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Centro Universitário Fundação Santo André Faculdade de Engenharia Engenheiro Celso Daniel Alexandre Balbino Huender Magalhães Tiago Faria Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e Fornos à Indução Santo André 2008

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Page 1: Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e · PDF filereservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas R.Gieck. Para estetipo de reservatório, Figura

Centro Universitário Fundação Santo André

Faculdade de Engenharia Engenheiro Celso Daniel

Alexandre Balbino

Huender Magalhães

Tiago Faria

Controle Incremental de Vazão para

Panelas Vazadoras e Fornos à Indução

Santo André 2008

Page 2: Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e · PDF filereservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas R.Gieck. Para estetipo de reservatório, Figura

Alexandre Balbino

Huender Magalhães

Tiago Faria

Controle Incremental de Vazão para

Panelas Vazadoras e Fornos à Indução

Trabalho de Graduação apresentado a Faculdade de Engenharia Engenheiro Celso Daniel do Centro Universitário Fundação Santo André como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro Mecânico habilitação Engenharia Mecânica.

Área de concentração: Engenharia Mecânica

Orientador: Prof. Gustavo

Santo André 2008

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É com muita alegria que finalizamos mais uma

fase de nossas vidas! Durante todos estes anos de

Faeng, que não foram poucos, passamos por

momentos difíceis, turbulentos, inesperados,

tristes e também momentos muito felizes. Todos

estes momentos nos fizeram amadurecer como

pessoas e profissionais.

Por isso, dedicamos este trabalho a todas essas

pessoas que de algum modo contribuíram para

que chegássemos até aqui, concretizando este

sonho em comum das nossas vidas. Agradecemos

às pessoas que mais amamos nesta vida, que

sempre nos apoiaram e nos motivaram a continuar

e nunca desistir e principalmente a Deus, pois sem

ele nada disso seria possível.

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Agradecimentos

A DEUS pela oportunidade da vida, pela saúde e força em buscar novos

conhecimentos, pela conquista de novos amigos e pela materialização dos

sonhos traçados ao longo da vida.

A todos nossos Professores que nestes cinco anos contribuíram para que

nos tornássemos Engenheiros.

Ao Professor Francisco Yastami que sempre lutou pelo reconhecimento de

nossa Faculdade e ao nosso orientador Professor Gustavo Alves que nos

orientou para a concretização desse trabalho.

A todos nossos familiares pelo incentivo e incansável apoio durante todos

os momentos.

A todos colegas e amigos que direta ou indiretamente contribuíram com

idéias, sugestões ou simplesmente com sua amizade.

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“Não faça da sua vida um rascunho,

pois você pode não ter tempo

de passá-la a limpo”.

Rossato

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Alexandre Balbino

Huender Magalhães

Tiago Faria

Controle Incremental de Vazão para

Panelas Vazadoras e Fornos à Indução

Trabalho de Graduação apresentado a Faculdade de Engenharia Engenheiro Celso Daniel do Centro Universitário Fundação Santo André como requisito parcial para a obtenção do título de Engenheiro Mecânico habilitação Engenharia Mecânica.

Área de concentração: Engenharia Mecânica

Orientador: Prof. Gustavo

Prof. Gustavo Alves

Orientador

Faculdade de Engenharia

“Engenheiro Celso Daniel”

Prof. Avaliador

Gustavo Alves

Santo André, 07 de janeiro de 2008

Page 7: Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e · PDF filereservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas R.Gieck. Para estetipo de reservatório, Figura

Resumo

Neste trabalho é apresentado uma proposta para controle do nível de

ferro-fundido nodular, no estado líquido, que é depositado dentro de

molde de areia em uma produção automatizada. Esses moldes são

preenchidos e trocados automaticamente de forma que se obtenha maior

produtividade. De acordo com a nossa proposta a redução de desperdício

do ferro-fundido nodular pode ser alcançada devido ao controle de nível.

O sistema consiste basicamente em mudar o controle de abertura do

vazamento, que atualmente e feito por contagem fixa de tempo, para que

seja controlado através do nível do ferro fundido presente no molde. Ou

seja, com este controle procura-se garantir a qualidade das peças

fabricadas sem um grande investimento e mantendo a mesma topologia

de hardware dos fornos das panelas vazadoras fabricadas atualmente pela

empresa Indufor.

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Lista de Ilustrações

Figura 1. Mercado de Fundição........................................................13

Figura 2. Linha de Fabricação .........................................................14

Figura 3. Panela Vazadora..............................................................14

Figura 4. Conjunto mecânico para acionamento do Stooper .................15

Figura 5. Reservatório...................................................................16

Figura 6. Acúmulo de impurezas no bico...........................................17

Figura 7. Moldes com Diferentes Cavidades......................................18

Figura 8. Forno Cadinho ................................................................21

Figura 9. Forno Indutivo ................................................................24

Figura 10. Forno indutivo de canal...................................................25

Figura 11. Forno a Canal................................................................26

Figura 12. Vazamento Manual.........................................................29

Figura 13. Panela Vazadora ............................................................30

Figura 14. Compactação Mecânica...................................................31

Figura 15. Moldagem Manual..........................................................31

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Figura 16. Posicionamento do Sensor na Panela Vazadora ...................34

Figura 17. Triangulação Óptica........................................................35

Figura 18. Sistema da Triangulação Ótica .........................................36

Figura 19. Movimentos da panela ....................................................40

Figura 20. Princípio de Funcionamento - PLC .....................................41

Figura 21. Ciclo de Processamento dos CLPs......................................43

Figura 22. Representação Simbólica da Função Comutadora.................44

Figura 23. Curva Característica .......................................................45

Figura 24. Sensor Modelo AR600.....................................................48

Figura 25. Encapsulamento ............................................................48

Figura 26. Posicionamento do Sensor...............................................49

Figura 27. Rasgo no Molde.............................................................49

Figura 28. Válvula Modelo H5881 ....................................................53

Figura 29. Diagrama de Funcionamento da Placa ...............................53

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Sumário

1 INTRODUÇÃO ........................................ 12

1.1 EMPRESA DA IMPLANTAÇÃO............................19

1.2 OBJETIVO.......................................................19

1.3 ESTUDO SOBRE FORNOS INDUTIVOS ...............20

1.3.1 Introdução......................................................20

1.3.2 Fornos Indutivos de Cadinho...........................21

1.3.3 Fornos indutivos para aquecimento de tarugos.22

1.3.4 Fornos Indutivos a Canal .................................24

1.3.5 Panela Vazadora .............................................28

1.3.6 O molde para fundição por gravidade...............30

1.4 SENSOR..........................................................33

1.4.1 Princípio da triangulação óptica.......................34

1.5 CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS –

CLP ......................................................................37

1.5.1 Vantagens do CLP: ..........................................38

1.5.2 Características técnicas:..................................39

1.5.3 Princípio de funcionamento .............................41

1.6 VÁLVULA PROPORCIONAL ...............................43

2 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO .......... 46

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2.1 SENSOR..........................................................47

