revista da faculdade de ciências exatas e tecnológicas das...

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Revista da Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas das Faculdades Santo Agostinho v. 4, n. 1/2016

Jan. a jun. 2016

Volume

44REVISTA DE

ISSN 2448-203X

das Faculdades Santo Agostinho

Ciências Exatase TecnológicasCiências Exatase Tecnológicas número 1

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Revista da Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas das Faculdades Santo Agostinho v. 4, n. 1/2016REVISTA DE

ISSN 2448-203X


Ciências Exatase TecnológicasCiências Exatase Tecnológicas

Revista de Ciências Exatas e Tecnológicas das Faculdades Santo Agostinho v. 4 n. 1 2016

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Revista de Ciências Exatas e Tecnológicas das Faculdades Santo Agostinho

INSTITUTO EDUCACIONAL SANTO AGOSTINHOEndereço: Av. Osmane Barbosa, 937 – JK – Montes Claros – MG, CEP 39404-006.

Diretoras Administrativo-FinanceirasCleidis Beatriz Nogueira

Maxcilene Brant

Diretor da Unidade Montes ClarosProf. Me. Wanderklayson A. Medeiros de

Oliveira

Coordenadoria de Ensino, Pesquisa eExtensão - COPEX

Coordenadora de EnsinoProf.ª Tilde Miranda Sarmento

Coordenador de PesquisaProf. Me. Flávio Júnior Barbosa Figueiredo

Coordenadora de Extensão e Pós-Graduação

Prof ª. Me. Simarly Maria Soares

Catalogação Bibliotecas Santo AgostinhoVinícius Silveira de Sousa – Bibliotecário – CRB6/3073

Revista de Ciências Exatas e Tecnológicas das Faculdades Santo Agostinho, v. 4, n. 1(2016) - Montes Claros: Faculdades Santo Agostinho, 2016.

Semestralv. 4, n. 1, 2016: il.Organizadores:

ISSN 2448-203X

1. Engenharia Civil. 2. Patologia das Construções. 3. Construção Civil

CDU 624(5)

Revista de Ciências Exatas eTecnológicas das Faculdades Santo

Agostinho

OrganizadoresProfª. Drª. Emanuelle Ferreira Melo de PinhoProf. Me. Flávio Júnior Barbosa FigueiredoJúnia da Luz Santos Cunha - Acadêmica do

Curso de Farmácia

Corpo EditorialProfª. Drª. Emanuelle Ferreira Melo de PinhoProf. Me. Flávio Júnior Barbosa Figueiredo

Profª. Drª. Nádia Allesio VelosoProfª. Me. Pollyanna Alvaro SpósioProfª. Drª. Viviane Aguiar Andrade

Prof. Me. Waldemar de Paula Júnior

Diagramação/ Editoração gráficaMaria Rodrigues Mendes

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Sumário

APLICAÇÃO DE SOFT -STARTERS NOS VENTILADORESDE UMA MÁQUINA DE ACABAMENT O DE TECIDOS

Gonçalves, M. V . P.; Pinho, E.F .M.; Xavier , C.S.

AUTODEPURAÇÃO DO RIO SÃO DOMINGOS NA ÁREADE INFLUÊNCIA DA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DEESGOTO DO MUNICÍPIO DE FRANCISCO SÁ/MG:ESTUDO DE CASO

Prates, F. L.

BOMBEAMENTO DE ÁGUA COM ENERGIA SOLARFOTOVOLTAICA

Rodrigues, D. V .; Melo, E.F.; Bahia, V .L

DESENVOLVIMENTO DE BANCADA DE TESTE PARACOMPONENTES ELÉTRICOS E MECÂNICOS DA ESTA-ÇÃO DE SELAGEM DE FRASCOS P ARA INJETÁVEIS NAINDÚSTRIA FARMACÊUTICA DE MONTES CLAROS - MG

Meireles, D. F . M.; Silva, P. R. D.; Melo, E. F.

DIMINUIÇÃO DE AVARIAS DE LOCOMOTIVAS U20 COMCAUSA PRINCIPAL O CONJUNTO MOTOR DE TRAÇÃONO CORREDOR MINAS BAHIA DA FERROVIA CENTROATLÂNTICA: UM ESTUDO DE CASO

Lima, M. R. T.; Bahia, V .L.; Melo, E.F.

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Revista de Ciências Exatas e Tecnológicasdas Faculdades Santo Agostinho

v. 4 n. 1 2016

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APRESENTAÇÃO7

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EFICIÊNCIA TÉCNICA E ECONÔMICA DE UM SISTEMAFOTOVOLTAICO CONECTADO À REDE ELÉTRICA(GRID-TIE)

Amancio, A.D.; Assis, F .K.; Melo, E.F.

ENERGIA SOLAR E EÓLICA COMO ALTERNATIVA NAILUMINAÇÃO PÚBLICA EM MONTES CLAROS – MGBrandão, B. R.; Melo, E. F .; Rodrigues, M. V . P.

ESTACIONAMENTO INTELIGENTE UTILIZANDOPLATAFORMA ARDUINO

Ferreira, I. L. S.; Melo, E. F .; Cosme, E. A.

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Revista de Ciências Exatas e Tecnológicasdas Faculdades Santo Agostinho

v. 4 n. 1 2016

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SUMÁRIO

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Como as Ciências Exatas Aplicadas e a Tecnologia podem contribuir para a evoluçãoresponsável da humanidade, garantindo, ao mesmo tempo, a manutenção sustentá-vel do meio ambiente? Diante de um cenário de turbulência econômica e escassez derecursos naturais, buscar respostas para essa pergunta se torna uma tarefa árdua,mas é objetivando apresentar soluções que vão de encontro a esse e outrosquestionamentos correlatos que a Revista FACET publica o volume 4, número 1, doano de 2016. Essa publicação é composta por vários artigos, dispostos em ordemaleatória, que foram distribuídos em quatro temáticas, a saber: Automação, EficiênciaEnergética, Meio Ambiente e Melhoria de Processos.

A revista FACET inicia a sua edição com a temática Melhoria de Processos, cujopropósito é evidenciado pelo próprio nome, trazendo o artigo “Aplicação de Soft-Startersnos Ventiladores de uma Máquina de Acabamento de Tecidos”, dos autores Gonçal-ves, Pinho e Xavier. Com a mesma temática, são apresentados os artigos “Desenvol-vimento de Bancada de Teste para Componentes Elétricos e Mecânicos da Estaçãode Selagem de Frascos para Injetáveis na Indústria Farmacêutica de Montes Claros –MG”, escrito por Meireles, Silva e Melo; e dos autores Lima, Bahia e Melo; “Diminui-ção de Avarias de Locomotivas U20 com Causa Principal o Conjunto Motor de Traçãono Corredor Minas Bahia da Ferrovia Centro Atlântica: um Estudo de Caso”.

A temática de Automação, como o próprio nome sugere, trata de soluções relaciona-das à automatização de processos de trabalho, resultando em incremento da eficiên-cia e redução de custos. O artigo “Estacionamento Inteligente Utilizando PlataformaArduino” dos autores Ferreira, Melo e Cosme, apresenta a automatização do controlede disponibilidade de vagas de um estacionamento, utilizando o microcontroladorArduino como plataforma de desenvolvimento.

