />
Schedule: No Proficy iFix é utiliza<strong>da</strong> a
F11. Tela do Gráficos Trend Real e Hitórico.<br />
Alarme Descrição Cor<br />
HI Alarme alto Vermelho<br />
HIHI Alarme muito alto Viloleta<br />
RATE (ROC)<br />
Este alarme indica que o valor <strong>da</strong> variável excedeu uma taxa<br />
pré-defini<strong>da</strong> de mu<strong>da</strong>nça, num scan <strong>da</strong> base de <strong>da</strong>dos<br />
Vermelho<br />
LO Alarme baixo Vermelho<br />
LOLO Alarme muito baixo Violeta<br />
UNDER<br />
Quando o valor <strong>da</strong> variável é inferior ao valor limite de baixa do<br />
instrumento configurado no iFIX<br />
Azul Cian<br />
OVER<br />
Quando o valor <strong>da</strong> variável é superior ao valor limite alto do<br />
range do instrumento configurado no iFIX<br />
Azul Cian<br />
T3. Alarmes analógicos e suas respectivas descrições e cores.<br />
Alarme Descrição Cor<br />
CFN (Change from Normal Open) Valor mu<strong>da</strong> de um 1 para 0 Azul Cian<br />
CFN (Change from Normal Close) Valor mu<strong>da</strong> de um 0 para 1 Azul Cian<br />
COS (Change of State) Mu<strong>da</strong>nças de valor em qualquer direção Azul Cian<br />
OK (Change from Normal) Retorno para condição normal Verde<br />
T4. Alarmes digitais e suas respectivas descrições e cores.<br />
opção de agen<strong>da</strong>mento de tarefas que podem<br />
ser executa<strong>da</strong>s por evento ou por tempo.<br />
Exemplo de tarefas por evento:<br />
1) O som de alarmes, quando o contador<br />
de alarmes não reconhecidos for maior que<br />
zero será executado um arquivo de som<br />
“beep.wav”.<br />
2) Quando o valor de um tag digital<br />
previamente definido for para 1, serão suprimidos<br />
os alarmes de alguns tags.<br />
Exemplo de tarefas por tempo:<br />
1) To<strong>da</strong> segun<strong>da</strong>-feira, quarta-feira e<br />
sexta-feira será sincronizado o relógio do<br />
CLP através do relógio do Servidor SCADA.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
case<br />
2) To<strong>da</strong> quinta-feira às 08h 30min será<br />
acionado o teste de alarme de emergência<br />
do Terminal.<br />
Conclusão<br />
Através <strong>da</strong> implantação do software Proficy<br />
iFix nos Terminais <strong>da</strong> TRANSPETRO com<br />
os padrões de telas, consultas de histórico de<br />
alarmes e eventos, desenhos de equipamentos/<br />
instrumentos, tabela de cores de status dos<br />
equipamentos/instrumentos e definições dos<br />
alarmes, foi consegui<strong>da</strong> uma maior agili<strong>da</strong>de<br />
nas operações e um aumento <strong>da</strong> segurança<br />
operacional, podendo o Operador tomar<br />
decisões acerta<strong>da</strong>s para o cumprimento <strong>da</strong><br />
missão <strong>da</strong> Transpetro.<br />
Foi alcança<strong>da</strong> também uma maior eficiência<br />
na implementação de novos projetos<br />
pela equipe de Automação e pela equipe<br />
de Manutenção na tarefa de manter todo o<br />
sistema de supervisão e controle funcionando<br />
adequa<strong>da</strong>mente.<br />
MA<br />
Vitor Cássio Duarte Porto é Técnico de Informática<br />
SR <strong>da</strong> Petrobras Transporte S.A – TRANSPETRO<br />
Enzo Bertazini é Professor <strong>da</strong> Unisanta – Universi<strong>da</strong>de<br />
Santa Cecília<br />
17
automação<br />
Soft Starters<br />
Um comparativo técnico entre<br />
essa tecnologia e os demais<br />
sistemas de parti<strong>da</strong> de motores<br />
Com certeza, a maior parte <strong>da</strong><br />
carga elétrica em uma indústria,<br />
seja ela de processos contínuos<br />
ou discretos, é a motorização.<br />
Projetar sistemas de parti<strong>da</strong> de<br />
motores, portanto, há muito é<br />
um desafio para os integradores<br />
de tecnologia. Conheça através<br />
deste artigo as principais<br />
técnicas de parti<strong>da</strong> de motores,<br />
bem como uma análise sobre o<br />
mais popular sistema estático:<br />
o soft-starter<br />
Alexandre Capelli<br />
saiba mais<br />
Inversores de Frequência<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 02<br />
Controle de veloci<strong>da</strong>de e torque de<br />
motores trifásicos<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 08<br />
Soft Starters - Parti<strong>da</strong> Suave Para<br />
Motores de Indução<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 14<br />
Controle de Motores Algoritmos<br />
Complexos para Microcontroladores<br />
XMC4000, <strong>da</strong> Infineon<br />
Saber Eletrônica 460<br />
Controle de Motores DC,<br />
Solenóides e Relés Através <strong>da</strong><br />
Interface LPT<br />
Saber Eletrônica 442<br />
18 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
Sistemas de Parti<strong>da</strong><br />
Eletrodinâmicos<br />
Existem várias configurações de parti<strong>da</strong><br />
de motores que utilizam apenas contatores,<br />
relés e botoeiras. As três mais comuns são:<br />
parti<strong>da</strong> direta, com autotransformador, e<br />
parti<strong>da</strong> estrela/triângulo.<br />
Parti<strong>da</strong> direta<br />
A parti<strong>da</strong> direta é o circuito mais simples,<br />
conforme podemos observar pela figura 1.<br />
Um simples contato em conjunto com um<br />
relé térmico é o necessário.<br />
“Mas até que ponto posso usar a<br />
parti<strong>da</strong> direta sem comprometer o bom<br />
funcionamento do sistema?”<br />
Para responder esta pergunta, vamos<br />
ignorar as implicações mecânicas sobre<br />
a carga (inércia, resistência dos materiais<br />
envolvidos, etc.), e considerar apenas as<br />
implicações elétricas.<br />
O “impacto” sobre a instalação dependerá<br />
de dois fatores: a magnitude <strong>da</strong> corrente, ou<br />
melhor, do pico de corrente de parti<strong>da</strong>; e a<br />
capaci<strong>da</strong>de <strong>da</strong> rede de absorver a corrente<br />
de parti<strong>da</strong> (“in-rush”).<br />
De um modo geral, não se aconselha<br />
prover parti<strong>da</strong> direta a motores com mais de<br />
3 CV de potência, considerando um motor<br />
trifásico de 220 VCA, pois estamos tratando,<br />
então, de aproxima<strong>da</strong>mente 10 A de corrente<br />
total, em regime normal de funcionamento.<br />
Ora, um motor pode atingir até sete<br />
vezes sua corrente nominal no instante <strong>da</strong><br />
parti<strong>da</strong>. No exemplo, teríamos cerca de 70<br />
A. Dependendo <strong>da</strong> inércia mecânica, os<br />
sistemas de proteção podem atuar antes<br />
do motor atingir sua veloci<strong>da</strong>de nominal.<br />
Parti<strong>da</strong> com autotransformador<br />
O princípio de funcionamento <strong>da</strong> parti<strong>da</strong><br />
com autotransformador é bem simples. Através<br />
<strong>da</strong> figura 2 podemos entender melhor<br />
seu funcionamento. No instante <strong>da</strong> parti<strong>da</strong><br />
os contatores K 2 e K 3 fecham-se, enquanto<br />
K 1 permanece aberto. Desta maneira o motor<br />
parte com tensão reduzi<strong>da</strong>, oriun<strong>da</strong> de um<br />
“tap” do transformador. Geralmente, esse<br />
é construído de modo a gerar entre 50 %<br />
<strong>da</strong> tensão <strong>da</strong> rede, a 65 % dela.<br />
Uma vez que a inércia é venci<strong>da</strong>, K 2 e K 3<br />
abrem, e K 1 liga o motor diretamente à rede.<br />
Essa transição pode ser feita manualmente<br />
através de botoeiras, ou automaticamente<br />
com relés temporizadores.<br />
A figura 3 mostra como os valores de<br />
pico são drasticamente reduzidos com 50<br />
% de tensão.
F1. Circuito para Parti<strong>da</strong> Direta.<br />
Parti<strong>da</strong> estrela / delta<br />
A figura 4 ilustra outro famoso sistema<br />
de parti<strong>da</strong>, talvez, até o mais famoso de todos.<br />
Trata-se <strong>da</strong> parti<strong>da</strong> estrela/delta.<br />
O princípio de funcionamento baseia-se<br />
na alteração do “fechamento” <strong>da</strong>s bobinas.<br />
Quando estas estão liga<strong>da</strong>s em estrela, a<br />
tensão sobre ca<strong>da</strong> uma é igual a <strong>da</strong> rede<br />
elétrica dividi<strong>da</strong> por √3. Após a parti<strong>da</strong>,<br />
o fechamento mu<strong>da</strong> para delta. Agora, a<br />
tensão em ca<strong>da</strong> bobina é igual a <strong>da</strong> rede.<br />
Qual a lógica de<br />
funcionamento desse sistema?<br />
Na condição inicial de parti<strong>da</strong> do motor<br />
(estrela), K 1 , K 2 , e K 3 estão desligados e a<br />
rede RST está sob tensão.<br />
Pulsando-se o botão S 1 , a bobina do<br />
contador K 2 e o relé temporizador K 6 serão<br />
alimentados, fechando os contatos de selo e<br />
o contator K 2 , que mantém energiza<strong>da</strong>s as<br />
bobinas dos contatores K 1 e K 2 .<br />
Uma vez energiza<strong>da</strong>s as bobinas de K 2<br />
e K 1 , fecham-se os contatos principais e o<br />
motor é acionado na ligação estrela.<br />
Após o tempo relativo ao ajuste do relé<br />
temporizador, este é ativado fazendo com<br />
que o contato (15 – 16) desligue K 2, abrindo<br />
seus contatos principais.<br />
Com a bobina K 2 desenergiza<strong>da</strong>, energiza-<br />
-se a bobina de K 3 , que acionará o motor<br />
em triângulo.<br />
A para<strong>da</strong> do motor dá-se pelo botão S 0 ,<br />
que interrompe a bobina de K 1 e seus contatos<br />
(13-14) e (23-24), desligando a bobina K 3 .<br />
O sistema conta com uma proteção, a<br />
qual estando o motor em movimento, o<br />
contato K 3 (31-32) fica aberto e impede a<br />
energização acidental <strong>da</strong> bobina K 2 .<br />
Reparem através <strong>da</strong> figura 5 como o<br />
tempo de “sobrecarga” fica reduzido com<br />
este sistema.<br />
Soft-Starter<br />
Soft-Starter, também conhecido como<br />
“parti<strong>da</strong> suave” é um equipamento eletrônico,<br />
de acionamento estático, que reduz a tensão<br />
F2. Funcionamento <strong>da</strong> Parti<strong>da</strong> com Autotransformador em 65% <strong>da</strong> tensão <strong>da</strong> rede.<br />
F3. Redução dos valores de pico com 50% <strong>da</strong> tensão.<br />
para o motor no instante <strong>da</strong> parti<strong>da</strong>. Basicamente,<br />
ele apresenta dois ajustes: corrente de<br />
parti<strong>da</strong> e torque. Alguns modelos, ao invés<br />
do torque, disponibilizam o tempo em que<br />
se deseja até o motor atingir a veloci<strong>da</strong>de de<br />
rotação nominal.<br />
Sua estrutura interna pode ser vista na<br />
figura 6. O circuito de parti<strong>da</strong> é constituído<br />
por uma malha de controle, geralmente, feita<br />
com amplificadores operacionais.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
automação<br />
Uma amostra de rede é injeta<strong>da</strong> em um<br />
circuito integrador, que pode atrasar o ângulo<br />
de disparo numa faixa típica que varia de 10<br />
% a 70 % <strong>da</strong> potência nominal do motor.<br />
Uma ponte feita de tiristores tem seu<br />
ângulo de disparo determinado pela malha<br />
de controle.<br />
Desta forma, a tensão e, consequentemente,<br />
a corrente no motor sobe segundo<br />
uma rampa, cuja inclinação é determina<strong>da</strong><br />
19
automação<br />
F4. Sistema de parti<strong>da</strong> Estrela / Delta.<br />
F5. Redução do tempo de sobrecarga no Sistema Estrela / Delta.<br />
Como Identificar Soft-Starters<br />
Muitas vezes o fabricante não revela qual é a<br />
arquitetura <strong>da</strong> ponte de tiristores utiliza<strong>da</strong> no<br />
seu produto. Entretanto, o leitor já deve ter<br />
percebido o quanto este aspecto é importante.<br />
Separar um tipo do outro é um trabalho simples<br />
e rápido. Basta para isto um multímetro.<br />
Colocando na escala Ω ou diodos, encostamos<br />
as pontas de prova entre entra<strong>da</strong> e saí<strong>da</strong> de<br />
ca<strong>da</strong> fase, e verificamos qual a leitura.<br />
Caso esteja aberta em ambos os sentidos e<br />
20 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
nas três fases, significa que o equipamento<br />
tem uma ponte totalmente controla<strong>da</strong>.<br />
To<strong>da</strong> fase que apresentar valor ôhmico<br />
igual a zero ohm não é controla<strong>da</strong>. Caso<br />
haja uma leitura igual a 0,7 na escala de<br />
diodos, significa que tem diodos para o<br />
semiciclo negativo.<br />
Resumindo, uma simples operação de<br />
“checagem” com o multímetro determina<br />
a arquitetura do dispositivo.<br />
por ajustes disponíveis ao usuário. Uma<br />
vez que a rampa atinja seu ápice, o valor de<br />
tensão no motor é igual ao <strong>da</strong> rede (ângulo<br />
de disparo próximo a zero grau).<br />
A figura 7 mostra um soft-starter instalado.<br />
Ele é alocado em série com o motor<br />
e conectado à rede elétrica via contator e<br />
proteção térmica e eletromagnética.<br />
Considerações Importantes<br />
Sobre Equipamentos<br />
de Parti<strong>da</strong> Suave<br />
Antes de comprar um soft-starter é bom<br />
entender muito bem seus aspectos construtivos,<br />
face às necessi<strong>da</strong>des <strong>da</strong> carga.<br />
Controle de tensão dos elementos<br />
chaveadores<br />
Há vários tipos de soft-starters no mercado.<br />
Temos, então, uma grande varie<strong>da</strong>de<br />
de preços e de performance.<br />
O modelo mais econômico é aquele que<br />
controla apenas uma <strong>da</strong>s três fases, conforme<br />
ilustra a figura 8.<br />
Sua vantagem é o baixíssimo custo, às<br />
custas, é claro, de uma assimetria de potência<br />
entre as fases.<br />
Conforme podemos ver, apenas uma<br />
delas tem sua tensão reduzi<strong>da</strong> na parti<strong>da</strong>,<br />
enquanto as demais são liga<strong>da</strong>s diretamente<br />
ao motor. O dispositivo funciona bem,<br />
porém, gera mais harmônicas.<br />
Um outro tipo muito comum é o <strong>da</strong><br />
figura 9, onde duas fases (estrategicamente<br />
“R” e “T”) são controla<strong>da</strong>s. Embora mais<br />
caro que o anterior, reduz a assimetria e<br />
harmônicas na rede.<br />
Há ain<strong>da</strong> o tipo ilustrado na figura 10,<br />
onde um SCR por fase controla o semiciclo<br />
positivo de ca<strong>da</strong> uma. Os semiciclos negativos<br />
não têm controle, e são entregues ao motor<br />