2.1.1 Posicionamento do Sensor...............................47

2.2 CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS –

CLP ......................................................................50

2.3 FUNCIONAMENTO DA VÁLVULA PROPORCIONAL

DE ACORDO COM O CONTADOR ...................................50

3 ESTIMATIVAS DE CUSTOS...................... 54

4 CONCLUSÃO .......................................... 56

REFERÊNCIAS ................................................. 57

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1 INTRODUÇÃO

O setor de fundição caracteriza-se pela produção de bens intermediários,

ou seja, a grande maioria das peças fundidas é fornecida para indústrias

diversas e apenas uma parcela reduzida dessas peças segue diretamente

para o consumidor final. No Brasil, as fundições estão presentes em quase

todas as regiões, gerando mais de 45 mil empregos diretos e produzindo

desde peças simples de uso doméstico até peças mais sofisticadas, como

autopeças e partes de máquinas e equipamentos de uso industrial.

A diversidade no uso de metais fundidos é resultado das vantagens

funcionais e benefícios econômicos que a indústria de fundição oferece,

comparada a outros métodos de conformação de metais. Os benefícios de

um componente fundido estão diretamente relacionados à versatilidade

inerente aos processos de fundição.

Duas etapas básicas compõem o processo de fundição: moldagem e

fusão. A combinação dessas duas etapas gera inúmeras variações no

processo, além disso, diversos tipos de metais podem ser fundidos.

Entre as fundições existem as que se dedicam exclusivamente às vendas

para terceiros, chamadas fundições de mercado, e as fundições cativas,

que, em geral, são departamentos de empresas cuja produção destina-se

basicamente para consumo próprio (SILVA; MORABITO 2007).

Nosso trabalho visa atender o mercado de fundição cativa pois, são essas

empresas que utilizam um processo de fundição de larga escala com é o

caso por exemplo da TRW que produz freios automotivos e utilizam peças

fundidas com parte do seu produto, a DANA que faz peças que compõem

o chassis de carro e entre outras do ramo automotivo.

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A maior parte da produção brasileira está presente nessas indústrias, mas

existem também outros ramos como o agrícola e o setor hidráulico que

utilizam o mesmo processo, ficando apenas uma pequena parte para os

setores da indústria mecânica e infra-estrutura (fundições de mercado).

Conforme a Associação Brasileira de Fundição, em maio de 2004, o

mercado automobilístico representa um percentual muito elevado na área

de fundição, como podemos observar na Figura 1.

Fonte:Associação Brasileira de fundição maio de 2004

Figura 1. Mercado de Fundição

Devido a essa variedade de produtos que essas empresas fazem alguns

processos de fundição sofrem alguns problemas como é o caso que iremos

abordar.

Em uma linha de fabricação de peças fundidas, Figura 2, a panela

vazadora, Figura 3, exerce a função de permitir que o molde receba a

quantidade necessária de material para que haja solidificação do metal e

formação da peça. O fluxo deve ser interrompido antes que o nível do

material atinja a parte externa do molde e cause desperdícios na

produção.

A panela vazadora mantém o metal na forma líquida através de um bom

isolamento refratário durante um certo período. Para que o metal não

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volte ao estado sólido, esta é reabastecida periodicamente em um tempo

determinado pelo usuário.

Figura 2. Linha de Fabricação

Figura 3. Panela Vazadora

O vazamento é controlado por um conjunto formado por peças

constituídas de material metálico, que estruturam o conjunto e realizam

os movimentos mecânicos, e peças de material refratário que estão em

contato direto com o metal líquido, Figura 4.

Normalmente este conjunto é posicionado na parte superior da panela,

acima do canal de vazamento, para evitar a deterioração das peças

metálica que poderia ser gerada por um possível contato com o metal-

líquido em alta temperatura. A parte mecânica realiza o movimento de

sobe e desce através de um cilindro hidráulico. Possui também sistema de

fixação para o cilindro refratário chamado Stopper.

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O Stopper quando em contato com o bico cessa o vazamento, quando

distante, permite o vazamento.

Figura 4. Conjunto mecânico para acionamento do Stooper

Durante o processo, o nível de material vazado deve ser relativamente

alto, para que o molde possa ser preenchido o mais rápido possível.Isto

possibilita o resfriamento uniforme de todo o material da peça moldada. O

problema deste sistema é que a velocidade de vazão do metal tende a

não ser constante devido alguns fatores críticos:

• Variação na coluna de metal-líquido dentro da panela.

A variação coluna de material-líquido dentro da panela afeta velocidade

com que o material flui através do bico. Isto pode ser melhor entendido

pela observação da fórmula para cálculo de velocidade de escoamento de

reservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas

R.Gieck. Para este tipo de reservatório, Figura 5, com vazão por

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gravidade, observa-se que para o cálculo da velocidade a única variável é

a altura H do nível de fluido (R.Gieck, 2001).

Figura 5. Reservatório

υ: velocidade de escoamento

f : coeficiente de velocidade (constante)

• Acúmulo de impurezas no Bico.

Após realizar o enchimento de vários moldes é formada, gradativamente,

uma camada de impurezas na superfície de contato entre o bico e o

metal-líquido até que seja necessário a remoção, Figura 6. Isto faz com

que a quantidade de material vazado, por período de tempo, fique

gradativamente menor e comece a faltar material para enchimento do

molde (Indufor,2007).

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Figura 6. Acúmulo de impurezas no bico

• Mudança do tipo de peça produzida.

Atualmente a panela vazadora, fabricada pela Indufor, permite o

vazamento de metal-líquido durante um período de tempo pré-

estabelecido. Para determinar este período é realizado um set-up manual

onde é permitido o vazamento até o preenchimento do molde. O tempo

gasto para tal operação é memorizado pelo CLP e este é mantido até a

troca de tipo de peça produzida.

Ao fazer a troca de peça, um novo set-up deve ser feito. Isso ocorre,

porque a quantidade de material depositado deve ser modificada devido a

variação do volume interno da cavidade. A Figura 7 apresenta dois tipos

de molde com cavidades diferentes.

