controle de um misturador de lÍquidos em processos …

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E

TECNOLOGIA DE SÃO PAULO

CAMPUS ARARAQUARA

EndriusZavanella Navarro

Everton Araújo de Souza

Flávio China

Henrique Rocha dos Santos

Henrique Arena

Luiz Gabriel SaroneGonella

Nelson Dias Peixinho

Thiago Reinhardt

CONTROLE DE UM MISTURADOR DE LÍQUIDOS

EM PROCESSOS INDUSTRIAIS

Araraquara

2014

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E

TECNOLOGIA DE SÃO PAULO

CAMPUS ARARAQUARA

TÉCNICO EM MECATRÔNICA

EndriusZavanella Navarro

Everton Araújo de Souza

Flávio China

Henrique Rocha dos Santos

Henrique Arena

Luiz Gabriel SaroneGonella

Nelson Dias Peixinho

Thiago Reinahrtt

CONTROLE DE UM MISTURADOR DE LÍQUIDOS EM PROCESSOS

INDUSTRIAIS

Relatório Técnico submetido ao Instituto

Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de

São Paulo – Campus Araraquara como parte

dos requisitos necessários para a obtenção da

conclusão do curso Técnico em Mecatrônica.

Sob a orientação do Prof.Me. Rafael Manfrin

Mendes e co-orientação do Prof. Dr. Célio

Caminaga.

ARARAQUARA

2014

Ficha Catalográfica elaborada pela Biblioteca do IFSP – Campus Araraquara

C782

Controle de um misturador de líquidos em processos industriais / EndriusZavanella Navarroet al. -Araraquara: [s.n.], 2014. – 82 f. Orientador:Prof. Me. Rafael Manfrin Mendes Co-orientador: Prof. Dr. Célio Caminaga Relatório Técnico (Trabalho de Conclusão de Curso)- Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo – Campus Araraquara. 1. Controle de Processos . 2. Processos Industriais. 3. Automação Industrial. I. Navarro, EndriusZavanella. II. Souza, Everton Araújo de. III. China, Flávio. IV. Santos, Henrique Rocha dos. V. Arena, Henrique. VI. Gonella, Luiz Gabriel Sarone. VII. Peixinho, Nelson Dias. VIII. Reinahrtt, Thiago. IX. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo – Campus Araraquara. X. Título.

CDD 629.895

RESUMO

O controle de processos industriais é uma das aplicações dos conhecimentos da Mecatrônica,

além de ser um aspecto importante para a garantia da qualidade dos produtos e exigível para

empresas que buscam certificação e melhores índices de produtividade. O controle de

processos se refere a um conjunto de métodos que monitoram as diversas variáveis de

processos envolvidas na produção manufatureira, tais como temperatura, unidade, pressão

entre outras. Para este estudo foi elaborado um protótipo de uma planta de processo com o

qual vazão e volume de armazenamento fossem controlados segundo um programa (algoritmo

desenvolvido pelo usuário) armazenado no CLP, o Controlador Lógico Programável.

Palavras-chave:1. Controle de processos. 2. Processos industriais. 3. Automação industrial.

4. Título.

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas

ANSI/ISA – American National Standards Institute (Instituto Nacional Americano de

Padrões) / The InternationalSocietyof Automation (Sociedade Internacional de Automação)

CLP – Controlador lógico programável

CPU – Central processingunit (unidade central de processamento)

ESA – European Space Agency (Agência Espacial Européia)

IEC - InternationalElectrotechnicalCommission (Comissão eletrotécnica Internacional)

INMETRO – Instituto Nacional de Metrologia, Qualidade e Tecnologia

INPI – Instituto Nacional de Propriedade Industrial

ISO – InternationalOrganization for Standardization (Organização Internacional para

Padronização)

LED – Light EmittingDiode (diodo emissor de luz)

MIL – United StatesMilitary Standard (Padrão Militar Americano)

NA – Contato normalmente aberto

NBR – Norma regulamentadora brasileira

NF – Contato normalmente fechado

PID (controladores) – (controladores) proporcional-integral-derivativo

PME – Pequenas e médias empresas

PWM – Pulse-widthmodulation (modulação por largura de pulso)

PV – Processvariable(variável de processo)

RDC – Resolução de Diretoria Colegiada

SP – Set point

VCA – Voltagem em corrente alternada

VCC – Voltagem em corrente contínua

Sumário 1 - INTRODUÇÃO ............................................................................................................................... 10

1.1 - Aspectos teóricos quanto à Mecatrônica ....................................................................................... 10

1.1.1 – O Controle PID ..................................................................................................................... 18

1.2 - Definição do projeto ..................................................................................................................... 27

1.3 - Objetivos gerais e justificativas .................................................................................................... 29

2 - Metodologia de execução ................................................................................................................ 30

2.1 - Materiais ................................................................................................................................... 32

2.1.1 – CLP ................................................................................................................................... 32

2.1.2 - Motores .............................................................................................................................. 35

2.1.3 - Ponte H simples a relé ........................................................................................................ 37

2.1.4 -Reed Switch ......................................................................................................................... 39

2.1.5 - Optoacoplador .................................................................................................................... 41

2.1.7 - Transistor MOSFET ........................................................................................................... 42

2.2 - Métodos .................................................................................................................................... 44

2.2.1 - Procedimentos de montagem da planta .............................................................................. 49

2.2.2 – Circuito driver de potência ................................................................................................ 52

2.2.3 – Testes gerais de funcionamento e simulações do CLP ...................................................... 56

3 - Conclusões e considerações finais ................................................................................................... 66

Referências bibliográficas ..................................................................................................................... 68

Apêndice A ............................................................................................................................................ 71

Apêndice B ............................................................................................................................................ 72

Apêndice C ............................................................................................................................................ 73

Apêndice D ............................................................................................................................................ 74

Apêndice E ............................................................................................................................................ 75

Apêndice F ............................................................................................................................................ 79

10

1 - INTRODUÇÃO

1.1 - Aspectos teóricos quanto à Mecatrônica

É evidente a importância das inovações dos produtos no mercado

advindasdosavançosna área micro-eletrônica.Aindústria eletrônica é a que mais agrega valor

em seus produtos, com um mercado estimado em 800 bilhões de dólares. E para que as

empresas mantenham-se competitivas na área, garantia fundamental para atuação num

mercado de amplas demandas, são necessários investimentos em produtos e inovações

(MOORE apud BARBALHO, 2006, p. 4).

O termo mecatrônica, cunhado pelos japoneses na década de 1970, se refere a uma

integração multidisciplinar entre os ramos de conhecimento das engenharias mecânica e

eletrônica e do controle computacional em seus produtos e processos (BOLTON, 2010, p.11).

Como resultados há funções mecânicas desempenhadas por sistemas eletrônicos, por

exemplo. Isso evidencia-se o conceito de que Bolton (2010, p11) designa por sistema

mecatrônico – uma abordagem integrada e interdisciplinar entre os conhecimentos das

engenharias mecânica, elétrica, eletrônica e dos sistemas de controle (BOLTON, 2010, p. 11).

Os ramos de atuação podem ser elencados em: automotivo, aeroespacial, médico, xerográfico,

sistemas de defesa, bens de consumo, manufatura e processamento de materiais

(BARBALHO, 2006, p.4).

Os equipamentos e componentes eletroeletrônicos devem estar em boas condições de

uso e atender, obrigatoriamente, as normas de segurança e os padrões de qualidade. Barbalho

(2006, p. 52) comenta1:

“O objetivo dessas normas é evitar riscos relacionados com choque por correntes de

fuga, sobretensões eventualmente decorrentes de instalação elétrica local, resistência

de aterramento incapaz de proteger operadores e usuários em caso de descargas

eletrostáticas e um grande número de situações de risco relacionadas com

grandezas mecânicas, térmicas e químicas” (grifos nossos).

1 Nessa parte o autor cita as diretrizes das normas estabelecidas pela Comissão Eletrotécnica Internacional

(InternationalElectrotechnicalCommission –IEC): IEC 60601-1:2010 (referente a requisitos gerais para

segurança básica e desempenho essencial em equipamentos eletromédicos), IEC 60601-1-2 (referente a

compatibilidade eletromagnética em equipamentos eletromédicos) e IEC 60825 (referente à segurança em

produtos que utilizam tecnologia laser).

11

Quanto à qualidade dos produtos, cabe mencionar que estes devem atender aos

padrões de qualidade atestados em conformidade com os instrumentos normativos. A norma

NBR ISO 9001:2008 trata dos requisitos genéricos para implantação de sistemas de gestão da

qualidade, através de melhorias de processo contínuas e monitoradas, visando aumentar a

satisfação do cliente.

A referida norma sugere para as empresas e organizações que pretendam implantar

sistemas de gestão da qualidade para seus produtos devem atender:

Objetivos da qualidade e requisitos para o produto; (item 7.1 tópico a)

A necessidade de estabelecer processos e documentos e prover recursos

específicos para o produto; (item 7.1 tópico b)

Verificação, validação, monitoramento, inspeção e atividades de ensaios

requeridos, específicos para o produto, bem como os critérios para a aceitação

do produto; (item 7.1 tópico c)

Registros necessários para fornecer evidência de que os processos de realização

e o produto resultante atendem aos requisitos. (item 7.1 tópico d)

As normas aplicáveis, afora as generalistas, variam conforme o tipo de produto, de seu

uso no mercado, da forma como os órgãos públicos homologam a regularizam e exercem o

controle fiscalizador. Por exemplo, para equipamentos médicos e de uso medicinar existe a

NBR ISO 13485:20042; para produtos com fins militar ou espacial, nos quais exigência de

performance e comunicação é maior, existem as normas MIL (padrão militar americano) e

ESA (padrão aeroespacial europeu) (BARBALHO, 2006, p. 54).

