md_comin_2011_2_12

UNIVERSIDADE TECNOLGICA FEDERAL DO PARAN CAMPUS MEDIANEIRA

GERNCIA DE ENSINO COORDENAO DO CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM

MANUTENO INDUSTRIAL

GRAZIEL MATUCHAKI

PROJETO DE UM SISTEMA DE CLIMATIZAO DE AVIRIO

TRABALHO DE CONCLUSO DE CURSO

MEDIANEIRA 2011

1

GRAZIEL MATUCHAKI

PROJETO DE UM SISTEMA DE CLIMATIZAO

DE AVIRIO

Trabalho de Concluso de Curso de Graduao, apresentado a disciplina de Trabalho de Diplomao, do curso Superior de Tecnologia em Manuteno Industrial, da Universidade Tecnolgica Federal do Paran UTFPR, como requisito parcial para obteno do ttulo de Tecnlogo. Orientador: Prof.: Yuri Ferruzzi Co-orientador: Prof.: Giovano Mayer

MEDIANEIRA

2011

2

Ministrio da Educao Universidade Tecnolgica Federal do Paran

Gerncia de Ensino Coordenao do Curso Superior de Tecnologia em

Manuteno Industrial

TERMO DE APROVAO

PROJETO DE UM SISTEMA DE CLIMATIZAO DE AVIRIO

Por:

Graziel Matuchaki

Este Trabalho de Concluso de Curso (TCC) foi apresentado s 09:30h do dia 30 de Novembro de 2011 como requisito parcial para a obteno do ttulo de Tecnlogo no Curso Superior de Tecnologia em Manuteno Industrial, da Universidade Tecnolgica Federal do Paran, Campus Medianeira. O acadmico foi argido pela Banca Examinadora composta pelos professores abaixo assinados. Aps deliberao, a Banca Examinadora considerou o trabalho ...............................

Prof. Msc. Yuri Ferruzzi UTFPR Campus Medianeira

(Orientador)

Prof. Esp. Giovano Mayer UTFPR Campus Medianeira

(Co-orientador)

Prof. Msc. Dirceu de Melo UTFPR Campus Medianeira

(Convidado)

Prof. Esp. Giovano Mayer UTFPR Campus Medianeira

(Responsvel pelas atividades de TCC)

3

RESUMO

Matuchaki, Graziel. Modificao e Melhoria do Sistema de Climatizao de Avirio. 2011. n 37. Trabalho de concluso de curso Tecnologia em Manuteno Industrial, Universidade Tecnolgica Federal do Paran. Medianeira, 2011. Este projeto prope a automao de um avirio para a criao de frango de corte, automatizando seu sistema de temperatura, forno aquecedor, ventilao e nebulizao demonstrando que vivel automatizar avirios para criao de frangos. Atravs do CLP XC100 e do supervisrio CodeSys foi possvel desenvolver um sistema de controle e superviso dos equipamentos responsveis pela climatizao da granja. A criao em ambientes com temperatura controlada promove uma maior converso alimentar dos animais, desta forma o avicultor tem valor agregado na sua produo, e com a automao tem-se uma diminuio na mo-de-obra da atividade, e economia eltrica. Palavras chave: Automao. Avirio. Supervisrio.

4

ABSTRACT

MATUCHAKI, Graziel. Design of an Air Conditioning System of Poultrry raising. 2011. n 37. Completion of course work in Industrial Maintenance Technology, Federal Technological University of Paran. Medianeira, 2011 This project proposes to automation to create a poultry broiler, automating your system temperature, oven heating, ventilation and misting demonstrating that it is feasible to automate poultry rearing chickens. Through the XC100 PLC and supervisory CoDeSys was possible to develop a system of supervision and control of HVAC equipment responsible for the farm. The creation in environments with controlled temperature promotes greater feed the animals, so the farmer has added value in its production, and automation has been a decrease in manpower activity, power and economy. Keywords Keywords: Automation. Poultrry raising. Supervisory

5

LISTA DE ILUSTRAES

Figura 1 Sistema Central de Aquecimento.........................................................

Figura 2 Sistema Local de Aquecimento............................................................

Figura 3 Ventilao Positiva................................................................................

Figura 4 Ventilao Negativa..............................................................................

Figura 5 Estrutura Bsica de um CLP.................................................................

Figura 6 Ciclo de Varredura de um CLP.............................................................

Figura 7 Representao dos Contatos...............................................................

Figura 8 Representao da Tela do Supervisrio...............................................

Figura 9 Seleciona Semanas e Define Temperaturas. ......................................

Figura 10 Atuao do Forno...............................................................................