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Figura 7. Moldes com Diferentes Cavidades

Uma das principais queixas dos fabricantes de peças fundidas à Indufor

são as perdas de materiais durante o processo produtivo, principalmente

quando a produção é grande e diversificada. Essas perdas ocorrem devido

ao material excedente que é perdido durante o preenchimento e que

poderia ser utilizado na confecção de outras peças.

Com o sistema sugerido implantado pode-se obter uma redução do

excedente de material depositado no molde durante o processo de acordo

com o controle de abertura e fechamento do stopper através de um

sensor.

Outro ponto importante quando se analisa custo benefício é o fato de que

o vaso terá um volume útil maior de trabalho, ou seja, pode-se trabalhar

com baixo volume no vaso sem comprometer o rendimento, tendo em

vista que a diferença de volume de metal fundido não influenciará na

vazão do material a ser depositado. Diminui-se então o número de

carregamentos do forno. Em situações de mudança no tipo de molde ou

estreitamento do furo do bico causado por acúmulo de escórias não

haverá necessidade reajuste manual do fluxo, pois haverá um controle de

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limpeza manual do bico de acordo com uma rotina estabelecida no

programa do CLP.

1.1 EMPRESA DA IMPLANTAÇÃO

A Indufor equipamentos a indução LTDA, desde 1978, fabrica fornos

industriais para os mais diversos tipos de fundições, no mercado brasileiro

e internacional. Foi uma das primeiras empresas a atuar neste ramo de

atividade, com capital 100% brasileiro. Com fundação oficializada em

1980 possui hoje mais de 1200 equipamentos vendidos.

Em 1999, a empresa passou por uma reestruturação interna que permitiu

a participação em novos mercados. A implementação de novas tecnologias

fez com que sistemas tecnologicamente atrasados dessem lugar a

equipamentos competitivos.

Atualmente sua linha conta com fornos à indução de 30 toneladas, fornos

e panelas para vazamento em linhas automáticas, máquinas de

lingotamento contínuo, entre outros.

A Indufor através de parcerias, conta com tecnologia européia para

desenvolvimento de novos produtos. O mais recente produto é a

coquilhadeira automática para ligas de alumínio e cobre que tem grande

aceitação no mercado brasileiro e latino-americano.

1.2 OBJETIVO

O objetivo do trabalho foi estudar uma proposta de um sistema de

controle de processo, verificando e controlando a quantidade necessária

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de material no enchimento do molde para formação do produto.

A importância do estudo se dá na necessidade de evitar desperdícios de

material quando a quantidade no molde é excedente, ou errônea

formação do produto quando a quantidade não é suficiente para o

enchimento do molde.

1.3 ESTUDO SOBRE FORNOS INDUTIVOS

1.3.1 Introdução

Os fornos indutivos são fornos usados para o processo de fundição de

metais. Neste breve estudo vamos explicar os tipos e o funcionamento

básico dos principais equipamentos presentes no mercado, isso deve-se

porque qualquer um deles podem ser utilizados para fundição do ferro que

será despejado na panela vazadora.

Inúmeras são as aplicações industriais do aquecimento por indução, mas,

atualmente, são os fornos elétricos indutivos os equipamentos que

apresentam maior utilização. Seu uso tem se intensificado apresentando

índices de crescimento superiores a outros meios de fusão e manutenção

de temperatura. Isto se justifica por ser este um equipamento que

apresenta grande flexibilidade de operação, facilidade de controle de

temperatura, alto rendimento energético e, para o Brasil, a independência

em relação a combustíveis importados.

Segundo o princípio de funcionamento, os fornos indutivos podem ser

classificados segundo três grandes grupos: fornos a canal, fornos de

cadinho e fornos para aquecimento de tarugos.

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1.3.2 Fornos Indutivos de Cadinho

Os fornos a indução de cadinho, Figura 8, são compostos, essencialmente,

por um reservatório refratário cilíndrico, no qual é carregado o metal a ser

fundido, e uma bobina também cilíndrica (o indutor) externa e co-axial ao

cadinho.

Figura 8. Forno Cadinho

O indutor é, geralmente, construído a partir de tubos de cobre eletrolítico,

enrolados helicoidalmente e percorridos internamente por água para sua

refrigeração. Esta água deve ter características tais que evitem o

aparecimento de incrustações no interior dos tubos de cobre. A bobina

indutora tem, aproximadamente, a mesma altura do nível do banho. O

cadinho construído em material refratário constitui-se apenas no

reservatório que conterá o metal líquido.

A quantidade de energia transferida para o metal dependerá da densidade

do campo magnético, da resistividade da carga e da freqüência da rede

elétrica de alimentação. Não é necessário que o metal tenha propriedades

magnéticas específicas.

Para os fornos de indução a cadinho, o consumo de energia por tonelada

de produto fundido depende do tipo do material, da capacidade do forno e

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de sua forma de operação. Quanto maior a capacidade, maior tende a ser

sua eficiência, e, portanto, menor o consumo de energia.

O rendimento total destes fornos,é inferior aos dos fornos a canal,

variando de valores da ordem de 50 a 70% (GROOVER, 2007).

1.3.3 Fornos indutivos para aquecimento de tarugos

O principio de aquecimento de metais para posterior deformação, através

de um sistema indutivo, é praticamente idêntico ao utilizado para a fusão,

porem trabalhando em outras faixas de potência e freqüência em função

da produção e tamanho das peças.

Esses fornos são destinados, basicamente, para o aquecimento contínuo,

descontínuo ou estático de materiais ferrosos e não ferrosos e o seu

desenvolvimento possibilitou à indústria de forjados reproduzi uma

seqüência de aquecimentos e com isso uma mecanização do sistema

forno/máquina deformadora.

Este tipo de forno consiste basicamente em uma serie de bobinas pelo

interior das quais passa o material a se aquecido. Estas bobinas são

divididas em diferentes zonas de potências para proporcionar uma

equalização de temperaturas no material a ser aquecido. Roletes

motorizados são responsáveis pelo movimento da peça ao longo do

conjunto de bobinas.

Seus principais componentes são:

a) Conversor de freqüência para transformação da corrente alternada

com freqüência de rede para a freqüência adequada ao aquecimento

desejado;

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23

b) Banco de capacitores para correção do fator de potência;

c) Estação de aquecimento, incorporando o sistema de transporte do

material e um ou mais indutores;

d) Conjunto de refrigeração das partes elétricas e dos indutores;

e) Alimentação elétrica em baixa tensão ou, em caso de instalação de

potência elevada, em alta tensão, incluindo os equipamentos de

proteção e transformação.