Para garantir que a execução de um processo transcorra de maneira controlada e com

precisão é fundamental planejar e documentar como será feita essa atividade. Pois, além de se

ter um documento mestre (de referência), a parte de documentação indica uma atenção

gerencial por parte dos gestores e executores.

2 NBR ISO 13485:2004 – trata dos requisitos para fins regulamentares de sistemas de gestão da qualidade para

produtos de saúde.

12

O caso da suspensão inteligente de um caminhão como um exemplo de sistema

mecatrônico (BOLTON, 2010, p. 12). Ela pode ajustar (automaticamente) o nivelamento

quando há carregamento irregular ou no caso de o caminhão fazer uma curva. Os processos

são realizados automaticamente e com monitoramento em seus estágios.

Avançando no estudo dos sistemas mecatrônicos, existem os sistemas embarcados,

que são elementos onde microprocessadores3 estão embutidos no processo. Um sistema

embarcado é “um sistema microprocessado para controlar uma gama de funções e que não foi

projetado para ser programado4 pelo usuário da mesma forma que ocorre com um

computador” (BOLTON, 2010, p. 13). Exemplifica-se com o caso do uso de

microcontroladores em um sistema de controle em uma máquina moderna de lavar roupas. O

microprocessador controla os ciclos de lavagem, o trabalho das bombas e motores e analisa a

temperatura da água no cesto de lavagem. Outro exemplo de sistema embarcado são os

controles microprocessados em sistemas de frenagem ABS.A conceituação de sistemas

mecatrônicos abrange atuadores, controladores e sensores, conforme ilustra a Figura 1.

Figura 1 - elementos básicos de um sistema mecatrônico.

Fonte: BOLTON (2010, p.12).

A mecatrônica é “como um sistema mecânico com realimentação elétrica” permitindo

“transferir a complexidade do sistema mecânico para a eletrônica ou o software”, sendo que o

3 Bolton (2010, p.120 define microprocessador como “essencialmente um conjunto de portas lógicas e elementos

de memória que são conectados como componentes individuais, mas cujas funções”. Para utilizar os

microprocessadores são necessários chips (circuitos integrados), memória para armazenar dados e portas de

entrada/saída. 4 Pode-se dizer que também não pode ser reprogramado, e mais uma vez, diferentemente de um computador.

13

controle eletrônico aumenta a precisão, um aumento na capacidade de implementações e um

rápido tempo de resposta (HORIKAWA apud BARBALHO, 2006, p. 9).

No sistema mecatrônico, o usuário estabelece os parâmetros desejados, os quais são

monitorados pelos sensores, e estes fornecem o estado das variáveis para o controlador que

trata os sinais. A partir das informações enviadas pelo controlador, os atuadores podem alterar

(ou não) o processo. Há que se ressaltar que um sistema mecatrônico envolverá tanto

grandezas elétricas, como o tratamento de sinais elétricos ou digitais, como grandezas

mecânicas, por exemplo, a força aplicada por um atuador pneumático linear. A Figura 2

demonstra essa dinâmica.

Figura 2 - um projeto mecatrônico. Fonte:

Fonte: Horikawa apud Brabalho (2006, p. 9).

O desenvolvimento de um projeto de sistema passa em consideração aos seguintes

estágios (BOLTON, 2010, p.13):

Necessidade: é a origem para trabalhar o desenvolvimento de um sistema – é ela que o

determina;

Análise do problema: analisar a natureza do problema. É importante ter uma definição

clara do escopo, caso contrário irá acarretar prejuízos ou retrabalho, não atingindo

resultados satisfatórios ou mesmo impedir o desenvolvimento do sistema;

Definição da especificação: é estabelecer os requisitos necessários para a performance

do sistema;

14

Geração de soluções possíveis: denominada como estágio conceitual. As propostas de

soluções são implementadas para cada função especificada, e mesmo a busca por

soluções tidas em problemas similares;

Seleção de uma solução adequada: feitas simulações aos sistemas elegíveis, escolhe-se

aquele(s) mais adequado(s);

Construção do projeto detalhado: pode ser necessária a construção de modelos e

protótipos;

Documentação do projeto: é essencial para descrever o projeto em seus detalhes,

permitindo a guarda de informação e reprodução de resultados.

A abordagem em um sistema mecatrônico abrange a simultaneidade de conhecimentos

de mecânica, eletrônica, tecnologia de computadores e engenharia de controle.Um sistema

mecatrônico pode trazer soluções satisfatórias para alguns problemas:

“(...) considere o projeto de uma balança como as usadas em banheiros. Tais

balanças podem ser consideradas apenas em termos da compressão de molas e do

mecanismo usado para converter o movimento em rotação de um eixo e assim em

movimento de um ponteiro sobre uma escala; um problema que pode ser

considerado no projeto é que o peso indicado não deve depender da posição da

pessoa sobre a balança. Entretanto, outras possibilidades podem ser consideradas se

os conhecimentos aplicados forem além de um projeto puramente mecânico. Por

exemplo, as molas podem ser substituídas por células de carga com straingauges

(transdutor usado para medição de força), com indicação digital da medida do peso

indicada por display de LED através de um microprocessador. (...) A melhoria na

flexibilidade é uma característica comum dos sistemas6ktr‟ mecatrônicos em

comparação com os tradicionais.” (BOLTON, 2010, pp.14-15).

Em sistemas mecatrônicos, quando na fase de estágio conceitual, são criados modelos

de sistema, nos quais são previstas as entradas de informações (ou dito como alimentação do

sistema) e seu comportamento (o processo). O sistema é representado por meio de diagramas

apresentando necessariamente entrada(s), processo e saída(s). E para representar o

comportamento do sistema por meio de equações algébricas utiliza-se a modelagem de

sistema; onde as variáveis dependentes são as informações de entrada, a equação matemática

é o que descreve o processo do sistema e a variável independente, o resultado do processo,

são os dados de saída.

15

Mas a concepção de sistemas não é apenas, em muitos casos, um processo simples,

descrito apenas por uma etapa do diagrama; e sim uma sequência de etapas interconectadas,

cada qual executando uma função específica. A saída de um processo alimentará informações

para apróximaetapa, num fluxo de informações.Elucida-se com o caso de um aparelho de CD,

conforme representado na Figura 3.

Figura 3 – um modelo de sistema (simplificado) para um aparelho de CD.

Fonte: BOLTON (2010, p.17). Org. pelos autores.

No exemplo, esquematizado na Figura 3,existem três blocos interconectados, com a

alimentação do sistema sendo a entrada do CD e a saída, o som.Um sistema de controle,

necessário em muitos processos e máquinas nas indústrias em geral, é projetado para

desempenhar as seguintes funções:

Controle das variáveis de processo em determinados valores. Por exemplo, o controle

de temperatura e umidade do ar em ambientes climatizados;

Controle de uma sequência de eventos. Por exemplo, os ciclos de lavagem de uma

máquina de lavar roupas ou ciclos de esterilização em autoclaves;

Controle de ocorrência de eventos: travas e sistemas de segurança em máquinas

industriais.

Em sistemas de controle temos um elemento controlado de processo importante: o

controle por realimentação. A unidade de controle compara e analisa o valor de saída do

sistema com o valor de referência-padrão. Caso ocorra um desvio, envia-se um sinal de

resposta para ajuste. Um exemplo prático disto são as salas climatizadas a partir de

aquecimento central. Conforme a Figura 4, os dados de temperatura da sala são comparados

com a temperatura desejada, e a partir disso se determinará a alteração ou não da temperatura

no ambiente.

16

Figura 4 - controle por realimentação em uma sala climatizada.

Fonte: Bolton (2010, p.19). Org. pelos autores.

A Figura 5 apresenta um sistema de controle em malha fechada com os seguintes

elementos básicos:

Variável controlada: nível de água no tanque;

Valor de referência: ajuste prévio, mediante ao posicionamento da esfera flutuante e

da alavanca;

Elemento de comparação: alavanca;

Sinal de erro: a diferença entre o valor real e o ajustado de acordo com a posição da

alavanca;

Unidade de controle: mecanismo alavanca-pivô;

Unidade de correção: aleta, a qual controla abertura e fechamento da entrada de água

no tanque;

Processo: nível de água no tanque;

Dispositivo de medição: esfera flutuante e alavanca.

17

Figura 5 - controle automático do nível de água em um tanque.

Fonte: BOLTON (2010, p.23). Org. pelos autores.

Em mecatrônica há duas configurações de sistemas de acordo com o tipo de sinal

tratado. Primeiramente os sistemas analógicos, que foram os precursores em sistemas de

controle deprocessos. Neles todos os sinais são funções contínuas no processo. Já os sistemas

digitais foram desenvolvidos com o avanço da computação. E uma vez que esta trata sinais de

forma binária (0 ou 1 bit), o valor da variável é convertido para uma sequência de pulsos

on/off, nos respectivos níveis de tensão.

Nas operações de processo existe uma sequência de etapas de operação, na qual as

ações de controle são ordenadas em tempo/eventos; a isto se chama controle sequencial. Esse

controle é constituído mediante um circuito elétrico composto de elementos de controle

(chaves e relés) conectados adequadamente para o propósito de processo. A mesma função

fazem com eficiência maior os sistemas microprocessados programáveis.