Figura 11 Automtico/Manual.............................................................................

Figura 12 Diagrama Ladder Parte 1....................................................................



Figura 15 Diagrama de Comando.......................................................................

Figura 16 Diagrama de Comando para Acionamento das Contatoras...............

Figura 17 Diagrama de Fora.............................................................................

Figura 18 Teste com No-Break...........................................................................

Figura 19 Funcionamento das Sadas.................................................................

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6

LISTA DE QUADROS

Quadro 1 Temperatura para o conforto trmico .................................................

Quadro 2 Sadas CLP.........................................................................................

Quadro 3 Entrada CLP........................................................................................

16

27

27

7

LISTA DE ABREVIATURAS

A/D

CLP

D/A

FBD

HP

IEC

IL

LD

m

SFC

ST

V

Analgico/Digital

Controlador Lgico Programvel

Digital/Analgico

Function Block Diagram

Horse Power

Comisso Eletrotcnica Internacional

Instruction List

Ladder Diagram

metros

Sequential Function Chart

Structured Text

Volts

8

SUMRIO

1 2 2.1 2.2 3 4 4.1 4.2 4.3 5 5.1 5.1.1 5.2 5.2.1 5.3 6 6.1 6.2 6.3 6.4 7 8

INTRODUO............................................................................................ OBJETIVO.................................................................................................. OBJETIVO GERAL....................................................................................... OBJETIVO ESPECFICO............................................................................ JUSTIFICATIVA ......................................................................................... REVISO BIBLIOGRFICA........................................................................ CONTROLE DE TEMPERATURA................................................................ VENTILAO ............................................................................................. TEMPERATURA IDEAL.............................................................................. AUTOMAO............................................................................................. CONTROLADOR LGICO PROGRAMAVEL............................................. Principio de Funcionamento........................................................................ TIPOS DE LINGUAGEM PARA PROGRAMAO DE CLP....................... Linguagem Ladder....................................................................................... SUPERVISRIO......................................................................................... METODOLOGIA......................................................................................... CONTROLE DA TEMPERATURA.............................................................. FUNO DOS EQUIPAMENTOS............................................................... ATUAO DO CLP XC100......................................................................... PROGRAMAO......................................................................................... RESULTADOS E DISCUSSES................................................................... CONCLUSO .............................................................................................

09 10 10 10 11 12 12 14 15 16 17 18 19 20 21 22 22 23 24 27 33

35

REFERNCIAS...................................................................................................... 36

9

1 INTRODUO

Este trabalho tem como meta o aperfeioamento do processo de

climatizao de uma granja de aves. Para a criao de aves de engorda

necessrio um manejo rigoroso e cauteloso, onde o produtor deve estar atento a

todos os detalhes e procedimentos de criao para que o produto final, frango pronto

para abate, seja entregue com qualidade, tendo assim o produtor um retorno

financeiro melhor.

Porem, para isso necessrio muito esforo e muitas horas de ateno da

pessoa responsvel pela granja, sendo s vezes necessrio presena de duas ou

mais pessoas para o melhor atendimento do local.

Por isso o aperfeioamento de sistemas automatizados vem se tornando

cada vs mais vivel nas granjas, diminuindo de certo modo a jornada de trabalho

dos avicultores e facilitando no manejo da criao de frango de corte.

Atravs de um comando composto pelo CLP XC 100 da Moeller e do

supervisorio CodeSys. Ser possvel controlar e acompanhar a temperatura interna

do avirio. O produtor consegue uma maior facilidade de acompanhar as variaes

de temperatura.

O projeto num todo foi desenvolvido e apresentado em laboratrio, na

UTFPR, com simulao do CLP e do supervisorio CodeSys.

10

2 OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GERAL

O objetivo geral deste trabalho aprimorar o processo de climatizao de

uma granja de aves, atravs de alteraes que sero feitas no sistema de

acionamento dos equipamentos responsveis pelo controle de temperatura, sendo

eles 6 exaustores monofsicos, uma bomba de gua e um motor do aquecedor

todos 220 Volts e 2 HP, controlados pelo CLP XC100, atendendo a requisitos

tcnicos como a elaborao de um produto com dimenses padronizadas,

facilitando no manejo e criao de aves, proporcionando maior rentabilidade.

2.2 OBJETIVO ESPECFICO

Para que o processo de climatizao de avirios se torne mais eficaz

necessrio que os equipamentos responsveis pelo mesmo sejam ligados ou

desligados na hora certa conforme a temperatura desejada, estas mudanas

requerem a substituio do sistema de acionamento manual por um sistema

automatizado, composto pelo CLP XC 100 e o supervisrio CodeSys.