integralmente, via os diodos em antiparalelo<br />
com SCR.<br />
A figura 11 nos traz o “top” de linha<br />
onde as três fases são totalmente controla<strong>da</strong>s.<br />
Com uma eletrônica de controle mais<br />
elabora<strong>da</strong>, permite maior flexibili<strong>da</strong>de no<br />
uso, e reduz o ruído elétrico na rede.<br />
Malha de controle<br />
Outro parâmetro muito importante é o<br />
controle <strong>da</strong> ponte de tiristores. Na ver<strong>da</strong>de,<br />
ele pode ser de dois tipos: malha aberta ou<br />
malha fecha<strong>da</strong>.<br />
O controle de malha aberta é bem<br />
mais simples, e, através de um ou dois
F6. Aspecto físico e estrutura interna de um Soft-Starter.<br />
F7. Soft-Starter instalado.<br />
F9. Tipo de soft-starter que controla duas<br />
fases (R e T).<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
automação<br />
F8. O soft-starter<br />
controla somente<br />
uma <strong>da</strong>s três<br />
fases.<br />
21
automação<br />
potenciômetros externos, o usuário pode<br />
ajustar a rampa de aceleração do motor.<br />
Normalmente, a faixa utiliza<strong>da</strong> vai de 10<br />
% a 70 % <strong>da</strong> potência nominal na parti<strong>da</strong>,<br />
chegando aos 100 % após venci<strong>da</strong> a inércia.<br />
Neste caso não há sensores de corrente,<br />
consequentemente, o controle opera sem um<br />
F10. Controle parcial <strong>da</strong>s três fases (R, S e T).<br />
F11. Soft-start que controla totalmente as 3 fases (R, S e T).<br />
F12. Estrutura interna de um Inversor de Frequência.<br />
22 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
feedback. O soft-starter em malha fecha<strong>da</strong>,<br />
por outro lado, é muito parecido fisicamente<br />
com um inversor de frequência. Ele tem uma<br />
IHM (Interface homem-máquina), e que<br />
pode ser programa<strong>da</strong> com vários parâmetros.<br />
Sensores de corrente estabelecem um<br />
feedback ao equipamento. Assim, é possível<br />
programar-se um “set point” de corrente.<br />
O controle regula os ângulos de disparo<br />
de modo que este valor seja respeitado e,<br />
mais que isso, equalizado pelas três fases.<br />
Neste caso, nem é preciso obter informações<br />
do fabricante ou fazer testes para<br />
saber se o soft-starter é de malha aberta ou<br />
fecha<strong>da</strong>. Se tiver uma IHM, e dispõe de<br />
vários parâmetros, é fecha<strong>da</strong>. Por outro<br />
lado, se apresentar apenas dois ou três potenciômetros<br />
de ajuste , é aberta.<br />
Soft-Starter x Motores de Passo<br />
É consenso de especialistas em controle<br />
que utilizar sistemas de parti<strong>da</strong> suave em<br />
motores de passo e/ou servomotores não é<br />
uma boa ideia.<br />
Esses motores apresentam um grande<br />
número de bobinas, e seu rotor é um ímã<br />
permanente.<br />
Ora, essas características construtivas<br />
foram desenvolvi<strong>da</strong>s justamente para fornecer<br />
alto torque em baixas veloci<strong>da</strong>des, ou<br />
até veloci<strong>da</strong>de zero. Caso haja necessi<strong>da</strong>de<br />
de algum controle de parti<strong>da</strong>, que este seja<br />
feito por um inversor de frequência, e não<br />
por um soft-starter.<br />
Limites<br />
O soft-starter pode ser instalado de modo<br />
a acionar o motor durante sua parti<strong>da</strong> e seu<br />
funcionamento, ou somente na sua parti<strong>da</strong>.<br />
No primeiro caso, o dispositivo controla<br />
a parti<strong>da</strong> e, após venci<strong>da</strong> a inércia, conecta<br />
o motor à rede através <strong>da</strong> sua ponte tiristoriza<strong>da</strong>.<br />
Como, agora, o ângulo do disparo<br />
é aproxima<strong>da</strong>mente zero grau, o efeito<br />
assemelha-se como se o soft-starter fosse um<br />
simples “jumper”.<br />
No segundo caso, o equipamento aciona<br />
o motor apenas na parti<strong>da</strong> e, depois, é<br />
“curto-circuitado” por um contator.<br />
Por esta razão, e por fazer o papel de um<br />
contator em determina<strong>da</strong>s situações, a norma<br />
que rege esse equipamento e estabelece seus<br />
limites é a mesma dos contatores: IEC 947-4-2.<br />
Soft-Starter x Inversor<br />
de Frequência<br />
Cui<strong>da</strong>do! Por mais parecidos que eles<br />
sejam fisicamente, não confun<strong>da</strong> soft-starter<br />
com inversor de frequência.<br />
Tanto o princípio de funcionamento<br />
quanto a função são diferentes.<br />
O soft-starter funciona segundo a redução<br />
<strong>da</strong> tensão de parti<strong>da</strong>, através de desloca-
mento do ângulo de disparo de uma ponte<br />
tiristoriza<strong>da</strong>. Sua função é, apenas e tão<br />
somente, controlar o motor no instante <strong>da</strong><br />
parti<strong>da</strong>. Após isto, a rede elétrica é conecta<strong>da</strong><br />
diretamente ao motor. Todo o processo<br />
acontece em 60 Hz.<br />
O inversor de frequência, por outro lado,<br />
tem a estrutura de acordo com a figura 12.<br />
A rede é retifica<strong>da</strong>, filtra<strong>da</strong>, e aplica<strong>da</strong> a<br />
uma ponte de IGBTs. Esses são chaveados em<br />
frequência de até 16 kHz. O equipamento<br />
controla não somente a parti<strong>da</strong> de motor,<br />
mas é capaz de variar sua veloci<strong>da</strong>de de<br />
modo a manter o torque constante, através<br />
do que chamamos curva V/f.<br />
Resumindo, um inversor pode substituir<br />
sempre um soft-starter, mas, o contrário<br />
não é ver<strong>da</strong>deiro. Para entender melhor a<br />
F13. Comparação entre Parti<strong>da</strong> Direta e Parti<strong>da</strong> com Soft-Starter.<br />
função de soft-starter, notem a figura 13.<br />
Enquanto uma parti<strong>da</strong> direta apresenta<br />
picos de corrente de até sete vezes a nominal,<br />
por um longo período, o soft-starter provê<br />
picos <strong>da</strong> metade desse valor, por um tempo<br />
significativamente menor.<br />
Conclusão<br />
Os soft-starters podem variar muito em<br />
desempenho (e preço). Podemos encontrar o<br />
mais elementar de todos, onde apenas uma fase<br />
é controla<strong>da</strong>, e não há feedback no processo<br />
(malha aberta, até equipamentos de malha<br />
fecha<strong>da</strong>) e pontes totalmente controla<strong>da</strong>s.<br />
Nesses casos, o dispositivo tem sua própria<br />
IHM. A escolha por um ou outro não depende<br />
<strong>da</strong> sofisticação que o processo exige, mas sim<br />
<strong>da</strong> relação custo/benefício.<br />
MA
automação<br />
Automatismos<br />
Eletromecânicos<br />
Parte 2<br />
Veremos nesta segun<strong>da</strong> e última parte do artigo, dois<br />
métodos independentes para análise do comportamento<br />
de sistemas de controle nos automatismos eletromecânicos<br />
saiba mais<br />
Enten<strong>da</strong> os CLPs<br />
<strong>Mecatrônica</strong> Fácil 49<br />
CLPs e Programação Hardware<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 41<br />
Programação de um CLP Modos de<br />
programação<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 46<br />
O funcionamento <strong>da</strong> memória de<br />
um CLP<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 42<br />
Linguagem de Programação de<br />
Robôs<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 16<br />
24 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
Filipe Pereira<br />
Representação de<br />
Automatismos – o GRAFCET<br />
Numerosos processos industriais consistem<br />
na realização de uma série de ativi<strong>da</strong>des<br />
e operações, seguindo uma sequência determina<strong>da</strong>.<br />
Os automatismos que controlam este<br />
tipo de processos não podem ser puramente<br />
sequenciais, sem que haja combinação de<br />
partes combinatórias com partes sequenciais.<br />
Um dos métodos que se empregam para<br />
descrever o comportamento dos sistemas de<br />
controle de forma independente <strong>da</strong> tecnologia<br />
com os quais estão associados, e em especial<br />
aqueles que apresentam características sequenciais,<br />
foi desenvolvido pela A.F.C.E.T.<br />
(Association Française pour la Cybernétique<br />
Économique et Technique), e se denomina<br />
GRAFCET (Gráfico Funcional de Controle<br />
de Etapas e Transições). É importante<br />
salientar que diversos autômatos programáveis<br />
(CLPs), entre os quais se incluem os SIMATIC<br />
S5 e S7, incorporam instruções ou formas<br />
de programação que permitem introduzir<br />
diretamente o GRAFCET.<br />
Os princípios do GRAFCET e naqueles<br />
que se baseiam as suas aplicações, são<br />
ilustrados na figura 1.<br />
Os elementos-base e as regras de evolução<br />
do GRAFCET serão descritos no decorrer<br />
do artigo.<br />
Elementos gráficos de base<br />
Estes elementos constituem os símbolos<br />
a partir dos quais se desenha e constrói o<br />
gráfico funcional. Os elementos básicos são<br />
os seguintes:<br />
• As etapas representam ca<strong>da</strong> um dos<br />
estados do sistema e devem corresponder<br />
a uma situação tal que as saí<strong>da</strong>s<br />
depen<strong>da</strong>m unicamente <strong>da</strong>s entra<strong>da</strong>s<br />
ou, dizendo de outra maneira, a relação<br />
de entra<strong>da</strong>s e saí<strong>da</strong>s dentro de uma<br />
etapa é puramente combinatória. O<br />
símbolo empregado para representar<br />
uma etapa é um quadrado com um<br />
número ou símbolo no seu interior,<br />
que o identifica e distingue dos outros<br />
elementos. As etapas iniciais são aquelas<br />
em que se posiciona o sistema ao<br />
iniciar-se o processo pela primeira vez<br />
e são representa<strong>da</strong>s por um quadrado<br />
com linha dupla (figura 2).<br />
• As linhas de evolução unem entre si as<br />
etapas que, por sua vez, representam<br />
as ativi<strong>da</strong>des consecutivas. As linhas<br />
terão um sentido de orientação de<br />
cima para baixo sempre, a não ser<br />
que se represente uma seta orienta<strong>da</strong><br />
em sentido contrário.<br />
• As transições, que representam as<br />
condições lógicas necessárias para que
a ativi<strong>da</strong>de <strong>da</strong> etapa seja finaliza<strong>da</strong><br />
e se inicie a (ou as) etapas seguintes<br />
consecutivas. Estas condições lógicas<br />
obtêm-se por combinação de variáveis<br />
denomina<strong>da</strong>s de receptivi<strong>da</strong>des. Graficamente,<br />
representam-se as transições<br />
por uma linha cruza<strong>da</strong> sobre as linhas<br />
de evolução entre as etapas.<br />
• Os retornos (ou reenvios) são símbolos<br />
em forma de setas que indicam<br />
a procedência ou destino <strong>da</strong>s linhas<br />
de evolução. As setas de reenvio<br />
permitem fracionar um gráfico ou<br />
evitar a existência de um grande<br />
número de linhas de evolução com<br />
cruzes excessivas.<br />
• Duas linhas de evolução que se cruzem,<br />
devem interceptar-se, com o princípio<br />
de que não estão uni<strong>da</strong>s. As regras<br />
dos cruzamentos e <strong>da</strong>s bifurcações<br />
explicam-se em detalhe no módulo<br />
<strong>da</strong>s estruturas do GRAFCET.<br />
• Quando se desenha o gráfico de<br />
evolução, por qualquer caminho que<br />
seja possível, deve-se alternar sempre<br />
uma etapa e uma transição. A regra<br />
básica <strong>da</strong> sintaxe do GRAFCET é<br />
que entre 2 etapas deve existir uma e<br />
uma só condição de transição, mesmo<br />
que esta possa vir expressa<strong>da</strong> por<br />
uma função de lógica combinatória,<br />
com a necessi<strong>da</strong>de subjacente, que dê<br />
sempre como resultado um bit (1 =<br />
condição ver<strong>da</strong>deira, 0 = condição<br />
falsa). (figura 3).<br />
Mensagens de interpretação<br />
Estas mensagens podem ser textos,<br />
símbolos ou equações lógicas associados a<br />
etapas ou transições para indicar a ativi<strong>da</strong>de<br />
desenvolvi<strong>da</strong>, ou as relações entre as variáveis<br />
do sistema que se devem cumprir. Podem-se<br />
distinguir dois tipos de mensagens:<br />
• Mensagens de ação associa<strong>da</strong>s a ca<strong>da</strong><br />
etapa. Indicam qual é a ativi<strong>da</strong>de a<br />
desenrolar-se nessa etapa quando está<br />
ativa, podendo ser indica<strong>da</strong>s em forma<br />
de texto ou em forma de equações<br />
lógicas que indicam a relação entre<br />
saí<strong>da</strong>s-entra<strong>da</strong>s.<br />
• Mensagens de receptivi<strong>da</strong>de associa<strong>da</strong>s<br />
a ca<strong>da</strong> transição. Estas mensagens<br />
indicam as condições lógicas necessárias<br />
e suficientes para passar de<br />
ca<strong>da</strong> etapa para a etapa consecutiva,<br />
ou consecutivas.<br />
F1. Aplicação do GRAFCET em um Sistema de Controle de Automatismo.<br />
F2. Etapas de transição. F3. Etapas ativas e inativas.<br />
F4. Exemplo do comportamento dinâmicos de um sistema de controle.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
automação<br />
25
automação<br />
F5. Exemplo <strong>da</strong> evolução de Transições.<br />
F6. Convergência e Divergência no "OU".<br />
F7. Convergência e Divergência no "Y".<br />
26 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
Regras de evolução<br />
Estas regras permitem definir e interpretar<br />
de forma unívoca o comportamento<br />
dinâmico do sistema. Algumas fazem referência<br />
a etapas e outras a transições, pelo<br />
que algumas se tornam redun<strong>da</strong>ntes entre si.<br />
1) Ca<strong>da</strong> etapa tem associa<strong>da</strong> uma variável<br />
de estado Xi de tipo bit.<br />
2) Distinguem-se dois estados possíveis<br />
de uma etapa: ativa ou inativa.<br />
Diremos que uma etapa está ativa<br />
quando a sua variável de estado vale<br />
1 e inativa quando vale 0.<br />
3) Denominaremos arranque inicial<br />
(a frio) ao estado de início de um<br />
processo automático sem guar<strong>da</strong>r em<br />
memória qualquer situação anterior.<br />
A ordem de arranque inicial (início<br />
do processo) pode ser efetua<strong>da</strong> por<br />
um operador humano ou provir de<br />
um sistema automático hierarquicamente<br />
superior. Após um arranque<br />
inicial, são ativa<strong>da</strong>s to<strong>da</strong>s as etapas<br />