No início do processo de aquecimento a temperatura da superfície do

material sobe rapidamente, devido ao valor elevado da freqüência

enquanto que a temperatura do núcleo aumenta mais lentamente,

homogeneizando-se no final do processo. Para se conseguir um tempo de

aquecimento mais tépido aplica-se uma tensão maior no indutor no início

do processo de aquecimento, para com isso se conseguir uma densidade

de potência maior.

Quando esta temperatura alcançou o valor desejado, a tensão do indutor

é reduzida de modo que a potência absorvida seja suficiente para manter

a temperatura superficial e para que a temperatura do núcleo do material

possa atingir o valor desejado.

O tempo necessário para se alcançar à temperatura desejada no material

varia com a freqüência da fonte de alimentação do indutor. O

aquecimento originado junto à superfície tem que atingir o núcleo do

material por condução.

O consumo de energia elétrica num forno indutivo para aquecimento de

tarugos, Figura 9, depende, principalmente, da entalpia especifica do

material, de suas características físicas (geometria e propriedades físicas)

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24

da produção de peças aquecidas desejada, das perdas térmicas no

indutor, e do rendimento elétrico do forno.

Figura 9. Forno Indutivo

As perdas térmicas no indutor são decorrentes das perdas por irradiação

da superfície do material que esta sendo aquecido e das perdas por

convecção. Estas perdas no indutor são normalmente minimizadas pela

refrigeração dos seus rolamentos.

O rendimento elétrico considera as perdas de transmissão de potência

para o material a ser aquecido e as perdas no sistema de conversão de

potência (ASSIS, 2000).

1.3.4 Fornos Indutivos a Canal

No nosso estudo o forno mais usado para fundição do ferro nodular é o

Forno Indutivo a Canal, pois a sua produção consegue atingir uma alta

quantidade de ferro para ser despejado na panela vazadora.

O principio de funcionamento dos fornos indutivos a canal se assemelha

ao de um transformador. O primário é a bobina indutora, que é enrolada

sobre um núcleo de chapas de ferro-silício o qual se constitui no circuito

ferromagnético. O secundário, em curto circuito, é um anel cheio de metal

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liquido que se constitui em uma bobina de uma única espira, conforme

Figura 10.

Figura 10. Forno indutivo de canal

Os fornos a indução a canal são compostos, basicamente de:

a) Um ou mais reservatórios refratários, envolvidos por uma carcaça

metálica, no qual é carregado o metal a ser fundido ou a ser

mantido em aquecimento;

b) Um canal, em forma de anel, na parte superior do reservatório que

é preenchido com metal líquido e se comunica com o reservatório;

c) Uma ou mais bobinas indutoras de cobre, enroladas sobre um

núcleo magnético e instaladas no interior do canal;

d) Um circuito de refrigeração da bobina indutora.

Para seu funcionamento, estes fornos devem sempre manter no anel um

lastro de metal liquido. Por isso o seu funcionamento deve ser o mais

contínuo possível, uma vez que a partida a frio exige uma serie de

artifícios especiais. A utilização de um mesmo equipamento para a fusão

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de diversos tipos de materiais deve ser evitada. São alimentados com

freqüência de rede e apresentam rendimento bastante elevado.

Estes fornos são destinados à fusão e, principalmente, para a manutenção

e sobre-elevação da temperatura de diversos metais.

Os fornos a canal Figura 11 operam, de uma maneira geral, em tensões

compreendidas entre 60 e 500 volts. A sua alimentação é feita através de

transformadores e sua potência é controlada com a alteração da tensão de

alimentação do forno a partir da variação dos taps do transformador.

Figura 11. Forno a Canal

Outra característica particular destes equipamentos é que são,

geralmente, monofásicos. Caso não existam outras cargas monofásicas de

mesmo porte para manter o equilíbrio trifásico das instalações elétricas,

instalam-se indutores e capacitores que em conjunto com o forno simulam

uma carga trifásica. Em paralelo com o forno, são ainda instalados bancos

de capacitores para correção de seu baixo fator de potência.

Com relação ao canal, estes podem ser dispostos horizontalmente,

verticalmente ou inclinados.

Devido a proximidade do canal, a bobina indutora é muito sobreaquecida.

Para evitar o envelhecimento prematuro da isolação elétrica da bobina e

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evitar o aumento de sua resistividade, o que reduziria o rendimento do

forno, é necessário prever-se um sistema de refrigeração desta bobina.

Em fornos de menor potência esta refrigeração processa-se simplesmente

por meio de um ventilador. Em fornos de maior potência a refrigeração se

faz com o uso de um sistema de circulação força d´água.

A eficiência energética dos fornos a canal é elevada, podendo atingir

valores superiores a 70% na manutenção de temperaturas de metais.

Algumas aplicações destes fornos são:

a) Fusão e manutenção de temperatura de ferro em fundições;

b) Fusão e manutenção de temperatura de cobre e suas ligas;

c) Fusão e manutenção de temperatura de alumínio e suas ligas;

d) Fusão e manutenção de temperatura de bronze, zinco, etc.

Na Tabela 1 abaixo são apresentados os consumos específicos médios

(kWh/t), a potência elétrica do forno (kW) e a capacidade de produção

(kg/h) para a fusão de diversos metais em fornos indutivos a canal

(ASSIS, 2000).

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Tabela 1. Características de fusão de metais em fornos indutivos a canal

MATERIAL CAPACIDADE DE FUSÃO

(KG/H) POTÊNCIA AO FORNO

(Kw) CONSUMOS MÉDIOS

(KwH/T)

ALUMINIO 70 225

1.000

35 100 500

500 450 500

COBRE 180 750

4.000

65 235 900

360 315 225

FERRO 1.000 2.600 4.000

540 1.300 2.000

540 500 500

LATÃO 250

1.000 2.550

60 240 600

240 240 235

BRONZE 100 300 500

40 100 150

400 330 300

Fonte: Conservação de energia na fundição: Manual de recomendações IPT.

1.3.5 Panela Vazadora

Dentre os processos de fundição de peças metálicas, o de vazão por

gravidade, Figura 12, é o mais simples e também o mais antigo que

consiste essencialmente em preencher a cavidade de um molde com metal

líquido com as medidas e o do formato da peça a ser fabricada.

Normalmente é um processo de fabricação inicial, pois permite a obtenção

de peças com formas praticamente definitivas.