O trabalho visa elaborao de um comando automatizado auxiliado pelo

sistema supervisorio CodeSys.

11

3 JUSTIFICATIVA

O trabalho visa elaborao de um sistema de comando para o

acionamento dos equipamentos responsveis pela climatizao da granja.

Nos processos de criao animal atual, a idia da utilizao de processos

que no sejam puramente manuais se mostra cada vez mais difundido, visto que

sistemas eltricos e automatizados bem elaborados trazem vrios benefcios.

A utilizao de sistemas automatizados em uma granja fornecer um maior

conforto para as aves e praticidade no manejo. Onde o avicultor poder ter controle

total dos equipamentos de climatizao, sem a necessidade de estar o tempo todo

observando e controlando a temperatura do ambiente ligando e desligando

ventiladores ou exaustores e bombas.

Outro fator importante a economia de energia eltrica alcanada com o

sistema automtico, onde os aparelhos so acionados somente quando necessrio.

O sistema automatizado ao contrrio do manual possibilita um melhor

controle da climatizao, onde o animal no sofrera com a variao brusca da

temperatura, pois tal variao um dos principais fatores negativos na criao de

aves de corte. Com o auxilio do CLP XC 100 esta variao da temperatura

trabalhara em cerca um grau ou a escolha do proprietrio, sem a necessidade de

estar ligando ou desligando equipamentos manualmente. Com o apoio do programa

supervisorio CodeSys ser possvel acompanhar e controlar esta temperatura. O

proprietrio poder desligar e ligar os equipamentos responsveis pela climatizao,

por intermdio de um computador interligado ao CLP graas ao programa

supervisrio.

12

4 REVISO BIBLIOGRFICA

4.1 CONTROLE DE TEMPERATURA

Se a temperatura baixa, sofrem mais as aves jovens; se for muito alta,

sofrem as adultas. Se faltar controle de ambincia nos galpes, sofre at o avicultor,

pois ter que passar muito mais tempo cuidando das aves. A avicultura uma

atividade que depende muito do conforto, especialmente porque nos ltimos anos as

aves passaram por avanado melhoramento gentico e apresentam elevado

potencial produtivo. preciso estrutura adequada para manter as aves protegidas

dos efeitos ambientais externos, e nesse ponto a versatilidade fundamental, pois o

avirio deve estar preparado para proporcionar o melhor conforto trmico nos dias

quentes e impedir que o calor gerado no interior das instalaes seja facilmente

dissipado nos dias frios.

importante, antes de se construir o avirio, fazer um estudo detalhado do

clima da regio e/ou local escolhido, definindo os limites de temperatura, umidade,

direo e intensidade dos ventos. A falta de controle dos avirios pode trazer uma

srie de complicaes sade das aves.

As aves so animais homeotrmicos, ou seja, tm habilidade para manter constante a temperatura de seus rgos internos. Mas nem mesmo o mecanismo termorregulador garante a segurana das aves se no estiverem dentro de certos limites de temperatura. Alm disso, este sistema natural no est totalmente pronto antes que os pintainhos completem 21 dias. Essa situao exige aquecimento artificial no avirio. Recomenda-se que os pintainhos sejam mantidos a uma temperatura ambiente de 32C na primeira semana de vida. Existem dois sistemas bsicos: o central com forno a lenha (Figura 1), que faz o aquecimento homogneo de toda a instalao e o local com infravermelho a gs (Figura 2), direcionado ao ponto onde esto os pintainhos. Nas pocas mais frias, essas aves reduzem o consumo de gua, o que reflete proporcionalmente no consumo de alimento (ABREU, 2004).

13

Figura 1 Sistema Central de Aquecimento

Fonte: http://aviculturasp.blogspot.com.

Figura 2 Sistema Local de Aquecimento


Abreu (2004) Afirma que aps os 21 dias de vida, as aves j tm seu sistema

termorregulador definido e, tambm, criam condies de recuperar a temperatura

perdida para o meio, pois h menor movimentao dentro do avirio, aumento do

empenamento e de consumo de alimento. a que cresce a importncia do manejo

nutricional. Nessa fase, as aves necessitam de alimentos ricos em energia, que

proporcionem maior produo de calor para manter a temperatura corporal e

impulsionar o crescimento.

Se as condies dentro dos avirios no forem adequadas, a exigncia das

aves por energia via rao, aumentar. As novas linhagens de frangos de corte,

frutos de melhoramento gentico que visa elevado potencial de crescimento e

converso alimentar, necessitam de uma dieta com nveis mais altos de energia e

aminocidos.