iniciais e ficam inativas to<strong>da</strong>s as<br />
outras. Figura 4<br />
4) Denominaremos arranque “a quente”<br />
à ação de reinício de um automatismo<br />
quando este guar<strong>da</strong> na sua memória<br />
alguma situação anterior. Esta situação<br />
pode corresponder a um re-arranque<br />
sem que haja a per<strong>da</strong> do contexto anterior,<br />
ou seja, mantendo memoriza<strong>da</strong>s<br />
as variáveis de estado do processo.<br />
Num arranque “a quente” podem-se<br />
ativar as etapas iniciais ou manter<br />
o contexto, ou o estado anterior ao<br />
arranque “a quente”. Esta decisão só<br />
responderia por uma parte específica<br />
do automatismo destinado a executar,<br />
denominando-se de tarefa prévia.<br />
5) Durante a evolução normal do processo,<br />
uma etapa “não inicial” se<br />
ativará, quando está ativa<strong>da</strong> a etapa<br />
anterior e se cumpram as condições<br />
de transição entre ambas (figura 5).<br />
6) Qualquer etapa desativa-se quando<br />
se cumprem as condições de transição<br />
<strong>da</strong> seguinte ou seguintes, e essa<br />
mesma transição se tenha efetuado.<br />
7) Uma transição pode encontrar-se em<br />
uma <strong>da</strong>s quatro situações seguintes:<br />
• Não vali<strong>da</strong><strong>da</strong>: A etapa ou etapas<br />
imediatamente anteriores ou seguintes<br />
não estão ativas.<br />
• Vali<strong>da</strong><strong>da</strong>: A etapa ou etapas imediatamente<br />
anteriores estão ativas,
mas não se cumpre a condição<br />
lógica de transição.<br />
• Prepara<strong>da</strong> para transpor: A etapa<br />
ou etapas imediatamente anteriores<br />
estão ativas e se cumpre<br />
a condição lógica de transição.<br />
• Transposta: Foi ativa<strong>da</strong> a etapa ou<br />
etapas imediatamente seguintes,<br />
e foi desativa<strong>da</strong> a etapa ou etapas<br />
imediatamente anteriores.<br />
8) Só se poderá transpor uma transição<br />
se esta está propriamente vali<strong>da</strong><strong>da</strong>.<br />
9) To<strong>da</strong> transição prepara<strong>da</strong> para transpor<br />
será imediatamente transposta.<br />
10) Se há varias transições prepara<strong>da</strong>s para<br />
serem transpostas simultaneamente,<br />
serão transpostas simultaneamente. A<br />
transposição de uma transição implica<br />
automaticamente a desativação de to<strong>da</strong>s<br />
as etapas imediatamente anteriores.<br />
11) Se durante o percurso de funcionamento<br />
de um automatismo, uma<br />
etapa deve ser simultaneamente ativa<strong>da</strong><br />
e desativa<strong>da</strong>, a mesma etapa<br />
permanecerá ativa<strong>da</strong>.<br />
12) O gráfico de evolução expressado no<br />
GRAFCET deve ser sempre fechado,<br />
sem deixar qualquer caminho aberto.<br />
Efetivamente, tal circunstância demonstraria<br />
uma incoerência ou uma<br />
situação na qual o processo é incapaz<br />
de continuar. Naturalmente, podem<br />
existir situações em que a saí<strong>da</strong> tenha<br />
que iniciar o processo mediante algum<br />
sinal externo.<br />
Princípios complementares<br />
1) Denominaremos evento a qualquer<br />
situação na qual se produza a modificação<br />
de pelo menos uma <strong>da</strong>s<br />
variáveis que intervêm no sistema.<br />
Assim, um evento corresponde sempre<br />
a um flanco de subi<strong>da</strong> ou de desci<strong>da</strong><br />
de uma variável lógica.<br />
2) Dois eventos podem estar entre<br />
si inter-relacionados ou não inter-<br />
-relacionados. Diremos que estão<br />
inter-relacionados entre si quando:<br />
• Estão associados a uma mesma<br />
variável lógica. Por exemplo: o<br />
flanco de subi<strong>da</strong> de uma variável<br />
A e o flanco de desci<strong>da</strong> do seu<br />
complementar, A, estão inter-<br />
-relacionados.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
automação<br />
• Estão associados a duas variáveis<br />
lógicas que possuem um intersecção<br />
comum. Por exemplo,<br />
as variáveis X e Y tais que X =<br />
C + A e Y = B . C, estão inter-<br />
-relaciona<strong>da</strong>s em virtude de que<br />
um flanco de subi<strong>da</strong> de C pode<br />
provocar um flanco de subi<strong>da</strong><br />
simultâneo de X e Y.<br />
3) Considera-se que, formalmente, dois<br />
eventos externos não inter-relacionados<br />
nunca se podem produzir (acontecer)<br />
simultaneamente. Sempre haverá<br />
uma pequena diferença de tempo<br />
entre eles que fará com que não sejam<br />
simultâneos.<br />
Estrutura Básicas do GRAFCET<br />
A representação de automatismos mediante<br />
o GRAFCET compõe-se de três<br />
estruturas básicas, a saber:<br />
Sequência Linear<br />
É uma estrutura simples e que consiste<br />
em etapas uni<strong>da</strong>s consecutivamente pelas<br />
linhas de evolução e condições de transição.<br />
A estrutura linear aparece quase sempre em<br />
27
automação<br />
F8. Exemplo de Sistema de Manipulação.<br />
nível de uma descrição genérica com macroetapas<br />
e também como parte de estruturas<br />
mais complexas. As suas proprie<strong>da</strong>des são<br />
as seguintes:<br />
• Dentro de um ramo de uma sequência<br />
linear, somente uma etapa deve estar<br />
ativa num instante determinado.<br />
• Ativa-se uma etapa quando se encontrar<br />
ativa<strong>da</strong> a anterior e se cumpram<br />
as condições de transição entre ambas.<br />
• A ativação de uma etapa implica<br />
automaticamente a desativação <strong>da</strong><br />
etapa anterior.<br />
• Uma sequência linear pode fazer parte<br />
de uma estrutura mais complexa.<br />
Convergência e Divergência no “OU”<br />
A divergência e a convergência no “OU”<br />
também chama<strong>da</strong> de bifurcação, emprega-se<br />
para representar processos alternativos que<br />
devem executar-se dependendo de certas<br />
condições lógicas. Estabelecendo uma<br />
analogia entre as linguagens informáticas,<br />
a bifurcação “OU” corresponde a uma<br />
estrutura do tipo “IF... THEN... ELSE”.<br />
Em segui<strong>da</strong>, o subprocesso que se seguirá<br />
a ca<strong>da</strong> caso dependerá de quais sejam as<br />
condições de transição que se cumpram<br />
a partir <strong>da</strong> etapa prévia à bifurcação. Não<br />
é imprescindível que os subprocessos que<br />
partem de uma mesma divergência devam<br />
confluir numa mesma convergência. Do<br />
exposto, pode-se deduzir que: o que ocorrerá<br />
28 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
em todo o processo é que to<strong>da</strong> a divergência<br />
implicará a existência de uma convergência<br />
em algum lugar do ciclo. As proprie<strong>da</strong>des<br />
básicas que cumprem a estrutura <strong>da</strong> bifurcação<br />
no “OU” são as seguintes:<br />
• A partir do ponto de divergência o<br />
processo poderá evoluir por outros<br />
caminhos distintos alternativos, ca<strong>da</strong><br />
um dos quais deve ter sua própria<br />
condição de transição. Atente para<br />
a figura 6.<br />
• As condições de transição dos diversos<br />
caminhos de divergência têm de ser<br />
mutuamente exclusivos entre si (intersecção<br />
nula), pelo que o processo<br />
só poderá progredir em ca<strong>da</strong> caso<br />
por um deles.<br />
• Em nível do gráfico global, os caminhos<br />
distintos iniciados como<br />
divergência em “OU” devem confluir<br />
num ou em mais pontos de convergência<br />
em “OU”, ou seja, a estrutura<br />
deve ser globalmente fecha<strong>da</strong> e não<br />
podem existir caminhos abertos, o<br />
que colocaria situações sem saí<strong>da</strong><br />
possível.<br />
Divergência e Convergência em “Y”<br />
A divergência e convergência em “Y”,<br />
que chamaremos conjuntamente bifurcação<br />
em “Y”, é uma estrutura que se emprega<br />
para representar processos que se iniciam<br />
simultaneamente, e se executam de for-<br />
ma independente com tempos distintos e<br />
condicionam a continuação se não tiverem<br />
terminados todos eles.<br />
Como exemplo teremos o caso de uma<br />
estação mecânica com um prato giratório<br />
de três posições, uma para alimentação e<br />
evacuação de peças, outra para prender a<br />
peça e a terceira para a abertura de rosca. As<br />
três operações iniciam-se simultaneamente<br />
e não pode prosseguir o processo enquanto<br />
não hajam terminado as três operações ou<br />
tarefas.<br />
Vale o mesmo que acontece para as<br />
bifurcações em “OU”, não é imprescindível<br />
que os subprocessos simultâneos que partem<br />
de uma mesma divergência devam confluir<br />
numa mesma convergência. Veja a figura 7.<br />
Pelo que é imprescindível que o gráfico,<br />
visto globalmente, seja fechado. As proprie<strong>da</strong>des<br />
que cumprem as convergências e<br />
divergências em “Y” são as seguintes:<br />
• A partir do ponto de divergência, o<br />
processo evoluirá por vários caminhos<br />
em ca<strong>da</strong> vez, executando várias tarefas<br />
simultaneamente.<br />
• A condição de transição para iniciar as<br />
tarefas simultâneas é única e comum<br />
para to<strong>da</strong>s elas.<br />
• Em nível de gráfico global, os caminhos<br />
distintos iniciados como divergência<br />
em “Y” devem confluir em um<br />
ou mais pontos de convergência em<br />
“Y”. Dito de outra forma, a estrutura<br />
deve ser globalmente fecha<strong>da</strong> e não<br />
podem existir caminhos abertos,<br />
pelo que poderão ocorrer situações<br />
sem saí<strong>da</strong> possível.<br />
• A convergência em “Y” impõe por<br />
si uma condição de transição: to<strong>da</strong>s<br />
as tarefas que confluam a ela devem<br />
ter terminado, para que o processo<br />
possa continuar.<br />
Desenhando com o GRAFCET<br />
Desenharemos com o GRAFCET,<br />
aplicando-o ao sistema de manipulação<br />
<strong>da</strong> figura 8.<br />
1° Fase – GRAFCET Funcional<br />
Nesta primeira fase realiza-se o GRA-<br />
FCET descritivo do processo, ou seja, como<br />
uma sequência de ações a desenrolar-se sem<br />
definir a forma nem os meios empregados<br />
para as executar.<br />
E o processo apresenta-se como uma<br />
sucessão de etapas, indicando ao lado de
ca<strong>da</strong> uma <strong>da</strong>s ações a desenrolar e entre<br />
elas as condições de transição (figura 9).<br />
2º Fase – GRAFCET com Atuadores<br />
e Sensores<br />
Na 2ª fase de desenho devem-se determinar<br />
quais são os atuadores que executarão<br />
operações distintas, por exemplo<br />
cilindros pneumáticos, motores elétricos,<br />
eletroválvulas, etc.<br />
E os sensores, por exemplo geradores de<br />
pulsos, fins de curso, detectores de proximi<strong>da</strong>de<br />
indutivos, capacitivos, ópticos, etc.,<br />
que passarão a constituir-se como sinais de<br />
transição do sistema. O GRAFCET ficaria<br />
então segundo se apresenta na figura 10.<br />
3° Fase – Desenho do Sistema de<br />
Controle<br />
Uma vez obtido o GRAFCET contendo<br />
todos os acionamentos, atuadores e sensores,<br />
este pode ser utilizado para o desenho do<br />
sistema de controle, com os componentes<br />
de uma determina<strong>da</strong> tecnologia, que poderá<br />
ser do tipo cabea<strong>da</strong> (elétrica ou eletrônica)<br />
ou programável com o CLP.<br />
O processo de desenho consta <strong>da</strong>s<br />
seguintes partes:<br />
• Desenho <strong>da</strong> parte sequencial, que<br />
compreende a estrutura <strong>da</strong>s etapas<br />
e <strong>da</strong>s condições de transição que<br />
as unem.<br />
• Desenho <strong>da</strong> parte combinatória que<br />
compreende to<strong>da</strong>s as ações a executar<br />
dentro de ca<strong>da</strong> etapa.<br />
Método GEMMA<br />
O GEMMA (Guide d’Étude des Modes<br />
de Marches et d’Arréts) é um método para o<br />
estudo <strong>da</strong>s situações possíveis de movimento<br />
e para<strong>da</strong> que se podem encontrar na parte<br />
operativa (PO) de um processo e as formas<br />
de evoluir de umas para outras.<br />
Para esse efeito, apoia-se num gráfico<br />
bastante útil que representa uma série<br />
de estados tipificados <strong>da</strong> PO e mostra as<br />
possíveis formas de evolução de uns para<br />
outros. Os seus princípios são:<br />
Elementos de base: A aplicação prática<br />
do GEMMA apoia-se numa gráfico-base,<br />
do qual constam os seguintes elementos:<br />
Retângulos de estado: onde se definem<br />
uma série de situações tipifica<strong>da</strong>s, que<br />
podem acontecer em qualquer automatismo.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
automação<br />
F9. Sucessão de etapas - GRAFCET descritivo. F10. GRAFCET com atuadores e sensores.<br />
No caso em que o automatismo a desenhar<br />
disponha de alguma situação ou estado<br />
especial, dever-se-ia incluir algumas <strong>da</strong>s<br />
condições propostas.<br />
Pode acontecer também que algumas <strong>da</strong>s<br />
situações tipifica<strong>da</strong>s não tenham sentido para<br />
o automatismo que estamos desenhando;<br />
nesse caso aplicar-se-á o quadro correspondente<br />
(figura 11).<br />
Famílias de estados: O conjunto de<br />
estados possíveis de um sistema agrupam-se<br />
em três famílias:<br />
• Família A: Estados de para<strong>da</strong>;<br />
• Família F: Estados de funcionamento;<br />
• Família D: Estados de falha.<br />
Diz-se que um sistema está em produção<br />
quando cumpre o objetivo para o qual<br />
foi desenhado, e fora de produção no caso<br />
contrário. Pode-se observar que os conceitos<br />
de “em produção” e “em estado de funcionamento”<br />
possuem significados distintos.<br />
Com efeito, pode-se estar em produção<br />
tendo todo o sistema em estado de para<strong>da</strong><br />
(para<strong>da</strong> de fim de ciclo, por exemplo), ou<br />
pode-se estar em funcionamento sem estar<br />
em produção (preparação de máquina, por<br />
exemplo). Figura 12.<br />
Linhas orienta<strong>da</strong>s: Estas linhas contemplam<br />
todos os passos possíveis de uma<br />
situação ou estado para outro. Na própria<br />
linha será marcado o sentido de passagem.<br />
Condições de evolução: Indicam se<br />
a passagem de um estado para outro está<br />
condiciona<strong>da</strong>, ou se deve-se tomar alguma<br />
ação prévia. Pelo contrário do que acontecia<br />