O tema de Eficiência Energética, por sua vez, tem sido um dos grandes focos dediscussão pelos pesquisadores de diversas áreas nos últimos anos, dadas as mu-danças climáticas desfavoráveis, consequentes, em sua grande maioria, da utiliza-ção desregrada dos recursos naturais pelo homem. Soluções de geração alternativade energia elétrica e sua aplicação diversificada se tornam cada vez mais comuns, aexemplo da geração fotovoltaica, como é explorada nos artigos “Bombeamento de

APRESENTAÇÃO

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Água Com Energia Solar Fotovoltaica”, dos autores Rodrigues, Melo e Bahia; e “Efici-ência Técnica e Econômica de um Sistema Fotovoltaico Conectado à Rede Elétrica(Grid-Tie)”, escrito por Amancio, Assis e Melo.

Os autores Brandão, Melo e Rodrigues ampliam os horizontes da discussão para acombinação das tecnologias de geração fotovoltaica e eólica no artigo “Energia Solare Eólica como Alternativa na Iluminação Pública em Montes Claros – MG”.

A temática Meio Ambiente, que reúne soluções de impacto ambiental, traz o artigointitulado “Autodepuração do Rio São Domingos na Área de Influência da Estação deTratamento de Esgoto do Município de Francisco Sá - MG: Estudo de Caso”, do autorPrates, que discorre sobre um estudo para avaliar e propor ações mitigadoras visan-do a melhoria da qualidade de água da região.

As Faculdades de Ciências Exatas e Tecnológicas das Faculdades Santo Agostinhoesperam promover uma leitura prazerosa e agregar conhecimento aos seus leitoresatravés da revista FACET, contribuindo com a divulgação de temas atuais e tendênci-as de tecnologia.

Rafael Carvalho Faria AndradeProf. Esp. Engenharia Elétrica – Faculdades Santo Agostinho

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Gonçalves, M. V. P.*; Pinho, E.F.M.**; Xavier, C.S.***

Resumo: Em uma indústria têxtil situada em Montes Claros, o sistema de ventiladores deuma máquina de acabamento de tecidos é de suma importância, pois, por trabalharem comtemperatura alta, se torna necessária uma boa circulação deste ar. Em caso de falha emum ventilador, a circulação de ar fica comprometida e, na medida em que mais ventiladorestambém falhem a produção precisa ser interrompida para manutenção. O sistema de ven-tiladores está falhando e impactando a produção com manutenções corretivas demoradas,a partir daí, surgiu à necessidade de desenvolver um projeto que melhore a confiabilidade doequipamento. Para dar início ao mesmo, foram levantados dados para se conhecer o cená-rio atual do equipamento e encontrar as principais causas das recorrentes queimas dosmotores, com isto, elaborar as contramedidas e solucionar o problema. Com base nosdados encontrados foi concluído que a causa raiz das queimas é partida direta destes mo-tores que não é adequada para este tipo de aplicação. Em razão disto, foi necessário de-senvolver um novo sistema de acionamento dos motores que seja mais eficiente. Nestenovo sistema os motores serão acionados por soft-starter por possuir uma partida suave.Cada soft-starter comanda o acionamento de dois motores, os contatores e relés de sobre-carga foram eliminados, sendo substituídos por disjuntores-motor. Os fusíveis diazed tam-bém foram substituídos por disjuntores termomagnéticos. O novo sistema em comparaçãoao atual apresentou resultados bastante satisfatórios, pois, além de eliminar as falhas dosistema atual também apresentou um retorno financeiro curto em relação aos gastos commanutenção.

Palavras-chave: soft-starter, acionamento, proteção de motores, confiabilidade.

Abstract: In a textile industry located in Montes Claros, the fans system in a textile finishingmachine is very important because, for working with high temperature, it becomes necessarya good circulation of the air. In the event of a fan failure, the air circulation is compromised,and in that also more fans fail production needs to be stopped for maintenance. The fansystem is failing and impacting production with delayed corrective maintenance from therearose the need to develop a project to improve equipment reliability. To start the same datawere collected to know the current situation of the equipment and find the main causes ofrecurring burning engine, thus, develop countermeasures and solve the problem. Based on

APLICAÇÃO DE SOFT-STARTERS NOSVENTILADORES DE UMA MÁQUINA

DE ACABAMENTO DE TECIDOS

* Acadêmico do 10º período Curso de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho.** Docente do Curso de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho.*** Docente do curso de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho. Engenheiro Eletricista. Espe-

cialista em Educação em Docência do Ensino superior. E-mail: [email protected]

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INTRODUÇÃO

O Brasil, a partir de 1930, passou por umamplo processo de industrialização, quetrouxe profundas consequências em ter-mos de mudança na estrutura produtiva enos modos de vida da população. Tendoo setor cafeeiro como a porta de entradapara vários outros setores, iniciando as-sim uma revolução e tornando mais tardeo setor industrial entre os que mais movi-mentam a economia brasileira.

Com o passar dos tempos, muitas indús-trias foram enxergando o Brasil como umbom lugar para se instalarem, trazendoconsigo maquinários modernos capazesde produzirem em grande escala por meioda automação e minimizando ao máximoo processo de produção manual. Porém,o que se destaca nesses maquinários nãoé apenas a produção automatizada, astecnologias aplicadas nelas também vi-sam outros benefícios como redução decustos, eficiência energética, entre outros.

No entanto, a cada dia novas tecnologiasaplicadas à indústria vão surgindo e aque-las já existentes vão se tornando ultrapas-sadas, assim, as indústrias que estão emfuncionamento por mais tempo se vêemcom a necessidade de fazerem altera-ções em seus maquinários a fim de osdeixarem mais modernos e ainda traba-lhando com eficiência.

the data obtained it was concluded that the root cause is direct burning of starting suchmotors are not suitable for this type of application. Because of this, it was necessary todevelop a new drive system for engines more efficient. In this new system the engines willbe triggered by soft-starter by having a soft start. Each soft-starter controls the drive twomotors, contactors and overload relays were eliminated, being replaced by circuit breakersmotor. The Diazed fuses were also replaced by thermo-magnetic breakers. The new systemcompared to the current presented satisfactory results, because in addition to eliminate theflaws of the current system also introduced a short financial return in relation to maintenancecosts.

Keywords: soft-starter, actuation, motor protection, reliability.

Por outro lado, também se notam a exis-tência algumas alterações no equipamen-to que não necessitam de atualizaçõesmais recentes da tecnologia e ainda trazos mesmos benefícios a indústria e, al-guns casos, podem trazer até mais bene-fícios, o que torna um grande desafio paraesse projeto, pois, além de levantar ospontos da máquina que são viáveis a im-plantação de melhorias e trará ganhos,também é necessário fazer um estudo doscomponentes existentes que servem paraimplantação do projeto, sendo de ultimageração ou não, e tomar a melhor deci-são sobre quais são as melhores opçõescomparando as características de cadaum como preço, benefícios entre outros.

Uma máquina de acabamento de tecidosde uma industria têxtil possui um sistemacom 16 ventiladores onde os motores vêmqueimando com freqüência e impactandoa produção com manutenções corretivasdemoradas, sua função é circular esse arcom temperatura alta dentro da câmarade forma que a mesma fique distribuídapor igual em todos os pontos, assim o te-cido recebe a temperatura equilibrada emtoda sua área e o tratamento feito no mes-mo seja o esperado. Quando um motorqueima, esta temperatura não é bem dis-tribuída, se estiver muitos motores quei-mados, o tratamento do tecido com o pro-duto químico é comprometido.