Outros elementos muitos empregados na indústria de processos são os sensores e os

transdutores. Os sensores são elementos capazes de produzir um sinal como reposta a

determinada grandeza física mensurável. Por exemplo, um termopar gera um valor tensão em

função da temperatura a qual ele está submetido – têm-se assim um sensor. Similarmente, o

transdutor retransmite um sinal de determinada natureza recebido respondendo em outra

grandeza associada, convertendo assim os sinais. Por certo ponto de vista, sensores são

transdutores.

18

Em suma, um projeto mecatrônico deve integrar elementos de mecânica, eletrônica e

computação (software) de maneira integrada e que seu funcionamento parta de um modelo de

sistema de controle em malha (aberta ou fechada).

1.1.1 – O Controle PID

Os sistemas de controle em malha aberta5 são “simples e baratos, mas não compensam

as possíveis variações internas da planta, nem as perturbações externas inerentes a um

processo industrial” (CAMPOS; TEIXEIRA, 2010, p.3).

Por exemplo: a vazão de um tanque (valor de referência ou setpoint) é determinada

pela abertura da válvula de purga. Mas, conforme o nível do tanque diminui, para a mesma

abertura da válvula, a vazão no processo vai diminuir – por conta da menor pressão sobre o

líquido, além de desgastes da válvula.Isto acaba tornando inadequada a resposta da curva de

calibração (CAMPOS; TEIXEIRA, 2010, p.4).

Na Figura 6, a temperatura de saída deve ser 70⁰ C. para isto, a válvula foi ajustada em

15%. Entretanto, acontece uma perturbação na temperatura quando da entrada do fluido de

aquecimento. O sistema poderá se afastar do SP. O controle em malha aberta se torna

oneroso.

5São sistemas sem feedback, sem o elemento controlador, que compensa as perturbações possíveis no processo.

19

Figura 6 - desempenho do controle em malha aberta.

Fonte: Campos; Teixeira (2010). Org. pelos autores.

O controle já é diferente em malha fechada. A Figura 7 mostra a temperatura

controlada automaticamente em 70⁰ C a partir de 25 segundos, com uma variação controlada

na temperatura de entrada. O controlador atua na abertura da válvula para trazer a temperatura

ao valor de SP. Mas o controle em malha fechada traz o problema da instabilidade para o

sistema ao tentar fazer ajustes de erro na relação PV (variável de processo e SP).

20

Figura 7 - um controle em malha fechada.


Para redimir tais problemas existem os controladores PID. O controle Proporcional-

Integral-Derivativo (PID) é um dos mais usados em malha fechada. São dois tipos de

problemas em sistemas em malha fechada: REGULATÓRIO e SERVO.

REGULATÓRIO – o SP é fixo e o processo deve ser o mais próximo possível deste

valor. A solução é minimizar os efeitos das perturbações (FIGURA 8);

21

Figura 8 - controle regulatório.


SERVO – A operação deve seguir uma trajetória – típico em processos de produção

por batelada. O objetivo é seguir o mínimo erro entre SP e PV (FIGURA 9);

Figura 9 - o controle servo.


22

Considere um sistema no qual um fluido frio A passa pelos tubos com uma vazão

mássica (MA, em kg/h) em uma temperatura de entrada TA1. O objetivo é controlar a

temperatura de saída (TA2) em função da vazão do fluido quente B (com MB e TB1) (FIGURA

10).

Figura 10 - modelo de um sistema trocador de calor a ser controlado.


Para tal modelagem (FIGURA 11):

Considere a quantidade de calor (Q, em kcal/h) fornecida por B sendo proporcional à

abertura da válvula (Q = K*saída do TIC6);

Considerando que não há vaporização do fluido A e sua temperatura de saída (TA2)

possa ser calculada por: TA2 = TA1 + (Q/(cp*MA)), onde cp é o calor específico (em

kcal/kg.C);

Ganho do processo: K = (∆T/ ∆U), onde ∆T é a variação na variável de saída e ∆U é a

variação na variável de entrada;

Constante de tempo (Ƭ) que é o tempo necessário para a temperatura alcançar 63% do

valor SP;

6Segundo norma ISA 5.1, é um indicador e controlador de temperatura.

23

Figura 11 - modelo dinâmico do sistema.


Tempo morto (Ɵ) é o tempo a partir do qual um início da perturbação na variável

manipulada (PV) traz resposta na variável controlada (SP), ou tempo de transporte.

O controlador proporcional (P) gera a saída proporcionalmente ao erro (e(t)). Kp é o ganho

do controlador (eq. Algoritmo de posição):u(t) = Kp * e(t) + u0 ,onde u(t) é uma saída, válvula

p. ex., entre 0% a 100%; u0 é o valor inicial (FIGURA 12). A Figura mostra a ação do

controlador proporcional para um ajuste de erro em degrau. A ação proporcional é também

em degrau e nesse caso o ganho (Kp) é 3. Enquanto o erro não variar, a saída permanece

constante (regime permanente).

Figura 12 - controle proporcional.


24

Figura 13 - ação proporcional.


O controlador proporcional e integral (PI) gera a saída proporcional ao erro e à integral

do erro (I):

𝒖 𝒕 = 𝑲𝒑 ∗ 𝒆 𝒕 + 𝑲𝒑 ∗𝟏

𝑻𝟏∗ 𝒆 𝒕 𝒅𝒕 + 𝒖

𝟏

𝑻𝟏é o ganho integral do controlador (número de repetições por segundo), 𝑻𝟏é o

tempo integral.

A Figura 14 mostra a ação do controlador integral (I) quando ocorreu um erro em

degrau. Ela é a integral do degrau, uma rampa. A ação integral aumenta ou diminui a saída do

controlador indefinidamente enquanto houver o erro.

25

Figura 14 - ação integral.


O controlador proporcional, integral e derivativo (PID) gera a saída proporcional ao

erro, à integral do erro e à derivada do erro:

𝒖 𝒕 = 𝑲𝒑 ∗ 𝒆 𝒕 + 𝑲𝒑 ∗𝟏

𝑻𝟏∗ 𝒆 𝒕 𝒅𝒕 + 𝑲𝒑 ∗ 𝑻𝑫 ∗

𝒅𝒆

𝒅𝒕 𝒕 + 𝒖𝟎

𝑻𝑫é o tempo derivativo do controlador.

A Figura 15 observa-se um erro em rampa. A ação proporcional também é uma rampa

e a ação derivativa soma um valor constante a esta rampa. O tempo derivativo antecipa a ação

do proporcional, que só iria ocorrer 5 segundos depois.

26

Figura 15 - ação do controlador PID.


Se não existisse a ação derivativa, a saída do controlador só seria igual a 15% após os

5 segundos. Mas, com o derivativo igual a 5, a saída do controlador é igual a 15% no tempo

inicial (zero). O tempo derivativo estima uma tendência de aumento ou diminuição do erro e

atua na saída do controlador de forma a eliminar este potencial erro. Ela facilita o controle e

evita oscilações em processos lentos.

Estes controles são utilizados, por exemplo, no “balanço de massa” das plantas. i.e.,

para manter um nível de um tanque ou vaso constante é necessário que a vazão mássica de

entrada (Me) seja igual à de saída (Ms) (FIGURA 16).

Desta forma, quando acontece um aumento na vazão de entrada a 10L/min, o controle

de nível (LIC) deve aumentar a vazão de saída também a 10L/min. Mas esta variação entrada-

saída não precisa ser concomitante. Pode-se varia a vazão de saída algum tempo depois das

mudanças terem acontecido na entrada (tempo de residência): permite isolar áreas da planta,

como uma capacitância, pulmão.

27

Figura 16 - um modelo para controle de nível.


O tempo de residência é calculado dividindo o volume disponível do tanque pela

vazão volumétrica que escoa do mesmo. Por exemplo: um volume de 20L e uma vazão de

100L/h fornecem um tempo de residência de 0,2 hora (12 minutos). Quanto maior o tempo de

residência, melhor para o controle – pois se pode amortecer as perturbações mais facilmente e

trabalhar isoladamente as diversas áreas da unidade.

A equação do balanço de massa: 𝜌 ∗ 𝐴 ∗𝑑𝐿

𝑑𝑡= 𝑀𝑒 −𝑀𝑠, onde 𝑀𝑒 e 𝑀𝑠 são as vazões

mássicas, 𝐴 a área, 𝜌 a massa específica, 𝐿 o nível e o produto 𝜌 ∗ 𝐴 ∗𝑑𝐿

𝑑𝑡 é a acumulação,

variação da massa no tempo. A massa pode ser obtida pelo produto área-nível-massa

específica.

1.2 - Definição do projeto

O presente trabalho constituiu-se em elaborar uma máquina que efetuará mistura de

diferentes tipos de líquidos, que são os reagentes, obedecendo a uma etapa de preparação

determinada pelo usuário, que corresponde à receita do processo (controlado por um CLP).

28

Também cabe mencionar que é ampla a abrangência dos misturadores nas indústrias de

processo, como nas indústrias químicas, farmacêuticas, de alimentos entre outras.

A proposta inicialmente sugerida pelo professor orientador era de criar um protótipo

de uma máquina misturadora7 que pudesse trabalhar em três diferentes tipos de controle:

contínuo, descontínuo (que corresponde ao processo em batelada) e misto. Assim, as

possibilidades de uso do protótipo seriam de simular processos por batelada, contínuo e o

PID.