com o GRAFCET, estas condições entre<br />
estados podem ou não existir. No caso de<br />
não existirem, poderá entender-se que a<br />
passagem é incondicional, sem nenhum<br />
requisito prévio.<br />
Estados de funcionamento: A família<br />
de estados de funcionamento compreende<br />
todos aqueles pelos quais deve passar a parte<br />
operativa para obter o resultado desejado do<br />
processo. Assim, pertencem a esta família<br />
os estados preparatórios de produção, os<br />
testes e controles prévios ou posteriores<br />
e, em grande parte, os que pertencem ao<br />
próprio processo. Concretamente, o gráfico<br />
contempla os seguintes estados normalizados:<br />
F1 (Produção normal), F2 (Movimento<br />
(marcha) de preparação), F3 (Movimento<br />
(marcha) de finalização), F4 (Verificação de<br />
movimento (marcha) anormal), F5 (Verificação<br />
de movimento (marcha) em ordem) e<br />
F6 (Movimento (marcha) de teste).<br />
Estados de para<strong>da</strong>: Dentro <strong>da</strong> família<br />
dos estados de para<strong>da</strong> consideram-se todos<br />
aqueles que determinam o funcionamento<br />
do processo. A família possui os seguintes<br />
estados normalizados: A1 (Para<strong>da</strong> no<br />
estado inicial), A2 (Pedido de para<strong>da</strong> ao<br />
29
automação<br />
F11. Método GEMMA - Retângulos de estado.<br />
final do ciclo), A3 (Pedido de para<strong>da</strong> num<br />
estado determinado), A4 (Para<strong>da</strong> em estado<br />
intermédio), A5 (Preparação de arranque<br />
F12. Método GEMMA - Famílias de estado.<br />
30 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
após uma falha), A6 (Iniciação <strong>da</strong> parte<br />
operativa) e A7 (Pré-Posicionamento <strong>da</strong><br />
parte operativa).<br />
Estados de falha: Esta família possui<br />
todos aqueles estados de para<strong>da</strong> por falha <strong>da</strong><br />
parte operativa ou de em condições anômalas.<br />
Os estados normalizados dentro desta<br />
família são: D1 (Para<strong>da</strong> de emergência), D2<br />
(Diagnóstico e/ou tratamento <strong>da</strong> falha) e D3<br />
(Seguir em produção com falha).<br />
Conclusão<br />
Esperamos que com este artigo, tenha<br />
ficado claro a abor<strong>da</strong>gem sobre os métodos<br />
GEMMA e GRAFCET, ampliando mais o<br />
conhecimento para descrever o comportamento<br />
dos sistemas de controle em diferentes<br />
automatismos.<br />
MA<br />
Eng.º Filipe Pereira<br />
Diretor do Curso de Eletrônica, Automação<br />
e Computadores - Escola Sec. D. Sancho I -<br />
Departamento Eletrotécnica<br />
E-mail: filipe.as.pereira@gmail.com<br />
www.prof2000.pt/users/fasp.esds1
mas não se cumpre a condição<br />
lógica de transição.<br />
• Prepara<strong>da</strong> para transpor: A etapa<br />
ou etapas imediatamente anteriores<br />
estão ativas e se cumpre<br />
a condição lógica de transição.<br />
• Transposta: Foi ativa<strong>da</strong> a etapa ou<br />
etapas imediatamente seguintes,<br />
e foi desativa<strong>da</strong> a etapa ou etapas<br />
imediatamente anteriores.<br />
8) Só se poderá transpor uma transição<br />
se esta está propriamente vali<strong>da</strong><strong>da</strong>.<br />
9) To<strong>da</strong> transição prepara<strong>da</strong> para transpor<br />
será imediatamente transposta.<br />
10) Se há varias transições prepara<strong>da</strong>s para<br />
serem transpostas simultaneamente,<br />
serão transpostas simultaneamente. A<br />
transposição de uma transição implica<br />
automaticamente a desativação de to<strong>da</strong>s<br />
as etapas imediatamente anteriores.<br />
11) Se durante o percurso de funcionamento<br />
de um automatismo, uma<br />
etapa deve ser simultaneamente ativa<strong>da</strong><br />
e desativa<strong>da</strong>, a mesma etapa<br />
permanecerá ativa<strong>da</strong>.<br />
12) O gráfico de evolução expressado no<br />
GRAFCET deve ser sempre fechado,<br />
sem deixar qualquer caminho aberto.<br />
Efetivamente, tal circunstância demonstraria<br />
uma incoerência ou uma<br />
situação na qual o processo é incapaz<br />
de continuar. Naturalmente, podem<br />
existir situações em que a saí<strong>da</strong> tenha<br />
que iniciar o processo mediante algum<br />
sinal externo.<br />
Princípios complementares<br />
1) Denominaremos evento a qualquer<br />
situação na qual se produza a modificação<br />
de pelo menos uma <strong>da</strong>s<br />
variáveis que intervêm no sistema.<br />
Assim, um evento corresponde sempre<br />
a um flanco de subi<strong>da</strong> ou de desci<strong>da</strong><br />
de uma variável lógica.<br />
2) Dois eventos podem estar entre<br />
si inter-relacionados ou não inter-<br />
-relacionados. Diremos que estão<br />
inter-relacionados entre si quando:<br />
• Estão associados a uma mesma<br />
variável lógica. Por exemplo: o<br />
flanco de subi<strong>da</strong> de uma variável<br />
A e o flanco de desci<strong>da</strong> do seu<br />
complementar, A, estão inter-<br />
-relacionados.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
automação<br />
• Estão associados a duas variáveis<br />
lógicas que possuem um intersecção<br />
comum. Por exemplo,<br />
as variáveis X e Y tais que X =<br />
C + A e Y = B . C, estão inter-<br />
-relaciona<strong>da</strong>s em virtude de que<br />
um flanco de subi<strong>da</strong> de C pode<br />
provocar um flanco de subi<strong>da</strong><br />
simultâneo de X e Y.<br />
3) Considera-se que, formalmente, dois<br />
eventos externos não inter-relacionados<br />
nunca se podem produzir (acontecer)<br />
simultaneamente. Sempre haverá<br />
uma pequena diferença de tempo<br />
entre eles que fará com que não sejam<br />
simultâneos.<br />
Estrutura Básicas do GRAFCET<br />
A representação de automatismos mediante<br />
o GRAFCET compõe-se de três<br />
estruturas básicas, a saber:<br />
Sequência Linear<br />
É uma estrutura simples e que consiste<br />
em etapas uni<strong>da</strong>s consecutivamente pelas<br />
linhas de evolução e condições de transição.<br />
A estrutura linear aparece quase sempre em<br />
27
instrumentação<br />
M<strong>edição</strong> de Pressão<br />
Características, Tecnologias<br />
e Tendências<br />
A m<strong>edição</strong> e controle de pressão é a variável de processo mais<br />
usa<strong>da</strong> na indústria de controle de processos nos seus mais diversos<br />
segmentos. Além disso, através <strong>da</strong> pressão é facilmente<br />
possível inferir uma série de outras variáveis de processo, tais<br />
como nível, volume, vazão e densi<strong>da</strong>de.<br />
Comentaremos neste artigo as principais características <strong>da</strong>s<br />
tecnologias mais importantes utiliza<strong>da</strong>s em sensores de pressão,<br />
assim como alguns detalhes em termos de instalações, do<br />
mercado e tendências com os transmissores de pressão.<br />
saiba mais<br />
M<strong>edição</strong> de Vazão<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 51<br />
Artigos Técnicos, César<br />
Cassiolato<br />
Manuais de Operação e<br />
Treinamento dos Transmissores<br />
de Pressão Smar: LD301, LD302,<br />
LD303 e LD400.<br />
Site do fabricante:<br />
www.smar.com.br<br />
32 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
César Cassiolato<br />
A M<strong>edição</strong> de Pressão e<br />
um pouco de História<br />
A m<strong>edição</strong> de pressão é ponto de interesse<br />
<strong>da</strong> ciência há muitos anos. No final do século<br />
XVI, o italiano Galileo Galilei (1564-1642)<br />
recebeu patente por um sistema de bomba<br />
d’água usa<strong>da</strong> na irrigação. (Curiosi<strong>da</strong>de:<br />
em 1592, usando apenas um tubo de ensaio<br />
e uma bacia com água, Galileo montou o<br />
primeiro termômetro. Ele colocou um tubo<br />
com a boca para baixo, semi submerso na<br />
água. Assim, quando o ar de dentro do tubo<br />
esfriava, o volume diminuía e subia um pouco<br />
de água dentro do cilindro de vidro. Quando<br />
o ar esquentava, o volume aumentava e a<br />
água era empurra<strong>da</strong> para fora. O nível <strong>da</strong><br />
água, portanto, media a temperatura do ar).<br />
O coração de sua bomba era um sistema de<br />
sucção que ele descobriu ter a capaci<strong>da</strong>de<br />
de elevar a água no máximo 10 metros. A<br />
causa desse limite não foi descoberta por ele,<br />
o que motivou outros cientistas a estu<strong>da</strong>rem<br />
esse fenômeno.<br />
Em 1643, o físico italiano Evangelista<br />
Torricelli (1608-1647) desenvolveu o barômetro.<br />
Com esse aparelho, avaliava a pressão<br />
atmosférica, ou seja, a força do ar sobre a<br />
superfície <strong>da</strong> terra. Ele fez uma experiência<br />
preenchendo um tubo de 1 metro com mercúrio,<br />
selado de um dos lados e mergulhado<br />
em uma cuba com mercúrio do outro.<br />
A coluna de mercúrio invariavelmente<br />
descia no tubo até cerca de 760 mm. Sem<br />
saber exatamente o porquê deste fenômeno,<br />
ele o atribuiu a uma força vin<strong>da</strong> <strong>da</strong> superfície<br />
terrestre. Torricelli concluiu também que o<br />
espaço deixado pelo mercúrio no começo<br />
do tubo não continha na<strong>da</strong> e o chamou de<br />
“vacuum” (vácuo).<br />
Cinco anos mais tarde, o francês Blaise<br />
Pascal usou o barômetro para mostrar que<br />
no alto <strong>da</strong>s montanhas a pressão do ar era<br />
menor.<br />
Em 1650, o físico alemão Otto Von<br />
Guericke desenvolveu a primeira bomba<br />
de ar eficiente, com a qual Robert Boyle<br />
realizou experimentos sobre compressão e<br />
descompressão e depois de 200 anos, o físico<br />
e químico francês, Joseph Louis Gay-Lussac,<br />
verificou que a pressão de um gás confinado<br />
a um volume constante é proporcional à sua<br />
temperatura.
Em 1849, Eugene Bourdon recebeu<br />
patente pelo Tubo de Bourdon, utilizado até<br />
hoje em medições de pressões relativas. Em<br />
1893, E.H. Amagat utilizou o pistão de peso<br />
morto em medições de pressão (figura 1).<br />
Nas últimas déca<strong>da</strong>s, com o advento <strong>da</strong><br />
tecnologia digital, uma enorme varie<strong>da</strong>de<br />
de equipamentos se espalhou pelo mercado<br />
em diversas aplicações. A caracterização<br />
de pressão só teve seu real valor a partir do<br />
momento em que conseguimos traduzi-la<br />
em valores mensuráveis.<br />
Todo sistema de m<strong>edição</strong> de pressão é<br />
constituído pelo elemento primário, o qual<br />
estará em contato direto ou indireto com o<br />
processo onde se tem as mu<strong>da</strong>nças de pressão<br />
e pelo elemento secundário (Transmissor de<br />
Pressão) que terá a tarefa de traduzir esta<br />
mu<strong>da</strong>nça em valores mensuráveis para uso<br />
em indicação, monitoração e controle.<br />
Veja na figura 2 os cientistas importantes<br />
no desenvolvimento <strong>da</strong> m<strong>edição</strong> de pressão.<br />
Da esquer<strong>da</strong> para a direita, Galileo, Torricelli,<br />
Pascal, Von Guericke, Boyle e Gay-Lussac.<br />
Princípios Básicos <strong>da</strong><br />
M<strong>edição</strong> de Pressão<br />
Vejamos o conceito de Pressão Estática.<br />
Tomemos como base a figura 3, nela temos<br />
um recipiente com um líquido onde este<br />
exerce uma pressão em um determinado<br />
ponto proporcional ao peso do líquido e à<br />
distância do ponto à superfície (o princípio<br />
de Arquimedes: um corpo submerso em um<br />
líquido fica sujeito a uma força, conheci<strong>da</strong> por<br />
empuxo, igual ao peso do líquido deslocado.<br />
Por exemplo, baseado neste princípio,<br />
pode-se determinar o nível, onde se usa<br />
um flutuador que sofre o empuxo do nível<br />
de um líquido, transmitindo para um indicador<br />
este movimento, por meio de um<br />
tubo de torque.<br />
O medidor deve ter um dispositivo de<br />
ajuste para densi<strong>da</strong>de do líquido, cujo nível<br />
está sendo medido, pois o empuxo varia<br />
com a densi<strong>da</strong>de).<br />
A pressão estática P é defini<strong>da</strong> como<br />
sendo a razão entre força F, aplica<strong>da</strong> perpendicularmente<br />
a uma superfície de área A:<br />
Dado um paralelepípedo, conforme<br />
ilustra a figura 4, onde temos a área de um<br />
lado A e comprimento L, a pressão em sua<br />
face superior e em sua face inferior são <strong>da</strong><strong>da</strong>s<br />
respectivamente por P D = hρg e P U = (h +<br />
L) ρg. A pressão resultante sobre o mesmo é<br />
igual a P U - P D = Lρg. A pressão que exerce<br />
uma força perpendicular à superfície do<br />
fluido é a chama<strong>da</strong> pressão estática.<br />
O princípio de Pascal diz que qualquer<br />
aumento de pressão no líquido será transmitido<br />
igualmente a todos os pontos do<br />
líquido. Esse princípio é usado nos sistemas<br />
hidráulicos (por exemplo, nos freio dos carros)<br />
e pode ser visto na figura 5. Em outras<br />
palavras: As forças aplica<strong>da</strong>s têm intensi<strong>da</strong>des<br />
proporcionais às áreas respectivas.<br />
Vale ain<strong>da</strong> citar a Lei de Stevin (1548<br />
- 1620): "Em um fluido homogêneo e<br />
incompressível em equilíbrio sob a ação<br />
<strong>da</strong> gravi<strong>da</strong>de, a pressão cresce linearmente<br />
com a profundi<strong>da</strong>de; a diferença de pressão<br />
F1. Tubo de Bourdon.<br />
F3. Pressão em um ponto P submerso.<br />
F4. Pressão em corpo submerso.<br />
instrumentação<br />
entre dois pontos é igual ao produto do peso<br />
específico do fluido pela diferença de nível<br />
entre os pontos considerados".<br />
Vejamos agora, a pressão exerci<strong>da</strong> pelos<br />
fluidos em movimento na seção transversal<br />
de um tubo.<br />
Tomemos a figura 6, onde:<br />
F1 = força aplica<strong>da</strong> à superfície A1<br />
P1 = razão entre F1 e A1;<br />
ΔL1 = distância que o fluido deslocou;<br />
v1 = veloci<strong>da</strong>de de deslocamento;<br />
F2. Os homens que fizeram a história <strong>da</strong><br />
m<strong>edição</strong> de pressão: Galileo (a), Torricelli<br />
(b), Pascal (c), Von Guericke (d), Boyle (e),<br />
Gay-Lussac (f).<br />
F5. A pressão é perpendicular à superfície<br />
e as forças aplica<strong>da</strong>s têm intensi<strong>da</strong>des<br />