A ave necessita de alimento adicional para produo de calor. Alm disso, tem de manter a taxa de crescimento e, em alguns casos, aperfeioar-la.

14

Se a temperatura ambiente est fora dos padres de conforto das aves, grande parte da energia ingerida na rao desviada para a manuteno do sistema termorregulador. Assim a ave considerada uma bomba trmica e de baixa eficincia. (ABREU, 2004).

4.2 VENTILAO

Quanto qualidade do ar, os problemas podem surgir de forma muito natural.

Ao respirar, as aves eliminam gs carbnico e retiram o oxignio do ar. Com os

gases produzidos nas camas, como a amnia, a situao fica mais grave.

Um eficiente sistema de ventilao pode eliminar (ou reduzir) a ao dos

gases e repor o oxignio. A definio do melhor sistema a ser instalado na granja

depende das caractersticas climticas da regio e das dimenses do galpo.

Existem dois modelos disposio dos avicultores:

A) Ventilao positiva Os ventiladores movimentam o ar no galpo inteiro

evitando "zonas mortas", ou seja, sem ar, prejudiciais s aves. A eficincia do

sistema depender da definio de quantidade, distribuio e posio dos

ventiladores (Figura 3).

Figura 3 Ventilao positiva.

Fonte: http://aviculturasp.blogspot.com

B) Ventilao negativa Trabalha com suco de ar por meio de exaustores,

formando uma presso negativa no interior do galpo, obrigando o ar a entrar com

15

velocidade mais uniforme. fundamental o perfeito isolamento do galpo na

cobertura, nas laterais e na posio dos extratores de ar (Figura 4).

O trabalho foi desenvolvido considerando o sistema negativo, por ser o mais

usual e padronizado na regio Oeste do Paran.

Figura 4 Ventilao negativa


A ventilao descontrolada tambm prejudicial, pois pode tornar o ambiente

seco provocando o excesso de p.

4.3 TEMPERATURA IDEAL

Dentro do avirio deve-se sempre respeitar o limite fsico das aves, que

apontado por diversos fatores. Entre eles, a idade das aves. Nos primeiros dias,

imprescindvel uma boa fonte de calor, que mantenha a temperatura ambiente em

torno de 32C. Com o passar do tempo, essa necessidade vai diminuindo. "A ave

pequena requer mais calor. Na primeira semana de vida, a temperatura de conforto

trmico fica entre 32 e 35C. medida que a ave cresce, essa temperatura cai, em

mdia, 3C por semana", como mostra o quadro 1.

16

Quadro 1 Temperatura para o conforto trmico

Fonte: www.cnpsa.embrapa.br.

5 AUTOMAO

As indstrias no passado utilizavam muita mo-de-obra e cada funcionrio

tinha uma tarefa definida. As poucas mquinas que existiam no eram flexveis, pois

no executavam diversas atividades dentro de um processo produtivo, dificultando

de certo modo as etapas da produo. Por isso surgiu necessidade de automatizar

os sistemas, onde a mquina no s executaria um tipo de atividade como tambm

faria o servio pesado e o homem a supervisionaria, diminuindo de certo modo a

mo-de-obra e acelerando a produo.

A automao implica na implantao de sistemas interligados e assistidos por

redes de comunicao ou interligados a um sistema central, compreendendo

sistemas supervisores e interfaces homem mquina que possam auxiliar os

operadores no exerccio da superviso e analise dos problemas que por ventura

venham ocorrer.

Georgini (2006) destaca que a automao gera resultados para o sucesso,

para o produto, maior produtividade, melhoria da qualidade, menor tempo em se

encerrar um ciclo qualquer, dispensando pessoal, economia de energia e matria

prima.

Entende-se por automao qualquer sistema apoiado em computadores, que

substitua o trabalho humano e que visa soluo rpida para alcance dos

complexos objetivos das indstrias. Os pequenos computadores especializados, os

Controladores Lgicos Programveis (CLPs), permitem tanto o controle lgico

17

quanto o controle dinmico, com a enorme vantagem de permitir ajustes mediante

simples reprogramaes (GEORGINI, 2006).