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Os motores do sistema de ventiladorespossuem uma potência de 12,5 CV comuma aplicação pesada e comacionamento em partida direta, o que se-gundo Mamede filho (2010) é recomen-dável que apenas motores com potenciasaté 5 CV utilizem deste modo deacionamento.

O presente projeto propõe uma melhoriano acionamento dos ventiladores de umamáquina antiga em uma indústria têxtil deforma que aumente a eficiência dos mo-tores, reduzindo os gastos com manuten-ção corretiva e ainda gerando economiade energia durante seu acionamento.

MATERIAL E MÉTODOS

Para iniciar o projeto foram levantadas asordens de serviço de todos os motoressubstituídos no período de dois anos onde

foram analisados os motivos das trocase o tempo médio de execução das ativi-dades. Na análise desses dados levan-tados, foram constatados 34 motoressubstituídos sendo que 27 deles estavamcom desbalanceamento da resistênciaentre as bobinas ou com resistência bai-xa para massa, o que comprova curto-cir-cuito no enrolamento interno dos motores,consequentemente, todos os dispositivosque dispararam na ocorrência de curto-circuito foram os fusíveis e 7 estavam como rotor pesado e desarmando por sobre-carga constantemente, comprovando queos rolamentos estavam com defeito. Otempo médio gasto na substituição decada motor ficou em 2 horas e 20 minu-tos com dois eletricistas executando amanutenção. A Figura 1 reflete a quanti-dade de troca de motores feitos no perío-do de 2013 a 2015:

Figura 1: Histórico de troca de motores no período de 2013 a 2015.

Durante o levantamento das ordens deserviço também foram constatados 6manutenções corretivas de troca de

contatores dos motores, sendo que omotivo da troca de todas elas foi devidoao derretimento de um dos contatos das

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fases. Isto se deve a constantes mano-bras feitas pelo contator paraacionamento do motor, que, com a altacorrente de partida e pelo contator inter-romper a corrente quando o motor está

em plena carga, gera arco elétrico e,consequentemente, seu aquecimento ederretimento. A Figura 2 mostra o histó-rico de troca de contatores feitas no pe-ríodo de 2013 a 2015:

Figura 2: Histórico de troca de contatores no período de 2013 a 2015.

Com base nos achados de todas as in-vestigações feitas nesta etapa foi conclu-ído que a causa raiz das queimas é parti-da direta destes motores que não é ade-quada para este tipo de aplicação, pois,por ser um motor potente e com uma apli-cação pesada, a corrente de partida émuito alta e, com várias manobras feitaspor dia, acionamentos e interrupções, omotor sofre aquecimento, tanto o contatordesgasta mais rápido quanto o rolamen-to do motor também tem um tempo devida útil reduzido devido o motor já partirem sua velocidade máxima, gerando as-sim, uma grande quantidade de manuten-ções e um custo elevado para recupera-ção de motores.

Após os resultados das avaliações foidesenvolvido um sistema de acionamentoque elimine todos os pontos de causa

encontrados. Ao analisar os dispositivosque melhor atenda no acionamento dosmotores, foi constatado o soft-starter temas características necessárias para ser asolução devido ao modo de funcionamen-to dos motores, pois, os mesmos não re-querem controle de velocidade quandofuncionando em plena carga, apenas ne-cessita de controle na sua partida e nainterrupção de seu funcionamento.

Diante disto, com todos os pontos levan-tados e com as potenciais causas, foidesenvolvido um novo sistema deacionamento dos motores com a utiliza-ção de soft-starter. A Figura 3 mostra odiagrama elétrico do sistema atual deacionamento dos motores e, em seguida,a Figura 4 representa o diagrama desen-volvido refletindo como será o novo mé-todo de acionamento:

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motores de cada câmara e que necessi-tam de funcionarem quando a mesmaestiver em funcionamento. Para a prote-

Figura 3: Diagrama elétrico atual das partidas dos motores

Figura 4: Diagrama do método de acionamento utilizado soft-starters.

Neste novo método, o acionamento serácomposto por um soft-starter comandan-do dois motores, sendo os respectivos

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ção do circuito, serão substituídos os relésde sobrecarga que eram acoplados nocontator por disjuntores-motor além de osoft-starter também possuir proteção con-tra sobrecarga, os contatores que eramutilizados para acionar o motor na parti-da direta foram retirados. Na alimentaçãodo soft-starter os fusíveis diazed para pro-teção contra curto-circuito serão substitu-ídos por disjuntores termomagnéticosdevido a melhor praticidade no manuseioe vida útil longa.

Devido o novo sistema comportar dois

motores para cada soft-starter, se notaque em determinados pontos em que ascorrentes dos dois motores circulam ha-verá uma carga maior e,consequentemente, os condutores des-te ponto pode não suportar, com isso, foiverificado quais pontos a corrente pro-veniente dos dois motores passará emapenas um condutor a fim de se avaliara necessidade de aumentar a seção docondutor neste ponto. A figura 5 a seguirmostra os condutores, onde estão circu-lados, que passam a corrente dos doismotores:

Os cabos do sistema de partida diretados motores estavam todos especifica-dos com seção de 6 mm² que, conformea Wetzel (2015) permite uma passagemde corrente de 36 A, como os motorespossuem uma corrente nominal de 16 A,os mesmos ficaram superdi-mensionados, sendo necessário substi-tuí-los por cabos com seção de 10 mm²,

a corrente de curto circuito destes cabostambém foram calculadas e encontradauma corrente de 830,76 A para o cabo de6 mm e 1384,6 A para o cabo de 10 mm.

Os novos dispositivos que compõem onovo sistema de acionamento foram osoft-starter da WEG modeloBRSSW070045T5SZ, disjuntores-motor

Figura 5: condutores onde passarão a corrente dos dois motores.

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especificado ficou o modelo 3RV10 21-4BA10 e o disjuntor termomagnético5SY4 340-7.

RESULTADOS E DISCUSSÃO

Após a determinação de todos os com-ponentes que serão utilizados neste novométodo de acionamento, a próxima fasedeste teve uma análise comparativa dosistema atual de partida direta com o novosistema utilizando soft-starter. Nesta aná-lise foi preciso pegar os pontos já levan-tados que ocasionam falhas no sistemade partida direta e verificar a eliminaçãodestes pontos no novo sistema.

Com os resultados da investigação, ospontos de causa encontrados para asconstantes queimas dos motores foram:

· Os motores são potentes e com apli-cação pesada para este tipo de parti-da, provocando um desgaste mais rá-pido dos rolamentos devido ao pico develocidade da partida e, como conse-qüência, o travamento e queima dosmotores.

· Constantes manobras feitas pelo ope-rador durante o dia, provocando umaquecimento dos motores e desgas-tes dos componentes do sistema.

· Desgastes dos contatores devido suainterrupção ser no momento de plenacarga dos motores, gerando arco elé-trico na abertura dos contatos das fa-ses e, consequentemente, diminuiçãodo seu tempo de vida util.

Tomando conhecimento destes pontos, odesenvolvimento deste projeto teve comopropósito a eliminação dos mesmos a fimde melhorar a confiabilidade do equipa-mento. A seguir, foram levantadas todasas ações pertinentes aos pontos a serem

eliminados e as avaliações de cada umadelas:

· Para o desgaste dos rolamentos pro-vocados pelo pico de velocidade domotor, determinou-se uma partida su-ave, evitando que o motor já entre fun-cionando com sua velocidade total,assim, os rolamentos sofrem menosimpacto aumentando seu tempo devida útil.