proporcionais às áreas respectivas.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
a)<br />
c)<br />
e)<br />
33<br />
b)<br />
d)<br />
f)
instrumentação<br />
F6. Equação de Bernoulli: Pressão exerci<strong>da</strong> pelos fluidos em movimento na seção<br />
transversal de um tubo.<br />
F7. Referências de Pressão e tipos mais usuais.<br />
F8. Sensor Piezorresistivo.<br />
34 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
h1 = altura relativa à referência gravitacional;<br />
e<br />
F2 = força aplica<strong>da</strong> à superfície A2;<br />
P2 = razão entre F2 e A2;<br />
ΔL2 = distância que o fluido deslocou;<br />
V2 = veloci<strong>da</strong>de de deslocamento;<br />
h2 = altura relativa à referência gravitacional.<br />
Supondo um fluido ideal, que não possui<br />
viscosi<strong>da</strong>de, ele desloca-se sem atritos e<br />
portanto sem per<strong>da</strong>s de energia.<br />
O trabalho realizado pela resultante <strong>da</strong>s<br />
forças que atuam em um sistema é igual à<br />
variação <strong>da</strong> energia cinética, teorema trabalho-<br />
energia. Com isto, temos:<br />
Esta é a equação de Bernoulli que<br />
comprova que o somatório <strong>da</strong>s pressões<br />
ao longo de um tubo é sempre constante<br />
para um sistema ideal. O interessante <strong>aqui</strong><br />
é que nesta equação pode-se reconhecer as<br />
seguintes pressões:<br />
P = Pressão Aplica<strong>da</strong><br />
1<br />
2 (1/2) ρ.v = Pressão Dinâmica<br />
1<br />
ρ.g.h = Pressão Estática<br />
1<br />
Rearranjando essa relação chegamos<br />
à equação:<br />
Essa relação é muito útil para o cálculo<br />
<strong>da</strong> veloci<strong>da</strong>de do fluido, <strong>da</strong><strong>da</strong>s a pressão de<br />
impacto e a pressão estática. A partir dessa<br />
relação, pode-se calcular, por exemplo, a<br />
vazão do fluido:<br />
Onde C = vazão real / vazão teórica<br />
Os valores de C são resultados experimentais<br />
e para ca<strong>da</strong> tipo de elemento<br />
de primogênio e sistema de toma<strong>da</strong> de<br />
impulso, C varia em função do diâmetro<br />
(D) <strong>da</strong> tubulação, do N° de Reynolds (Rd)<br />
e <strong>da</strong> relação dos diâmetros referentes às<br />
seções A1 e A2<br />
Onde C = f(D,Rd,b)
Uni<strong>da</strong>des de Pressão no<br />
Sistema Internacional (SI)<br />
O Pascal [Pa] é a uni<strong>da</strong>de de pressão<br />
do Sistema Internacional de uni<strong>da</strong>des (SI).<br />
Um Pa é a pressão gera<strong>da</strong> pela força de<br />
1 newton agindo sobre uma superfície de<br />
1 metro quadrado.<br />
A tabela 1 mostra as principais uni<strong>da</strong>des<br />
e a conversão entre as mesmas.<br />
Tipos mais Usuais de<br />
M<strong>edição</strong> de Pressão<br />
Em função <strong>da</strong> referência pode-se classificar<br />
a m<strong>edição</strong> de pressão como: manométrica,<br />
absoluta e diferencial ou relativa. Tomemos<br />
como referência a figura 7:<br />
• Pressão absoluta: é medi<strong>da</strong> com<br />
relação ao vácuo perfeito, ou seja, é a<br />
diferença <strong>da</strong> pressão em um determinado<br />
ponto de m<strong>edição</strong> pela pressão do<br />
vácuo (zero absoluto). Normalmente,<br />
quando se indica esta grandeza usa-se<br />
a notação ABS. Exemplo: A pressão<br />
absoluta que a atmosfera exerce ao<br />
nível do mar é de 760 mmHg.<br />
• Pressão diferencial: é a diferença de<br />
pressão medi<strong>da</strong> entre dois pontos.<br />
Quando qualquer ponto diferente do<br />
vácuo ou atmosfera é tomado como<br />
referência, diz-se medir pressão diferencial.<br />
Exemplo: a pressão diferencial<br />
encontra<strong>da</strong> numa placa de orifício.<br />
• Pressão manométrica (Gauge):<br />
é medi<strong>da</strong> em relação à pressão do<br />
ambiente, ou seja, em relação a atmosfera.<br />
Logo, é a diferença entre a<br />
pressão absoluta medi<strong>da</strong> em um ponto<br />
qualquer e a pressão atmosférica. É<br />
sempre importante registrar na notação<br />
que a m<strong>edição</strong> é relativa. Exemplo:<br />
10 kgf/cm 2 Pressão Relativa.<br />
Note que a pressão manométrica é <strong>da</strong><strong>da</strong><br />
pela diferença entre a absoluta e a atmosférica.<br />
Sensores Utilizados na<br />
M<strong>edição</strong> de Pressão<br />
Em geral, os sensores são classificados<br />
conforme a técnica usa<strong>da</strong> na conversão<br />
mecânica <strong>da</strong> pressão em um sinal eletrônico<br />
proporcional. To<strong>da</strong>s as tecnologias têm um<br />
só propósito que é transformar a pressão<br />
aplica<strong>da</strong> em um sensor, em um sinal eletrônico<br />
proporcional a mesma:<br />
• Capacitância Variável (Capacitivos);<br />
• Piezorresistivo (Strain Gage);<br />
• Potenciométrico;<br />
• Piezoelétrico;<br />
• Relutância Variável;<br />
• Ressonante;<br />
• Ótico;<br />
• Outros.<br />
Vamos comentar alguns destes sensores<br />
e princípios brevemente.<br />
1) Piezorresistivo ou Strain Gage – A<br />
piezorresistivi<strong>da</strong>de refere-se à mu<strong>da</strong>nça <strong>da</strong><br />
resistência elétrica com a deformação/contração<br />
como resultado <strong>da</strong> pressão aplica<strong>da</strong>.<br />
Na sua grande maioria são formados por<br />
elementos cristalinos (strain gage) interligados<br />
em ponte (wheatstone) com outros resistores<br />
que provêm o ajuste de zero, sensibili<strong>da</strong>de e<br />
compensação de temperatura. O material<br />
de construção varia de fabricante para<br />
fabricante e hoje em dia é comum sensores<br />
de estado sólido.<br />
Desvantagens: faixa limitante de temperatura<br />
de operação, aplicável em ranges<br />
baixos de pressão por gerarem um sinal<br />
muito baixo de excitação, muito instável.<br />
<strong>Atual</strong>mente existe o chamado “Film<br />
Transducer”, o qual é construído com a<br />
deposição de vapor ou injeção de elementos<br />
strain gage diretamente em um diafragma,<br />
o que minimiza a instabili<strong>da</strong>de devi<strong>da</strong><br />
instrumentação<br />
ao uso de adesivos nas ligas nos modelos<br />
“Bonded Wire”.<br />
A grande vantagem é que já produz um<br />
sinal eletrônico num nível maior, porém em<br />
altas temperaturas são totalmente vulneráveis,<br />
já que a temperatura afeta o material adesivo<br />
utilizado ao colar o silício ao diafragma.<br />
Várias técnicas basea<strong>da</strong>s na fabricação<br />
de sensores de silício piezorresistivo (silicon<br />
substrate) estão emergindo, mas são susceptíveis<br />
a degra<strong>da</strong>ção de seus sinais em função <strong>da</strong><br />
temperatura e exigem circuitos complicados<br />
para a compensação, minimização do erro e<br />
sensibili<strong>da</strong>de do zero. Totalmente inviáveis<br />
em aplicações sujeitas a temperaturas altas<br />
por longo períodos, uma vez que a difusão<br />
degra<strong>da</strong> os substratos em altas temperaturas.<br />
Figura 8.<br />
2) Piezoelétrico – O material piezoelétrico<br />
é um cristal que produz uma<br />
tensão diferencial proporcional a pressão<br />
a ele aplica<strong>da</strong> em suas faces: quartzo, sal<br />
de Rochelle, titânio de bário, turmalina<br />
etc. Este material acumula cargas elétricas<br />
em certas áreas de sua estrutura cristalina,<br />
quando sofrem uma deformação física, por<br />
ação de uma pressão. A piezoeletrici<strong>da</strong>de<br />
foi descoberta por Pierre e Jacques Curie<br />
em 1880.<br />
Tem a desvantagem de requerer um circuito<br />
de alta impedância e um amplificador<br />
de alto ganho, sendo susceptível a ruídos.<br />
Além disso, devido à natureza dinâmica,<br />
não permite a m<strong>edição</strong> de pressão em estado<br />
sólido. Porém, tem a vantagem de rápi<strong>da</strong><br />
resposta. Figura 9.<br />
A relação entre a carga elétrica e a pressão<br />
aplica<strong>da</strong> ao cristal é praticamente linear:<br />
A - área do eletrodo;<br />
Sq – sensibili<strong>da</strong>de;<br />
inH2O @20°C atm bar kPa kgf/cm 2 mmH2O @20°C mmHg @0°C inHg @32°F psi<br />
inH2O @20°C 1 0,0025 0,00249 0,24864 0,00254 25,4000 1,86497 0,07342 0,03606<br />
atm 407,513 1 1,01325 101,325 1,03323 10350,8 759,999 29,9213 14,6959<br />
bar 402,185 0,98692 1 100,000 1,01972 10215,5 750,062 29,5300 14,5038<br />
kPa 4,02185 0,00987 0,01000 1 0,01020 102,155 7,50062 0,29530 0,14504<br />
kgf/cm 2 394,407 0,96784 0,98066 98,0662 1 10017,9 735,558 28,9590 14,2233<br />
mmH2O @20°C 0,03937 0,00010 0,00010 0,00979 0,00010 1 0,07342 0,00289 0,00142<br />
mmHg @0°C 0,53620 0,00132 0,00133 0,13332 0,00136 13,6195 1 0,03937 0,01934<br />
inHg @32°F 13,6195 0,03342 0,03386 3,38638 0,03453 345,935 25,4000 1 0,49115<br />
psi 27,7296 0,06805 0,06895 6,89475 0,07031 704,333 51,7149 2,03602 1<br />
T1. Conversão em uni<strong>da</strong>des de pressão mais usa<strong>da</strong>s em automação industrial.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
35
instrumentação<br />
F9. Sensor Piezoelétrico.<br />
F10. Exemplo de construção de um sensor capacitivo.<br />
36 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
p - pressão aplica<strong>da</strong>;<br />
q - carga elétrica;<br />
C - capaci<strong>da</strong>de do cristal;<br />
Vo - tensão de saí<strong>da</strong><br />
3) Ressonantes – Possuem em geral<br />
o princípio <strong>da</strong> tecnologia que é conheci<strong>da</strong><br />
como “vibrating wire”.<br />
Uma mola de fio magnético é anexa<strong>da</strong><br />
ao diafragma que, ao ser submetido a um<br />
campo magnético e ser percorrido por uma<br />
corrente elétrica, entra em oscilação.<br />
A frequência de oscilação é proporcional<br />
ao quadrado <strong>da</strong> tensão (expansão/compressão)<br />
do fio.<br />
No sensor Silício Ressonante, não se usa<br />
fio e sim o silício para ressonar com diferentes<br />
frequências que são funções <strong>da</strong> expansão/<br />
compressão(é uma função do tipo 1/f 2 ).<br />
O sensor é formado por uma cápsula de<br />
silício coloca<strong>da</strong> em um diafragma que vibra<br />
ao se aplicar um diferencial de pressão, e a<br />
frequência de vibração depende <strong>da</strong> pressão<br />
aplica<strong>da</strong>.<br />
Alguns sensores ressonantes exigem<br />
técnicas de compensação em temperatura via<br />
hardware/software complica<strong>da</strong>s, aumentando<br />
o número de componentes, o que em alguns<br />
equipamentos exige mais placas eletrônicas.<br />
4) Capacitivos – Estes são os sensores<br />
mais confiáveis e que já foram usados em<br />
milhões de aplicações. São baseados em<br />
transdutores onde a pressão aplica<strong>da</strong> a diafragmas-<br />
sensores faz com que se tenha uma<br />
variação <strong>da</strong> capacitância entre os mesmos e<br />
um diafragma central, por exemplo.<br />
Esta variação de capacitância tipicamente<br />
é usa<strong>da</strong> para variar a frequência de<br />
um oscilador, ou usa<strong>da</strong> como elemento em<br />
uma ponte de capacitores. Esta variação de<br />
capacitância pode ser utiliza<strong>da</strong> para variar<br />
a frequência de um oscilador.<br />
Esta frequência pode ser medi<strong>da</strong> diretamente<br />
pela CPU e converti<strong>da</strong> em Pressão.<br />
Neste caso não existe conversão A/D, o que<br />
contribui na exatidão e eliminação de drifts<br />
embutidos nas conversões analógicas/digitais.<br />
Vale a pena lembrar que este princípio<br />
de leitura totalmente digital é utilizado<br />
pela Smar desde meados <strong>da</strong> déca<strong>da</strong> de 80<br />
(a Smar é a única empresa brasileira e uma<br />
<strong>da</strong>s poucas no mundo a fabricar este tipo<br />
de sensores).<br />
Possuem respostas lineares e são praticamente<br />
insensíveis a variações de temperatura,
sendo os mais indicados em instrumentação<br />
e controle de processos, já que possuem<br />
excelentes performance em estabili<strong>da</strong>de, em<br />
temperatura e pressão estática (figura 10).<br />
Algumas de suas vantagens:<br />
• Ideais para aplicações de baixa e alta<br />
pressão;<br />
• Minimizam o Erro Total Provável<br />
e consequentemente a variabili<strong>da</strong>de<br />
do processo;<br />
• Ideais para aplicações de vazão;<br />
• Por sua resposta linear, permite alta<br />
rangeabili<strong>da</strong>de com exatidão.<br />
5) Óticos – Ain<strong>da</strong> são pouco difundidos,<br />
mas vejamos abaixo alguns marcos <strong>da</strong><br />
evolução <strong>da</strong> fibra ótica:<br />
• Foi inventa<strong>da</strong> em 1952 pelo físico<br />
indiano Narinder Singh Kanpany;<br />
• 1970: Corning Glass produziu alguns<br />
metros de fibra ótica com per<strong>da</strong>s de<br />
20 dB/km;<br />
• 1973: Um link telefônico de fibras<br />
óticas foi instalado no EUA;<br />
• 1976: Bell Laboratories instalou um<br />
link telefônico de 1 km em Atlanta,<br />
e provou ser praticamente possível a<br />
fibra ótica para telefonia;<br />
• 1978: Começa em vários pontos<br />
do mundo a fabricação de fibras<br />
óticas com per<strong>da</strong>s menores do que<br />
1,5 dB/km;<br />
• 1988: O primeiro cabo submarino<br />
de fibras óticas mergulhou no oceano<br />
e deu início à super estra<strong>da</strong> <strong>da</strong><br />
informação;<br />
• 2004: A fibra ótica movimenta cerca<br />
de 40 bilhões de dólares anuais;<br />
• 2007: Fibra óptica brasileira faz<br />
30 anos e o mercado americano de<br />
sensores com fibra ótica movimentou<br />
237 milhões de dólares;<br />
• 2014: perspectiva de movimento de<br />
1,6 bilhões de dólares no mercado<br />
americano de sensores com fibra ótica.<br />
A sensitivi<strong>da</strong>de dos sensores a fibra, ou<br />
seja, o distúrbio menos intenso que pode<br />
ser medido, pode depender de:<br />
• Variações infinitesimais em algum<br />
parâmetro de caracterização <strong>da</strong> fibra<br />
usa<strong>da</strong>, quando a fibra é o próprio<br />
elemento sensor;<br />
• Mu<strong>da</strong>nças nas proprie<strong>da</strong>des <strong>da</strong> luz<br />
usa<strong>da</strong>, quando a fibra é o canal através<br />
do qual a luz vai e volta do local<br />
sob teste.<br />
Os sensores de Fibra Ótica são compactos<br />
e apresentam sensitivi<strong>da</strong>des comparáveis ao<br />
