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UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO
DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE ELETRÔNICA
ESPECIALIZAÇÃO EM AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
ALEXANDRE EIZO MURAKAMI
PROPOSTA DE SOLUÇÃO PARA O PROCESSO DE
EMPACOTAMENTO DE PERFIS DE ALUMÍNIO
UTILIZANDO UMA MÁQUINA A VÁCUO
MONOGRAFIA - ESPECIALIZAÇÃO
CURITIBA 2009
ALEXANDRE EIZO MURAKAMI
PROPOSTA DE SOLUÇÃO PARA O PROCESSO DE EMPACOTAMENTO DE PERFIS DE ALUMÍNIO UTILIZANDO UMA MÁQUINA A VÁCUO
Monografia de conclusão do curso de Especialização em Automação Industrial da Universidade Tecnológica Federal do Paraná apresentada como requisito parcial para obtenção do grau de Especialista em Automação Industrial Orientador: Prof. M.Sc.Guilherme Alceu Schneider
CURITIBA 2009
ALEXANDRE EIZO MURAKAMI
PROPOSTA DE SOLUÇÃO PARA O PROCESSO DE EMPACOTAMENTO DE PERFIS DE ALUMÍNIO UTILIZANDO UMA MÁQUINA A VÁCUO
Esta Monografia foi julgada e aprovada como requisito parcial para a obtenção do grau de Especialista em Automação Industrial no Programa de Pós-graduação da Universidade Tecnológica Federal do Paraná.
Curitiba, 15 de dezembro de 2009
Guilherme Alceu Schneider
Coordenador do Curso de Especialização em Automação Industrial
BANCA EXAMINADORA
Prof. M.Sc. Guilherme Alceu Schneider Universidade Tecnológica Federal do Paraná Orientador
Prof. M.Sc. Simone Massulini Acosta Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Prof. Dra. Denise Elizabeth Hey David Universidade Tecnológica Federal do Paraná
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RESUMO
MURAKAMI, Alexandre Eizo. Proposta de Solução para o Processo de Empacotamento de Perfis de Alumínio utilizando uma Máquina a Vácuo. 2009. 51p. Monografia (Especialização em Automação Industrial) - Departamento Acadêmico de Eletrônica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR, Curitiba, 2009. Este trabalho apresenta uma proposta de automação para o processo de empacotamento de perfis de alumínio. Inicialmente descreve o processo atual, que executa o empacotamento de forma manual, apresentando o ponto onde se situa o gargalo desta produção. Depois propõe mudanças no processo, inserindo uma automatização na máquina que faz o empacotamento dos perfis. Com a automatização novas possibilidades se abrem permitindo alguns ganhos técnicos. Por fim faz uma comparação entre o processo atual e o processo automatizado e conclui destacando os benefícios que a automatização pode propiciar para o processo. Palavras-chave: Extrusão do Alumínio; Automatização; Processo Industrial.
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ABSTRACT
MURAKAMI, Alexandre Eizo. Proposal of Solution for the Packing of Aluminum Profiles Process using a Machine to Vacuous. 2009. 51p. Monografia (Especialização em Automação Industrial) - Departamento Acadêmico de Eletrônica, Universidade Tecnológica Federal do Paraná - UTFPR, Curitiba, 2009. This work presents a proposal of solution for the packing of aluminum profiles process. First this work describes the current process, it presents the packing manual system with the problems about that. After it proposes changes in manual system that it consists to use automation for packing aluminums profiles. The automation system allows to improve technically the process. After that this work presents a comparison among the manual system and the automation system and it concludes the comments about the results obtained with using the automation in this process. Keywords: Aluminum Extrusion; Automation; Industrial Process.
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SUMÁRIO
RESUMO...................................................................................................................................8
ABSTRACT ..............................................................................................................................9
SUMÁRIO...............................................................................................................................10
LISTA DE FIGURAS.............................................................................................................11
1 INTRODUÇÃO ...............................................................................................................13
1.1. PROBLEMA E PREMISSAS.........................................................................................14 1.2. OBJETIVO GERAL..............................................................................................................14 1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS...................................................................................................14 1.4. JUSTIFICATIVA............................................................................................................15
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA..................................................................................16
2.1 PLANEJAMENTO DA PRODUÇÃO........................................................................................16 2.2 CLPS 17 2.3 LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO PARA CLPS...................................................................19 2.4 SISTEMA SCADA ...............................................................................................................23 2.5 BOMBA A VÁCUO .............................................................................................................24
3 PROCESSO DE EMPACOTAMENTO ATUAL ........................................................26
4 PROPOSTA DE AUTOMATIAÇÃO DO PROCESSO..............................................32
4.1 ADAPTAÇÃO DA MÁQUINA A VÁCUO AO PROCESSO..........................................................33 4.2 ETAPAS DO PROCESSO UTILIZANDO A MÁQUINA A VÁCUO.............................42 4.3 IMPLEMENTAÇÃO DO SISTEMA SUPERVISÓRIO .................................................46
5 COMPARATIVO PROCESSO ATUAL X AUTOMATIZADO .......... .....................56
6 CONCLUSÃO .................................................................................................................57
REFERÊNCIAS .....................................................................................................................59
11
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 – Composição de um CLP. ........................................................................................17 Figura 2 – Exemplo Linguagem Ladder..................................................................................20 Figura 3 – Exemplo Linguagem de Lista de Instruções...........................................................21 Figura 4 – Exemplo Linguagem de Texto Estruturado ............................................................21 Figura 5 – Exemplo Linguagem em Diagrama de Blocos........................................................22 Figura 6 – Exemplo Linguagem SFC.......................................................................................22 Figura 7 – Sistema Supervisório...............................................................................................23 Figura 8 – Visão do Processo Manual de Fabricação dos Perfis de Alumínio.........................26 Figura 9 –Tarugo. .....................................................................................................................27 Figura 10 – Máquina Extrusora ................................................................................................27 Figura 11 –Máquina Extrusora.................................................................................................28 Figura 12 – Perfis de Alumínio com Defeito ...........................................................................29 Figura 13– Perfis de Alumínio Aguardando o Processo de Empacotamento Manual .............30 Figura 14 – Perfis de Alumínio Embalados e Estocados..........................................................30 Figura 15 – Visão do Processo Manual de Fabricação dos Perfis de Alumínio.......................33 Figura 16 – Máquina