O controle por batelada8foi implantado como um controle de processo discreto feito

por etapas de tempo (vide em item „2 – Metodologia de execução‟), alterando-se o nível de

preenchimento dos tanques. O processo por controle contínuo seria aplicado pelo usuário no

seletor POT X, da borneira: quando o usuário o alterasse, haveria diferença na vazão de saída

e o controlador CLP atualizaria o processo, aumentando ou diminuindo a vazão. O controle

PID já seria uma etapa mais sofisticada para o controle de processos em malha fechada, que

elimina as oscilações (pela ação proporcional), elimina o desvio de off-set (ação integral) e

fornece ao sistema uma ação antecipativa (pela derivativa) (SENAI-ES, 1999, p. 39).

A mistura foi executada mediante ao programa CLP9controlada por ciclos de

temporização, com a realização da agitação mecânica das hélices no tanque misturador. O

protótipo foi planejado com a seguinte configuração (FIGURA 17): a partir de três tanques

isolados (designados A, B e C)os líquidos foram bombeados (pelas bombas A, B e C,

respectivamente) para o tanque X, seguindo a rotina de tempos, no qual foi feita a mistura

pelas hélices do agitador, movido através da ação do motor X. Por fim, a bomba do tanque

misturador (bomba X) feza drenagem da mistura para a saída do sistema.

A sequência de tempos é um sistema estático, uma vez que não houve um estado de

variável física controlada (por exemplo, a vazão ou os níveis dos tanques), o que

corresponderia a um sistema dinâmico.

7A máquina de referência foi a disponível em mercado pela empresa FESTO: o kit didático MPS® EduKit PA. A

diferença é que este produto efetua controle por sinais discretos (controle descontínuo), não se faz o controle de

processo que opere por sinais tipo analógico. 8São processos descontínuos (ou também tratados como processos discretos): “é um processo que seu produto

final é obtido em uma quantidade determinada após todo o ciclo” (SENAI-ES, 1999, p. 16). 9No item „2 – Metodologia de execução‟ há uma descrição do processo de mistura.

29

Figura 17- diagrama10 esquemático do protótipo.

Fonte: elaborado no ambiente do software Lucidchart.

1.3 - Objetivos gerais e justificativas

O presente trabalho teve como objetivo principal a elaboração, construção e operação

de um protótipo de ummisturador mecânico de soluções,do qual pudesse ser efetuado o

controle de tempos de processo.A construção desse equipamento também serviu como uma

forma de aplicar os conhecimentos e aprendizagens adquiridos ao longo do curso Técnico em

Mecatrônica no IFSP – Campus Araraquara.

O objetivo do protótipo de misturador pode ser aplicações gerais de uma proposta de

automação industrial. Além da etapa de mistura, o controle de vazão de líquidos foi

abordado11

, haja vista que a vazão é uma importante variável de processo, seja por conta de

ser um parâmetro necessário para controle em uma reação química, por evitar desperdício de

matéria-prima, por garantir o controle de qualidade ou verificar o rendimento do processo

(NAKAGAWA, 2009, p. 15).

Houve inicialmente a etapa de estudo e pesquisa bibliográfica de termos gerais da área

mecatrônica a fim de estruturar um entendimento maior da lógica do processo de controle,

bem como de sua implementação em fase de protótipo. Foi realizado um estudo prévio dos

10

Para a elaboração do diagrama foi utilizada a biblioteca de símbolos de instrumentação do Lucidchart e para a

identificação dos sensores de alarme e de nível nos tanques seguiu-se as diretivas da norma ANSI/ISA-5.1-1984

(R1992). 11

Porém, não houve controle direto da vazão pelo processo PID(proporcional-integrativo-derivativo). Maiores

esclarecimentos constam neste relatório.

30

diversos componentes a serem montados no protótipo, sendo posteriormente realizada a

escolhas dos materiais.

2 - Metodologia de execução

A fim de melhor indicar os procedimentos que o algoritmo do programa proporcionou

ao protótipo realizar, foi elaborado um Diagrama (de Máquina) de Estados12

(FIGURA 18).

No estado inicial está a transição „FS‟13

(firstscan) para o estado „parado‟. Por acionamento, o

usuário inicia uma nova transição, indicada por „ciclo‟ na Figura 7.

Dentro do estado „líquido A‟ é acionada a bomba centrífuga („bomba A‟) por

temporização controlada pelo CLP para 3 segundos de funcionamento. Contudo, caso algum

dos níveis dos reservatórios estejam abaixo do limite inferior, fato este indicado pela

expressão booleana „LA A + LA B + LA C‟14

, a programação será automaticamente desviada

para o estado de alarme. Os tanques de armazenamento B e C seguem a mesma lógica de

processo do tanque A.

Terminados os ciclos nos tanques de armazenamento, acontece o estado „misturar 1‟: o

motor misturador é acionado por 10 segundos em um determinado sentido de rotação, de

acordo com a configuração da Ponte H (consultar o item 2.1.3 deste relatório). Após os 10

segundos ocorre o estado „misturar 2‟, com a única diferença no sentido de rotação. A

transição „T4b‟ passa o processo para o estado „esvaziar‟, quando ocorre o acionamento da

bomba centrífuga do tanque misturador. A bomba faz o esvaziamento até acionar o alarme de

nível mínimo (transição „LA X‟). E então acontece o estado final „parado‟, até que seja

acionado um novo ciclo.

12

Esse diagrama descreve os estados de um processo, mostrando a estrutura do sistema, suas classes e objetos,

atributos, métodos e relações entre os objetos. Ele é baseado nos conceitos de linguagem de modelagem do

Diagrama de Classe. Para mais informações sobre o tema, consultar: (1) Guedes, G. T. A. UML Uma

Abordagem Prática. São Pulo: Novatec, 2005; (2) Larman, Craig. Utilizando UML e Padrões. Porto Alegre:

Bookman, 2004. 13

Essas e outras referências ao funcionamento do CLP podem ser esclarecidas a partir da página 22, item 2.1.1

deste relatório. 14

Seguindo a nomenclatura proposta pela norma ANSI/ISA-5.1-1984 (revisada em 1992), LA indica alarme de

nível. Os sinais de adição (+) na expressão booleana indicam lógica OU.

31

Figura 18 - diagrama de estados para o funcionamento do protótipo.

Fonte: elaborado no ambiente do software yEd – Graph Editor.

32

2.1 - Materiais

Nesta seção estão descritos os materiais empregados na construção do protótipo. Em

Apêndice B, a tabela „insumos e materiais -acessórios‟ indica uma relação do que foi

empregado e que não consta nesta seção.

2.1.1 – CLP

Um CLP faz uso de uma memória programável na qual são armazenadas instruções

inseridas pelo operador e são implementadas as funções para o controle de processos. Este

equipamento faz a varredura de estados (scan) e controle das PVs, através de instruções e

funções específicas como contagem, de temporização, lógica ou aritmética.

Ele é um sistema microprocessado, que é constituído por microcontrolador, programa

Monitor, memória de programa, memória de dados, interfaces de entrada e saída e circuitos

auxiliares.Uma descrição sumarizada sobre a estrutura interna e o funcionamento de um CLP

estão na Figura 19 (em um diagrama funcional) e na Tabela1.

Figura 19 - modelo da estrutura interna de um CLP.

Fonte: ANTONELLI (2014).

33

Tabela 1- descritivo dos principais itens de um CLP.

Dispositivo Função

Fonte de

alimentação

1 – converte a tensão da rede (110/220 VCA) para valores

apropriados à alimentação dos circuitos eletrônicos. Antonelli

(2014) aponta os valores de +5VCC para o microprocessador e

memórias; 2 – fornecer valores tensão às unidade de

entrada/saída, em valores de 12 ou 24 VCC;

Unidade de

processamento

central (CPU)

É responsável pelo controle lógico e aritmético dos circuitos.

Para CLPS modulares, ela fica em placas separadas (módulos).

E em CLPs de menor porte, fica com os demais componentes e

circuitos em um módulo apenas.

Baterias Servem para manter os parâmetros ou programas (esses

executáveis em memória RAM) quando houver corte de energia

elétrica da fonte, além de guardar informações do equipamento.

Usualmente utilizam-se baterias recarregáveis.

Memória do

programa Monitor

O programa Monitor gerencia todas as atividades do CLP

(dentre elas o controle da comunicação do terminal de

programação (computador) e CLP, estado da bateria etc),

ficando armazenado em memórias15

do tipo PROM, EPROM ou

EEPROM. Não pode ser modificada pelo usuário.

Memória do usuário Onde fica armazenado o programa (algoritmo) desenvolvido

pelo usuário, sendo a memória tipo RAM, de cartuchos de

memória, por exemplo.

Memória de dados Região do mapa da memória RAM do CLP especificada para

armazenar os dados do programa do usuário, tais como valores

de temporizadores, de controladores, código de erros. E por isso

mesmo são consultados e alterados no decorrer da execução do

programa.

Memória imagem

das entradas/saídas

São retidas as informações sempre que CPU executa ciclos de

leitura de entradas (scan) ou modificações das saídas.

15

PROM: programmableread-onlymemory, memória programável de leitura.

EPROM: erasableprogrammableread-onlymemory, memória programável apagável somente de leitura

EEPROM: electrically-erasableprogrammableread-onlymemory, pode ser reprogramada várias vezes

eletricamente.