similares convencionais.<br />
Os Sensores de pressão são construídos<br />
com o emprego de uma membrana móvel<br />
numa <strong>da</strong>s extremi<strong>da</strong>de <strong>da</strong> fibra.<br />
Podemos citar as seguintes vantagens<br />
destes sensores: alta sensibili<strong>da</strong>de, tamanho<br />
reduzido, flexibili<strong>da</strong>de e resistência, baixo<br />
peso, longa vi<strong>da</strong> útil, longa distância de<br />
transmissão, baixa reativi<strong>da</strong>de química do<br />
material, ideal para operar em ambientes<br />
com risco de explosão e intrinsecamente<br />
seguros, isolamento elétrico, ideal para<br />
operar em ambientes com alta tensão,<br />
imuni<strong>da</strong>de eletromagnética, multiplexação<br />
de sinais (uma única fibra pode possuir<br />
dezenas de sensores: pode medir vibração,<br />
pressão, temperatura, fluxo multifásico,<br />
deformação, etc…).<br />
Uma técnica utiliza<strong>da</strong> em construção<br />
de sensores óticos é o Interferômetro Fabry-<br />
-Perot (figura 11): este dispositivo é usado<br />
geralmente para medi<strong>da</strong>s de comprimentos<br />
de on<strong>da</strong> com alta precisão, onde essencialmente<br />
dois espelhos parcialmente refletores<br />
(de vidro ou quartzo) são alinhados e se<br />
obtém o contraste de franjas máximo e a<br />
distância entre os mesmos pela variação<br />
mecânica. Esta variação <strong>da</strong> distância poderia<br />
ser gera<strong>da</strong> por pressão e, com isso, teríamos<br />
um sensor de pressão.<br />
F11. Sensor de Pressão com Princípio de Fabry-Perot.<br />
instrumentação<br />
Equipamentos Industriais<br />
para M<strong>edição</strong> de Pressão<br />
Na indústria, dentre os diversos equipamentos<br />
usados para medir pressão podemos<br />
destacar dois deles: o manômetro e o transmissor<br />
de pressão.<br />
O manômetro (figura 12) é usado para<br />
leituras locais <strong>da</strong> pressão, possuindo normalmente<br />
uma conexão com o processo e<br />
um display (quando eletrônico) ou ponteiro<br />
(quando mecânico) para que se possa ler a<br />
pressão localmente.<br />
Normalmente, são dispositivos de baixo<br />
custo usados quando a pressão não precisa<br />
ser transmiti<strong>da</strong> para um sistema de controle<br />
e não seja requeri<strong>da</strong> exatidão. Por exemplo,<br />
pressões estáticas, pressões de bomba, etc.<br />
Existem também modelos diferenciais,<br />
vacuômetrros, sanitários, etc.<br />
Um transmissor de pressão inteligente<br />
(figura 13) combina a tecnologia do sensor<br />
mais sua eletrônica.<br />
Tipicamente, deve prover as seguintes<br />
características:<br />
F12. Exemplos de manômetros.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
37
instrumentação<br />
F13. LD400 - Transmissor de Pressão HART/4-20 mA.<br />
F14. M<strong>edição</strong> de nível em tanque aberto.<br />
F15. M<strong>edição</strong> de nível em tanque fechado.<br />
38 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
• Sinal digital de saí<strong>da</strong>;<br />
• Interface de comunicação digital<br />
(HART/4-20 mA, Foun<strong>da</strong>tion Fieldbus,<br />
Profibus-PA);<br />
• Compensação de pressão e de temperatura;<br />
• Estabili<strong>da</strong>de;<br />
• Deve permitir fácil e amigável calibração;<br />
• Re-range com e sem referência;<br />
• Autodiagnósticos;<br />
• Fácil instalação e calibração;<br />
• Alta confiabili<strong>da</strong>de;<br />
• Baixos custos e curtos tempos de<br />
instalação e manutenção;<br />
• Redução na intrusão/penetração<br />
(processo);<br />
• Economizar espaços na instalação;<br />
• Permitir upgrades para a tecnologia<br />
Foun<strong>da</strong>tion Fieldbus e Profibus PA;<br />
• Recursos de interface EDDL e FDT/<br />
DTMs;<br />
• Protetor de transientes, sem polari<strong>da</strong>de<br />
de alimentação;<br />
• Trava física para transferência de<br />
custódia, etc.<br />
Alguns pontos que os usuários devem<br />
estar atentos, para não pagarem a mais por<br />
algo que não vão usar ou que sua aplicação<br />
não exija:<br />
• Exatidão & Rangeabili<strong>da</strong>de: se são<br />
necessários equipamentos com tais<br />
requisitos, analise as fórmulas de<br />
exatidão e veja que, às vezes, a exatidão<br />
não é a anuncia<strong>da</strong> em to<strong>da</strong> a faixa.<br />
Veja outras características também<br />
como tempo de resposta, Totalização,<br />
PID block, etc., pois podem ser mais<br />
úteis nas aplicações; e<br />
• Proteção ao investimento: analise o<br />
preço de sobressalentes, intercambiabili<strong>da</strong>de<br />
entre modelos, simplici<strong>da</strong>de de<br />
especificação, atualização para outras<br />
tecnologias (Fieldbus Foun<strong>da</strong>tion,<br />
Profibus PA), prestação de serviços,<br />
suporte técnico, prazo de reposição,<br />
etc. São fatores que podem fazer com<br />
que a disponibili<strong>da</strong>de <strong>da</strong> planta possa<br />
ficar comprometi<strong>da</strong>.<br />
Os transmissores de pressão microprocessados<br />
possuem a grande vantagem de<br />
permitirem uma melhor interação com o<br />
usuário, com interfaces amigáveis.<br />
Além disso, possuem características de<br />
autodiagnose que facilitam a identificação<br />
de problemas.
Com o advento <strong>da</strong>s redes fieldbuses,<br />
pode-se agora extrair ao máximo os benefícios<br />
<strong>da</strong> tecnologia digital.<br />
Estes transmissores possuem melhor<br />
exatidão, uma estabili<strong>da</strong>de eletrônica superior<br />
aos modelos analógicos, além de facilitarem<br />
ajustes e calibrações.<br />
A tecnologia digital também permite que<br />
poderosos algoritmos possam ser implementados<br />
a favor <strong>da</strong> melhoria de performance e<br />
exatidão <strong>da</strong> m<strong>edição</strong> e a monitoração on-line<br />
<strong>da</strong> vi<strong>da</strong> do equipamento.<br />
Exemplos de Aplicações Típicas<br />
com Transmissor de Pressão<br />
A seguir, vêm exemplos típicos de aplicação<br />
com transmissor de pressão. Para<br />
mais detalhes sobre ca<strong>da</strong> aplicação consulte<br />
a literatura disponível nas referências do<br />
artigo. Vale a pena lembrar que a correta<br />
instalação garante o melhor aproveitamento<br />
dos equipamentos em termos de performance.<br />
M<strong>edição</strong> de nível de líquidos<br />
Veja as figuras 14 e 15.<br />
M<strong>edição</strong> de vazão<br />
Veja as figuras 16 e 17.<br />
M<strong>edição</strong> de volume e massa<br />
Veja as figuras 18 e 19.<br />
Acessórios Importantes<br />
na M<strong>edição</strong> de Pressão<br />
e suas Variantes<br />
Pela ampla gama de aplicações possíveis,<br />
há a necessi<strong>da</strong>de de dispor de alguns acessórios<br />
no uso dos transmissores de pressão.<br />
Os mais comuns são os manifolds e os selos<br />
remotos, como podemos ver na figura 20<br />
a seguir. Os selos remotos têm a função de<br />
transmitir a pressão de um ponto distante<br />
do sensor, ou mesmo garantir condições<br />
adequa<strong>da</strong>s à m<strong>edição</strong> no que se refere à<br />
temperatura de processo. Os manifolds são<br />
pequenas válvulas usa<strong>da</strong>s para facilitar nas<br />
operações de manuseio dos equipamentos,<br />
calibração e manutenção em geral.<br />
Como Especificar<br />
Transmissores de Pressão<br />
Especificações incompletas ou mesmo<br />
com <strong>da</strong>dos inconsistentes são bastante<br />
comuns na documentação para compra de<br />
transmissores de pressão. À primeira vista<br />
parecem itens simples de projeto, porém são<br />
muitos os detalhes que, se não corretamente<br />
especificados, poderão gerar um prejuízo<br />
F16. M<strong>edição</strong> de vazão usando tubo de Pitot.<br />
F17. M<strong>edição</strong> de vazão usando placa de orifício.<br />
F18. M<strong>edição</strong> de volume.<br />
instrumentação<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
39
instrumentação<br />
na hora <strong>da</strong> montagem ou mesmo durante<br />
a operação, podendo este ser maior que os<br />
valores dos equipamentos envolvidos.<br />
Este tópico procura esclarecer algumas<br />
questões fun<strong>da</strong>mentais no processo de<br />
especificação de transmissores de pressão.<br />
O que se pretende medir? – Pressão<br />
manométrica, pressão absoluta, pressão<br />
diferencial; outras grandezas inferi<strong>da</strong>s a<br />
partir de medições de pressão (vazão, nível,<br />
volume, força, densi<strong>da</strong>de, etc.).<br />
Vale ressaltar que as medições de pressões<br />
abaixo <strong>da</strong> atmosférica não necessariamente<br />
requerem transmissores de pressão absoluta.<br />
Os transmissores de pressão absoluta são recomen<strong>da</strong>dos<br />
apenas para evitar as influências<br />
<strong>da</strong>s variações <strong>da</strong> pressão atmosférica. Essa<br />
influência só será crítica quando se mede<br />
pressões muito próximas (acima ou abaixo)<br />
<strong>da</strong> pressão atmosférica. Nos demais casos<br />
podem ser usados sem problemas transmissores<br />
de pressão manométrica.<br />
Para que medir pressão? – Em geral<br />
mede-se pressão para: controle ou monitoração<br />
de processos; proteção (segurança); controle<br />
de quali<strong>da</strong>de; transações comerciais de fluidos<br />
(transferências de custódia, m<strong>edição</strong> fiscal);<br />
estudos e pesquisas; balanços de massa e energia.<br />
Esses objetivos devem ser considerados<br />
na escolha dos equipamentos. Quesitos<br />
mais rigorosos de desempenho tais como:<br />
exatidão, limites de sobre-pressão e pressão<br />
estática, estabili<strong>da</strong>de e outros podem encarecer<br />
desnecessariamente o projeto. Todos os<br />
fabricantes em geral oferecem ao mercado<br />
mais de uma versão de transmissores com<br />
F19. M<strong>edição</strong> de massa.<br />
40 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
características técnicas distintas e obviamente<br />
com preços também distintos.<br />
Qual é o fluido do processo? – O<br />
fornecedor deverá ser informado <strong>da</strong>s características<br />
do fluido. Em geral o fabricante<br />
poderá recomen<strong>da</strong>r materiais ou conexões<br />
especiais. Vale lembrar que a decisão final<br />
será sempre do usuário ou <strong>da</strong> empresa de<br />
engenharia envolvi<strong>da</strong>. Alguns <strong>da</strong>dos do<br />
fluido de processo são fun<strong>da</strong>mentais na<br />
escolha do transmissor:<br />
• Estado (líquido, gás, vapor) - Define<br />
a posição <strong>da</strong> válvula de dreno/vent;<br />
• Pressão máxima do processo - Importante<br />
para a avaliação dos limites<br />
de sobrepressão e pressão estática do<br />
transmissor;<br />
• Temperatura máxima do processo -<br />
Poderá ser determinante para o uso<br />
de selos remotos ou apenas manter<br />
uma distância mínima na linha de<br />
impulso (tubing).<br />
Opcionais – Alguns opcionais podem ser<br />
incluídos no fornecimento dos transmissores:<br />
• Indicador local - Esse item não tem<br />
um custo muito alto e é muito útil,<br />
pois não só permite a leitura <strong>da</strong><br />
variável em uni<strong>da</strong>des de engenharia<br />
(kgf/cm2, bar, mmH2O, Pa, psi, etc.)<br />
como também facilita a configuração<br />
do transmissor quando não se dispõe<br />
de um configurador.<br />
• Manifold - A compra casa<strong>da</strong> (transmissor<br />
+ manifold) traz vantagens<br />
comerciais e evita qualquer incompatibili<strong>da</strong>de<br />
técnica na montagem.<br />
• Suporte para tubo de 2” - Esse item<br />
é quase obrigatório. Alguns suportes<br />
permitem também a montagem em<br />
superfícies planas. Recomen<strong>da</strong>-se<br />
especificar o suporte com pelo menos<br />
os parafusos e porcas em aço inox,<br />
garantindo-se uma melhor resistência<br />
às atmosferas corrosivas.<br />
• Prensacabos - Esse item pode ser encomen<strong>da</strong>do<br />
junto com o transmissor.<br />
Recomen<strong>da</strong>-se porém, incluí-lo na<br />
compra do material de montagem,<br />
garantindo a compatibili<strong>da</strong>de com<br />
a bitola do cabo a ser utilizado.<br />
Protocolo de comunicação – Os<br />
protocolos de comunicação mais comuns<br />
são: 4-20 mA + HART; WirelessHART;<br />
Foun<strong>da</strong>tion Fieldbus e Profibus PA.<br />
Alguns fabricantes oferecem ao mercado,<br />
transmissores que com a simples substituição<br />
<strong>da</strong> placa de circuito eletrônico ou apenas do<br />
firmware, o transmissor mu<strong>da</strong> sua versão de<br />
protocolo. Podem ser usados em sistemas<br />
distintos.<br />
Os fabricantes também fornecem junto<br />
com os transmissores, CDs com todos os<br />
arquivos (DDs e DTMs) de seus transmissores,<br />
garantindo a comunicação e interoperabili<strong>da</strong>de<br />
com os diversos sistemas de<br />
controle do mercado.<br />
Ferramentas especiais – Para os<br />
transmissores com protocolo Foun<strong>da</strong>tion<br />
Fieldbus ou Profibus PA , não serão necessários<br />
configuradores portáteis, uma vez<br />
que a própria ferramenta de configuração<br />
<strong>da</strong>s redes, geralmente instala<strong>da</strong> nos computadores<br />
de supervisão ou em alguma<br />
estação de engenharia, é também capaz<br />
de acessar e configurar os instrumentos.<br />
Para os projetos convencionais (4-20 mA<br />
+ HART), recomen<strong>da</strong>-se a <strong>aqui</strong>sição de<br />
configurador portátil (hand held). Em alguns<br />
transmissores, a configuração poderá ser<br />
feita diretamente nos instrumentos, com<br />
uso de recursos como chave magnética ou<br />
botoeiras locais.<br />
Pré-configurações – Nos transmissores<br />
convencionais (4-20 mA + HART) é<br />
possível solicitar ao fabricante, em geral sem<br />
custos adicionais, algumas pré-configurações:<br />
extração de raiz quadra<strong>da</strong>; faixa calibra<strong>da</strong>;<br />
indicação no display em uni<strong>da</strong>des de engenharia<br />
(pressão); indicação no display em<br />
uni<strong>da</strong>des especiais, por exemplo: m 3 /h, l/h,<br />
m 3 . Nesse caso deve-se informar previamente<br />
a uni<strong>da</strong>de e a escala.