de Embalagem de Alimentos a Vácuo...................................................34 Figura 17 – Máquina de Empacotamento a Vácuo para Produtos Alimentícios......................35 Figura 18 - Vista Frontal da Máquina Seladora. .....................................................................36 Figura 19 - Vista Superior com Angulo de 45 º da Máquina Seladora ...................................36 Figura 20 - Vista Lateral da Máquina Seladora........................................................................37 Figura 21 – Máquina Seladora da Plastiba. ..............................................................................38 Figura 22 - Máquina Seladora da Plastiba................................................................................38 Figura 23– Modelo da Chapa. ..................................................................................................39 Figura 24 – Corte da Máquina Seladora e Alocação da Chapa. ...............................................40 Figura 25– Alocação dos Equipamentos. .................................................................................41 Figura 26 – Alocação da Máquina de Empacotamento a Vácuo no Processo de Embalagem.42 Figura 27 – Máquina em Estado Normal Aguardando os Perfis..............................................42 Figura 28 – Máquina com Alavanca abaixada e com o Perfil Apoiado sobre os Cavaletes. ...43 Figura 29 – Máquina em processo de retirada de ar do plástico. .............................................43 Figura 30 – Resistência da máquina ligada, realizando o processo de selagem do plástico. ...44 Figura 31 – Resistência da máquina desligada e alavanca levantada.......................................44 Figura 32 –Processo de embalagem utilizando a máquina de empacotamento a vácuo. .........45 Figura 33 – Ligações entre CLP x Máquina Automatizada. ....................................................47 Figura 34 – Relação Módulo de Entrada x Máquina Automatizada. .......................................47 Figura 35 – Relação Módulo de Saída x Máquina Automatizada............................................48 Figura 36 – Grafcet do funcionamento automatizado da máquina. .........................................50 Figura 37 – Programa em linguagem Ladder do funcionamento automatizado da máquina...52 Figura 38 – Tabela de endereçamento do programa do CLP. ..................................................53 Figura 39 – Proposta de integração para a máquina automatizada...........................................54 Figura 40 – Supervisório - Tela do Sistema Supervisório........................................................55
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TABELAS
Tabela 1- Análise comparativa entre o processo atual e o processo automatizado..................56
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1 INTRODUÇÃO
De acordo com o guia técnico do alumínio, a extrusão pode ser definida da seguinte
maneira:
“extrusão é um processo de transformação termo-mecânica no qual um
tarugo de metal é reduzido em sua seção transversal quando forçado a fluir
através do orifício de uma matriz (ferramenta), sob o efeito de altas pressões
e temperatura. É similar a uma pasta de dente sendo expelida para fora de
seu tubo”. (ABAL, 2005)
O processo de extrusão começou a ser comercializado no final desde o final do século
XIX. Perfis extrudados eram utilizados em componentes aeronáuticos durante a Segunda
Guerra Mundial. (ABAL,2005)
Atualmente, os perfis de alumínio podem ser encontrados em sistemas de fachadas de
cortina, componentes de carrocerias de ônibus e caminhões, portas e janelas, estruturas
aeroespaciais e centenas de outros componentes são fabricados através dos perfis extrudados
de alumínio. (ABAL,2005)
Observando o processo de empacotamento dos perfis de alumínio de uma empresa no
ramo de extrusão, notou-se que o principal gargalo da empresa é quando o produto está sendo
embalado antes de ser transportado aos clientes. Vários procedimentos e cuidados são
levados em considerações para que a qualidade do produto seja mantida. No entanto, os
custos para este processo são elevados pois, além da diversidade de materiais utilizada no
momento do empacotamento, vale ressaltar também a quantidade de operários que o processo
necessita para que o perfil seja embalado em um tempo razoável.
Os perfis de alumínio podem ser de diferentes formas ou tamanhos. Atualmente são
embalados manualmente pelos operários. Quando os perfis de alumínio chegam ao seu
processo final, o de empacotamento, estes são colocados sob cavaletes de madeira onde ficam
aguardando serem embalados pelos operários para serem enviados aos clientes.
O objetivo da embalagem a vácuo, assim como qualquer outro tipo de embalagem, é
proteger o produto para que ele possa ser conservado, transportado e comercializado em
perfeitas condições ao consumidor. (MESTRINER, 2008)
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1.1. PROBLEMA E PREMISSAS
O alumínio para ser extrudado passa por diversas etapas para que o processo inteiro de
extrusão seja concluído.
O maior problema na produção é o processo final do produto, que é a etapa de
empacotamento dos perfis de alumínio. Neste processo, são utilizados diversos tipos de
materiais para que os perfis sejam embalados adequadamente e seja garantida a qualidade do
produto. Com a criação da nova máquina de empacotamento a vácuo dos perfis, este número
de material será reduzido significativamente, dependendo somente de um tipo especial de
plástico.
Nestes dois parágrafos citados acima, vem a questão deste trabalho: de que maneira
pode ser melhorado o processo de empacotamento de perfis de alumínio, reduzindo a
quantidade e diversidade de materiais e diminuindo também o tempo ocioso dos
operários que atuam neste processo?
Acredita-se que com a criação do projeto de uma máquina de empacotamento a vácuo, o
processo será rapidamente otimizado, atingindo desta forma os objetivos de inovação e
redução de custos da empresa.
1.2. OBJETIVO GERAL
Propor uma solução para automatizar uma máquina de empacotamento a vácuo de perfis
de alumínio extrudados.
1.3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
• Analisar o processo atual de empacotamento do alumínio.
• Testar o processo novo com a máquina de empacotamento a vácuo.
• Comparar o processo antigo com o processo novo.
• Especificar os componentes da máquina.
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1.4. JUSTIFICATIVA
Por meio do projeto da proposta de automatização da máquina de empacotamento a
vácuo dos perfis de alumínio, as peças que hoje dependem de diversos tipos de materiais para
serem embalados, poderão ser embaladas utilizando uma quantidade menor de materiais .
O processo atual de empacotamento dos perfis de alumínio da empresa é inteiramente
manual, dependendo deste modo de diversos funcionários para que a realização do processo
de empacotamento seja realizada. O tempo gasto para que o processo seja concluído, é
bastante elevado, pois um empacotamento, dependendo do tipo de perfil de alumínio, deve ser
embalado diversas vezes, garantindo assim, que estes não sejam prejudicados no momento do
transporte. Qualquer imperfeição no perfil, por menor que seja, o material é considerado
inutilizável, prejudicando deste modo, a qualidade e a confiabilidade do produto.
Diante de todas essas dificuldades enfrentadas no cotidiano da empresa, surgiu a idéia
do projeto de uma máquina de empacotamento a vácuo dos perfis. Com isso, o tempo de
empacotamento será reduzido, o processo não dependerá totalmente de serviços manuais, a
quantidade de materiais será reduzida, assim como, os riscos de imperfeições nos perfis
também serão menores.
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2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 PLANEJAMENTO DA PRODUÇÃO
“Gargalos” são todos os pontos dentro de um sistema industrial que limitam a
capacidade final de produção. E por capacidade final de produção devemos entender a
quantidade de produtos disponibilizados ao consumidor final em um determinado intervalo de
tempo. (Maroueli, 2008).