34

Circuitos auxiliares Atuam em casos de falha no CLP. Sendo alguns:

-POWER ON RESET: desliga todas as saídas no instante em

que se energiza o equipamento, para evitar algum acionamento

indevido;

-POWER DOWN: para quando for desenergizado, preparar a

CPU para armazenar os dados na memória em tempo hábil;

-WATCH-DOG TIMER: garante que, em caso de falha na

CPU, o programa entre em processamento repetitivo contínuo

(loop). Para isso, este circuito é solicitado em intervalos de

tempo. Caso não seja acionado, ele assume controle do circuito,

indicando falha geral.

Fonte: compilado a partir de ANTONELLI (2014).

Os primeiros CLPs foram desenvolvidos na indústria automobilista, implementados

pela HydronicDivisionda General Motors, sob a liderança do engenheiro Richard Morley. O

projeto visava substituir o uso de painéis de controle a relés16

, uma vez que para cada

mudança da linha de montagem era necessário reestruturar os circuitos elétricos e mecânicos.

Por conta de versatilidade de aplicações e facilidade de uso, os CLPsestão difundidos em

muitas aplicações de controle de processos em diversos ramos industriais. Dentre algumas de

suas vantagens estão: requerem menor potência elétrica, são programáveis, manutenção fácil e

rápida e flexibilidade, efetua controle de informações de entrada e saída, robustez que garante

operar em ambientes com variação de temperatura, umidade, vibração e ruídos

(ANTONELLI, 2014; NAKAGAWA, 2009, p. 19).

Quando o CLP é inicializado acontece uma série de rotinas pré-determinadas

arquivadas na memória do programa Monitor. Elas verificam o funcionamento eletrônico da

CPU, da memória interna e dos circuitos auxiliares, verifica o estado das chaves principais

(RUN/STOP, PROG etc), desativa todas as saídas, verifica existência de algum programa de

usuário e, quando houver alguma falha, emite aviso de erros. A seguir ocorre o ciclo de

varredura (scan), no qual são verificados os estados das entradas.

Após a varredura, o CLP armazena os dados de entrada e saída na memória imagem

das entradas e saídas. O CLP consulta a esta memória da imagem das entradas no decorrer da

16

Estes painéis de comando empregavam relés, temporizadores entre outros dispositivos.

35

execução do programa do usuário, e atualiza o estado da memória imagem das saídas em

função dos parâmetros e definições estabelecidos no programa desenvolvido pelo usuário.

Sendo então atualizados os valores na memória das saídas e atualiza os módulos de saída.

Assim, inicia-se um movo ciclo de varredura, conforme ilustra a Figura 20.

Figura 20 - diagrama do princípio de funcionamento de um CLP.

Fonte: ANTONELLI (2014).

2.1.2 - Motores

Foram adquiridasquatro bombas centrífugas 12 VCC, com especificações descritas na

Tabela 2. Tentou-se contato com o fabricante das bombas a fim de obter informações técnicas

adicionais17

, porém não houve retorno.

17

As informações solicitadas vias questionário por e-mail eram: fluxo impulsionado (em L/h), vazão de

alimentação (em cm3 por segundo), consumo de corrente máximo (em ampères) e potência nominal (em W).

36

Tabela 2 - características técnicas das bombas centrífugas

Identificação: Bomba do reservatório de gasolina da

partidaà frio

Modelo: DK.820

Número de saídas: 1

Aplicação: Universal

Fabricante/distribuidor: Drift do Brasil

Tensão de alimentação: 12 V

Fonte: org. pelos autores.

A bomba é um mecanismo que proporciona a transferência de um determinado fluído

de um reservatório para outro local de uso. Por definição, motores são máquinas que

convertem alguma forma de energia de alimentação (por exemplo, elétrica, hidráulica) em

energia mecânica. Neste protótipo, as bombas terão a função de uma bomba hidráulica. Na

Figura 21, uma imagem da bomba modelo DK.820, em escala, utilizada no protótipo. As

bombas farão as transferências programadas de líquidos dos reservatórios para o tanque de

mistura.

Figura 21 – Bomba centrífuga 12 VCC, modelo DK.820, da Drift do Brasil .


37

Também foi reaproveitado o motor usado em uma micro-retífica (modelo S1J-180B

Rothenberger, da fabricante austríaca Walter Werkzeuge Salzburg GmbH18

) para que seja

utilizado como misturador (mixer) no protótipo, conforme a Figura 22.

Figura 22 – Motor de uma micro-retífica S1J-180B Rothenberger, da Walter Werkzeuge Salzburg GmbH.


2.1.3 - Ponte H simples a relé

Um circuito ponte H tem a finalidade de controlar a direção de giro e potência

transferida de algum motor de corrente contínua determinadas através das saídas do CLP

(PATSKO, 2014). Sabe-se que o sentido de rotação de um motor pode ser alterando

invertendo-se a ligação nos terminais de alimentação. E para que a operação de inversão do

sentido de rotação seja implementada, ao invés de proceder apenas com uma sequência de

mudança das polaridades da ligação no motor de forma manual, utiliza-se a ponte H junto

com alguns componentes, tais como transistores, relés ou chaves liga-desliga.

O motor funcionará quando as chaves diagonalmente opostas (S1 e S3 ou S4 e S2)

forem acionadas, permitindo assim que a corrente percorrao motor (vide Figura 23). E

conforme o par de chaves é acionado, a alternância do sentido de rotação acontece. Por

exemplo, enquanto as chaves S1 e S3 ficam acionadas, acontece a rotação do motor em

sentido horário; e com a ligação S4 e S2, há rotação em sentido anti-horário. As chaves de S1

18

Informações técnicas também foram solicitadas, via e-mail, à sede da Werkzeuge Salzburg GmbH, porém se

resposta até o fechamento desse relatório.

38

a S4 funcionam semelhante aos relés de dois contatos reversíveis (DPDT, double pole

doublethrough).

Figura 23 - O diagrama de um circuito ponte H.

Fonte: elaborado no software Fritzing v. 0.8.3. Org. pelos autores.

Na Figura 24, o relé automotivo RAS-1210, da Sun Hold Electric Incutilizado no

protótipo.

39

Figura 24 - ponte H simples a relé.


2.1.4 -Reed Switch

São sensores componentes que têm a função de interruptores, chaves de contato.

Consistem em uma ampola de vidro dopada com óxido de ferro, para garantir a dissipação de

calor (o que apresenta uma coloração azul ao invólucro de vidro). Dentro da ampola estão

duas lâminas flexíveis, que são os contatos, envoltas por um gás nobre, que é inerte e evita à

oxidação e à deformação mecânica (FIGURA 25).

Figura 25 - estrutura de um reed switch.

Fonte: INSTITUTO NEWTON C. BRAGA, 2014.

40

Comercialmente, existem várias especificações para um reed switch, tais como o comprimento

do bulbo de vidro (medido em mm) e o comprimento total (em mm), os tipos de contato (reversível ou

NA,NF), a corrente e potência máximas de comutação, a rigidez dielétrica entre os contatos (em mΩ)

entre outras. Na Figura 26 estão dispostos alguns reed switches, sendo que alguns apresentam

coloração azul na ampola por conta da dopagem com óxido de ferro no vidro, o que garante maior

capacidade de dissipação de calor.

Figura 26 - reed switches comerciais da empresa Metaltex.

Fonte: disponível em <http://www.metaltex.com.br/downloads/AMPOLAS.pdf>. Acesso em: 25 mai 2014.

As lâminas formam um interruptor simples NA, e sendo feitas de material ferroso,

uma liga especial de ferro-níquel, elas reagem na presença de um campo magnético, fechando

assim o contato do interruptor no circuito. As características físico-químicas da liga garantem

a concentração do fluxo magnético e ao mesmo tempo não trazem o prejuízo de uma maior

retenção magnética19

(FIGURA 27).

19

A retenção magnética significa a característica de o material ficar magnetizado tempo após que o campo

magnético externo deixa de atuar no componente. Essa característica não é interessante em um sensor reed

switch.

41

Figura 27 - um reed switch NA em estado de condução.

Fonte: INSTITUTO NEWTON C. BRAGA (2014).

O campo magnético necessário para acionar o reed switch pode ser um imã natural ou

uma bobina induzida (com a qual designa-se relé reed). Uma característica construtiva do

reedswitch é a sensibilidade, expressa em AT (ampère-turn, ou ampère espira) – ela é a

intensidade do campo magnético externo (do imã ou bobina) necessário para acionar o

dispositivo.

A utilidade de um reedswitché para aplicações que exigem contagem, elementos fim

de curso, sensor de aproximação (desde que o objeto a ser detectado tenha um imã fixo em

sua estrutura) entre outros automatismos. O manuseio deste componente exige cuidados: a

quebra do vidro da ampola faz perder o gás inerte; cortes muito curtos nos terminais;

soldagem inadequada e carga excessiva também afetam a vida útil.

No protótipo, a função do reedswitchfoi como a de um sensor de nível baixo. Para os

quatro tanques (os três de armazenamento e o misturador) os reeds switches entram em

atuação quando o nível do reservatório passar pelo mesmo plano onde eles estão conectados.

Ímãs fixados em rolhas serviram como os elementos utilizados para fechar os contatos.

2.1.5 - Optoacoplador

Também chamado de acoplador ótico, é formado por um LED e um fototransistor

dentro de um CI, transmitindo a informação elétrica entre dois circuitos que estejam isolados,

seja com fontes geradoras diferentes ou diferentes aterramentos. São utilizados como sensores

e em fontes chaveadas, entre outras aplicações que exijam a “transferência de sinais entre

42

circuitos de forma isolada” (INSTITUTO NEWTON C. BRAGA, 2014b). Alguns destes

dispositivos comerciais são o 4N27 ou o 4N25, de diversos fabricantes.