Este tipo de processo começa com a fabricação de um modelo, feito de

madeira, alumínio, aço e até isopor, que servirá para construção do

molde. A fabricação do molde vem na seqüência e este é fabricado de

material refratário composto de areia aglomerante. Esse material é

moldado sobre o modelo que, após ser retirado, deixa uma cavidade com

o formato da peça a ser fundida.

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29

Feito isso, o processo de vazamento é realizado e a peça deve permanecer

no molde até o resfriamento para que seja desmoldada.

Figura 12. Vazamento Manual

O processo automação do processo de vazão por gravidade traz, uma

justificativa adicional além aumento de produtividade: a segurança

industrial. O calor transferido para o ambiente pelo metal fundido faz com

que o trabalho dos operadores seja bastante fatigante. Além disso, a

operação repetitiva de movimentos é um convite a acidentes de trabalho.

Para realizar este trabalho automático com maior velocidade e segurança

são aplicados máquinas automáticas (panela vazadoras ou forno vazador)

e robôs industriais.

Uma Panela Vazadora, Figura 13, funciona como um agente intermediário

entre o forno que funde o metal (ex.forno a indução) e o molde de areia

em que o material depositado para formar a peça. Normalmente trabalha

em conjunto com uma máquina automática de moldar e uma esteira para

transporte. Depois de formados o molde à esteira se encarrega de

transportá-los forma seqüencial para que abaixo da boca da panela o

molde receba a quantidade exata de material. O seu interior é constituído

de material refratário que mantém o material aquecido por um

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30

determinado tempo, suficiente para garantira fluidez do metal

(INDUFOR, 2007).

Figura 13. Panela Vazadora

1.3.6 O molde para fundição por gravidade

A qualidade da peça fundida está diretamente ligada à qualidade do

molde. Peças fundidas de qualidade não podem ser produzidas sem

moldes. Por isso, tanto o material quanto o método pelo qual o molde é

fabricado é usado como critério para classificar os processos de fundição.

Portanto, é possível classificar os processos de fundição em dois grupos:

a) Fundição em moldes de areia;

b) Fundição em moldes metálicos.

Normalmente o processo de fundição por gravidade utiliza moldes de

areia-verde para fabricação. Este processo é o mais simples e mais usado

pelas empresas do seguimento.

A preparação do molde consiste em compactar a areia de forma mecânica,

conforme Figura14, ou manual, Figura 15, sobre um modelo montado em

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31

uma caixa de moldar (CHIAVERINI, 1986).

Figura 14. Compactação Mecânica

Figura 15. Moldagem Manual

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32

Para que um produto fundido tenha a qualidade que se espera dele, os

moldes devem apresentar as seguintes características essenciais:

a) resistência suficiente para suportar a pressão do metal líquido;

b) resistência à ação erosiva do metal que escoa rapidamente durante

o vazamento;

c) mínima geração de gás durante o processo de vazamento e

solidificação, a fim de impedir a contaminação do metal e o

rompimento do molde;

d) permeabilidade suficiente para que os gases gerados possam sair

durante o vazamento do metal;

e) refratariedade que permita suportar as altas temperaturas de fusão

dos metais e que facilite a desmoldagem da peça;

f) possibilidade de contração da peça, que acontece durante a

solidificação.

Os moldes são preparados, o metal é vazado por gravidade, e as peças

são desmoldadas durante rápidos ciclos de produção. Após a utilização,

praticamente toda a areia (98%) pode ser reutilizada

(CHIAVERINI, 1986).

As Vantagens deste processo são:

a) A moldagem por areia verde é mais barato dentre todos os métodos

de produção de moldes;

b) Há menos distorção de formato do que nos métodos que usam areia

Page 33: Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e · PDF filereservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas R.Gieck. Para estetipo de reservatório, Figura

33

seca, porque não há necessidade de aquecimento;

c) As caixas de moldagem estão prontas para a reutilização em um

mínimo espaço de tempo;

d) Boa estabilidade dimensional;

e) Menor possibilidade de surgimento de trincas.

As desvantagens deste processo são:

a) O controle da areia é mais critico do que nos outros processos que

também usam areia;

b) Maior erosão quando as peças fundidas são de maior tamanho;

c) O acabamento da superfície piora nas peças de maior peso;

d) A estabilidade dimensional é menor nas peças de maior tamanho.

1.4 SENSOR

Na determinação do tipo de sensor a ser utilizado, fez-se necessária à

verificação de alguns fatores como: as características físicas da panela

vazadora, o ambiente extremamente rústico e a alta temperatura do

ambiente próximo gerada pelo material incandescente.

Para a identificação do nível de material no molde o sensor (Figura 16)

não pode ser posicionado de forma linear com o bico de vazamento, este

deverá estar distanciado e inclinado para evitar contato com o metal.

Também deverá estar enclausurado em uma unidade de resfriamento

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34

para evitar danos ao seu funcionamento devido à temperatura elevada.

Figura 16. Posicionamento do Sensor na Panela Vazadora

Para este tipo de aplicação não foi possível contar com opções variadas de

sensores. Foi necessário pesquisar por um específico para identificar

material incandescente e que trabalhasse em ambientes rústicos.

O mercado oferece um sensor óptico do tipo de reflexão a laser próprio

para este tipo de aplicação. Este tem seu funcionamento baseado no

princípio da triangulação ótica (ACUITY LASER, 2007).

1.4.1 Princípio da triangulação óptica

Um método para medições precisas de distancias para alvos é através do

uso de sensores de triangulação, Figura 17. Recebem este nome porque o

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35

laser emitido, quando refletido, formam um triângulo.

O raio laser é projetado pelo instrumento e refletido em uma superfície

alvo para uma lente de captação. Esta lente é tipicamente localizada de

forma adjacente ao emissor. A lente foca a imagem do ponto em uma

matriz de câmera linear (Matriz CMOS).

A câmera detecta a variação de medida por um ângulo que varia de 45 a

65 graus no centro desta variação de dimensão, dependendo do modelo

particular. A posição da imagem do ponto nos pixels da câmera é então

processada para determinar a distancia até o alvo.

Figura 17. Triangulação Óptica

Na Figura 18 observa-se que o ponto A representa a superfície do alvo e a

letra B representam a imagem deste. Se o ponto passar a posição A’ a sua

imagem será B’ e se passar a ser A” a imagem será B”.