Com exemplo de gargalo imagina-se uma indústria cujo setor de manufatura tenha
capacidade para produzir mil unidades por hora de um determinado produto. Se o setor de
embalagem dessa mesma indústria for capaz de embalar apenas oitocentas ou menos unidades
por hora, tem-se desta forma um gargalo, uma vez que a linha de produção não poderá
trabalhar com sua capacidade total, pois o setor seguinte não é capaz de embalar todas as
peças. Assim, caso a produção das mil unidades seja mantida, será necessário estocar
produtos não embalados, o que significará custos para a empresa. (Maroueli, 2008).
Pensando de maneira inversa, se o setor de embalagens fosse dimensionado para
embalar duas mil unidades, mas a manufatura só tivesse capacidade para mil, haveria aí outro
gargalo, desta vez no setor anterior. Isso resultaria em ociosidade no setor seguinte, e
conseqüentemente, aumento da parcela dos custos fixos diluída em cada produto. (Maroueli,
2008).
Quando o gargalo se localiza no início da produção, ocorre a maior ociosidade. Porém, a
ociosidade não é o mais grave, pois, quanto mais próximo término do processo, mais
prejudicial ela será. (Maroueli, 2008).
Nem sempre é fácil localizar os gargalos. E mais difícil ainda é elimina-los. Ainda mais
quando houver vários deles combinados dentro do sistema produtivo. Solucionar o problema,
no entanto, é crucial para manter a competitividade da empresa, uma grande economia e
eficácia produtiva. (Maroueli, 2008).
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2.2 CLP´S
Um CLP é composto basicamente de fonte, CPU, entradas digitais, saídas digitais,
entradas analógicas, saídas analógicas, rack e outros dispositivos mais se forem necessários
dependendo do tipo de aplicação como: módulo de comunicação ethernet, profibus e módulo
de expansão. Conforme figura 1:
Figura 1 – Composição de um CLP.
Fonte: O Autor.
a) Fonte de alimentação
A fonte de Alimentação é responsável por fornecer todos os níveis de tensão para
alimentação da CPU e dos módulos de I/O. É ela que garante a segurança e a integridade da
tensão de alimentação para todo o sistema, por meio do monitoramento constante dos níveis
de tensão e de corrente fornecidos. Caso esses níveis excederem os valores máximos ou
mínimos permitidos, além do tempo especificado pelo fabricante, a fonte deve então interagir
com o processador gerando uma interrupção que fará a CPU parar a execução do programa de
Aplicação. (Georgini, 2005).
b) CPU
A Unidade de processamento central (CPU) de um CLP é onde se localiza a inteligência
do sistema. O processador possui o papel de interagir com o sistema de memória através do
programa de execução que é desenvolvido pelo fabricante do equipamento, e executa o
programa de aplicação que é desenvolvido pelo usuário. Portanto, o processador é
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responsável pelo gerenciamento total do sistema, sendo responsável por controlar os
barramentos de endereços, de dados e de controle. (Georgini, 2005).
c) Base ou Rack
A base ou rack é responsável pela sustentação mecânica que compõem os elementos do
CLP. O rack possui um barramento que faz a conexão elétrica entre os componentes nele
instalados. (Georgini, 2005).
d) Módulos de I/O Digitais
Os módulos de entradas digitais apresentam as seguintes particularidades de acordo com
(Georgini, 2005).
• Filtros de sinal responsáveis por eliminar os bounces (pulsos indesejados, causados
durante a abertura ou fechamento de contatos mecânicos).
• Quantidade de pontos disponíveis : 8,16,32 ou 64.
• Tipo e faixa de tensão de entradas: AC (110V ou 220V), DC (12V, 24V ou 125V),
AC/DC – (12V, 24V, 110V), TTL ou contato seco.
Os módulos de saídas digitais apresentam as seguintes particularidades de acordo com
(Georgini, 2005).
• Quantidade de pontos disponíveis: 4, 8, 12, 16, 32 ou 64.
• Tipo e faixa de tensão das saídas: AC (24V, 110V ou 220V), DC (5V, 12V, 24V ou
125V) ou relé (AC e DC).
• As saídas à relé podem ter contato simples ou reversíveis.
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e) Módulos de I/O Analógicos
Os módulos analógicos tratam sinais analógicos (tensão, corrente, temperatura, níveis,
por exemplo). (Georgini, 2005).
Os módulos Analógicos de entrada convertem sinais analógicos vindos de dispositivos
de entrada (transdutores, conversores, termopares) em sinais digitais por meio de conversor
Analógico/Digital, que após a conversão, são disponibilizados ao barramento da CPU.
(Georgini, 2005).
Ao contrário das entradas analógicas, as saídas analógicas convertem sinais digitais que
estão no barramento da CPU, em sinais analógicos por meio de um conversor
Digital/Analógico. Após a conversão, os sinais são transmitidos aos dispositivos de saída
(drivers, amplificadores). (Georgini, 2005).
Os módulos de entradas analógicas apresentam as seguintes particularidades de acordo
com (Georgini, 2005).
• Processador dedicado, responsável pelo processamento e precisão do sinal digital
enviado a CPU, além de diagnósticos referentes ao módulo.
• Tipo e faixa de operação dos canais: corrente (0-20mA, 4-20mA), tensão (0-5V, ± 5V,
0-10V, ± 10V) ou temperatura (Termopares).
Os módulos de saídas analógicas apresentam as seguintes particularidades de acordo
com (Georgini, 2005).
• Quantidade de canais: 2, 4, 8 ou 16.
• Tipo e faixa de operação dos canais: corrente (0-20mA, 4-20mA) ou tensão tensão (0-
5V, ± 5V, 0-10V, ± 10V).
2.3 LINGUAGENS DE PROGRAMAÇÃO PARA CLPS
A primeira linguagem de programação para CLPs foi a linguagem Ladder. O fato de ser
uma linguagem gráfica, baseada em símbolos semelhantes aos encontrados em esquemas
20
elétricos, foi critério determinante para aceitação do uso por técnicos e engenheiros
acostumados com lógicas de relés. (Georgini, 2005).
A norma IEC 61131-3 define cinco Linguagens de programação: Ladder, Listas de
Instruções, Texto Estruturado, Diagrama de Blocos de Função e Diagrama Funcional
Seqüencial. (Georgini, 2005).
a) Linguagem Ladde (LD-Ladder Diagram)
É uma linguagem gráfica na qual duas barras verticais paralelas são interligadas pela
lógica de controle, formando os degraus da escada. (Georgini, 2005).
Observe na Figura 2, um exemplo da linguagem Ladder:
Figura 2 – Exemplo Linguagem Ladder Fonte: O Autor.
b) Linguagem de Lista de Instruções (IL – Instruction List)
É uma linguagem de baixo nível, similar ao Assembly. Nessa linguagem é permitida
apenas uma operação por linha, como o armazenamento de um Valor em uma determinada
variável. A utilização dessa linguagem é viável em aplicações menores, ou também para
otimizar partes de uma aplicação complexa. (Georgini, 2005).