Automatizar um sistema tornou-se muito mais vivel medida que a eletrnica avanou e passou a dispor de circuitos capazes de realizar funes lgicas e aritmticas com os sinais de entrada e gerar respectivos sinais de sada. Com este avano, o controlador, os sensores e os atuadores passaram a funcionar em conjunto, transformando processo em um sistema automatizado, onde o prprio controlador toma decises em funo da situao dos sensores e aciona os atuadores. (...) as unidades de memria ganharam maior capacidade e com isso armazenam todas as informaes necessrias para controlar diversas etapas do processo. Os circuitos lgicos tornaram-se mais rpidos, compactos e capazes de receber mais informaes de entrada, atuando sobre um nmero maior de dispositivos de sada. Chegamos, assim, aos micros controladores responsveis por receber informaes das entradas, associ-Ias s informaes contidas na memria e a partir destas desenvolver um a lgica para acionar as sadas. (PINTO, 2008).

5.1 CONTROLADOR LGICO PROGRAMAVEL

O Controlador Lgico Programvel (CLP) um dispositivo digital que pode

controlar maquinas e processos e utilizam uma memria programvel para

armazenar instrues e executar funes especificas como controle de

energizao/desenergizao, temporizao, contagem, seqenciamento, operaes

matemticas e manipulaes de dados.

Pinto (2008) destaca que o CLP foi idealizado nos Estados Unidos da

America, no final da dcada de 1960, pela indstria automobilstica General Motors,

que na poca tinha a necessidade de criar um elemento de controle verstil e, ao

mesmo tempo, com uma rpida capacidade de modificao de sua programao.

Entre suas vantagens esto o menor consumo de energia eltrica, menor espao,

maior confiabilidade, maior rapidez na elaborao dos projetos, alem de ser

programvel.

Os CLPs permitem reduzir os custos dos materiais, de mo-de-obra, de

instalao e de localizao de falhas e reduzir as necessidades de fiao e os erros

associados. Alem dessas vantagens os CLPs ocupam menos espao que os

contadores, temporizadores e outros componentes de controles.

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5.1.1 Principio de Funcionamento

A estrutura de um CLP pode ser dividida em trs partes: entrada,

processamento e sadas, como mostra a Figura 5.

Figura 5 Estrutura bsica de um CLP

Fonte: Curso de controladores Lgicos Programveis

Os mdulos de entrada e sadas so compostos de grupos de bits,

associados em conjunto de 8 bits (1 byte) ou conjunto de 16 bits, de acordo com o

tipo da CPU.

As entradas analgicas so mdulos conversores A/D, que convertem um

sinal de entrada em um valor digital, normalmente de 12 bits (4096 combinaes).

As sadas analgicas so mdulos conversores D/A, ou seja, um valor binrio

transformado em um sinal analgico.

Os sinais dos sensores so aplicados s entradas do controlador e a cada

ciclo (varredura) todos esses sinais so lidos e transferidos para a unidade de

memria interna denominada memria imagem de entrada. Estes sinais so

associados entre si e aos sinais internos. Ao trmino do ciclo de varredura, os

resultados so transferidos memria imagem de sada e ento aplicados aos

terminais de sada (PINTO, 2008).

19

Figura 6 Ciclo de Varredura de um CLP

Fonte: Silva (2010).

5.2 TIPOS DE LINGUAGEM PARA PROGRAMAO DE CLP

Existem diversos Tipos de linguagem utilizadas para a programao de CLPs,

essas linguagens so normatizadas e definidas pela International Electrotechnical

Commission (IEC Comisso Eletrotcnica Internacional), organizada em 1979 para

estudar e avaliar o projeto completo dos controladores lgico programveis.

Linguagens Grficas:

Diagramas de Funes Seqenciais (Sequential Function Chart SFC),

equivalente ao Grafcet;

Diagramas de Contatos (Ladder Diagram LD);

Diagramas de Blocos de Funes (Function Block Diagram FBD).

Linguagens Textuais:

Lista de Instrues (Instruction List IL);

20

Texto Estruturado (Structured Text ST).

Para o projeto foi utilizada a linguagem LD (Ledder Diagram) por ser o mais

usual e de conhecimento.

5.2.1 Linguagem Ladder

A linguagem Ladder foi a primeira e ainda a mais utilizada para programar

Controladores Lgicos Programveis. A programao Ladder um paradigma de

programao diferente das linguagens de programao comuns. Ela foi inspirada na

descrio de painis de contatos e reles eltricos atravs de um diagrama em

escada.

A linguagem Ladder uma linguagem grfica que essencialmente representa

redes de conexes de rels, temporizadores, contadores, comutadores, sinais de

relgio, linhas de comunicao, operaes matemticas sobre os valores de

variveis. A linguagem ladder uma das linguagens previstas no padro IEC 61131-

3. A denominao Ladder deve-se representao da linguagem parecer com

uma escada onde entre duas barras verticais paralelas apresentada a lgica de

controle de acionamento da bobina de rels (Figura 7).