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36

Figura 18. Sistema da Triangulação Ótica

Da Figura 18 podem ser retiradas as seguintes equações:

Através das propriedades da semelhança entre triângulos, tem-se a

equação 2.3:

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37

Substituindo as equações 2.1 e 2.2 em 2.3, obtém-se a seguinte relação

geométrica:

1.5 CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS – CLP

Os Controladores Lógicos Programáveis também conhecidos por PLCs

(Programmable Logic Controler), são dispositivos eletrônicos utilizados em

sistemas de automação flexível. São substitutos de uma tecnologia

baseada principalmente em relés, que na década de 50 tinham maior

importância para a industria automobilística. O uso de relés apresentava

problemas bem relevantes, como o grande número de elementos que

tornava bastante custoso a manutenção e demandava muitas horas para

detecção de falhas.

A dimensão física era outro entrave, os painéis ocupavam um espaço

considerável, conseqüentemente deveriam ser protegidos contra umidade,

alta temperatura, poeira, oxidação, etc. Com o surgimento de

componentes eletrônicos integrados, no início dos anos 60, houve uma

evolução para os computadores digitais, que permitiu que em 1968, na

divisão de hidramáticos da General Motors Corporation, a primeira

experiência de controle de lógica com programação de recursos de

software.

Posteriormente, na década de 70, com o surgimento dos

microprocessadores houve sensíveis melhorias com a adição de novos

recursos. No Brasil o uso do PLC foi intensificado na a partir da década de

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38

80 pelas multinacionais que importavam a tecnologia das matrizes.

Atualmente com a queda do custo do PLC, verifica-se um crescimento de

utilização na indústria em geral.

Os CLPs são ferramentas de trabalho muito úteis e versáteis para

aplicações em sistemas de acionamentos e controle, e por isso são

utilizados em grande escala no mercado industrial.

Permitem desenvolver e alterar facilmente a lógica para acionamento das

saídas em função das entradas. Desta forma, podemos associar diversos

sinais de entrada para controlar diversos atuadores ligados nos pontos de

saída (FIALHO, 2003).

1.5.1 Vantagens do CLP:

§ Permite diagnóstico de funcionamento na fase de projeto;

§ Pequeno espaço físico exigido;

§ Não gera faiscamentos como os antigos controles por relés;

§ Fácil programação e reprogramação sem interrupção do processo

produtivo;

§ Permite armazenar uma quantidade de programas em um banco na

memória;

§ Manter uma documentação sempre atualizada com o processo em

execução;

§ Apresentar baixo consumo de energia;

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39

§ Manter o funcionamento da planta de produção com uma reduzida

equipe de manutenção;

§ Maior confiabilidade;

§ Emitir menores níveis de ruídos eletrostáticos;

§ Permite a expansão do número de entradas e saídas;

§ Ter capacidade de se comunicar com diversos equipamentos.

1.5.2 Características técnicas:

§ Realiza instruções lógicas de relé;

§ Temporização de comandos;

§ Contadores crescentes e decrescentes;

§ Contador de alta velocidade;

§ Realiza operações matemáticas (adição, subtração, divisão,

multiplicação, zeramento e raiz quadrada);

§ Realiza operações lógicas booleanas;

§ Realiza instruções de comparação;

§ Realiza manipulação de dados (FIFO e LIFO – Primeiro a entrar,

Primeiro a sair; último a entrar, último a sair / Conversão BCD em

Binário e o inverso);

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40

§ Realiza instruções específicas;

§ Realiza fluxo de programa (sub-rotina, MCR).

Para o controle da panela vazadora é utilizado um CLP devido a sua

capacidade de manipular diversas variáveis de entrada e saída, executar

instruções lógicas, interagir com uma interface homem máquina (IHM), já

que o equipamento possui atuadores hidráulicos para realizar outros

movimentos além do cilindro do Stopper, como o movimento longitudinal

e transversal destinado à execução do set-up manual (posicionamento da

panela em relação ao molde), Figura 19.

A panela também é basculante para esvaziamento da câmara interna,

caso seja necessário. Para realizar estes movimentos a panela dispõe de

sensores de presença e fim de curso. Devido a fácil reprogramação e a

possibilidade de receber novos dispositivos de controle sem grandes

modificações o CLP poderá ser utilizado este projeto.

Figura 19. Movimentos da panela

Page 41: Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e · PDF filereservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas R.Gieck. Para estetipo de reservatório, Figura

41

1.5.3 Princípio de funcionamento

Os PLCs independentes do tamanho são estruturados de forma similar.

Estas estruturas consistem em:

• Entradas;

• Saídas;

• CPU – (Unidade Central de processamento).

Na Figura 20 temos o sistema de entradas e saídas da Unidade Central de

Processamento.

Figura 20. Princípio de Funcionamento - PLC

Os terminais de entrada são interfaces entre o PLC e os dispositivos de

campo, que trazem informações sobre o processo controlado. Tais

dispositivos podem ser sensores, chaves, botoeiras entre outros.

Os pontos de entrada podem ser digitais ou analógicos. Os digitais

trabalham sobre dois estados: ligado ou desligado. Por outro lado, os

analógicos reconhecem mais que dois estados, normalmente múltiplos de

dois (ex. 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256). Isto depende do número de bits

utilizado pelo conversor A/D.

Page 42: Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e · PDF filereservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas R.Gieck. Para estetipo de reservatório, Figura

42

Os terminais de saída emitem sinais para acionamento de dispositivos que

atuam no processo. São solenóides, válvulas direcionais, partidas de

motores, luzes indicadoras, entre outros atuadores.

Também pode ter seus pontos divididos entre analógicos e digitais. As

saídas digitais possuem apenas dois estados, enquanto a saída analógica

possui mais de dois estados. Da mesma forma que nos dispositivos de

entrada, o número de estados estão diretamente ligados ao número de

bits utilizados pelo conversor D/A.

A CPU pode ser entendida como o “cérebro” do PLC, pois é nela que é

armazenado e executado o programa aplicativo. Ela recebe os dados de

entrada e, após processamento das operações lógicas contidas no

programa, atualiza as saídas. As características dos PLCs estão

diretamente ligadas com a qualidade dos processadores aplicados, que

pode ser denominado microprocessador ou microcontrolador. O

processador é constituído por uma memória de programa, memória de

dados, relógio de tempo real, watch-dog timer e fonte de alimentação.

O PLC realiza de forma cíclica a leitura das entradas, execução do

programa de controle e atualização das saídas. O tempo total para

execução desta tarefa é denominado ciclo de varredura ou scanning.

Vários fatores podem influenciar nesta velocidade de execução como tipo

de processador, tamanho do programa, quantidade de pontos de entrada

e saída, entre outros.

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43

Este ciclo está representado na Figura 21.