Observe na Figura 3, um exemplo de linguagem de Lista de Instruções:
21
Figura 3 – Exemplo Linguagem de Lista de Instruções Fonte: O Autor.
c) Texto Estruturado (ST- Structured List)
É uma linguagem de alto nível, estruturada em blocos. Esse tipo de linguagem pode ser
usada para expressar declarações complexas envolvendo variáveis que representem uma
ampla faixa de dados de diferentes tipos, incluindo valores analógicos e digitais. (Georgini,
2005).
Observe na figura 4, um exemplo de texto estruturado:
Figura 4 – Exemplo Linguagem de Texto Estruturado
Fonte: O Autor.
e) Diagrama de blocos de Função (FBD – Function Block Diagram)
É uma linguagem grafica que permite aos elementos do diagrama que são os blocos,
serem ligados entre si, semelhante a um diagrama de circuito elétrico. Esse tipo de linguagem
é apropriada para aplicações que envolvam fluxo de informações , ou dados, entre os
componentes de controle. (Georgini, 2005).
Observe na Figura 5, um exemplo da linguagem em Diagrama de Blocos:
22
Figura 5 – Exemplo Linguagem em Diagrama de Blocos Fonte: O Autor.
f) Diagrama Funcional Seqüencial (SFC – Seqüencial Function Chart)
É uma linguagem gráfica baseada na norma IEC 60848. O SFC é utilizado para
estruturar a organização interna de um programa, além de auxiliar a segmentação de
problemas de controle em partes menores. A linguagem é composta pelos seguintes
elementos: Etapas, Ações associadas as etapas, Transições, Condições Associadas as
Transições e Ligações Orientadas. (Georgini, 2005).
Observe na figura 6, um exemplo da linguagem SFC:
Figura 6 – Exemplo Linguagem SFC
Fonte: O Autor.
23
2.4 SISTEMA SCADA
Os sistemas Supervisórios são utilizados para monitoração e operação de variáveis de
processos. Estas são atualizadas periodicamente podendo ser guardadas em banco de dados
locais ou remotos para que sejam utilizadas posteriormente. (Moraes, 2007).
O sistema Supervisório foi criado para supervisão e controle de elevadas quantidades de
variáveis de entrada e saídas digitais e analógicas distribuída. (Moraes, 2007).
Atualmente, pode-se interpretar sistemas constituídos por IHM ou UTR inteligente
(CLP) como sendo um sistema SCADA. Sua aplicação vem sendo implementada em diversas
áreas da engenharia como no setor industrial, energético, saneamento e civil. (Moraes, 2007).
Na figura 7 pode-se observar a arquitetura de Sistema Supervisório:
Note que os sensores e atuadores estão conectados a uma rede de comunicação
específica (Asi, Prodibus...) que trocam informações com a estação remota (CLP). O CLP por
sua vez utiliza também uma rede de comunicação (Profibus, ModBus...) que faz a conexão
com o sistema Supervisório representado pela Estação de Monitoração Central. Resumindo,
os sensores e atuadores trocam informações via rede com a estação remota, e esta por sua vez
troca informações com o sistema supervisório.
Figura 7 – Sistema Supervisório Fonte: O Autor.
24
2.5 BOMBA A VÁCUO
Bomba a Vácuo é um aparelho destinado Á produção de vácuo ou à redução adicional
da pressão de um vácuo já existente. Uma Bomba de Vácuo pode ser de deslocamento
positivo, ou seja, do tipo que transporta uma carga de gás de uma entrada para uma saída ou
escape. Esses dispositivos também podem ser centrífugos ou criogênicos. (Bomba a
Vácuo,2010).
A fim de reduzir a densidade molecular e, portanto, a pressão, em um recipiente, as
moléculas do gás devem ser dele retiradas. Isto é feito pelas assim chamadas bombas de
vácuo (que já se procura designar como compressores de gases rarefeitos). De um modo
muito geral, as bombas de vácuo podem ser classificadas em dois grupos: o primeiro é
designado de bombas de transferência, que são bombas que transportam o gás do recipiente
para a atmosfera ou para recipientes ou para bombas com pressões maiores que as de sua
entrada; o segundo são as bombas de aprisionamento, que retiram as moléculas do recipiente
prendendo-as em suas paredes por processos físicos ou químicos. (Apostila Unicamp).
As bombas do primeiro grupo, as de transferência, podem ser divididas em três tipos
segundo (Apostila Unicamp):
• Bombas que operam criando volumes de câmaras que periodicamente crescem e
decrescem (ou expandem e comprimem), como acontece nas bombas de pistão, de
membrana, e outros tipos.
• Bombas cujo volume interno é fixo e que de algum modo transferem o gás da região de
baixa pressão para a de alta pressão (compressão, arraste molecular), como as bombas
Roots e as turbomoleculares.
• Bombas em que o bombeamento se dá por arraste por viscosidade ou por difusão, como
acontece nas bombas ejetoras de vapor e nas difusoras.
Segundo (Apostila Unicamp), as bombas do segundo grupo, as de aprisionamento,
podem ser divididas em dois tipos:
• Bombas que aprisionam o gás permanentemente por processos físico-químico, como nas
bombas iônicas e de aprisionamento químico.
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• Bombas que aprisionam o gás enquanto uma certa condição física é mantida, como
acontece nas bombas por absorção e nas criogênicas.
26
3 PROCESSO DE EMPACOTAMENTO ATUAL
Para que se possa entender rapidamente o processo de empacotamento dos perfis de
alumínio, foram criados diagramas de blocos primeiramente mostrando de uma forma rápida e
simples os processos até chegar no empacotamento dos perfis conforme figura 8.
Figura 8 – Visão do Processo Manual de Fabricação dos Perfis de Alumínio Fonte: O Autor.
O processo de extrusão se inicia através de um tarugo, que passa por um processo de
aquecimento antes de ser levado a extrusora. No processo de extrusão, o operário escolhe a
matriz a ser utilizada pois é ela que definirá o formato do alumínio extrudado.
Sim
Não
Processo de Extrusão
Observação e Reparos dos perfis de alumínio
Perfis Reparados?
Processo de Empacotamento a Manual dos Perfis
27
Pode-se entender melhor o processo de extrusão , observando os passos das figuras
9,10,11,12,13 e 14.
A figura 9 representa um exemplo de tarugo, sendo que o diâmetro e o comprimento
desta peça varia de acordo com a necessidade do formato dos perfis que serão produzidos.
Figura 9 –Tarugo. Fonte: O Autor.
O tarugo é, colocado em um forno a uma temperatura que varia entre 340 e 530 º C.
(ABAL,2005).
Saindo do forno, o tarugo é colocado na máquina extrusora para que comece desta
forma o processo de extrusão. A figura 10 apresenta as principais partes de uma máquina
extrusora.