Na Figura 28 está o diagrama para um optoacoplador tipo N no qual os pinos 1 e 2

pertencem ao LED, que será ligado ao circuito elétrico à esquerda (ou circuito de entrada) do

optoacoplador; e os pinos 4, 5 e 6, que são, respectivamente, o emissor, o coletor e a base do

fototransistor, semelhante a um transistor bipolar tipo NPN.

Figura 28 - um diagrama esquemático para optoacopladores 4NXX de 6 pinos.

Fonte: Datasheet FAIRCHILD Semiconductor ®.

Para este trabalho foramutilizadosoptoacopladores 4N27 na placa do driver de

potência (descrito no item 2.2.2) com o intuito de separar as saídas de sinal do CLP e os

atuadores, que no caso são as bombas e o motor misturador, uma vez que eles fazem parte de

circuitos diferentes e, com isso, podem receber diferentes tensões e aterramentos.

2.1.7 - Transistor MOSFET

Da sigla MOS (metal oxide semiconductor – metal óxido semi-condutor) e FET

(fieldeffect transistor – transistor de efeito de campo) é um transistor semicondutor unipolar,

ou seja, ele emprega ou cargas positivas (onde os portadores de carga são as lacunas, chamado

tipo P) ou cargas negativas (elétrons, tipo N – como na Figura 29), formado por três

terminais: G (gate – porta), S (source – fonte) e D (drain – dreno), sendo que a porta (G) é

isolada dieletricamente do canal SD (fonte-dreno).

43

Figura 29 - a estrutura de um MOSFET.

Fonte: INSTITUTO NEWTON C. BRAGA, 2014c.

Desta forma, a corrente elétrica do circuito passa pelos terminais fonte e dreno,

contudo é controlada e ativada pela ação do controle da voltagem aplicada no gate, que gera

um campo elétrico. Os MOSFETSs são aplicados em circuitos CMOS bem como em

resistência controlada por tensão, circuitos de comutação de potência entre outras utilidades.

Paras este trabalho foi utilizado o MOSFET de potência FQP 10N20C tipo N utilizado

para aplicações como controladores de motor, drivers de relé, entre outras, operando a partir

de CIs. A ilustração do FQP 10N20C no datasheet do fabricante (FIGURA 30) mostra a

forma de localizar corretamente os três terminais (G, S e D).

Figura 30 - ilustração do FQP10N20C tipo N.

Fonte: Datasheet FAIRCHILD Semiconductor ®.

44

2.2 - Métodos

A montagem do protótipo foi realizada no Laboratório de Elétrica do Instituto Federal

de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo, campus de Araraquara20

.

Primeiramente, o grupo fez experimentos para a determinação da vazão volumétrica

(em L.h-1

ou L.min-1

) das bombascentrífugas. A vazão é a terceira grandeza física mais

mensurada em processos industriais. Ela fica atrás apenas das medidas de temperatura e

pressão, dois tipos de grandeza consideradas críticas para o controle de processos (FIGURA

31).

Figura 31 - pesquisa sobre utilização de transmissores em controle de processos.

Fonte: ControlEngineering(2002) apud Cassiolato e Alves (2010). Organização: autores. Obs.: os valores totais são

maiores que 100% devido às múltiplas respostas.

A vazão volumétrica é definida como “a quantidade em volume que escoa através de

certa secção em um intervalo de tempo considerado” (CASSIOLATO; ALVES, 2010). As

20

Para informações dos materiais e equipamentos disponíveis pertencentes ao patrimônio do laboratório,

consulte a tabela „descritivo dos equipamentos do Laboratório de Elétrica‟ em Anexos.

93 9288 86

60

48

36 34

10

uso

(em

% d

os

pes

qu

isad

os)

grandeza física

45

unidades comumente empregadas são m3.s

-1, m

3.h

-1, l.h

-1, l.min

-1, GPM (galões por minuto),

Nm3.h

-1 (normal metro cúbico por hora). A Equação 1 demonstra sua fórmula algébrica:

Equação 1 - fórmula para o cálculo de vazão volumétrica

𝑄 =𝑉

𝑡 , 𝑜𝑛𝑑𝑒: 𝑉 − 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒; 𝑡 − 𝑢𝑛𝑖𝑑𝑎𝑑𝑒 𝑑𝑒 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜;𝑄 − 𝑣𝑎𝑧ã𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚é𝑡𝑟𝑖𝑐𝑎


Com um cronômetro e uma proveta graduada de dois litros, obtiveram-seos dados

empíricos utilizando água potável como fluído, com valores de tensão e corrente controlados

e mensurados pelos equipamentos fonte de alimentação e multímetro digital disponíveis no

Laboratório de Elétrica. Os dados obtidos constam na Tabela 3.

Tabela 3 - dados experimentais para a bomba centrífuga preencher uma proveta graduada de 2L.

Corrente elétrica aplicada

(em ampères)

Tensão elétrica (em volts) Tempo de preenchimento

da proveta (em segundos)

1,3 6 45

3 12 26


Estabelecendo a relação tensão elétrica fornecida versus tempo de preenchimento

como diretamente proporcional, induziram-se as seguintes equações de proporcionalidade:

Para uma tensão de 6 volts, o tempo de encher os dois litros da proveta graduada foi

de 45 segundos, o que resulta em um quociente volume (em litros) por tempo (em

segundos) 0,04 (EQUAÇÃO 2):

Equação 2 - cálculo da vazão volumétrica em litros por segundo, com tensão de 6V.

2𝐿

45 𝑠𝑒𝑔= 0,04𝑙/𝑠𝑒𝑔


46

Ou na unidade padronizada em litros por minuto, em 2,67 (EQUAÇÃO 3).

Equação 3 - correspondente vazão volumétrica em litros por minuto, para uma tensão de 6V.

2𝐿

45

60 ∗ min

=2

0,75= 2,67𝑙/𝑚𝑖𝑛


Portanto, a equação que fornece o tempo de preenchimento para um determinado

volume(em litros),com uma tensão de alimentação de6 volts,mantém (2.67)-1

como fator de

proporcionalidade (EQUAÇÃO 4):

Equação 4 – equação para o tempo de preenchimento em função do volume desejado (sob tensão de alimentação de

6V).

𝑦 =𝑥

2,67 𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑥 é 𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝐿 𝑒 𝑦 é 𝑜 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 (𝑒𝑚 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠)


A função linearparametrizada pela Equação 4 pode ser plotada em um gráfico

cartesiano, tornando possível a dedução do tempo de preenchimento para os diversos valores

de volume (vide plotagem na Figura 32).

47

Figura 32 - gráfico para a função tempo de preenchimento com umatensão de alimentação de 6V.

Fonte: org. pelos autores. Elaborado no ambiente http://rechneronline.de/funktionsgraphen/

Para uma tensão de alimentação de 12 volts, a razão proporcional litros por segundo é

de 0,08 (EQUAÇÃO 5).

Equação 5 - cálculo da vazão volumétrica em litros por segundo, com tensão de 12V.

2𝐿

26𝑠𝑒𝑔= 0,08𝑙/𝑠𝑒𝑔


Ouem 4,61 litros por minuto (EQUAÇÃO 6).

Equação 6 - correspondente vazão volumétrica em litros por minuto, com tensão de 12V.

2𝐿

26

60 ∗ min

=2

0,43= 4,61𝑙/𝑚𝑖𝑛


48

Portanto, a equação para o tempo de preenchimento a 12Vemprega (4,61)-1

como fator

de proporção na relação tempo-volume (EQUAÇÃO 7).

Equação 7 - equação para o tempo de preenchimento em função do volume desejado (sob tensão de alimentação de

12V).

𝑦 =𝑥

4,61 𝑜𝑛𝑑𝑒 𝑥 é 𝑜 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝐿 𝑒 𝑦 é 𝑜 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 (𝑒𝑚 𝑚𝑖𝑛𝑢𝑡𝑜𝑠)


A Figura 33 apresenta o gráfico semelhante ao anterior, porém um menor coeficiente

angular.

Figura 33 - - gráfico para a função tempo de preenchimento com uma tensão de alimentação de12V.

Fonte: org. pelos autores. Elaborado no ambiente http://rechneronline.de/funktionsgraphen/

Aplicando os dados de vazão calculadas para as tensões de 6Vcc e 12 Vcc junto com

os tempos programados (T1 para a transferência do tanque A, T2 do tanque B, T3 do tanque C

e T4a mais o T4b para etapa de mistura), foi feita uma estimativa de volume transferido, a ser

subtraída dos tanques de origem e somadas ao tanque de mistura (FIGURA 34).

49

Figura 34 - cálculo dos níveis dos reservatórios com base nas equações lineares dos modelos.


2.2.1 - Procedimentos de montagem da planta

No Laboratório de Elétrica, após a determinação empírica da vazão da bomba

centrífuga, foram realizadas as etapas de montagem do protótipo do misturador.

Com a micro retificadora na função furadeira e com uma broca de 1/8”, foram feitos

os furos para passar as mangueiras nos reservatórios de fluídos (tanques de polietileno de (I) a

(IV) da Figura 35). Para aumentar o diâmetro desses furos e proporcionar o adequado ajuste

das mangueiras de silicone,foi utilizada uma broca com pedra cônica (ou pedra de retífica).

As mangueiras têm um diâmetro externo de 1mm, ou 3/64 polegadas (medida obtida por

paquímetro manual em escala de milímetros) e servem para conectar os diversos reservatórios

do sistema misturador.