· Devido às constantes manobras nomotor, a fabricante WEG permite queseja feito aproximadamente 10 parti-das por hora sem que ocorram danosao soft-starter e, com a eliminação dopico de corrente provocado pela parti-da direta, as manobras causam menosaquecimento aos motores.

· Os contatores utilizados paraacionamento dos motores foram reti-rados de uso. Como o ponto de causados derretimentos dos contatos é nainterrupção, determinou-se comocontramedida um tempo dedesaceleração do motor antes de suainterrupção no soft-starter, evitando suainterrupção durante plena carga, ape-sar do mesmo conter tiristores parapermitir mesma função dos contatos,o que elimina o arco elétrico.

· Ajuste da corrente nominal dosdisjuntores-motor para disparar comuma sobrecarga no valor do fator deserviço do mesmo, ou seja, 15% aci-ma da nominal do motor.

A substituição dos relés de sobrecargapor disjuntores se deve a dois motivos,um foi pelo fato dos contatores terem sidoeliminados do novo sistema, pois, comoos relés são acoplados aos mesmos, nãopoderiam ser instalados. O outro motivoé devido soft-starter comandar dois mo-

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tores ao mesmo tempo, caso um motorvenha a ocorrer falhas, o mesmo irá de-sarmar sem comprometer o funcionamen-to do outro e o sistema poderá funcionarnormalmente com um motor desligado atéplanejar uma manutenção.

Ao verificar o tempo de disparo dodisjuntor-motor em caso de curto-circui-to, analisando com a corrente de curto cir-cuito para o cabo com seção de 6 mm,viu se que seu tempo ficou em 0,006 se-gundo, sendo um resultado satisfatóriodevido o cabo suportar essa corrente decurto-circuito por 1 segundo.

Com todos estes resultados encontrados,fica comprovado que o disjuntor motor3RV10 21-4BA10 atende as necessida-des da instalação, pois, tanto a proteçãocontra sobrecarga quanto contra curto-cir-cuito o mesmo terá um comportamentosemelhante aos respectivos dispositivos,relés de sobrecarga e fusíveis, já em utili-zação na instalação.

Com base nestas análises, os resultadosse mostram bastante satisfatórios, pois,todos os pontos de causa que mais con-tribuem para a ocorrência de falhas foramtratados e eliminados.

Para calcular os custos do projeto foramlevantados todos os componentes queserão utilizados no sistema de partidaspor soft-starter e feito pesquisas de pre-ços para definir os custos que terá parasua implantação. O custo total para im-plantação nos 16 ventiladores ficou esti-mado em R$15906,00.

Levantando os gastos que a empresa tevecom as manutenções corretivas no perío-do de janeiro de 2013 a junho 2015 cons-tatou-se um valor de 17200,00, um valoracima do investimento com o novo siste-ma de acionamento.

Com os resultados obtidos, a relação cus-to benefício do projeto tende a ser bas-tante satisfatório, pois, o custo de suaimplantação até o momento tem se mos-trado com menor que os gastos com ma-nutenções corretivas no período de 2013a 2015 e, com isto, a expectativa é de umretorno em dois anos com a economianas manutenções e ainda aumentará otempo de máquina disponível.

CONCLUSÃO ECONSIDERAÇÕES FINAIS

Este trabalho teve como principal objeti-vo fazer uma investigação das recorren-tes falhas nos motores do sistema de ven-tiladores e desenvolver umacontramedida que elimine os pontos decausa encontrados nesta investigação.

Como todos os pontos de causa estavamrelacionados ao modo de partida dosmotores que são de partida direta, foidesenvolvido um novo método de partidavia soft-starter de forma que a eliminaçãode todos os pontos se mostrou eficaz.

Ao desenvolver o método deacionamento, foram necessário substituiros dispositivos de proteção, relé de so-brecarga e fusíveis por disjuntores-motore disjuntor termomagnético, além doscondutores que levam tensão ao soft-starter e aos disjuntores-motor, devidoisto, foi realizada uma análise comparati-va do comportamento dos mesmos e foiconstatado que a instalação não serácomprometida em nada.

O projeto foi apresentado a empresa,onde o mesmo está sendo avaliado, po-dendo também ser expandido para maisquatro equipamentos cujos sistemas deventiladores possuem características se-melhantes.

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REFERÊNCIAS

CONSTRUFIOS, Informações etabelas técnicas. 2015. Disponível em<http://www.construfios.com.br/downloads/tabelastecnicas.pdf> Acessoem 27 de setembro de 2015.

EURÍPEDES, Marcelo d. S. Curso decomandos Elétricos. 2006. Disponívelem <http://www.cpdee.ufmg.br/~gbarbosa/Disciplina%20de%20Comandos%20El%E9tricos/Disciplina%20de%20Comandos%20El%C3%A9tricos/Apostila%2520Comandos%2520Eletricos.pdf> Acesso em: 30 ago.2015.

___EURÍPEDES, Marcelo d. S. Cursode automação industrial. 2007.Disponível em <http://www.netsoft.inf.br/aulas/4_ECI_Introducao_a_Informatica/6_Apostila_Automacao_Industrial.pdf>Acesso em: 30 ago. 2015.

GUIMARÃES, H. A. G.Desenvolvimento de um sistema de

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MAMEDE FILHO, João. Instalaçõeselétricas industriais . 8. ed. Rio deJaneiro: Editora LTC, 2010. 666 p.

PETRUZELLA, Frank D. Motoreselétricos e acionamentos. PortoAlegre: Editora Bookman, 2013. 359p.

PINHEIRO, Hélio. Aula de motorestrifásicos. 2015. Disponível em <https://docente.ifrn.edu.br/heliopinheiro/Disciplinas/maquinas-acionamentos-eletricos/aula-de-motores-trifasicos-de-ca> Acesso em: 15 ago. 2015.

WETZEL, Linha geral de produtos.2015. Disponível em http://www.wetzel.com.br/wp-content/media/catalogo_de_produtos_wetzel.pdfAcesso em: 27 set. 2015.

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Fábio Luciano Prates

Resumo: A escassez dos recursos hídricos e preservação inadequada das margens doscorpos hídricos têm promovido inúmeros problemas ambientais, principalmente aquelesimpactados pela urbanização. O presente trabalho apresenta um estudo com o objetivo deavaliar os impactos macroscópicos e a capacidade de autodepuração ocorridos em umtrecho do Rio São Domingos situado no município de Francisco Sá – MG. A avaliaçãomacroscópica classificou vários pontos quanto ao grau de preservação e apurou os dadosde oxigênio dissolvido (O.D mg/L); classificação deu-se por quantificação e somatório detreze indicadores. O somatório permitiu classificar cada ponto estudado. Os resultadosindicam uma necessidade de ações mitigadoras para promover a recuperação da mataciliar e, consequentemente, a qualidade das águas na região, sobretudo, aplicar medidasque visam conter a degradação promovendo a preservação permanente das áreas degra-dadas.

Palavras-chave: Oxigênio dissolvido, avaliação macroscópica, Rio São Domingos.