Figura 7 Representao dos Contatos

Fonte: Tutorial de configurao Moeller.

A linguagem Ladder possui trs tipos de elementos: as entradas (ou

contatos), que podem ler o valor de uma varivel booleana; as sadas (ou bobinas)

que podem escrever o valor de uma varivel booleana e os blocos funcionais que

permitem realizar funes avanadas (PINTO, 2008).

21

O CLP XC 100 CPU 121K 8DI 6DI, da Moeller possui um total de 8 entradas

digitais e 6 sadas digitais, 2 entradas analgicas e 1 sada analgica, As Entradas e

sadas adicionais atravs da adio de at 15 mdulos de expanses locais, podem

ser conectadas diretamente s CPU XC100 atravs da base montada na parte

traseira do equipamento, garantindo um rpido tempo de montagem. O software de

programao CoDeSys permite a gerao de programas conforme a IEC61131-3,

permitindo ainda, simular todo o controle elaborado no prprio computador criando

telas de superviso da simulao.

5.3 SUPERVISRIO

Esses sistemas so utilizados nas mais diversas aplicaes: processos

industriais, fornecimento de energia, telecomunicaes, sistemas de segurana e

entre outros, sendo que atualmente crescente sua aplicao nos novos projetos de

automao predial (GEORGINI, 2006).

Um sistema supervisrio permite que sejam monitoradas e rastreadas

informaes de um processo produtivo ou instalao fsica. Tais informaes so

coletadas atravs de equipamentos de aquisio de dados e em seguida,

manipuladas, analisadas, armazenadas e posteriormente, apresentadas ao usurio

(PINHEIRO, 2006).

Segundo Georgini (2006), um sistema supervisrio deve apresentar algumas

funcionalidades bsicas, como aquisio de dados desde a planta industrial at as

estaes centrais de monitorao; visualizao de dados geralmente acompanhados

por animaes, de modo a simular a evoluo do estado dos dispositivos

controlados na instalao industrial; processamento de alarmes que assume um

papel de elevada importncia na medida em que permite informar anomalias

verificadas, sugerir medidas e em determinadas situaes, reagir automaticamente;

e por fim tolerncia s falhas.

O Easy Soft CoDeSys possui um supervisrio residente no qual foram feitas

as telas de controle. O programa permite animaes e recursos avanados.

22

6 METODOLOGIA

6.1 CONTROLE DA TEMPERATURA

A automao proposta o controle interno da temperatura de um avirio, esta

temperatura sofrer variao de apena um grau, o que considerado ideal para as

aves.

Para que est variao de um grau acontea dentro do avirio necessrio

que os equipamentos responsveis por tal controle sejam ligados e desligados no

momento exato, evitando o stress nas aves, principal causador de mortes destes

animais. Os sistemas de equipamentos mais utilizados no momento e padronizados

na regio Oeste do Paran e algumas outras regies do Brasil so compostos por

um forno, uma bomba de preo (nebulizador) e seis exaustores, considerando que

o avirio tenha entre 100 e 125m de comprimento por 12 de largura, pois o nmero

de equipamentos ou potncia de tais equipamentos podem ser diferentes conforme

o tamanho do ambiente.

Para a medio interna do avirio ideal a utilizao de 2 Termopares e

efetuar a mdia dos 2 sinais para se obter um valor real de todo o ambiente, pois a

divergncia de temperatura em certos pontos do avirio, por isso a necessidade de

utilizar mais de um termopar. Como o projeto no foi aplicado no avirio, foi utilizado

apenas um Termopar para demonstrao e simulao do sistema proposto.

Os limites pr-definidos do termo par tipo J, que mede a temperatura interna

do avirio, variam de 0 a 760C. Sendo esse limite muito amplo, delimitou-se, no

programa TxConfing, a temperatura de 0 a 100C.

Como o CLP no l valores de temperaturas reais, o setpoit para o Termopar,

que controla a temperatura interna, foi calculado pela equao:

Onde o valor 32767 a resoluo em bits do CLP (2 elevado a 15), e Y o

valor escolhido para a temperatura real, como por exemplo, Y = 33C. Calculando a

32767 100C X Y

23

equao, chega-se ao valor X aproximado de 10813 bits, que o setpoint da

temperatura para o CLP.

Para que o Termopar envie as leituras de temperatura ao CLP, necessrio

fazer uma ligao entre o Termopar e um transmissor de temperatura. Este

transmissor pode ser configurado com o software TxConfing de acordo com o tipo

de Termopar e faixa de medida utilizada. Para o projeto, a faixa delimitada foi de 0C

a 100C.