Figura 21. Ciclo de Processamento dos CLPs

1.6 VÁLVULA PROPORCIONAL

As válvulas proporcionais são destinadas a comando de precisão para

atuadores. A pressão de saída é controlada em função sinais analógicos de

entrada. Possui alta precisão devido à capacidade de manter a pressão

constante no sistema, podendo responder rapidamente as modificações de

pressão, mesmo quando conectadas a equipamentos que exijam pressões

de trabalho mais altas. É utilizada geralmente para controle de pressão ou

vazão em aplicações.

São constituídas basicamente por: um corpo fundido ou usinado, um

carretel, molas de retorno, solenóides proporcionais e um transdutor de

posição. O controle de direção e vazão é obtido através do posicionamento

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44

do carretel, que é proporcional às tensões aplicadas no(s) solenóide(s). A

variação da pressão é efetuada através de uma membrana, cuja posição é

influenciada por uma força variável, gerada pelo solenóide proporcional. A

magnitude da pressão de saída é proporcional à força magnética ou

também à corrente do solenóide. Se a pressão de saída supera o valor

ajustado, há a exaustão através de uma saída secundária.

A Figura 22 mostra uma válvula proporcional com 5 vias, 3 posições com

centro fechado, sua função comutadora e a Figura 21 a curva

característica ( vazão x tensão ) (FIALHO, 2003).

Figura 22. Representação Simbólica da Função Comutadora

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Figura 23. Curva Característica

Ao analisar a Figura 23, observa-se que com 5 v não há vazão, portanto,

a válvula encontra-se na posição central com todas as vias bloqueadas. Se

a tensão for variada de 5 v a 0 v, isto é, de forma decrescente, a vazão

aumentará de forma proporcional no sentido da conexão de P para B até

atingir a vazão máxima. Por outro lado, se a tensão for variada de 5 v até

10 v, de forma crescente, a vazão seguirá no sentido da conexão de P

para A até atingir a pressão máxima (FIALHO, 2003).

Dentro das características apresentadas, a válvula proporcional foi

escolhida, dentro do projeto, para controlar o avanço e recuo do cilindro

hidráulico do Stopper de forma proporcional.

Page 46: Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e · PDF filereservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas R.Gieck. Para estetipo de reservatório, Figura

46

2 DESENVOLVIMENTO DO PROJETO

O sistema atual da INDUFOR apresenta um ponto de desperdício de

material no enchimento do molde e retrabalho do produto final. A

proposta estudada relaciona o controle da quantidade de material com a

oportunidade de redução de retrabalho e desperdício de material no

processo.

Na INDUFOR existe uma panela vazadora aguardando para ser enviada ao

cliente, a qual foi escolhida para ser nosso objeto de pesquisa e aplicação

dos experimentos.

A implementação e realização de testes desta proposta só será autorizada

após discussão da diretoria da empresa, pois acarretará paradas da

produção, disponibilidade e autorização do cliente, portanto faremos

apenas o desenvolvimento da proposta, sendo inviável a realização de

experimentos em tempo hábil.

A empresa apresenta alguns outros pontos de melhoria como:

• Falta de controle da limpeza da escória acumulada no stopper;

• Inexistência de controle da abertura e fechamento do stopper;

• Inexistência de controle do preenchimento do molde.

Para cada item acima descreveremos a inclusão de alguns parâmetros e

dispositivos no sistema de controle atual conforme descrito abaixo:

i. Posicionamento do sensor no forno;

ii. Ligação do sensor no CLP do forno;

Page 47: Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e · PDF filereservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas R.Gieck. Para estetipo de reservatório, Figura

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iii. Funcionamento da válvula proporcional de acordo com o contador

incremental controlado através do CLP;

iv. Ligação elétrica da válvula proporcional.

2.1 SENSOR

O sensor ideal para suprir as necessidades do projeto deve possuir um

controle de medição de distância por meio de emissão de um feixe de luz

LASER. Esse feixe de LASER fará a detecção do nível ideal de metal líquido

depositado no molde. Porém, para que a escolha do sensor fosse

adequada, foram realizados estudos e pesquisas para escolha do melhor

modelo de sensor para este processo industrial.

Em nosso projeto optamos por usar o sensor modelo AR600 do fabricante

Acuity porque é o modelo que possui características especificas para

operação em ambientes comprometidos por altas temperaturas e

atmosfera poluída. Apesar de ser mais caro que alguns outros modelos

pesquisados como os de fabricação sick e balluff, esse modelo é mais

robusto o que o torna mais duradouro e econômico que os demais. Além

disso, os cabos de sinais e de comunicação já são específicos para

suportar o mesmo tipo de ambiente que o sensor, o que não ocorre no

caso dos outros modelos pesquisados.

2.1.1 Posicionamento do Sensor

Após pesquisar diversos tipos de sensores de diversos fabricantes

optamos por utilizar o sensor modelo AR600 da Acuity, Figura 24. Este

sensor, conforme descrito no catálogo técnico, possui resistência para

trabalhar em ambientes hostis com altas temperaturas, pois ele possui um

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48

encapsulamento, Figura 25, onde o seu sistema fica todo protegido.

Além dessa vantagem em relação aos demais sensores, o AR600 possui

uma precisão maior e, apesar de não ter sido possível conhecer o software

dedicado para determinação do ponto de medição, possui uma interface

mais confiável para programação, pois nos demais sensores pesquisados

esse ajuste é feito através de trimpots.

Figura 24. Sensor Modelo AR600

Figura 25. Encapsulamento

Na nossa proposta o sensor AR600 fará a detecção da altura do material

depositado no molde quando o molde estiver cheio. Quando o sensor

detectar esta altura, é enviado um sinal para o CLP, informando que o

stopper deve ser recuado para impedir a passagem do material que está

sendo depositado.

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49

Na Figura 26 é possível observar o posicionamento do sensor em relação

ao forno para a medição do nível de metal depositado no molde. É

importante notar que para o funcionamento deste sensor foi necessário

criar um pequeno rasgo no molde, Figura 27, sendo este rasgo o local

onde o sensor atuará.

Figura 26. Posicionamento do Sensor

Figura 27. Rasgo no Molde

As coquilhas serão produzidas com um desvio próximo a abertura por

onde será introduzido o metal líquido. No momento em que a coquilha

estiver cheia, uma pequena parte do metal preencherá este desvio.

O sensor deve ser instalado na posição correta, conforme apresentado na

Figura 26, pois é através desse posicionamento que será medida a altura

correta do material no molde.