AUTODEPURAÇÃO DO RIO SÃODOMINGOS NA ÁREA DE INFLUÊNCIADA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE

ESGOTO DO MUNICÍPIO DEFRANCISCO SÁ/MG: ESTUDO DE CASO

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1 INTRODUÇÃO

O crescimento populacional, a urbaniza-ção e a industrialização implicam no au-mento da demanda de água. Comoconsequência disso, a retirada de águados mananciais e sua posterior reintegra-ção aos recursos hídricos, apresentandofatores que podem alterar significativa-mente a qualidade da água para usosposteriores. A alteração da qualidade daágua não implica necessariamente queela será condenada para usos posterio-res, mas implicará no enquadramento docorpo hídrico e o seu devido uso regidode acordo com as Resoluções Conamanº 357/2005 e nº 430/2011.

Os recursos hídricos, geralmente, sãousados para o recebimento dos esgotosdomésticos – transporte, diluição e depu-ração – resultando no detrimento dosecossistemas e impacto nos habitats aqu-áticos devido ao aumento da carga orgâ-nica lançada em corpos d’água sem tra-tamento adequado. Em consequência, acapacidade de autodepuração de muitoscursos d’água foi superada pela cargapoluidora dos efluentes ou esgotos.

Segundo Von Sperling (2007), o fenôme-no da autodepuração está vinculado aoreestabelecimento do equilíbrio no meioaquático, após alterações induzidas pe-los despejos afluentes. Para o referidoautor, a introdução de matéria orgânicaem um corpo d’água resulta, indiretamen-te, no consumo de oxigênio dissolvidodevido aos processos de estabilização damatéria orgânica realizados pelas bacté-rias decompositoras, que utilizam o oxi-gênio disponível no meio líquido para suarespiração. O decréscimo da concentra-ção de oxigênio dissolvido tem diversasimplicações, constituindo-se em um dosprincipais problemas de poluição daságuas em nosso meio.

De acordo com Libânio (2008), a capaci-dade de um curso d’água assimilar a car-ga orgânica decorrente do lançamento deesgotos domésticos varia com a concen-tração de oxigênio dissolvido, com a pres-são atmosférica, temperatura e a magni-tude da vazão de despejos comparada àdos despejos.

O rio São Domingos, localizado no muni-cípio de Francisco Sá- MG, não é umaexceção na realidade do panorama mun-dial e enfrenta problemas de escassez deágua, bem como de poluição ambiental.O referido curso hídrico possui significa-tiva importância para sobrevivência dapopulação ribeirinha e sofre com açõesantrópicas ambientais tanto na zona ur-bana quanto na zona rural devido ao lan-çamento de resíduos sólidos e líquidos,ausência de mata ciliar e assoreamento.

Para assegurar a qualidade das águas dorio São Domingos e atender aos padrõeslegais de lançamento de efluentes no rio,estabelecidos pelas resoluções do Con-selho Nacional do Meio Ambiente -CONAMA nº 357/2005 e nº 430/2011, foiimplantado o sistema de esgotamentosanitário no município de Francisco Sá/MG. Diante do exposto, este trabalhovisa avaliar a capacidade deautodepuração do rio São Domingos naárea de influência da estação de trata-mento de esgoto do município de Fran-cisco Sá/MG, assim como o grau de pre-servação do curso hídrico e eficiência doreferido sistema de esgotamento.

2 MATERIAIS E MÉTODOS

2.1 Área de Estudo

O município de Francisco Sá localiza-sena região norte do Estado de Minas Ge-rais, latitude -16°28’24,09’’ e longitude -43°30’47,02’’, a uma distância de 467 km

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de Belo Horizonte – MG e 56 km de Mon-tes Claros – MG. Possui uma área cor-respondente a 2.747.288 km², com popu-lação aproximadamente de 24.912 habi-tantes (IBGE, 2010).

O rio São Domingos tem sua nascente na

Serra do Catuni, com uma extensão deaproximadamente 40km, sendo um dosafluentes do rio Verde Grande (FIGURA 01).

Na área de estudo, o curso hídrico locali-za-se na região central do município deFrancisco Sá– MG (ANA, 2014).

A cidade de Francisco Sá-MG possuium sistema de esgotamento sanitárioimplantado pela CODEVASF (Compa-nhia de Desenvolvimento dos Vales doRio São Francisco e Parnaíba), comobras iniciadas em 2009 e concluídasem 2012. A Estação de Tratamento deEsgoto (ETE) constitui um projeto com-pacto com as seguintes etapas: esta-ção elevatória de esgoto, tratamentopreliminar, reatores UASB, filtros bioló-gicos percoladores, decantadores, lei-

to de secagem de lodo, queimadoresde gases e casa de operação/labora-tório.

2.2 Análise e colet a de dados

Os pontos de amostragem foram demar-cados e definidos através das coordena-das estabelecidas pelo Sistema dePosicionamento Global – GPS,totalizando 15 pontos amostrais, confor-me Tabela 1.

Figura 1- Localização do rio São Domingos – Município Francisco Sá/MG

Fonte: adaptado ANA (2014).

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Os pontos de amostragem envolveram aregião ao longo do rio São Domingos, naárea de influência da Estação de Trata-mento de Esgoto do município de Fran-cisco Sá/MG, e foram escolhidos estrate-gicamente de modo a compreender a re-

gião à montante e à jusante do lançamen-to do efluente tratado na referida ETE. AFigura 2 demonstra a localização da áreaestudada e os pontos de coleta das amos-tras. Região predominantemente ocupa-da pela a criação de gado de corte.

Tabela 1- Localização geográfica dos pontos de amostragem

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As coletas de dados e amostras, a fim derealizar-se caracterização ambiental,foram feitas no mês de maio de 2014,período de seca. Para a análise do grau

de interferência, foram avaliados trezeparâmetros macroscópicos como mostrao Quadro 01, de acordo com ametodologia de Gomes et al. (2005).

Figura 2 - Área de estudo e pontos amostrais.

Quadro 01 - Índice de impacto ambiental macroscópico para corpos d’água

Fonte: adaptado Google Earth (2014).

(*) Nota: coluna acrescentada pelo autor para quantificação dos pontos secos.Fonte : Adaptado de Gomes et al. (2005).

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Tais pontos amostrais foram posteriormen-te enquadrados em classes indicativas do

grau de preservação em que se encontramde acordo com o Quadro 02.

O estudo da capacidade deautodepuração do corpo d’água do rioSão Domingos foi realizado por meio damedida direta de oxigênio dissolvido (OD)nos 15 pontos amostrais supracitados,utilizando um oxímetro portátil, no dia 01de maio de 2014. Os dados foram repre-sentados graficamente por uma curva doperfil de OD em função da distância. Pelaanálise do gráfico, foram identificados osseguintes elementos: consequências dapoluição; vinculação da poluição com zo-nas de autodepuração; ponto crítico demenor concentração de OD; comparaçãoentre a concentração crítica de OD nocorpo d’água e a concentração mínimaestabelecida pela legislação; e o localonde o curso d’água volta atingir as con-dições desejadas.

Para verificar a eficiência da estação detratamento de esgoto do município deFrancisco Sá, foi avaliado o parâmetrodemanda bioquímica de oxigênio(DBO5,20). As coletas das amostras foramrealizadas à montante e à jusante da re-ferida ETE, na entrada do tratamento pre-liminar e na saída comum dos

Quadro 02 - Classificação do curso hídrico quanto ao grau de preservação.