Figura 10 – Máquina Extrusora Fonte : ABAL (2005)
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1- Cabeça do pistão principal
2- Trancha
3- Cilindro principal
4- Pistão empurrador
5- Disco de pressão
6- Tarugo
7- Transportador
8- Recipiente
9- Matriz
10- Pacote da ferramenta
11- “Platen” (Tunel de saída)
12- Perfil extrudado
13- Pistão principal
14- Talão
15- Bucha do recipiente
16- Encosto próprio da ferramenta
17- Carcaça da ferramenta
18- Encosto
19- Porta-Ferramenta
20- Encosto
21- Anel de pressão
Figura 11 –Máquina Extrusora
Fonte: O Autor.
29
O tarugo, após o processo de extrusão, se transforma nos perfis de alumínio que são
observados cuidadosamente para que após sejam enviados ao processo de empacotamento.
Observe na figura 12 alguns defeitos que podem ocorrer nos perfis como perfis
amassados ou trincados. Acompanhando o diagrama de bloco apresentado na Figura 8, note
que os perfis serão embalados somente caso não exista nenhuma deformação, pois se existir,
os perfis terão de ser reparados ou descartados.
Figura 12 – Perfis de Alumínio com Defeito Fonte: O Autor.
Na figura 13, os cavaletes onde os perfis são colocados para que o processo de
empacotamento a vácuo possa iniciar são representados pelo número 1. O número 2
representa os perfis de alumínio que serão embalados. Os perfis são embalados em suas
extremidades, com o plástico representando pelo número 3, para evitar que ocorra movimento
quando estes são transportados. Caso isso ocorra, os perfis sofrem atrito e acabam danificando
o material. A bobina, representada pelo número 3, é o plástico utilizado para empacotar os
perfis, que serão encobertos pelo menos duas vezes garantindo, desta forma, que não haja
contato com o ar e umidade para evitar a oxidação do alumínio. Para finalizar a figura 13, o
número 4 é utilizado para passar a fita de plástico filme em volta dos perfis em suas
extremidades, pois na maioria dos casos, as extremidades dos perfis podem possuir pequenas
deformações pontiagudas.
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Figura 13– Perfis de Alumínio Aguardando o Processo de Empacotamento Manual Fonte: O Autor.
Na figura 14, pode-se observar a quantidade de material estocado na fábrica e a forma
como estes são alocados.
Figura 14 – Perfis de Alumínio Embalados e Estocados. Fonte: O Autor
31
O processo de empacotamento é totalmente manual. O tempo para o empacotamento
pode ser maior ainda caso ocorra alguma falha humana (derrubar o perfil no chão, amassar
alguma parte do perfil, esquecer de embalar alguma parte do perfil e etc.) no momento do
processo de empacotamento dos perfis.
Vale ressaltar que para que se possa realizar o processo de empacotamento dos
alumínios, atualmente necessita-se de em média de 3 operadores, levando em média de 4
minutos para realiza o processo de empacotamento de um perfil completo.
32
4 PROPOSTA DE AUTOMATIAÇÃO DO PROCESSO
O processo de embalagem a vácuo iniciou-se com testes em pequenas amostras de
alumínio, utilizando-se uma máquina comercial comum de embalagem a vácuo de alimentos,
conforme figura 16. Como a embalagem a vácuo garante um maior prazo de validade dos
alimentos, possivelmente garantirá também que o alumínio não sofra oxidações, pois não
estará em contato com o ar. Os perfis poderão ser embalados juntos ou separados,
dependendo da solicitação do cliente. No entanto, a forma do empacotamento a vácuo deverá
impedir que um perfil sofra atrito com o outro.
A idéia do desenvolvimento de uma máquina de empacotamento a vácuo surgiu com o
propósito de diminuir o gargalo na linha de produção da empresa. Atualmente, o processo de
empacotamento dos perfis de alumínio além de utilizar uma grande quantidade de materiais,
também necessita de vários operadores para realizar o processo.
Na figura 15 pode-se visualizar a etapa em que o processo de empacotamento dos perfis
de alumínio foi automatizado.
33
Figura 15 – Visão do Processo Manual de Fabricação dos Perfis de Alumínio Fonte: O Autor.
4.1 ADAPTAÇÃO DA MÁQUINA A VÁCUO AO PROCESSO
Uma máquina de pequeno porte para embalagem a vácuo de alimentos representada
pela figura 16, foi tomada como base para este projeto. A mesma máquina foi desmontada e
analisada internamente para que seu funcionamento fosse discutido e aprimorado.
Sim
Não
Processo de Extrusão
Observação e Reparos dos perfis de alumínio
Perfis Reparados?
Processo de Empacotamento a Automatizado dos
Perfis
34
Figura 16 – Máquina de Embalagem de Alimentos a Vácuo Fonte: MERCADO LIVRE
O funcionamento da máquina é bastante simples. O produto é colocado dentro do
plástico gofrado que é um tipo de plástico especial que possui estrias que permitem a
passagem de ar, permitindo desta forma que o ar seja retirado do plástico. Depois de inserido
o produto dentro do plástico gofrado, a parte aberta do plástico é prensada. Na parte interna,
como pode ser observado na Figura 17 item 1, existe uma borracha utilizada na vedação do ar.
Observe também, que existe um pino no meio da estrutura de vedação de ar, representado
pelo número 2 da figura 17. Este pino é a essência do produto, é por ele que o ar será retirado,
pois duas pequenas bombas farão o serviço de gerar o vácuo. São utilizados, também,
sensores para indicar o momento em que não existe mais ar dentro do plástico. Com isso, o
processo de retirada do ar é finalizado, desligam-se as bombas e começa o processo de
selagem do plástico. Para que o processo de selagem seja realizado, existe uma resistência de
aquecimento na máquina, 3 da figura 17. Com essa mesma idéia de funcionamento, foi
proposta a idéia do projeto da máquina de empacotamento a vácuo dos perfis de alumínio.
Produto a ser embalado a vácuo.
Máquina comercial de empacotamento a vácuo.
35
Figura 17 – Máquina de Empacotamento a Vácuo para Produtos Alimentícios.
Fonte: MERCADO LIVRE
Foram realizados testes com pequenos perfis de alumínio nesta máquina. O resultado foi
o esperado, ou seja, o ar foi totalmente retirado e os perfis ficaram imóveis dentro do plástico,
evitando o atrito e a existência de ar.
Através deste teste, foi concluído que uma máquina de empacotamento a vácuo seria a
solução para o gargalo da produção da empresa de extrusão de alumínio.
As figuras 18, 19 e 20 representam as vistas de uma máquina seladora fabricado pela
Plastiba, pois será nela que serão realizadas as adaptações para o processo automatizado de
empacotamento a vácuo.
36
Figura 18 - Vista Frontal da Máquina Seladora.
Fonte: O Autor
Figura 19 - Vista Superior com Angulo de 45 º da Máquina Seladora Fonte: O Autor
37
Figura 20 - Vista Lateral da Máquina Seladora. Fonte: O Autor
A figura 21 mostra os principais elementos da máquina seladora, ainda somente
com a função de selagem.