No reservatório de mistura final foram feitos furos na tampa: um furo para suportar o

motor do misturador, um para entrada de fluído e outro para o respiro.

50

Figura 35 - montagem da base fixadora com os tanques reservatórios e as bombas fixadas por braçadeiras.


As bombas foram fixadas na base de madeira por braçadeiras, cada uma servindo de

saída do seu respectivo tanque. A seguir, foi feita a hélice do agitador que será usada no

tanque de mistura (item (I) da Figura 36);sendo construída partir do recorte de folha de

alumínio de 0,5 mm de espessura (FIGURA 36 e FIGURA 37).

Figura 36 - recortes em chapa de alumínio para construção dahélice do misturador.


51

Figura 37 - hélice do misturador construída.


Foi construída uma placa para servir de borneira para as entradas e saídas da

integração CLP e circuitos de motores (FIGURA 38 e Apêndices C e D).

52

Figura 38 – borneira.


2.2.2 – Circuito driver de potência

Este circuito tem a função de controlar a intensidade de corrente (contínua) a ser

fornecida para o motor, ao invés da ligação direta da saída do CLP, uma vez que este

componente fornece valores baixos de corrente para o motor da bomba. Então o controle

segue a sequência de comandos: CLP para driver de potência e deste para o motor, ou seja, é a

ligação entre o circuito de controle com o circuito de potência.

O sinal de acionamento vindo da saída do CLP é detectado pelo optoacoplador (item A

da Figura 40). Ressalta-se novamente que o optoacaplador permitiu o isolamento das saídas

do CLP com o driver de potência e atuadores (motor agitador e bombas). A partir disso, o

MOSFET faz o controle de potência dos motores. O nível dos sinais nos contatos do driver

53

determinam o sentido de rotação do motor e o PWM define, através da intensidade de

corrente elétrica, a velocidade de giro do motor.

A partir do diagrama da Figura 40 foi elaborado o layout para a construção da placa do

circuito, que está na Figura 41. O esquema da placa foi feito no software ISIS, e em seguida

exportado para o programa ARES, para confeccionar o circuito na placa de fenolite. Os

softwares ISIS e ARES fazem parte do pacote Proteus versão 7.1 SP2.

A placa, com as informações impressas estampadas (pelo método de transferência

térmica), ficou em solução de percloreto de ferro. O percloreto age no cobre exposto,

corroendo toda a placa, com exceção dos locais onde havia as marcas de tinta. Por último,

foram efetuadas furação e solda21

dos componentes (Tabela 4) na placa.

Tabela 4– componentes da placa driver de potência.

Algarismo

identificador na

Figura 39

Componente Marca Quantidade

I Conector (borne) cor

verde duas vias

*** 05 unidades

II Resistores *** 11 unidades

III Pino conector *** 04 unidades

IV LED vermelho *** 04 unidades

V Dissipador de calor *** 04 unidades

VI MOSFET de

potência FQP

10N20C

FAIRCHILD 04 unidades

VII Diodo retificador

1N5406

*** 08 unidades

VIII Optoacoplador

F817B

FAIRCHILD 04 unidades


21

Foi utilizada solda em fio marca BEST (rolo de 500 gramas) da CooksonElectronics.

54

Figura 39 - placa montada do driver de potência do motor, com indicação dos respectivos componentes.


Figura 40 - diagrama para o circuito driver de potência do motor

Fonte: : elaborado no software Fritzing v. 0.8.3. Org. pelos autores.

55

Figura 41 - diagrama para impressão(layout) do circuito driver de potência.

Fonte: elaborado no software ARES, pacote Proteus v. 7.1 SP2. Org. pelos autores.

Também houve a hipótese de se implementar um circuito para limitar a tensão para as

bombas e motores, apenas como um elemento adicional para divisão de tensão. Esse circuito

seria formado por 12 diodos retificadores montados em série numa placa. Tendo cada diodo

uma queda de tensão de 0,7 V; haveria no total 8,4 V de queda – o que traria 3,6 V para cada

bomba e o motor (FIGURA 42 e FIGURA 43).

56

Figura 42 - diagrama para um circuito diminuidor de tensão sobre os motores. -


Figura 43-ilustração para um circuito diminuidor de tensão sobre os motores.


2.2.3 – Testes gerais de funcionamento e simulações do CLP

Os testes do programa (vide Apêndice E) foram realizados no CLP WEG Clic02

modelo CLW-02/2OHT-D da bancada didática FESTO junto com o uso de outros módulos

(TABELA 5).

57 Tabela 5- módulos da banca didática FESTO

Módulo Componentes/características

Fontes Tensão: 110/220 VCA;

Fonte de 10 VCC.

Chaves Entradas digitais (chave ON/OFF) de E1 até E8 –

servem de controle do nível dos reservatórios.

Botões Entradas digitais de E9 a E16, sendo E9 para o

FirstScan e E10 para iniciar o ciclo. E1 a E4 para

sensores de nível dos quatro tanques.

Indicação luminosa Chave em modo de condução PNP,sendo L1 para

temporizador do tanque 1 (segue o mesmo

raciocínio para L2, L3 e L4). L5 e L6 para o

sentido de rotação do misturador e L7 para o

alarme.


Na programação Ladder para este protótipo o rang 002 inicia-se com a associação

direta (lógica E) entre o estado de memória interna „parado‟ e a instrução de entrada „ciclo‟,

esta solicitada pelo usuário. Com ambas as condições acontecem o reset para o estado de

memória „parado‟ e o set para o M03 (liq. a). M03 e seu respectivo temporizador („timer 1‟)

resultam na passagem para o estado reset para liq. a e set para liq. b. isso indica que a etapa no

tanque A acabou; e prossegue-se assim para os demais tanques – até esvaziar o tanque X, fato

que aciona o estado „parado‟ (FIGURA 44).

58

Figura 44 - programa Ladder.

Fonte: desenvolvido no software LAD versão 3.3.100303. Org. pelos autores.

A Figura 45 exemplifica a situação de alarme de nível baixo para o tanque B (situação

semelhante para os tanques A e C). A retirada de líquido do tanque B cessa e o alarme é

acionadocaso o nível esteja abaixo do permitido, tanto nesse tanque como nos tanques A e C;

o que é garantido pela lógica OU, na ligação em paralelo formada pelas instruções de entrada

I02, I01 e I03.

59

Figura 45 – programa Ladder.


M06 e M07 são os estados do misturador, o qual tem o sentido de rotação controlado

pela ponte H. ambos atuam na instrução de saída Q05 („motor x‟) e cada uma tem um

temporizador de 10 segundos associado (FIGURA 46).

Figura 46 - programa Ladder.


Os sensores de nível reed switch (LA A ao LA X) constituem as entradas para leitura

de parâmetros no CLP. Para limitar a tensão no LT X e POT, fez-se o cálculo para o uso de

resistores de 1k5 ohms (FIGURA 47).

60

Figura 47 - circuito para os sensores de entrada.


E então, daborneira (B1, B2 até Vcc) passando pelos drivers de potência das bombas

que alimentam para tanque. As conexões PH1 e PH2 determinam os sentidos de rotação

(FIGURA 48).

61

Figura 48 - circuito de saída CLP.


Houve um teste com para limitar a tensão de alimentação da fonte para o motor do

misturador. Sob uma tensão 12 Vcc e corrente de 0,66 A, o resistor precisou ser 18 ohms. O

teste foi executado com a associação do resistor em série com o motor (FIGURA 49 e

FIGURA 50).

62 Figura 49 - – parâmetros para cálculo de alternativa (uso de resistores nas bombas) ao uso do circuito diminuidor de

tensão.


Figura 50 - ilustração para um resistorcomercial filme de carbono no valor de 18 ohms, 5% de tolerância.


Mas as bombas funcionaram adequadamente para uma tensão de alimentação de 9Vcc

e uma corrente de 0,85A. Cada bomba foi testada nessa condição e apresentou funcionamento

adequado (FIGURA 51).

63

Figura 51- teste de trabalho das bombas.


O teste dos sensores reed switch foram executados com o multímetro na função Teste

de Diodos. O sinal sonoro (beep) indica circuito fechado, que corresponde a situação

adequada, variando os valores de resistência no display. As pontas de prova do multímetro

foram conectadas aos pólos do reed switch (FIGURA 52).

64

Figura 52 - testede continuidade para o sensor de aproximação reed switch.


Mesmo não tendo implementado o controle contínuo do processo, o sensor analógico

LT X (sensor de nível contínuo do tanque de mistura) foi testado (FIGURA 53). Ele é

constituído pelo potenciômetro operado por uma boia, responde às variações de nível no

tanque pela variação nos valores de resistência. Seria como um “ohmímetro calibrado para a

escala do nível do tanque” (FRANCHI, De CAMARGO, 2009, p. 69). As conexões do

potenciômetro seguem o padrão (I) e (III) como entrada ou terra e (II) como saída

(obrigatoriamente) (FIGURA54). Proporciona-se saídas de 0 a 10 V.

65

Figura 53 - teste de tensão para o sensor LT X.


Figura 54 - um potenciômetro.


66

3 - Conclusões e considerações finais

Esse trabalho proporcionou ao grupo de alunos a elaboração de um protótipo, em

escala de ensaios, de controle de processos. Foram confeccionadas as partes mecânicas

(disposição dos tanques, braçadeiras e conexões hidráulicas) e componentes eletrônicos (placa

driver de motor, ponte H e sensores reed switch), finalizando com a programação do CLP.