(*) Notas: para os 13 parâmetros observados (através da somatória dos pontos obtidos na quantificaçãoda análise macroscópica).

Fonte: Adaptado de Gomes et al. (2005).

decantadores, bem como na montante ena jusante do ponto de lançamento doefluente tratado, no dia 23 de julho de2014.

As amostras de água foram coletadas eanalisadas de acordo com asmetodologias recomendadas peloStandard Methods for the Examinationof Water na Wastewater (APHA, 2012).As análises das matrizes de água foramrealizadas no laboratório regional deágua e esgoto da COPASA em MontesClaros- MG. Os resultados foram interpre-tados de acordo com os parâmetros de-finidos na CONAMA n° 357 (BRASIL,2005), CONAMA n° 430 (BRASIL, 2011)e na Deliberação Normativa ConjuntaCOPAM/CERH n° 01 (COPAM, 2008).

3 RESULTADOS E DISCUSSÃO

A Tabela 2 apresenta os resultados daanálise macroscópica e do grau de pre-servação do rio São Domingos na áreade influência da estação de tratamentode esgoto do município de FranciscoSá.

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Após utilizarmos o índice de impactoambiental macroscópico e enquadrar-mos os pontos amostrais, podemos ob-servar as seguintes classificações: P2,P4, P14 e P15 - grau de preservaçãorazoável (C); P1, P3, P5, P6 e P7 - graude preservação ruim (D); P8, P9, P10,P11, P12 e P13 - grau de preservaçãopéssimo (E). Verificamos que a falta deproteção local, a alta degradação da ve-getação, o lançamento de esgoto do-mésticos e o uso por animais são os prin-cipais aspectos que influenciaram nega-tivamente os impactos ambientais evi-

denciados na área de estudo. Cabe sa-lientar, ainda, que o ponto de lançamen-to do efluente tratado está localizado en-tre os pontos P4 e P5, onde podemosobservar um quadro de degradação najusante (P5) em relação à montante (P4)em virtude, possivelmente, da presençade odor, óleos, espumas, esgoto e pro-teção local.

O Gráfico 01 apresenta os percentuaisdos graus de preservação dos pontosamostrais ao longo do rio São Domin-gos.

Tabela 2- Resultados dos parâmetros macroscópicos e grau de preservação do rio São Domingos

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Gráfico 01 - Percentual do grau de preservaçãodo córrego São Domingos / Francisco Sá – MG.

Verificamos um elevado grau dedegração do rio São Domingos, uma vezque os parâmetros macroscópicos pau-taram-se, com maior percentual, no graude preservação péssimo, corresponden-te a 40% dos pontos amostrais.

A Tabela 3 mostra os resultados das me-didas de oxigênio dissolvido e tempera-tura nos pontos amostrais do rio São Do-mingos.

O Gráfico 02 demonstra as medidas de

Tabela 3- Concentrações de oxigênio dissolvido obtidas nos pontos amostrais ao longodo córrego São Domingos

oxigênio dissolvido em função da distância.

Gráfico 02 - Capacidade de autodepuração do córrego São Domingos / Francisco Sá – MG.

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Podemos observar que todos os pontosamostrais do estudo de autodepuração,com exceção do ponto P14, estão emdesacordo com os limites preconizadospelas legislações CONAMA n° 357 (BRA-SIL, 2005); CONAMA n° 430 (BRASIL,2011) e na Deliberação Normativa Con-junta COPAM/CERH n° 01 (COPAM,2008). O ponto P14 apresentou valor deoxigênio dissolvido igual a 5,3 mg/L, pos-sivelmente, devido à presença de pedre-gulhos e pequenas corredeiras, aeraçãonatural causada pelo ar ao longo de todotrecho em estudo.

Verificamos a capacidade derestabelecimento do equilíbrio no rio SãoDomingos por meio das zonas deautodepuração. Observamos nos pontosP1, P2, P3 e P4, montante do ponto delançamento do efluente tratado, baixosvalores de oxigênio dissolvido, possivel-mente, em virtude do grau de degrada-ção e baixa velocidade de escoamentodo curso hídrico no período de estudo.

Após o lançamento das águasresiduárias no corpo d’água, percebe-mos uma depleção do oxigênio dissolvi-do, caracterizando a zona de degrada-ção (P5, P6 e P7). Os pontos P8, P9,P10 e P11 compreendem a zona de de-composição ativa, onde o ecossistemainicia a recuperação após a perturbaçãosofrida, com os microrganismos desem-penhando as funções de decomposiçõesda matéria orgânica. Nos pontos P12,P13 e P14, verificamos a recuperaçãodo oxigênio dissolvido, após a fase deintenso consumo de matéria orgânica ede degradação do ambiente aquático. Apartir do ponto P15, o oxigênio dissolvi-do adquiriu aspectos da zona de águalimpa, voltando a atingir as condiçõesnormais no que diz respeito ao oxigêniodissolvido.

Os resultados obtidos de demanda bio-química de oxigênio, em quatro pontosamostrais, estão representados na Tabe-la 4.

Tabela 4- Demandas bioquímicas de oxigênio na montante e jusante da ETE e do ponto de lança-mento – Município de Francisco Sá

Observamos com notoriedade a eficiên-cia do tratamento de esgoto sanitário coma utilização das tecnologias do reatorUASB seguido do filtro biológicopercolador, em virtude da eficiência obti-

da 86,85% para o sistema de tratamen-to. A referida eficiência obtida para remo-ção de DBO5,20 atende à legislaçãoambiental vigente, Resolução Conama nº430/2011.

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Verificamos, ainda, o aumento do valor daDBO5,20 da jusante em relação à montantedo ponto de lançamento, possivelmente,pelo fato do corpo hídrico receber comoafluente o esgoto tratado da estação detratamento de esgoto do município de Fran-cisco Sá. Esse afluente causou no corpohídrico uma elevação da DBO5,20 em rela-ção à montante do ponto de lançamento,evidenciado na jusante do ponto de lança-mento de esgoto tratado no corpo hídrico.Outros fatores relevantes são a elevaçãoda DBO5,20 a diferença de vazões do cor-po hídrico quase inexistente e o lançamen-to de efluente tratado no corpo hídrico queé aproximadamente 14 L/s.

4 CONCLUSÃO

Os resultados analisados neste trabalhopara a caracterização macroscópica de-monstram a predominância do grau depreservação péssimo para o córrego SãoDomingos. Verificamos a depleção dooxigênio dissolvido após o lançamentodas águas residuárias e restabelecimentodo equilíbrio do referido córrego após oponto P15, aproximadamente 1450m doponto de lançamento. Percebemos que osistema obedece aos padrões estabele-cidos para o lançamento de efluentes emcorpos d’água, conforme a resoluçãoCONAMA nº 430 (BRASIL, 2011). Os re-sultados foram obtidos em virtude dastecnologias utilizadas e, também, da ma-nutenção e operação do sistema de tra-tamento de esgoto do município de Fran-cisco Sá.