Segue explicação da numeração apresentada na figura 21:
1. Alavanca utilizada para prensar o plástico sobre a resistência.
2. Controle manual de liga e desliga da máquina.
3. Controle de temperatura da resistência de aquecimento.
4. Leds identificadores de máquina ligada/desligada.
5. Resistência de aquecimento da máquina.
38
Figura 21 – Máquina Seladora da Plastiba. Fonte: O Autor
Na figura 22 pode-se observar a vista lateral da máquina seladora e as futuras
modificações que serão realizadas para a implementação dos equipamentos automatizados.
Figura 22 - Máquina Seladora da Plastiba. Fonte: O Autor
39
Na figura 22 tem-se:
• O número 1 mostra que a alavanca possuirá dois estágios, sendo o primeiro estágio para
prender o plástico e realizar o processo de retirada do ar do plástico e o segundo estágio,
será realizado quando o operador baixar mais um pouco a alavanca para que o processo
de selagem do plástico seja efetuado.
• No número 2, existe uma borracha de material EVA, que é um material não tóxico e que
é composto por uma mistura de Etil,Vinil e Acetato.
• O número 3 representa o orifício por onde o ar é retirado. Embora esteja demonstrado
somente um orifício, pode-se também acrescentar quantos orifícios o cliente desejar,
dependendo é claro da necessidade de rapidez que o cliente desejar que o ar seja
retirado.
• número 4 representa o local onde será alocada a chapa de alumínio feita pela própria
empresa.
A figura 23 apresenta a chapa de alumínio a ser acoplada no número 4 da figura 22.
Figura 23– Modelo da Chapa. Fonte: O Autor
A figura 24 mostra, com maiores detalhes a forma de acoplamento da chapa de alumínio
na máquina de selagem.
40
Figura 24 – Corte da Máquina Seladora e Alocação da Chapa. Fonte: O Autor.
A figura 25, mostra uma sugestão de alocação dos equipamentos que serão utilizados
para efetuar a automatização da máquina,onde:
• O equipamento de número 3, será alocado nas laterais da máquina seladora, conforme
indicado pelo número 1 da figura 25.
• O número 2 é o lugar onde serão alocados os equipamentos necessários para realizar o
processo como: conexões, mangueiras pneumáticas, válvulas, os próprios geradores a
vácuo, enfim, todos os dispositivos que serão utilizados na automação da máquina,
porém estes não precisam ter uma alocação específica, como é o caso dos sensores.
Chapa de Alumínio
41
Figura 25– Alocação dos Equipamentos.
Fonte: O Autor
Com a figura 26, poderá ser observada a alocação da máquina de empacotamento a
vácuo no processo de embalagem dos perfis de alumínio. Os cavaletes ainda servirão como
apoio dos perfis e a máquina fará o processo de retirada de ar e selagem dos mesmos.
42
Figura 26 – Alocação da Máquina de Empacotamento a Vácuo no Processo de Embalagem. Fonte: O Autor
4.2 ETAPAS DO PROCESSO UTILIZANDO A MÁQUINA A VÁCUO
Para melhor entendimento e visualização do processo, será mostrado a seguir, o
funcionamento detalhado das etapas da máquina.
Primeiramente, a máquina se encontrará em estado normal, aguardando que o operário
coloque o perfil sobre os cavaletes e inicie o processo, como mostra figura 27.
Figura 27 – Máquina em Estado Normal Aguardando os Perfis. Fonte: O Autor
43
Em seguida, os perfis são colocados sobre os cavaletes e o operador opera a máquina,
abaixando a alavanca, conforme figura 28.
Figura 28 – Máquina com Alavanca abaixada e com o Perfil Apoiado sobre os Cavaletes.
Fonte: O Autor
Em seguida, o operador liga os geradores a vácuo para que o ar seja retirado do plástico.
Conforme figura 29.
Figura 29 – Máquina em processo de retirada de ar do plástico. Fonte: O Autor
Plástico
Perfil
com ar
Plástico sem ar
44
Após o ar ser retirado do plástico, o operador deverá desligar o vácuo e ligar a
resistência de aquecimento para que a selagem do plástico seja realizada. Note na figura 30,
que na posição indicada, existe uma resistência de aquecimento que quando ligada, realiza o
processo de selagem do plástico.
Figura 30 – Resistência da máquina ligada, realizando o processo de selagem do plástico. Fonte: O Autor
Após o processo de selagem ser realizado, o operador deverá desligar a resistência de
aquecimento e levantar a alavanca para que o perfil seja retirado do cavalete e alocado no
estoque, pronto para ser transportado ao cliente.
Figura 31 – Resistência da máquina desligada e alavanca levantada. Fonte: O Autor
Resistência Ligada
45
O perfil então é retirado do cavalete, e a máquina estará pronta para realizar novamente
o processo de empacotamento a vácuo.
A figura 32 apresenta o diagrama de blocos do o processo de embalagem dos perfis com
a máquina de empacotamento a vácuo, que no caso seria o último processo do diagrama de
blocos da figura 15.
Figura 32 –Processo de embalagem utilizando a máquina de empacotamento a vácuo. Fonte:O Autor
Os operadores colocam os perfis sobre cavaletes que servem de apoio.
Os operadores passam papel filme nas extremidades do conjunto dos perfis a serem embalados
O conjunto de perfis é colocado (processo ainda não automatizado) dentro do plástico gofrado tubular que normalmente é aberto nas
extremidades.
O operador liga uma máquina de selagem em uma das extremidades do plástico gofrado, já com os perfis na parte
interna.
Com uma extremidade selada, o operador, na outra extremidade do plástico aberto, abaixa a alavanca que inicia o processo de
retirada do ar do plástico.
A válvula de pressão instalada no sistema, indica que todo o ar foi retirado de dentro do plástico.
O operador liga a máquina de selagem para que o processo seja concluído.
Os operadores transportam perfis de alumínio embalados a vácuo para o local de armazenamento, onde ficarão disponíveis
para serem enviados aos clientes
46
4.3 IMPLEMENTAÇÃO DO SISTEMA SUPERVISÓRIO
Para que os operadores sejam informados das etapas do processo da máquina, há
também a possibilidade de uma implementação de um sistema supervisório, podendo assim,
distribuir a informação da máquina para toda a fábrica. A proposta deste sistema será
apresentada durante este capítulo.
Para que o processo seja iniciado automaticamente, há a necessidade de utilizar um
Controlador Lógico Programável (CLP) de pequeno porte, com apenas um cartão de entrada
digital que será responsável pelo recebimento dos sinais dos sensores, um cartão de saída
digital que será responsável pelo acionamento de atuadores e válvulas e, um cartão para
entradas analógicas responsáveis pela aquisição dos sinais de pressão e fluxo de ar, caso a
visualização dos sinais sejam desejados no sistema supervisório. A máquina precisa ter um
sensor para detectar a presença do plástico e acionar os atuadores para baixar as alavancas e
prensar o plástico. No momento em que a alavanca é abaixada, um sensor fim-de-curso terá
de ser acionado para comandar a válvula responsável por ligar e desligar os geradores a
vácuo. Um sensor de fluxo de ar deverá ser instalado para saber o momento certo de
desenergizar a válvula e parar a retirada do ar do plástico. O mesmo sensor de fluxo, que
informa sobre a retirada de ar, informará também o ligamento da resistência de aquecimento
para efetuar o processo de selagem do plástico. Após um tempo que poderá ser parametrizado,
a resistência será desligada e o CLP deverá enviar um comando de subida para a alavanca.