Este protótiposimulou apenas os processos discretos (que são descontínuos, batelada,

por manufatura). Uma sugestão para as próximas turmas de mecatrônica seria de desenvolver

os controles contínuo ou PID, que perfazem os sistemas dinâmicos, para este protótipo, uma

vez que a planta de simulação já está construída. Seria assim possível para as próximas turmas

também alterar a lógica de controle do processo: ao invés de utilizar o controle discreto por

tempos, programar o controle pelo LT X E POT X, o ajuste do nível contínuo no tanque de

mistura (X).

O protótipo funciona como um sistema estático, no qual a lógica de controle segue

uma sequência temporal fixa. Os testes efetuados com as bombas (item „2 – Metodologia de

execução‟) permitiram apenas demonstrar que elas são proporcionais (FIGURA 21 e

FIGURA 22). Um ensaio com o protótipo em funcionamento ofereceria mecanismos de

medicação e acuraria: a partir do momento que se estabelecesse uma relação algébrica entre o

tempo de distribuição dos tanques para o distribuidor e a quantidade exata, seria possível

estipular o nível ou o volume retirado do tanque em um determinado instante de tempo.

Um problema detectado pelo grupo foi o que o CLP em uso apresentar somente duas

saídas PWM, limitando o controle de velocidade do motor misturador e das bombas

centrífugas.Seriam necessárias cinco saídas. Uma vez que as bombas são proporcionais, a

técnica PWM possibilitaria o controle dos tanques A, B e C simultaneamente22

.

Para aplicações em sistemas de testes existe a possibilidade de executar o controle por

microcontroladores da família PIC (CORTELETTI, 2014). Para este caso especificamente

existe a linguagem LDMICRO, desenvolvida por Jonathan Westhues, que permite aplicar a

programação Ladder em microcontroladores. Nela, existe a instrução SET PWM DUTY

22

Reiterando que esse trabalho fez uso do protótipo seguindo a lógica como um sequenciador de tempos: tempos

específicos de transferência dos tanques A, B e C, nesta ordem, para o misturador.

67

CYCLE, com o parâmetro DUTY CYCLE a conversão proporcional pode variar de 0 (sempre

desligado) a 100 (sempre ligado).

68

Referências bibliográficas

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Janeiro: ABNT, 2000. 30 p. Versão uso exclusivo para fins didáticos. Disponível em:

<http://www.fasi.edu.br/files/biblioteca/NBR_iso9001.pdf>. Acesso em: 20 mar. 2014.

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Apostila. Disponível em: <http://www.ejm.com.br/download/Introducao%20CLP.pdf>.

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BARBALHO, S. C. M. Modelo de referência para o desenvolvimento de produtos

mecatrônicos: proposta e aplicações. 2006. 257 f. Tese (Doutorado) - Curso de Engenharia

Mecânica, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Carlos, 2006.

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<http://dedalus.usp.br/F/XS98EPDXC98NLF5VYAF7PH6H9KRYKTSKR42QJCJSGEJSBE

F72P-89372?func=full-set-set&set_number=017212&set_entry=000001&format=999>.

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BOLTON, W. Mecatrônica: uma abordagem multidisciplinar. 4. ed. Porto Alegre: Bookman,

2010. 664 p. Tradução de: José Lucimar do Nascimento.

CAMPOS, Mário Cesar M Massa de; TEIXEIRA, Herbert C G. Controles típicos de

equipamentos e processos industriais. 2. ed. São Paulo: Blucher, 2010. 365 p.

CASSIOLATO, C; ALVES, E O. Medição de vazão. 2010. Série artigos técnicos Smar

Equipamentos Industriais Ltda. Disponível em:

<http://www.smar.com/newsletter/marketing/index40.html>. Acesso em: 20 abr. 2014.

69

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Disponível em:

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MOSFET. Disponível em: <http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-

pdf/view/94313/FAIRCHILD/FQPF10N20C.html >. Acesso em: 26 mai. 2014.

FRANCHI, C.M., De CAMARGO, V.L.A.. Controladores Lógicos Programáveis:

Sistemas Discretos. São Paulo: Ed. Érica, 2009.

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Como Funciona. Disponível em: <http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-

funciona/2462-art373>. Acesso em: 25 maio 2014a.

______. Acopladores e chaves ópticas. Artigo 120 da série Como Funciona. Disponível em:

<http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/872-acopladores-e-chaves-

opticas-art120.html>. Acesso em: 25 maio 2014b.

______. Como funciona o MOSFET. Artigo 977 da série Como Funciona. Disponível em:

http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/como-funciona/6417-art977>. Acesso em: 25

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NAKAGAWA, H. R. T. Controle de vazão de líquido utilizando software de

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70

PATSKO, L. F. Tutorial montagem da ponte H. Maxwell Bohr Instrumentação Eletrônica.

Disponível em:

<http://www.maxwellbohr.com.br/downloads/robotica/mec1000_kdr5000/tutorial_eletronica_

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SENAI-ES. Instrumentação: fundamentos de controle de processos. Vitória: SENAI-

ES/CST, 1999. Disponível em: <http://www.dequi.eel.usp.br/~felix/Controle.pdf>. Acesso

em: 28 jun. 2014.

71

Apêndice A

Descritivo dos equipamentos do Laboratório de Elétrica.

Equipamento Fabricante/importador Modelo Características técnicas

Fonte de alimentação (em corrente

direta)

Minipa MPL-

3303M

Voltagem: 115VCA; frequência: 50/60 Hz; fonte tripla com duas

saídas variáveis (CH1 e CH2, em tensão/corrente variáveis a

0~32V/0~3A) e uma fixa em 5V/3A; precisão do display em 1%;

Gerador de funções digital de

bancada

Instrutherm GF-220 Escala de 0,1 a 2 MHz; 110VAC

Osciloscópio digital Minipa MO-2061 Banda de frequência: 60 MHz; voltagem: 100-240VCA

Multímetro digital Minipa ET-2652 Display 4 ½ dígitos; alimentação:1*9V; tensões DC:

200m/2/20/200/1000V; tensões AC: 2/20/200/750V; corrente DC:

200μ/2m/20m/200m/20A; corrente AC: 20m/200m/20A;

resistência: 200/2k/20k/200k/2M/200MΩ

Ferro de solda de 40W NSMF Ltda IPXO

Brasfort ®

Potência de 40W; voltagem: 220V, certificação de segurança

INMETRO pelo ICBr OCP 0052


72

Apêndice B

Insumos e materiais-acessórios

(Quantidade/unidade)

Material/equipamento

Fabricante/importador Modelo/marca Informações técnicas

(1 unidade) Adesivo vedante de

silicone

Garin& Cia Ltda Bond Bisnaga de 50 gramas; anti-mofo e incolor

(1 pacote com 100 unidades)

Abraçadeiras de nylon

Etilux Ind. E Com. Ltda Western 2,5mm x 100mm

(1 unidade) Micro retífica Dremel Dremel®400 Perfurar, polir, escova de aço e lixar; voltagem:

127V; frequência 60 Hz; potência nominal: 175w;

velocidade nominal (n): 35.000 rpm

(Dois tubos de 7 gramas) Adesivo

epóxi transparente bicomponente

Anaerobicos S. RL. Pegamil ® Sendo um tubo o endurecedor e o outro a resina. A

mistura para a solução segue proporção de 50/50%


73

Apêndice C

Variáveis de entrada

Parafuso Etiqueta Descrição Tipo

I1 LA A Sensor de alarme de nível mínimo no tanque A Digital

I2 LA B Sensor de alarme de nível mínimo no tanque B Digital

I3 LA C Sensor de alarme de nível mínimo no tanque C Digital

I4 LA X Sensor de alarme de nível mínimo no tanque X Digital

I5 ciclo Botão para iniciar o ciclo Digital

I5 FS Botão para FirstScan Digital

A1 LT X Sensor de nível contínuo no tanque de mistura (X) Analógica

A2 Cons Intensidade do consumidor Analógica

Fonte: elaborado pelos autores.

74

Apêndice D

Variáveis de saída

Parafuso Etiqueta Descrição Tipo

Q1 bomba A Bomba centrífuga do tanque A Digital

Q2 bomba B Bomba centrífuga do tanque B Digital

Q3 bomba C Bomba centrífuga do tanque C Digital

Q4 bomba X Bomba centrífuga do tanque X Digital

Q5 motor X Motor do agitador do tanque X Digital

Q6 PonteH1 Motor do agitador sentido horário Digital

Q7 PonteH2 Motor do agitador sentido anti-horário Digital

Q8 alarme Sinalizador de alarme de nível baixo nos tanques Digital

Fonte: elaborado pelos autores.

75

Apêndice E Impresso do programa em diagrama de contatos – linguagem LADDER(imagem 1 de 4).


76

Apêndice E (cont.)

Impresso do programa em diagrama de contatos – linguagem LADDER (imagem 2 de 4).


77

Apêndice E (cont.)

Impresso do programa em diagrama de contatos – linguagem LADDER(imagem 3 de 4).


78

Apêndice E (cont.)

Impresso do programa em diagrama de contatos – linguagem LADDER(imagem 4 de 4).


79

Apêndice F Estados de entrada do programa em LADDER (imagem 1 de 4).


80

Apêndice F (cont.)

Estados de saída do programa em LADDER (imagem 1 de 4).


81

Apêndice F (cont.)

Elementos auxiliares (estado dos motores) do programa em LADDER (imagem 1 de 4).


82

Apêndice F (cont.)

Elementos auxiliares (temporizadores) do programa em LADDER (imagem 1 de 4).


controle de um misturador de lÍquidos em processos …

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