REFERÊNCIAS

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Rodrigues, D. V.*; Melo, E.F..**; Bahia, V.L ***

Resumo: A energia elétrica possibilita muitas oportunidades ao ser humano, ocasiona amelhoria da qualidade de vida e permite aprimorar o seu trabalho cotidiano. A principal fontegeradora de energia no Brasil são as usinas hidrelétricas que sozinhas, no presente mo-mento, não têm conseguido fornecer a energia suficiente devido a fatores climáticos. Umadas maiores preocupações do mundo atual é a necessidade de obter-se energia através defontes limpas. Os sistemas fotovoltaicos surgem como alternativa para esse problema. Obombeamento de água é uma das aplicações mais importantes da energia solar. A água,assim como a eletricidade, é um fator fundamental de saúde e de progresso para a popula-ção. Uma propriedade muito favorável ao uso dessa tecnologia refere-se à conexão entre afonte energética, a radiação solar e a necessidade de água. Mediante a crise energéticaenfrentada no Brasil, o aproveitamento da energia solar vem sendo uma das principais alter-nativas energéticas para o desenvolvimento do mundo atual.

Palavras-chave: energia; sistemas fotovoltaicos; bombeamento de água; alternativa.

Abstract: Electricity provides many opportunities to humans, causes the improvement ofquality of life and allows you to improve the daily work of these. The main source of energy inBrazil are hydroelectric plants, which alone at this time have not been able to provide enoughenergy due to climatic factors. One of the biggest concerns of the world today is the need toobtain energy from clean sources. Photovoltaic systems are an alternative to this problem.Water pumping is one of the most important applications of solar energy. Water, like electricity,is a key factor in health and progress for the people. A very favorable property to the use ofthis technology relates to the connection between the energy source, solar radiation and theneed of water. Through the energy crisis faced in Brazil, solar energy has been one of themajor energy alternatives for the development of today’s world.

Keywords: energy; photovoltaics; water pumping; alternative.

BOMBEAMENTO DE ÁGUA COMENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA

* Acadêmica do 10° período do Curso de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho.** Docente do Curso de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho.*** Docente do Curso de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho. Engenheiro Eletricista. Espe-

cialista em Gestão Contábil e Controladoria Empresarial.

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INTRODUÇÃO

Com o constante avanço tecnológico eevolução humana surgiu a necessidadede descobrimento e exploração de novasfontes de energias renováveis, que sãofontes de energia provenientes de recur-sos que se renovam constantemente, deum modo sustentável, mesmo depois deserem utilizadas para gerar eletricidadeou calor.

Pode-se citar como fontes de energiasrenováveis a eólica, hídrica, biomassa esolar, dentre outras. Assim, as energiaschamadas de renováveis são considera-das como alternativas, o que possibilitaum diferencial em relação ao modeloenergético tradicional, tanto por estar dis-ponível quanto por garantir um menor im-pacto ao meio ambiente.

O sol é a principal fonte de energia donosso planeta, pois é uma fonte de ener-gia renovável, gratuita e que não polui omeio ambiente. Cada país do mundo, emvirtude de sua localização geográfica,possui um clima específico. O Brasil, porter um clima tropical, é beneficiado pelautilização de energia originária de raiossolares.

A energia solar é considerada uma ener-gia limpa, pois não libera durante seu pro-cedimento de produção ou consumo re-síduos ou gases poluentes geradores doefeito estufa e do aquecimento global. Aprodução e o consumo de energia de fon-tes limpas são de extrema importânciapara a proteção do meio ambiente e ma-nutenção da qualidade de vida das pes-soas. É também um importante fator parase garantir o desenvolvimento sustentá-vel do planeta.

Uma das maiores preocupações do mun-do atual é com a necessidade de obter-

se energias através de fontes limpas.Devido a um período de dificuldades eco-nômicas, assim como uma crise na pre-servação ambiental, a alternativa é utili-zar recursos naturais renováveis paraamenizar o contexto atual.

O aproveitamento desse tipo de energia,obtida através da transformação direta derecursos naturais, tem sido uma importan-te opção energética eficiente, uma vezque gera energia mesmo em dias nubla-dos, possui grande vida útil, funcionamen-to silencioso e não produz contaminaçãoambiental.

Este trabalho tem por finalidade realizarum projeto em um sítio na zona rural loca-lizado na BR-135 KM-19 em Montes Cla-ros-MG, onde será implementado um pa-inel fotovoltaico para o bombeamento deágua, o qual irá possibilitar oarmazenamento de água em um reserva-tório para que a água possa ser utilizadade forma sustentável e consciente semcausar impactos ambientais. Ainda, iráestimular as práticas do uso eficiente daenergia elétrica, pois a conscientização,agrupada a ações concretas, é o métodode manter a energia de forma eficiente.

MATERIAL E MÉTODOS

Neste trabalho será projetado um siste-ma fotovoltaico para o bombeamento deágua utilizando o método simplificadopara o seu dimensionamento, que seráfeito baseado no índice de radiação diá-ria média mensal medida peloCRESESB.

O sistema de bombeamento de águacom armazenamento de energia serácomposto por um arranjo fotovoltaico, umabomba hidráulica de 380W com vazão de1970 L/h, um controlador de carga, uminversor e um banco de baterias.

31


A captação de água será feita através deuma cisterna com 30 metros de profundi-dade e a água será bombeada atravésde uma bomba até um reservatório comcapacidade de 10.000 litros.

Para determinar o tempo de enchimentodo reservatório, foi utilizada a equação(1):

T = C ÷ v (1)T – Tempo necessário para encher a cai-xaC- Capacidade em litros do reservatóriov – Vazão da bomba

Foi realizado o cálculo do consumo deenergia da bomba para encher a caixa edimensionar o painel fotovoltaico atravésda equação (2):Eb = T x P (2)Eb –Energia consumida pela bombaT – TempoP – Potência da bomba

Foi definida a potência necessária paraos painéis fotovoltaicos através da equa-ção (3) e com a utilização do índice deradiação diária média mensal medidapelo CRESESB:

Ppn = Eb ÷ Ir (3)Ppn – Potência do painel fotovoltaicoEb – Energia consumida pela bombaIr – Índice de irradiação diária mensalmédio.

Foi definida a quantidade de painéis ne-cessários para alimentar a carga da bom-ba através da equação (4):

n = Ppn ÷ Pp (4)n – número de painéis fotovoltaicosPpn - Potência do painel fotovoltaicoPp – Potência unitária do painelfotovoltaico

Para determinar o banco de baterias comcargas suficientes para 3 dias (equivalen-te a 15 horas), em caso de tempo nubla-do sem chuva, foi utilizada a equação (5)para calcular a corrente necessária parao banco de baterias:

Ib = P ÷ V b x 15 (5)Ib – Corrente total do banco de bateriasP – Potência da bombaVb – Tensão nominal da bateria

O número de baterias foi determinadocom base na equação (6):

Nb = Ib ÷ Inb (6)Nb – Número de bateriasIb – Corrente total do banco de bateriasInb – Corrente unitária da bateria

A energia total gerada pelos painéis foideterminada pela equação (7):

Ep = Ppn x Ir (7)Ep– energia gerada pelos painéis/diaIr – Índice de irradiação diário mensalmédioPp – Potência do painel fotovoltaico

A energia de carga da bateria foi deter-minada a partir da equação (8):

Es = Ep – Eb (8)Es – energia que sobraEp – energia painel/diaEb – consumo da bomba

A corrente de recarga foi determinadaatravés da equação (9):

Icarga = Es ÷ Vb (9)Icarga – corrente de recarga da bateriaEs – energia que sobraVb – Tensão nominal da bateria

O tempo de carga foi determinado atra-

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vés da equação (10):

Tc = Ib ÷ Icarga (10)Tc – Tempo de cargaIb – Corrente do banco de bateriaIcarga – corrente de recarga da bateria

O controlador de carga foi determinado apartir da equação (11):

Icon = Pp ÷ Vb (11)Vb – Tensão nominal da bateriaIcon – corrente necessária do controladorPp – potência dos painéis

É importante ressaltar que o inversor defrequência foi determinado de acordocom a potência da bomba de 380 W eserá utilizado o inversor de 500 W.