Com isso o processo será finalizado.
Na figura 33, é possível observar a troca de sinais de entrada e saída da máquina de
empacotamento a vácuo com o CLP, já utilizando as variáveis relacionadas com o Grafcet e
com o programa em linguagem Ladder.
47
Figura 33 – Ligações entre CLP x Máquina Automatizada. Fonte: O Autor
Detalhando na figura 33, observe a relação do módulo de entrada digital com a
máquina de empacotamento a vácuo.
Figura 34 – Relação Módulo de Entrada x Máquina Automatizada. Fonte: O Autor
48
As descrições dos sinais das entradas digitais do CLP utilizados na lógica do
funcionamento da máquina são os seguintes:
I0.0 – Sensor detector do plástico – S1;
I0.1 – Sensor fim-de-curso da Alavanca – Posição Abaixada – S2;
I0.2 – Sensor de vácuo atuado quando não houver mais ar a ser retirado do plástico – S3;
I0.3 – Resistência de aquecimento ligada - RL ;
I0.5 – Sensor fim-de-curso da Alavanca – Posição Levantada – S4;
As entradas digitais do CLP são acionadas toda vez que os sensores enviam sinais
indicando atuação dos mesmos. Como é o caso do sensor de presença de plástico, assim que o
plástico é colocado na posição em que o sensor se encontra, este manda um sinal para o CLP
ativando desta forma uma entrada digital do cartão do controlador.
Detalhando na figura 34, observe a relação do módulo de saída digital com a máquina
de empacotamento a vácuo.
Figura 35 – Relação Módulo de Saída x Máquina Automatizada.
Fonte: O Autor
49
Q0.0 – Comando baixar Alavanca - CMD_BA ;
Q0.1 – Comando Ligar Vácuo – CMD_LGV ;
Q0.2 – Comando Ligar resistência de aquecimento para selagem do plástico – CMD_LRA ;
Q0.3 – Comando Desligar o Vácuo - CMD_DGV ;
Q0.4 – Comando Desligar resistência de aquecimento – CMD_DGRA ;
Q0.5 – Comando Subir Alavanca – CMD_SA;
As saídas digitais do CLP são acionadas através de uma lógica implementada no CLP
que será representada pelo GRAFCET da figura 36. Toda vez que uma condição é satisfeita,
uma ação é executada, ou seja, uma saída do CLP é acionada. Desta forma, a saída do CLP é
ligada a válvulas que farão o controle de acionamento dos cilindros, dos geradores a vácuo e
da resistência de aquecimento. Por exemplo: No programa lógico implementado no CLP a
condição para comando de baixar Alavanca seria o sensor de plástico ativado. Portanto, assim
que o sensor for acionado, uma entrada digital do CLP será ativada, conseqüentemente de
acordo com a lógica implementada no CLP, este ativará uma saída digital. Esta saída por sua
vez , estará ligada a um solenóide de uma válvula eletro-pneumática, que quando receber o
sinal do CLP, executará a função de avançar (abaixar alavanca) o cilindro. A forma de
funcionamento das outras saídas digital se repete sempre seguindo a mesma filosofia. A saída
do CLP é acionada, e esta manda um sinal para uma válvula que por sua vez comandará as
ações dos equipamentos comando de ligar vácuo/resistência ou avançar cilindro.
50
Segue abaixo um diagrama em Grafcet para que se possa entender melhor o processo
automatizado.
Figura 36 – Grafcet do funcionamento automatizado da máquina.
Fonte : O Autor
De acordo com o processo, primeiramente o operador colocará o plástico com o perfil
sobre os cavaletes. O plástico quando encostado na máquina ativa um sensor que indicará a
presença do material, acionando desta forma uma entrada digital (S1-I0.0) do CLP. Este por
sua vez, dará início ao processo automatizado, ativando a saída digital (CMD_BA-Q0.0) que
comandará a descida da alavanca para que o plástico seja prensado.
Quando o sensor indicador de Alavanca abaixada é acionado (S2-I0.1), ou seja, quando
esta entrada for ativada, o CLP enviará um sinal de comando de ligar o vácuo (CMD_LGV-
Q0.1). Com isso o ar começará a ser tirado do plástico.
1
S1
2 CMD_BA
S2
3 CMD_LGV
4 CMD_LRA AND CMD_DGV
S3
5 CMD_DGRA AND CMD_SA
RL AND S4
RL AND X3/20s
51
Uma entrada digital será ativada (S3-I0.2) quando não houver mais ar a ser retirado do
plástico, isto ativará ao mesmo tempo, o comando de desligar o vácuo (CMD_DGV-Q0.3) e o
comando de ligar a resistência de aquecimento (CMD_LRA-Q0.2), para fazer a selagem do
plástico.
Um temporizador é ajustado para que a resistência execute a ação de selagem do
plástico. Quando o tempo se esgotar, os comandos de desligar resistência de aquecimento
(CMD_DGRA – Q0.4) e o comando de subir alavanca (CMD_AS-Q0.5) serão acionados.
Quando a alavanca subir, um sensor indicará a posição da alavanca levantada (S4-I0.5)
voltando então ao estado inicial do processo.
Após todas essas etapas, o processo de empacotamento a vácuo automatizado é
finalizado. Assim, o operador poderá retirar o perfil embalado a vácuo de cima dos cavaletes,
pois estes já estarão prontos para serem enviados ao cliente.
Quando o operador colocar um novamente um perfil sobre os cavaletes, um novo ciclo
se iniciará, realizando todas as etapas do processo vistas acima nos parágrafos anteriores.
Para que a lógica fosse testada, foi utilizado o programa simulador da Siemens STEP7.
Abaixo segue a lógica implementada em linguagem LADDER no Controlador Lógico
Programável.
52
Figura 37 – Programa em linguagem Ladder do funcionamento automatizado da máquina. Fonte : O Autor
53
Para melhor entender o programa, segue na figura 38 a tabela das siglas com os
endereços utilizados no CLP.
Figura 38 – Tabela de endereçamento do programa do CLP. Fonte : O Autor
Conforme já comentado no início deste capítulo, segue abaixo a proposta de
implementação de um sistema que poderá ser utilizado para visualizar as informações da
máquina, assim como também efetuar ações quando desejado, de qualquer parte da fábrica
que esteja ligada a rede de comunicação. A figura 39 representa uma arquitetura para que se
possa ser mais bem visualizado a integração dos equipamentos com a rede.