Certificações – É comum o usuário<br />
solicitar ao fabricante, certificados de calibração<br />
emitidos por laboratório rastreado<br />
pela RBC. Os fabricantes sempre fornecem<br />
certificados padronizados que são gerados<br />
e emitidos durante a fase de fabricação<br />
dos instrumentos. Outros certificados de<br />
calibração, quando emitidos por laboratório<br />
de metrologia rastreado pela RBC, podem<br />
deman<strong>da</strong>r em maior prazo de entrega e em<br />
geral resultam em custos adicionais.<br />
Outra certificação importante deve ser<br />
observa<strong>da</strong> quando se usa transmissores em área<br />
classifica<strong>da</strong>s. Os projetos de instrumentação<br />
para esses casos adotam normas atendendo:<br />
prova de explosão, segurança aumenta<strong>da</strong> ou<br />
segurança intrínseca. Os certificados são<br />
distintos e é responsabili<strong>da</strong>de do usuário<br />
sua correta utilização. O mesmo vale para<br />
SIS, Sistemas Instrumentados de Segurança.<br />
Conexões especiais – Em aplicações<br />
com fluidos agressivos, temperatura ou viscosi<strong>da</strong>de<br />
alta, sólidos em suspensão, recomen<strong>da</strong>-se<br />
o uso de transmissores com selos remotos ou<br />
integrais (os transmissores com selos integrais<br />
são chamados de transmissores de nível).<br />
Deve-se, sempre que possível, evitar o<br />
uso de selos, pois estes degra<strong>da</strong>m a exatidão<br />
<strong>da</strong> m<strong>edição</strong>, aumentam o tempo de resposta<br />
do transmissor e sofrem grande influência<br />
<strong>da</strong> temperatura ambiente.<br />
Os selos com conexões flangea<strong>da</strong>s deverão<br />
ser compatíveis com os flanges de processo<br />
e respeitar as classes de pressão estabeleci<strong>da</strong>s<br />
nas tabelas de pressão e temperatura <strong>da</strong>s<br />
respectivas normas.<br />
Faixa de pressão/rangeabili<strong>da</strong>de<br />
– Os fabricantes adotam uma terminologia<br />
padroniza<strong>da</strong> que precisa ser conheci<strong>da</strong>:<br />
• URL - Limite superior para a faixa<br />
de calibração;<br />
• LRL - Limite inferior para a faixa de<br />
calibração (em geral LRL = - URL);<br />
• URV - valor superior <strong>da</strong> faixa calibra<strong>da</strong><br />
(deverá ser menor ou igual à URL);<br />
• LRV - valor inferior <strong>da</strong> faixa calibra<strong>da</strong><br />
(deverá ser maior ou igual à LRL);<br />
• SPAN - URV – LRV (deverá ser maior<br />
que o SPAN mínimo do instrumento);<br />
• A relação URL / SPAN mínimo define<br />
a rangeabili<strong>da</strong>de do instrumento.<br />
Os catálogos dos fabricantes em geral<br />
mostram os valores de URL, LRL, e SPAN<br />
mínimo para as diversas faixas dos transmissores.<br />
Pode-se observar que o SPAN mínimo<br />
de uma determina<strong>da</strong> faixa será sempre<br />
F20. Acessórios para várias aplicações com transmissores.<br />
maior que o URL <strong>da</strong> faixa imediatamente<br />
inferior. Exemplo:<br />
• Faixa 4 - URL: 25 kgf/cm 2 ; Span mínimo:<br />
0,21 kgf/cm 2 ; limites de sobre-<br />
pressão ou pressão estática: 160 kgf/cm 2 ;<br />
• Faixa 5 - URL: 250 kgf/cm 2 ; Span<br />
mínimo: 2,1 kgf/cm 2 ; limites de sobrepressão<br />
ou pressão estática: 320 kgf/cm 2 ;<br />
Para uma aplicação com faixa calibra<strong>da</strong><br />
: 0 a 20 kgf/cm 2 , é possível usar o faixa 4<br />
ou mesmo o faixa 5. Deve-se, entretanto,<br />
escolher sempre o de faixa inferior. To<strong>da</strong>s<br />
as especificações de estabili<strong>da</strong>de, efeito <strong>da</strong><br />
temperatura, efeito <strong>da</strong> pressão estática são<br />
determinados com valores percentuais de<br />
URL. Uma exceção para essa escolha se dá<br />
quando os limites de sobrepressão ou pressão<br />
estática podem ser atingidos. No exemplo<br />
acima, esse limite é de 160 kgf/cm 2 para o<br />
faixa 4 e 320 kgf/cm 2 para o faixa 5.<br />
Recursos funcionais – Alguns transmissores<br />
possuem recursos funcionais bastante<br />
interessantes. Para os transmissores<br />
com protocolo Foun<strong>da</strong>tion Fieldbus, é<br />
importante conhecer a biblioteca de blocos<br />
funcionais disponível.<br />
O usuário deve se informar não apenas<br />
sobre a diversi<strong>da</strong>de desses blocos, como<br />
também sobre a política de comercialização<br />
desses recursos. Alguns fabricantes fornecem<br />
o instrumento com alguns blocos básicos e<br />
cobram adicionais para inclusão de blocos<br />
avançados.<br />
Importante é também se informar<br />
sobre a quanti<strong>da</strong>de de blocos que podem<br />
ser processados em um único transmissor.<br />
instrumentação<br />
Este limitante pode ser crítico em projetos<br />
com malhas de controle mais complexas.<br />
Para os transmissores convencionais<br />
(4-20 mA + HART) é possível também o<br />
uso de funcionali<strong>da</strong>des adicionais:<br />
Controle PID – Nessa configuração<br />
o transmissor realiza o algoritmo PID,<br />
comparando a variável do processo com<br />
um set-point pré-ajustado e gera o sinal de<br />
saí<strong>da</strong> de corrente para conexão direta ao<br />
posicionador <strong>da</strong> válvula de controle. Esse<br />
recurso é válido para malhas simples de<br />
controle e que não necessitam de intervenções<br />
do operador (sempre em automático com<br />
set-point constante).<br />
Totalização de vazão – O transmissor<br />
de pressão diferencial quando usado em<br />
medições de vazão pode ser configurado<br />
para indicação local <strong>da</strong> vazão totaliza<strong>da</strong>,<br />
além <strong>da</strong> instantânea.<br />
Conclusão<br />
Vimos <strong>aqui</strong> um pouco <strong>da</strong> história <strong>da</strong> m<strong>edição</strong><br />
de pressão, sua importância na automação<br />
e controle de processos, peculiari<strong>da</strong>des de<br />
alguns tipos de sensores, aliados aos avanços<br />
tecnológicos nos transmissores de pressão.<br />
Vimos também os cui<strong>da</strong>dos referentes às<br />
instalações e às especificações de transmissores<br />
e as tendências de mercado.<br />
MA<br />
Declaração de Copyright<br />
To<strong>da</strong>s as ilustrações, marcas e produtos mencionados<br />
neste artigo pertencem aos seus respectivos<br />
proprietários, assim como qualquer outra<br />
forma de proprie<strong>da</strong>de intelectual, sendo usa<strong>da</strong>s<br />
estritamente em caráter educacional.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
41
instrumentação<br />
Aplicação de Cilindros<br />
Pneumáticos em<br />
Controle Modulante<br />
Neste artigo abor<strong>da</strong>remos os atuadores cilíndricos pneumáticos<br />
utilizados para controle de processos.<br />
saiba mais<br />
O Avanço <strong>da</strong> Pneumática através <strong>da</strong><br />
"Dupla Pressão"<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 02<br />
Circuitos Eletropneumáticos<br />
Industriais<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 03<br />
Instrumentação Pneumática<br />
<strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> 11<br />
Q<br />
42 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
Celso Nobre<br />
Quando se fala em controle de processos<br />
industriais, dois conceitos nos vêm à mente:<br />
• Controles discretos: do tipo on-off,<br />
liga-desliga ou abre-fecha. Exemplos:<br />
os postes de iluminação <strong>da</strong>s<br />
ruas; embaladores automáticos com<br />
controle de peso ou volume; fornos<br />
elétricos, termostato de aparelhos de<br />
ar-condicionado; nível de tanques e<br />
caixas d’água etc.<br />
• Controles contínuos: também conhecidos<br />
como “modulantes” em que as<br />
válvulas ou registros adotam posições<br />
intermediárias entre a posição tudo<br />
aberto (100% de abertura) ou tudo<br />
fechado (0% de abertura). Exemplo:<br />
vazão em tubulação; combustão em<br />
fornos industriais; temperaturas de<br />
reatores químicos, pressão em caldeiras,<br />
nível de estocagem ou separação<br />
de produtos, etc.<br />
Em geral, as válvulas ou registros, também<br />
conhecidos como elementos finais de controle,<br />
precisam de uma determina<strong>da</strong> força para se<br />
movimentar, dependendo do seu tamanho,<br />
aplicação ou característica construtiva. Essa<br />
força é originária de um atuador que pode<br />
ser elétrico, hidráulico ou pneumático.<br />
Atuadores para Controle Contínuo<br />
Tipo Diafragma<br />
Próprio para válvulas lineares. É composto<br />
basicamente por uma câmara separa<strong>da</strong> em<br />
dois compartimentos por um diafragma de<br />
borracha com uma haste no centro. Ao se<br />
pressurizar um lado <strong>da</strong> câmara, o diafragma<br />
se deforma promovendo um movimento<br />
na haste. O outro lado <strong>da</strong> câmara alivia a<br />
pressão para facilitar o movimento <strong>da</strong> haste.<br />
Este tipo de atuador pode ser de dupla<br />
ação, com pressurização e despressurização<br />
nos dois lados <strong>da</strong> câmara; ou de simples<br />
ação com retorno por mola, com pressão<br />
aplica<strong>da</strong> em uma só <strong>da</strong>s câmaras, conforme<br />
ilustra na figura 1.<br />
Este atuador é o mais comumente encontrado<br />
em instalações industriais. Em<br />
geral tem construção simples e, por isso, é<br />
de fácil manutenção; a pressão de alimentação<br />
é baixa, tipicamente 3 a 15 psi (pound<br />
per square inch); baixo custo e, no caso de<br />
retorno por mola, tem um ação predetermina<strong>da</strong><br />
em caso de falha.<br />
Entretanto, quando a válvula ou elemento<br />
final de controle requer forças maiores<br />
ou cursos <strong>da</strong> haste superiores a 100 mm,
por exemplo, este tipo de atuador acaba ficando<br />
muito grande em peso e dimensões,<br />
e passa a requerer pressões mais altas. Tais<br />
fatos podem torná-lo pouco conveniente ao<br />
controle de processos.<br />
Tipo Pistão ou Cilindro Pneumático<br />
Para resolver as questões de torques<br />
grandes e cursos maiores <strong>da</strong> haste, é comum<br />
adotar-se atuadores do tipo pistão ou cilindro<br />
pneumático, tal como mostra a figura 2.<br />
As forças disponíveis variam entre 100<br />
kgf e 2.000 kgf, o que permite uma diversi<strong>da</strong>de<br />
de aplicações, tais como comportas<br />
de silos. As pressões de alimentação também<br />
são maiores do que as permiti<strong>da</strong>s para<br />
o atuador do tipo diafragma.<br />
O tempo de resposta é rápido, além de<br />
ter um peso e dimensões menores, se comparado<br />
com o equivalente do atuador do<br />
tipo diafragma, para uma mesma força. É<br />
a<strong>da</strong>ptável às variações do torque <strong>da</strong> válvula,<br />
significando que, em caso de desgaste ou<br />
agarramento <strong>da</strong> haste <strong>da</strong> válvula, é possível<br />
aplicar pressões maiores para atingir-se<br />
a abertura necessária <strong>da</strong> válvula.<br />
Ao se escolher cilindros pneumáticos<br />
para controle modulante, deve-se atentar<br />
para a posição de segurança em casos de<br />
falha. Enquanto os atuadores por diafragma<br />
e pistões menores usam o retorno por mola<br />
para levar a haste <strong>da</strong> válvula para uma posição<br />
segura em caso de falha, os cilindros<br />
irão requerer dispositivos acessórios para<br />
executar a função de falha segura.<br />
Os cilindros requerem o uso de posicionador<br />
para modular a posição do elemento<br />
final de controle de forma precisa e eficaz. A<br />
aplicação de cilindros pneumáticos é muito<br />
atraente para acionamento de aletas de tiragem<br />
de fornos, conhecidos como “<strong>da</strong>mpers”,<br />
ou então controle de comportas de silos de<br />
armazenamento de grãos ou minérios, entre<br />
outras aplicações.<br />
Os Posicionadores e<br />
Cilindros Pneumáticos<br />
Os posicionadores foram originalmente<br />
desenvolvidos para serem instalados em válvulas<br />
de controle que utilizam um atuador do tipo<br />
diafragma, como os que foram inicialmente<br />
descritos neste artigo. Os requisitos técnicos<br />
de desempenho de posicionadores para atuadores<br />
tipo diafragma são os mesmos que para<br />
os cilindros pneumáticos. Os ajustes e sintonia<br />
dos parâmetros de controle dos posicionado-<br />
instrumentação<br />
F1. Atuador tipo Diafragma. F2. Atuador tipo Cilimdro Pneumático.<br />
F3. Posicionador controlando um cilindro pneumático de forno industrial.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
43
instrumentação<br />
F4. Cilindro pnumático e posicionador controlando uma válvula-mangote para mineração.<br />
F5. Régua oblíqua.<br />
44 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
res são similares, quer aplicados a cilindros<br />
ou atuadores tipo diafragma. O sistema de<br />
pressurização é o mesmo em ambos os casos.<br />
Como os posicionadores foram concebidos<br />
para operar em válvulas de controle<br />
com atuador do tipo diafragma, a maioria,<br />
senão a totali<strong>da</strong>de, dos posicionadores oferecidos<br />
no mercado é adequa<strong>da</strong> para cursos<br />
máximos de haste <strong>da</strong> válvula variando entre<br />
100 mm e 120 mm.<br />
Por outro lado, os cilindros pneumáticos<br />
mais usuais têm um curso máximo de até<br />
1000 mm. Resta então projetar um dispositivo<br />
de acoplamento mecânico adequando<br />
o posicionador para cursos maiores.<br />
Soluções Dedica<strong>da</strong>s<br />
A criativi<strong>da</strong>de do profissional de controle<br />
de processos é bastante útil quando se<br />
trata de resolver problemas <strong>da</strong> planta. Afinal<br />
de contas, o processo não pode parar e<br />
a produtivi<strong>da</strong>de e lucrativi<strong>da</strong>de <strong>da</strong> empresa<br />
dependem de um bom controle.<br />
Na figura 3, vê-se um posicionador controlando<br />
um cilindro pneumático na tiragem<br />
de um forno em uma planta termoelétrica<br />
para geração de energia no México. A solução<br />
<strong>aqui</strong> foi transformar o movimento linear do<br />
cilindro em um movimento rotativo através<br />
de um dispositivo envolvendo alavancas.<br />
O sinal <strong>da</strong> posição do cilindro é “lido”<br />
por um sensor próprio para movimentos rotativos.<br />
O sinal de posição real <strong>da</strong> haste do<br />
cilindro é comparado com a posição ideal<br />
(set point) e, se necessário, o posicionador<br />
varia a pressão <strong>da</strong>s câmaras do cilindro até<br />
que a posição ideal seja atingi<strong>da</strong>.<br />
A figura 4 mostra um cilindro pneumático<br />
e um posicionador no controle de uma<br />
válvula mangote pronta para ser instala<strong>da</strong><br />
no processo de uma empresa de mineração<br />
no Brasil. Este é um caso em que um atuador<br />
tipo diafragma não consegue atingir a<br />
força necessária para movimentar a válvula.<br />
Da mesma forma, o movimento linear<br />
de estrangulamento <strong>da</strong> válvula mangote é<br />
transformado em um movimento rotativo<br />
por meio de hastes de alavancas. O processo<br />
de correção <strong>da</strong> posição de abertura <strong>da</strong> válvula<br />
é similar ao do caso anterior.<br />
Como se vê, a inventivi<strong>da</strong>de dos profissionais<br />
de automação resolve os problemas<br />
específicos de controle automático <strong>da</strong> planta.<br />
A questão é que para ca<strong>da</strong> aplicação, uma<br />
nova solução tem que ser projeta<strong>da</strong>. E, infelizmente,<br />
a solução não é repetitiva.