Page 50: Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e · PDF filereservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas R.Gieck. Para estetipo de reservatório, Figura

50

2.2 CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS – CLP

O CLP utilizado atualmente para o controle da panela vazadora, objeto de

nossa pesquisa, é de fabricação da Schneider modelo TSX Micro. Com a

implementação de nossa proposta não será necessário adquirir mais

placas de entradas/saídas, pois conforme análise de pesquisa, notamos

que há diversas entradas e saídas disponíveis, ou seja, sem uso.

A opção em manter o mesmo modelo de CLP nesse projeto está

relacionada à proposta de desenvolver um projeto de baixo custo. Dessa

forma não haverá investimento em CLP, porém isso não impede a

utilização de outros modelos de CLPs como, por exemplo, os modelos da

Siemens, da Rockwell ou até mesmo algum outro modelo da Schneider.

2.3 FUNCIONAMENTO DA VÁLVULA PROPORCIONAL DE

ACORDO COM O CONTADOR

Na panela vazadora existente um cilindro hidráulico que é o responsável

pelo movimento do stopper. Esse cilindro pneumático não possui um

controle de posição, ou seja, para o acionamento das válvulas são

considerados também limites eletromecânicos que são responsáveis por

indicar ao CLP se o stopper está posicionado na posição avançado ou

recuado.

A nossa proposta consiste também em estar incluindo a esta válvula uma

placa controladora e um encoder linear. A placa controladora recebe

informações de posicionamento do stopper por meio do encoder. De

acordo com um contador criado no programa de CLP da panela vazadora,

depois de determinadas vezes em que o stopper foi acionado, é gerado

Page 51: Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e · PDF filereservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas R.Gieck. Para estetipo de reservatório, Figura

51

um sinal analógico na saída do CLP que será ligado à placa controladora

da válvula hidráulica fazendo com que o stopper pare em posições

diferentes. Isso se deve a formação de escória no bico por onde passa o

material que será derramado no molde.

De acordo com o valor do contador incremental de processo, o stopper

parará em uma posição diferente para o escoamento do metal líquido para

o molde.

No fluxograma abaixo é possível verificar o funcionamento básico do

contador que determinará o momento em que o operador deverá efetuar

a limpeza do Stopper sistema proposto.

Page 52: Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e · PDF filereservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas R.Gieck. Para estetipo de reservatório, Figura

52

No CLP existe pré-definido valores que quando comparados à quantidade

de vezes em que o stopper atuou vai gerar uma tensão na saída do CLP.

Essa tensão será injetada na placa controladora da válvula proporcional

que por sua vez irá comparar esse valor com valor gerado pelo encoder

quanto à posição do stopper. Quando esses valores se igualam o stopper

para o movimento de abertura para passagem de material de

preenchimento do molde.

É importante frisar que o início de movimento do stopper se deve aos

sensores de posição do molde no caso da abertura. No caso do

fechamento se deve ao sinal recebido do sensor que estaremos instalando

para verificação do nível de material depositado no molde. O encoder e a

válvula proporcional atuarão no processo para o controle de abertura do

stopper sendo que para o início do processo a abertura será menor,

aumentando gradativamente de acordo com a quantidade de moldes

preenchidos, que será determinado no programa de CLP. Desse modo

obtêm-se o controle de limpeza do stopper e de todo seu sistema na

panela vazadora.

A válvula proporcional Figura 28 que achamos ideal para o nosso projeto é

válvula modelo H5881 da Bosch Rexroth.

A escolha deste modelo de válvula para o nosso projeto foi devido a toda

as válvulas utilizadas para construção de fornos pela INDUFOR ser do

mesmo fabricante, o que possibilita a INDUFOR ter a possibilidade de

utilizar peças comuns para manutenção e barateamento de reposição

junto aos fornecedores, que pode ser o mesmo atual.

Page 53: Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e · PDF filereservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas R.Gieck. Para estetipo de reservatório, Figura

53

Figura 28. Válvula Modelo H5881

Na Figura 29 Diagrama de Funcionamento da Placa.

Figura 29. Diagrama de Funcionamento da Placa

Page 54: Controle Incremental de Vazão para Panelas Vazadoras e · PDF filereservatórios conforme apresentado no manual de fórmulas técnicas R.Gieck. Para estetipo de reservatório, Figura

54

3 ESTIMATIVAS DE CUSTOS

ESTIMATIVA DE CUSTOS PARA INSTALAÇÃO DE SENSOR Materiais

DESCRIÇÃO MODELO FABRICANTE VALOR

Sensor AR600 Acuity R$ 20.000,00 Enclausuramento ST205 Acuity R$ 300,00 Válv.prop. e módulo H5881 Bosch Rexroth R$ 6.000,00 Diversos ‘------ ‘------ R$ 200,00 Suporte para sensor Aço carbono Serralheiro R$ 50,00

TOTAL -

Materiais R$ 26.550,00

Mão-de-obra

DESCRIÇÃO HORAS DE TRABALHO

VALOR POR HORA VALOR

Instalação elétrica 10 horas R$60,00/ hora R$ 600,00 Engenharia 100 horas R$100,00/ hora R$ 10.000,00 Programação de CLP 40 horas R$80,00/ hora R$ 3.200,00

TOTAL - Mão-

de-obra R$ 4.600,00

TOTAL - Geral R$44.950,00

Para a implantação de nosso projeto foi feita à estimativa de preço

declarada acima, cedida pela INDUFOR em 24/11/2007.

O item “Diversos” refere-se a materiais pequenos de baixo valor como,

conectores, terminais, eletrocalhas, prensa cabos e outros.

A instalação elétrica requer apenas 10 hora, pois serão usados cabos

conectores padrões o que não difere do sistema atual.

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55

Para a engenharia de desenvolvimento seriam necessárias 100 horas, pois

seriam inclusos coletas e análises de dados da produção e do processo, e

posteriormente realização dos testes e simulações necessárias para a

instalação.

A programação do CLP consiste em uma atualização do sistema atual de

acordo com a placa da válvula proporcional sendo 40 horas suficientes

para essa atividade.

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4 CONCLUSÃO

Com estudo da proposta de um sistema de controle de processo

consegue-se controlar a quantidade de entrada de material no molde para

que ocorra a formação correta do produto.

Com esse controle no processo poderá diminuir as incidências de material

excedente ou insuficiente no molde, logo, além da formação correta do

produto final os desperdícios de materiais com relação à quantidade de

entrada no molde será diminuído de forma a ser controlado, evitando

assim o retrabalhos do produto.

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Referências

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Utilizada no Tratamento de Aço no Forno Panela, In: XXXI SEMINÁRIO

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