54
Figura 39 – Proposta de integração para a máquina automatizada. Fonte : O Autor.
A arquitetura da figura 39, mostra a máquina de empacotamento a vácuo que se está
localizada no chão de fábrica junto ao CLP. Na máquina serão implementados os sensores,
atuadores, válvulas, conexões e cilindros. Estes equipamentos serão responsáveis por enviar e
receber sinais do CLP. Neste, será implementada a lógica representada pela figura 37. Esta
será responsável pelo funcionamento automatizado da máquina. Uma vez que o CLP recebe
os sinais dos sensores, a lógica é executada, fazendo com que os sinais de saída do CLP sejam
ativados. Estes, quando ativados, enviam sinais para as válvulas, que farão o acionamento do
atuador, geradores a vácuo e resistência de aquecimento.
O CLP deverá possuir um cartão de comunicação para fazer a conexão com o Switch.
Conectados ao switch também estão os computadores, que se encontram na sala de controle.
Qualquer computador que estiver conectado ao switch poderá desta forma ter acesso as
informações disponibilizadas pelo CLP.
55
A tela a seguir representa o sistema supervisório proposto para a máquina de
empacotamento a vácuo.
Figura 40 – Supervisório - Tela do Sistema Supervisório.
Fonte : O Autor.
Conforme forem sendo acionados os sinais de entradas e saídas digitais do CLP, os
quadrados ao lado de cada descrição de entrada e saída serão animados na tela, quando estes
estiverem na cor verde, indicará que estão ligados e quando estiverem na cor vermelha
indicará que estão desligados.
Será possível também forçar ou ativar as saídas manualmente, em caso de falhas ou
simplesmente para testar o processo. Basta o operador apertar os botões de comandos
conforme sua necessidade.
Assim que o processo se iniciar, a alavanca, o plástico e os quadrados representando o
estado das entradas e saído digital será animado em tela de acordo com a lógica implementada
no CLP. O operador ou qualquer pessoa poderá visualizar ou executar ações no processo da
máquina de empacotamento a vácuo através do sistema supervisório.
Cavaletes
Plástico
Perfil
56
5 COMPARATIVO PROCESSO ATUAL X AUTOMATIZADO
Conforme análises realizadas em testes, pode-se observar na tabela abaixo um
comparativo entre o processo atual e o processo automatizado com relação ao tempo gasto
para realização do processo, custos com os operadores, custos com o plástico especial, enfim
tudo o que envolve o processo de empacotamento.
Processo Atual Processo Automatizado
Média do tempo de
empacotamento de um perfil
de alumínio.
~ 4 min ~ 2,5 min
Quantidade de operadores
para realizar o processo. 3 a 4 / perfil 2 a 3 / perfil
Custo com as embalagens
(plástico, papel filme papelão) ~R$ 4,00 / perfil ~R$ 5,00 / perfil
Tabela 1 – Análise comparativa entre o processo atual e o processo automatizado
O empacotamento automatizado, ainda não foi implementado, portanto, os tempos
realizados foram extraídos por testes separados do processo atual.
Através da tabela 1 pode-se concluir que a automatização da máquina de
empacotamento a vácuo é viável para a empresa, apesar do custo do material do processo
automatizado ser mais caro, as reduções serão maiores nos outros fatores.
57
6 CONCLUSÃO
A etapa de empacotamento dos perfis de alumínio, apresenta um gasto bastante elevado
para a empresa, pois além do material desnecessário utilizado, o empacotamento dos perfis é
considerado o gargalo da produção além de necessitar de uma grande quantidade de operários
para realizar a atividade de empacotamento. Após a implementação da máquina, os operários
que fazem parte do processo, serão remanejados a outros processos ou setores, possibilitando
desta forma que estes aprendam e executem outras atividades dentro da empresa.
Com a criação da máquina de empacotamento a vácuo, estima-se que as quantidades em
se tratando de materiais utilizados, tempo gasto para se concluir o serão reduzidas de forma
progressiva.
A manutenção na máquina de empacotamento a vácuo não precisará ser feita
freqüentemente, porém vale ressaltar que os equipamentos pneumáticos deverão ser utilizados
de forma adequada, verificando sempre por exemplo se a lubrificação está de acordo e se a
pressão está sendo utilizada dentro da faixa exigida pelo fabricante. Contudo, caso alguma
peça venha sofrer algum desgaste por tempo de uso ou defeito, os equipamentos poderão
facilmente ser solicitados a qualquer fabricante de equipamentos pneumáticos ou eletro-
pneumáticos. Como exemplo pode-se citar alguns como : SMC Pneumáticos do Brasil, Festo
Automação e Parker.
As formas e vantagens de geração a vácuo através de um gerador pneumático, a
definição do modo de funcionamento e os produtos mais adequados em termos de custo e
funções para a máquina de empacotamento a vácuo foram exploradas e discutidas com
professores e fornecedores de equipamentos pneumáticos.
As propostas de automação da máquina ainda está em andamento, dependendo
inteiramente da decisão da empresa. Com este trabalho, em mãos acredita-se que a empresa
poderá conhecer as possibilidades de automatização da máquina de embalagem a vácuo,
facilitando desta forma em sua tomada de decisão sobre a implementação da máquina no
processo.
A máquina de empacotamento a vácuo otimizará o processo de embalagem fazendo
com que os custos sejam reduzidos, mesmo assim, observou-se que a máquina poderá
58
futuramente sofrer mais alterações deixando-a mais eficiente. Por exemplo: utilizar mais um
gerador a vácuo no processo, diminuindo assim, o tempo de retirada do ar do plástico.
Possivelmente, quando a empresa desejar aumentar a velocidade de retirada do ar do
plástico, será preciso somente acrescentar mais um equipamento pneumático responsável por
gerar o vácuo.
Acredita-se que futuramente, terão de ser produzidas mais máquinas, para que a
demanda de empacotamento seja atendida. Com esta nova implementação, a empresa sofrerá
um remanejamento das atividades dos operários que ficavam ociosos no processo antigo de
empacotamento dos perfis.
Os métodos aplicados neste trabalho para o desenvolvimento da lógica de controle da
máquina e também para o desenvolvimento do software supervisório, foram adquiridos
durante este curso de Especialização em Automação Industrial. As matérias de Sistemas
Sequenciais e Sistemas supervisórios foram portanto indispensáveis para realização da
proposta de automação da maquina de empacotamento a vácuo.
59
REFERÊNCIAS
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GEORGINI, Marcelo. Automação Aplicada. São Paulo: Érica, 2000.
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MESTRINER, Fabio. A Embalagem e as Necessidades da Sociedade Humana. 2008.
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Schrader Bellows Indústria e Comércio. Princípios Básicos, Produção, Distribuição e
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SLACK, Nigel. Administração da Produção. São Paulo: Editora Atlas S.A – 2002.