instrumentação<br />
Soluções Definitivas<br />
Como forma de encontrar soluções repetitivas,<br />
com redução de custo de produção e<br />
com melhor desempenho, os fornecedores<br />
de sistemas de automação colocaram em<br />
prática diversas ideias. Algumas se tornaram<br />
reali<strong>da</strong>de. Mas seriam considera<strong>da</strong>s pouco<br />
práticas e de alto custo.<br />
Muitos ajustes, alavancas a serem monta<strong>da</strong>s,<br />
a utilização de cames de caracterização<br />
de abertura, desgastes precoces dos materiais<br />
de partes mecânicas móveis e outros tantos<br />
fatores acabaram inviabilizando as ideias<br />
criativas, mas já indicavam qual o caminho<br />
mais adequado a seguir.<br />
Abriram-se novas possibili<strong>da</strong>des com o<br />
surgimento de novas tecnologias de materiais<br />
e com implementação eletrônica em substituição<br />
aos antigos controles mecânicos ou<br />
pneumáticos. O surgimento de materiais<br />
mais resistentes mecânica e quimicamente<br />
e, ao mesmo tempo, mais flexíveis permitiu<br />
a adoção de soluções até então impossíveis<br />
para as questões mecânicas. A digitalização<br />
dos antigos controladores e posicionadores<br />
mecânicos também abriu um leque de possibili<strong>da</strong>des<br />
de estratégias de controle, lógica<br />
e comunicação até então indisponíveis aos<br />
desenvolvedores de tecnologia.<br />
A primeira ideia foi reduzir o movimento<br />
<strong>da</strong> haste do cilindro para valores compatíveis<br />
com os posicionadores existentes no mercado.<br />
Adotou-se a régua oblíqua, conforme mostra<br />
a figura 5. Com esta régua, transforma-se<br />
um movimento de grande amplitude, de até<br />
1000 mm, em outro de amplitude reduzi<strong>da</strong>,<br />
ortogonal ao primeiro. A animação a seguir<br />
ilustra o princípio de funcionamento:<br />
A seguir, acoplou-se o posicionador ao<br />
sistema <strong>da</strong> régua através de dispositivos projetados<br />
para facilitar a montagem e posta<br />
em marcha de todo o sistema. A figura 6<br />
mostra vários dispositivos destinados a evitar<br />
travamento <strong>da</strong> régua, além de incrustações<br />
de materiais normalmente encontrados nas<br />
plantas de processos, principalmente aquelas<br />
que contêm poeira em suspensão ou produtos<br />
que podem se solidificar.<br />
Assim, é possível conseguir forças de acionamento<br />
para extensões maiores do que aquelas<br />
disponíveis em atuadores do tipo diafragma.<br />
As forças disponíveis nos atuadores cilíndricos<br />
pneumáticos – ACP Linear, <strong>da</strong> Smar são<br />
mostra<strong>da</strong>s no gráfico <strong>da</strong> figura 7. MA<br />
Celso Nobre é Gerente de Produtos <strong>da</strong> Smar<br />
Equipamentos Industriais Lt<strong>da</strong>.<br />
46 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
F6. Posicionador acoplado ao sistema <strong>da</strong> régua oblíqua.<br />
F7. Forças disponíveis nos cilindros pneumáticos.
Engenharia de<br />
Manutenção<br />
Técnica <strong>da</strong> Inspeção Visual<br />
O tema deste artigo é a Técnica de Inspeção Visual, uma<br />
<strong>da</strong>s mais antigas e importantes ferramentas utiliza<strong>da</strong>s pela<br />
Engenharia de Manutenção de qualquer processo industrial<br />
devido a sua simplici<strong>da</strong>de de execução e baixo custo<br />
operacional.<br />
saiba mais<br />
Termovisores Fluke<br />
Revista PC&Cia 97<br />
Engenharia de Manutenção: Análise<br />
de Falhas<br />
www.mecatronicaatual.com.<br />
br/secoes/leitura/774<br />
Engenharia <strong>da</strong> Manutenção Redução<br />
de queima em motores elétricos<br />
www.mecatronicaatual.com.<br />
br/secoes/leitura/802<br />
Termografia Aplicações em Alta<br />
Tensão – Subestações<br />
www.mecatronicaatual.com.<br />
br/secoes/leitura/732<br />
A<br />
Alexandre Comitti<br />
inspeção visual é uma <strong>da</strong>s técnicas de Engenharia<br />
de Manutenção de maior simplici<strong>da</strong>de<br />
em sua realização, e de menor custo operacional.<br />
Ela depende do poder de observação<br />
do indivíduo e <strong>da</strong> capaci<strong>da</strong>de técnica do<br />
mesmo em compreender o significado <strong>da</strong><br />
falha ou evento. Por sua simplici<strong>da</strong>de, não há<br />
nenhum processo industrial em que ela não<br />
esteja presente, sendo utiliza<strong>da</strong> normalmente<br />
na verificação de alterações dimensionais,<br />
desgastes, corrosão, deformação, alinhamento,<br />
trincas e outros...<br />
<strong>Atual</strong>mente, existem no mercado câmeras<br />
digitais de grande capaci<strong>da</strong>de para armazenamento<br />
de fotos e de excelente resolução<br />
gráfica, tais câmeras, permitem a confecção<br />
de relatórios que demonstrarão as ocorrências<br />
do meio industrial, sendo um meio eficaz<br />
para registro e confecção de históricos de<br />
manutenção, bem como de suporte para<br />
análise e toma<strong>da</strong>s de decisão; podendo<br />
ser, ain<strong>da</strong>, emprega<strong>da</strong> como um meio para<br />
realização de Manutenção Preditiva.<br />
Nesse sentido, a Inspeção Visual é um<br />
procedimento que aju<strong>da</strong> a detectar rapi<strong>da</strong>mente<br />
os pontos críticos e/ou problemáticos<br />
de uma instalação ou sistema. E, conforme<br />
manutenção<br />
se verá, é um procedimento que exige conhecimento<br />
técnico, objetivi<strong>da</strong>de e bom<br />
senso. O seu principal objetivo é verificar<br />
se os componentes e equipamentos de sua<br />
planta estão:<br />
• em conformi<strong>da</strong>de com as Normas<br />
aplicáveis;<br />
• corretamente selecionados e instalados<br />
de acordo com as Normas aplicáveis;<br />
• não <strong>da</strong>nificados visivelmente, de<br />
modo a restringir seu funcionamento<br />
adequado e sua segurança.<br />
Exemplos de Problemas<br />
Detectados por Inspeção Visual<br />
Com o objetivo de demonstrar o emprego<br />
desta ferramenta na detecção de<br />
falhas, ilustramos, com fotos, exemplos<br />
de inspeções visuais realiza<strong>da</strong>s por pessoal<br />
técnico de Manutenção.<br />
Caso 1:<br />
Emen<strong>da</strong> em Cabo de Neutro <strong>da</strong> Instalação,<br />
com falha na isolação dentro <strong>da</strong><br />
bandeja. Risco de Curto-Circuito (figura 1).<br />
Ação corretiva: passar fita isolante no<br />
local faltante.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
47
manutenção<br />
F1. Emen<strong>da</strong> em cabo de neutro <strong>da</strong> intalação com falha de isolação.<br />
F2. Mau encaixe dos contatos internos do<br />
disjuntor.<br />
F4. Disjuntor "jumpeado" com defeito na fase S.<br />
48 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
F3. Problema de fuga para a terra.<br />
Caso 2:<br />
Queima <strong>da</strong> câmara externa do disjuntor<br />
(figura 2).<br />
Ação corretiva: substituir o disjuntor para<br />
revisá-lo. Após sua retira<strong>da</strong>, constatou-se<br />
que houve um mau encaixe dos contatos<br />
internos do mesmo (durante processo de<br />
abertura/fechamento do disjuntor), gerando<br />
seu desgaste.<br />
Caso 3:<br />
Apresentou problema de fuga para terra,<br />
ou seja, a isolação de AT passou a conduzir<br />
devido à deterioração <strong>da</strong> mesma pela presença<br />
de ácido, vindo a descarregar sobre o terra<br />
no ponto indicado pela seta em vermelho<br />
na figura 3.<br />
A mufla e sua isolação foram refeitas, e<br />
a mesma foi afasta<strong>da</strong> do barramento. Pois,<br />
ela encontrava-se junto ao barramento (no<br />
ponto indicado pela seta em vermelho);<br />
salientamos tratar-se de 13,2 kV – não<br />
sendo necessário contato direto para haver<br />
condução. O problema foi detectado devido<br />
ao alto ruído provocado pelo defeito, em<br />
uma inspeção visual de rotina.<br />
Caso 4:<br />
Disjuntor “jumpeado”, com defeito na<br />
Fase S (figura 4).<br />
Ação corretiva: substituir o disjuntor.<br />
Observação: esta ação é feita em emergência<br />
para não parar o equipamento, devendo ser<br />
reestabeleci<strong>da</strong> a condição original, o mais<br />
breve possível, pois, o equipamento fica<br />
sem proteção.<br />
Caso 5:<br />
Terminal com mau contato, com presença<br />
de oxi<strong>da</strong>ção (óxido de cobre, também chamado<br />
de “zinabre” ou “azinhavre” (figura 5).<br />
Ação corretiva: fazer a limpeza do<br />
local, substituir terminal e refazer conexão<br />
(figura 6).<br />
Observação: foi detectado em uma inspeção<br />
visual; neste caso, a Termografia não<br />
detectou o problema, pois o painel estava<br />
desligado quando <strong>da</strong> inspeção termográfica.<br />
Caso 6:<br />
Mangueira fura<strong>da</strong> após a reguladora de<br />
pressão <strong>da</strong> máquina (figura 7).<br />
Ação corretiva: Cortar a mangueira no<br />
vazamento e deslocá-la para o novo ponto. Se<br />
o tamanho <strong>da</strong> mangueira não for suficiente,<br />
substituí-la (figura 8).
Caso 7:<br />
Motor trabalhando sem ventoinha e<br />
tampa traseira.<br />
Ação corretiva: Revisar o motor e<br />
restaurá-lo à condição original para evitar<br />
sua queima.<br />
Exemplos de Inpeções Visuais<br />
Aplica<strong>da</strong>s à Análise de Falhas<br />
Em outra forma de emprego <strong>da</strong> inspeção<br />
visual, trata-se do registro e análise de<br />
falhas em equipamentos e componentes,<br />
objetivando iniciar processo de correção<br />
de irregulari<strong>da</strong>des:<br />
Caso 8:<br />
Motivo <strong>da</strong> Queima do Motor 100 CV<br />
(19/11/01) – 6 polos: curto contra a massa.<br />
Sendo, portanto, um defeito de isolamento<br />
na fabricação do produto. Veja a figura 9.<br />
Foi encaminhado para ser rebobinado<br />
pela Assistência Técnica do fornecedor do<br />
motor (por estar dentro do prazo de garantia<br />
do produto), após emissão de laudo técnico<br />
sobre a causa <strong>da</strong> queima.<br />
Caso 9:<br />
Motivo <strong>da</strong> Queima do Motor (400 CV):<br />
sobrecarga (figura 10).<br />
Provoca<strong>da</strong> por mau contato nos cabos<br />
de ligação do motor.<br />
Embora este motor possuísse Parti<strong>da</strong><br />
Suave (Soft-starter), esta não atuou. Supõe-se<br />
que o mau contato provocou uma assimetria<br />
de carga, que não permitiu ao Soft-starter<br />
visualizar o defeito e proteger o motor. A<br />
proteção de sobrecarga do Soft-starter é <strong>da</strong><strong>da</strong><br />
pela Média <strong>da</strong> Somatória <strong>da</strong>s Correntes <strong>da</strong>s<br />
3 Fases. A atuação em caso de falta de fase<br />
é instantânea.<br />
O motivo do mau contato nos cabos de<br />
ligação do motor se deveu a má prensagem<br />
do terminal, pois um deles separou-se, facilmente,<br />
do cabo após a queima (figura 11).<br />
Outro fator determinante pode estar<br />
ligado ao subdimensionamento do terminal,<br />
o mesmo apresentaria pouca área de contato<br />
elétrico (conector sextavado) para a eleva<strong>da</strong><br />
corrente circulante (ou seja, em torno de 450<br />
A em regime normal de trabalho). Acrescentamos<br />
que estes terminais acompanham<br />
o motor na compra do mesmo.<br />
Este motor encontrava-se dentro <strong>da</strong><br />
Garantia ofereci<strong>da</strong> pelo Fabricante e foi<br />
rebobinado pela Assistência Técnica após<br />
a apresentação de laudo técnico.<br />
manutenção<br />
F5. Terminal com mau contato. F6. Substituição do terminal oxi<strong>da</strong>do.<br />
F7. Mangueira fura<strong>da</strong>.<br />
F8. Ação corretiva: corte <strong>da</strong> mangueira e deslocamente para novo ponto.<br />
Julho/Agosto 2012 :: <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong><br />
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manutenção<br />
F9. Curto-circuito contra a massa.<br />
F10. Sobrecarga provoca<strong>da</strong> por mau contato nos cabos de ligação do motor.<br />
50 <strong>Mecatrônica</strong> <strong>Atual</strong> :: Julho/Agosto 2012<br />
Inspeção Indireta Através<br />
de Alicate-Amperímetro<br />
Na figura 12, ilustramos com um exemplo<br />
uma maneira indireta de se fazer uma<br />
inspeção visual através de um instrumento<br />
de m<strong>edição</strong>, o alicate-amperímetro.<br />
Estes terminais são dos cabos de ligação<br />
de um motor. Neste caso, a falha (queima<br />
do motor) foi evita<strong>da</strong> mediante a utilização<br />
do alicate-amperímetro, monitorando-se as<br />
correntes (carga) do motor.<br />
Conclusão<br />
A inspeção visual pode não apenas<br />
servir como um instrumento de Preditiva e<br />
análise de equipamentos/componentes, mas<br />
também para Emissão de Laudos Técnicos<br />
para equipamentos em Garantia que estejam<br />
<strong>da</strong>nificados, contribuindo para a não assimilação<br />
de custos indevidos na Manutenção<br />
(conforme já mostrado em item anterior).<br />
Nos casos de equipamentos/componentes<br />
<strong>da</strong>nificados já fora <strong>da</strong> Garantia, serve como<br />
forma de avaliação dos mesmos, aju<strong>da</strong>ndo<br />
a se tomar medi<strong>da</strong>s preventivas/corretivas<br />
para evitar repetições do fato.<br />
Os relatórios baseados nestas inspeções<br />
formarão um excelente Histórico de Manutenção,<br />
que será de valia para toma<strong>da</strong>s de<br />
decisão referentes a Investimento na Empresa.<br />
Hoje em dia, o grande paradigma na<br />
área de Manutenção consiste em evitar<br />
que as falhas, quebras, queimas e <strong>da</strong>nos<br />
ocorram, não bastando apenas consertar a<br />
quebra o mais rápido possível, mas evitando<br />
que ela ocorra.<br />
Existem no mercado várias técnicas e<br />
ferramentas de Manutenção Preditiva, no<br />
entanto, a mais simples e a de menor custo<br />
ain<strong>da</strong> é a Inspeção Visual, e para que esta<br />
técnica possa ser aplica<strong>da</strong> na Manutenção<br />
se faz necessário boa capacitação técnica<br />
dos profissionais de Manutenção. MA<br />
F11. Má prensagem do terminal no cabo de ligação do motor. F12. Terminais dos cabos de ligação do motor.