6.2 FUNO DOS EQUIPAMENTOS

O trabalho foi elaborado para um avirio de 1200m, onde necessria a

presena de um forno contendo um motor de 2 HP, uma bomba com potencia de 1

HP e seis exaustores de 1 HP cada.

O forno tem o papel de manter a temperatura elevada nos primeiros dias de

vida dos animais, fator importantssimo para um bom resultado no lote de frango,

pois nos primeiros dias de vida que as aves estaro desenvolvendo seu sistema

termorregulador.

A suco de ar por meio de exaustores tem a funo de formar uma presso

negativa no interior do galpo, obrigando o ar a entrar com velocidade mais

uniforme, por isso a necessidade de se trabalhar com o avirio fechado e bem

vedado com sistema de estufa. Os exaustores so importantssimos tanto no inicio

quanto no final do lote, pois so eles os responsveis por manter a temperatura

baixa nos ltimos dias do lote e tambm por retirar os gases formados no interior do

avirio principalmente nos primeiros dias de vida das aves.

A bomba de nebulizao mantm uma temperatura baixa e auxilia

principalmente no controle da umidade do ar interna.

24

6.3 ATUAO DO CLP XC100

Para que os equipamentos responsveis pelo controle da temperatura sejam

ligados e desligados no momento exato, sem que o avicultor esteja o tempo todo

acompanhado o processe, foi utilizado um CLP do tipo XC100 que atuar

diretamente sobre os equipamentos conforme o comando do proprietrio.

O avicultor poder acompanhar e comandar todo o processo atravs da tela do

supervisrio, como mostra a figura 8.

Figura 8 Representao da tela do supervisrio.

As temperaturas desejadas pelo avicultor podem ser digitadas na tela do

supervisrio referente a cada semana de vida das aves, o proprietrio ter a opo

de alter-las quando necessrio, como tambm selecionar a semana desejada

(Figura 9).

25

Figura 9 Seleciona semanas e define temperaturas.

Quando o proprietrio receber as aves, ele devera pressionar a tecla LIGA

PROCESSO e logo aps a tecla 1 SEMANA e digitar a temperatura desejada. Se

a temperatura no interior do avirio estiver abaixo da temperatura selecionada na

tela o forno atuar e voltar a desligar quando a temperatura voltar aos 32 C (Figura

10).

Figura 10 Atuao do forno.

30 C

26

O Exaustor 4 ser acionado quando a temperatura subir 0.2 C referente a

digitada na tela, se a temperatura subir mais 0.2, ou seja, ir at 32.4 C, o exaustor 3

tambm ira acionar. E assim procedera com os demais exaustores, porm, ao invs

de um exaustor dois sero acionados, ou seja, quando a temperatura subir a 32.6 C

os exaustores 2 e 5 ligaro, 32.8 C os exaustores 1 e 6, se a temperatura persistir

em subir a nebulizao ser acionada. Lembrando que a nebulizao no deve ser

acionada nas primeiras semanas, pois acarretaria srios problemas nos pintainhos,

por isso o operador tem a opo de desabilitar e habilitar certos equipamentos

quando necessrio, como mostra a figura 11.

Figura 11 Automtico/Manual.

As temperaturas tendero a baixar conforme os exaustores forem acionados,

por isso, eles sero desligados automaticamente quando chegarem temperatura

desejada, para quando for solicitado ligarem novamente. O mesmo procedimento

para o nebulizador.

Na falta de energia, o sistema de alarme ser acionado e o operador

perceber podendo tomar as devidas precaues, baixando as cortinas, para que a

ventilao passe naturalmente no interior do avirio.

O CLP estar ligado a um No-Break fazendo com que s os equipamentos se

desliguem enquanto o CLP continua funcionando por algumas horas.

Inicialmente, o processo conta com um sensor de temperatura Termopar tipo

J que media a temperatura do avirio.

27

6.4 PROGRAMAO

O processo foi controlado pelo CLP XC 100, com a programao em linguagem

Ladder. Os quadro 2 e 3, mostram as sadas e entrada do programa.

Equipamentos Sadas

Forno Q 0.0

Exaustor 4 Q 0.1

Exaustor 3 Q 0.2

Exaustor 2 Q 0.3

Exaustor 5 Q 0.4

Exaustor 1 Q 0.5

Exaustor 6 Q 1.0

Nebulizador Q 1.1

Quadro 2 Sadas CLP.

Ao Entrada

Emergncia I 0.0

Quadro 3 Entrada CLP

As figuras 12, 13 e 14, mostram parte da programao em Ledder.

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Figura 12 Diagrama Ladder parte 1.

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Figura 15 Diagrama de Comando.

CLP XC100

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Figura 16 Diagrama de Comando para Acionamento das Contatoras.

Figura 17 Diagrama de Fora.

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7 RESULTADOS E DISCUSSES

O primeiro teste realizado foi verificao do No-Break em uma eventual

queda de energia, onde foi possvel observar que o CLP se manteve em

funcionamento quando o No-Break foi tirado da alimentao (Figura 15).

Figura 18 Teste com No-Break.

Foi realizado outro teste para verificao do funcionamento das sadas, da

tela do supervisrio e do sensor de temperatura. Com o teste foi possvel observar

vrios erros de programao, que foram solucionados medida que eram

identificados. Um dos problemas mais complexo foi quanto configurao do sinal

vindo do Termopar e compara-lo com a temperatura digitada na tela do supervisrio,

outro problema foi quanto ao conversor DataScale do CLP que tem como funo

converter um valor em C para bits. Para solucionar os dois problemas foi necessrio

um maior aprofundamento sobre o assunto no Tutorial da Moeller.

Aps um melhor aprofundamento e efetuada as correes, foi realizado um

outro teste, onde foi possvel observar pleno funcionamento do supervisrio e das

sadas (Figura 16). Primeiramente foi testado o sistema manual verificando que as

teclas do supervisrio correspondentes a cada sada estavam funcionando. Logo

aps foi realizada a verificao do sistema automtico para certificar-se que o CLP

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estava recebendo ou no o sinal vindo do Termopar. Com o acionamento do

processo automtico verificou-se que o sinal vindo do Termopar estava sendo lido e

repassado para a tela do supervisrio j convertido para C.

Para verificar se as sadas estavam sendo acionadas no sistema automtico,

clicou-se na tecla LIGA_PROCESSO, todos os equipamentos foram habilitados no

sistema automtico e pressionou-se a tecla 1 SEMANA estabelecendo uma

temperatura de 33C para esta semana, onde o forno devera ser acionado quando a

temperatura baixar de 33C e desligar quando ultrapassar esta temperatura.

Para manter uma temperatura baixa foi utilizado um recipiente com gua

gelada forando o acionamento da sada responsvel por ligar o forno. Com este

teste, foi possvel observar pleno funcionamento da sada do forno e tambm das

demais sadas responsveis pelo acionamento dos exaustores e nebolizador, que

devem ser acionados quando a temperatura passar de 33C.

Com os testes observou-se que o sistema apresentou um problema de inrcia

trmica, onde os equipamentos ligavam e desligavam com muita freqncia,

podendo acarretar problemas mais tarde. O problema no foi possvel ser

solucionado, pois seria necessrio altera parte da programao do CLP e no havia

mais tempo.

Figura 19 Funcionamento das sadas.

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8 CONCLUSO

O trabalho teve como objetivo principal a elaborao de um programa

supervisrio na automao do controle de temperatura de um avirio.

O Projeto no teve como objetivo implantar o sistema elaborado na

propriedade, e sim simular e apresentar em laboratrio.

Com a automao, fica muito mais fcil de controlar a temperatura interna do

avirio, diminuindo a mo de obra do proprietrio. Caso haja necessidade, h uma

opo manual no sistema, onde pode se acionar os equipamentos.

Com o sistema automtico as aves no sofrero com as variaes da

temperatura externa, pois os equipamentos sempre sero acionados quando da

necessidade de alterar a temperatura interna do avirio proporcionando uma

temperatura ideal para as aves.

Pelo fato dos equipamentos serem ligados e desligados automaticamente,

estes mesmos funcionaro somente quando necessrio possibilitando uma

diminuio de energia e risco para as aves.

Fica como sugesto para um prximo trabalho a implantao do sistema

proposto em um avirio. Sendo possvel implantar tambm um sistema de controle

de umidade, onde o nebolizador passaria a ser controlado pela umidade e no mais

pela temperatura. Outra idia sria a ligao do CLP a rede (Ethernet) permitindo

com que o avicultor tenha controle de seu avirio a uma distancia maior.

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REFERNCIAS

BELLON, Djeik Newton; MEHANNA, Mansur Mohamed; PIOVEZANA, Michel

Douglas. Aplicao do Supervisrio E3 e Superviso da Abertura e Fechamento

das Cortinas de um Avirio. Universidade Tecnolgica Federal do Paran

Campus Medianeira Trabalho de Concluso de Curso de Graduao. Medianeira

2010.

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Tecnolgica Federal do Paran Campus Medianeira Trabalho de Concluso de

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Acesso em 09 out. 2011.

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