Através da equação (1), foi calculado otempo necessário para encher o reserva-tório.

T = 10.000 ÷ 1970 = 5,08 horas.

São necessárias, aproximadamente, 5horas para encher o reservatório.

Com base no tempo, o consumo da ener-gia é determinado pela equação (2),

Eb = 5 x 380 = 1.900 Wh/dia.

O consumo da bomba durante 1 dia é de1.900Wh.

Através da equação (3), foi calculada apotência das placas com a utilização doíndice de irradiação solar médio do mêsde junho por tratar-se do menor índicepara a região.

Ppn = 1.900 ÷ 4,19 = 453,46 W.

A potência encontrada para os painéis foi453,46 W.

O número de placas foi determinado pelaequação (4):

n = 453,46 ÷ 250 = 1,87

Foram utilizados 2 painéis fotovoltaicos,com total de 500W, sendo 250W cada umdeles.

Para calcular a corrente necessária parao bando de baterias, foi utilizada a equa-ção (5):

Ib = 380 ÷ 12 x 15 = 475 A.

A carga total das baterias para 3 dias foide 475 A.

O número de baterias foi determinadoatravés da equação (6):

Nb = 475 ÷ 60 = 7,91

O valor encontrado foi 7,81 que equivalea 8 baterias.

A energia total gerada pelos painéis foideterminada através da equação (7):

Ep = 500 x 4,19 = 2.095 Wh/dia.

Os painéis geram 2.095Wh/dia, conside-rando 4,19 horas de sol pleno.

A energia de carga da bateria foi deter-minada através da equação (8):

Es = 2.095 – 1.900 = 195 Wh/dia.

A energia que sobra do sistema pararecarga das baterias é de 195 Wh/dia.

A corrente de recarga foi determinada

33


através da equação (9):

Icarga = 195 ÷ 12 = 16,25 A.

O tempo de carga foi determinado a par-tir da equação (10):

Tc = 475 ÷ 16,25 = 29,23h.

O controlador de carga foi determinadoatravés da equação (11):

Icon = 500 ÷ 12 = 41,66.

O controlador escolhido foi de 45 A.

O arranjo fotovoltaico funcionará como umúnico gerador de energia elétrica. Serãolevados em consideração alguns fatoresque influenciam na potência de saída dospainéis como a nebulosidade, tempera-tura das células, inclinação, intensidadeluminosa e o sombreamento devido à pro-jeção do que se encontra ao redor.

CONCLUSÃO

Mediante a crise econômica em que opaís vem enfrentando, com a falta de ener-gia e racionalização de água, espera-seque a conclusão deste trabalho possaampliar a busca por métodos resolutivosna expectativa de economia na energiaelétrica e abastecimento residencial deágua. Além disso, espera-se que o usoda energia solar, que é um recursorenovável, sustentável e inesgotável, sejarealizado de forma educativa e conscien-te, sem causar nenhum impactoambiental.

REFERÊNCIAS

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MEIRELES, D. F. M.*; SILVA, P. R. D.**; MELO, E. F.***

Resumo: A intervenção em componentes de um equipamento instalado dentro das áreasclassificadas da indústria farmacêutica é de grande dificuldade devido às limitações impos-tas pelo ambiente para seguir as normas regulatórias dos órgãos de saúde. Para realizartestes e ajustes de componentes dentro do ambiente produtivo, o indivíduo deve estar devi-damente paramentado de acordo com a classificação do ambiente e, às vezes, até comlimitação de movimentos. Este trabalho foi realizado com intuito de desenvolver uma banca-da para testes e ajustes com todos os recursos existentes em uma estação de selagem defrascos em uma máquina de envase de medicamentos injetáveis em uma indústria farma-cêutica de Montes Claros – MG. Através dessa bancada, pode-se realizar todos os tipos detestes e ajustes fora do ambiente produtivo, permitindo mais tempo, foco e precisão nosajustes. A elaboração do trabalho ocorreu através do desenvolvimento do diagrama elétrico,seguido da seleção de todos os componentes necessários para a montagem da bancada,montagem do painel elétrico e, por fim, criação do programa para Controlador LógicoProgramável e sistema supervisório. Com o desenvolvimento da bancada de teste, serãogerados benefícios como a realização de treinamentos na estação de selagem para osusuários da máquina de envase, ainda facilitará o desenvolvimento de padrões utilizadospara investigação de falhas na estação.

Palavras-chave: Bancada de teste; Estação selagem; Frascos; Medicamentos injetáveis.

Abstract: The intervention in components of equipment installed within the classified areas ofthe pharmaceutical industry is very difficult because of the limitations imposed by the environmentto follow regulatory standards of health agencies. For testing and adjusting components withinthe production environment, the person must be properly gowned according to the classificationof the environment and sometimes even with limited movement. This work was performed inorder to develop a bench for testing and adjusting with all existing resources in a sealing stationof bottles existing in a filling machine for injectable drugs in a pharmaceutical industry of Montes

DESENVOLVIMENTO DE BANCADA DETESTE PARA COMPONENTES ELÉTRI-COS E MECÂNICOS DA ESTAÇÃO DE

SELAGEM DE FRASCOS PARAINJETÁVEIS NA INDÚSTRIA FARMA-CÊUTICA DE MONTES CLAROS - MG

* Acadêmico de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho – Montes Claros – Minas Gerais –Brasil. Autor correspondente: [email protected]

** Docente das Faculdades Santo Agostinho – Montes Claros – Minas Gerais – Brasil. Engenheiro Químico,Especialista em Engenharia de Manutenção.

*** Docente das Faculdades Santo Agostinho – Montes Claros – Minas Gerais – Brasil.

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INTRODUÇÃO

O processo de fechamento (selagem) deinjetáveis é um requerimento necessáriodescrito nas normas das autoridades desaúde de todo o mundo quando se falaem boas práticas de fabricação de medi-camentos. No Brasil, de acordo com aRDC n° 17 da Anvisa, o documento deboas práticas de fabricação de medica-mentos descreve que os recipientes utili-zados para envase de medicamentosdevem ser selados durante a finalizaçãoda etapa de fabricação (BRASIL, 2010).

O selo utilizado nos frascos de injetáveisé uma vedação localizada na sua partesuperior com a função de vedá-los apóso envase e manter a esterilidade do pro-duto no interior destes frascos, impedin-do a entrada de particulado do meio ex-terno para dentro do frasco. Além disso,o selo possui membrana de borracha queé perfurada com a agulha da seringa pararealização da dosagem.

Atualmente, existem tecnologias para aindústria farmacêutica com soluçõesautomatizadas para a realização do fecha-mento dos frascos de medicamentosinjetáveis. Esta estação de selagem éparte da máquina de envase de injetáveise é responsável pelo posicionamento cor-reto do selo durante a inserção no frasco,guiando-o pelo percurso desde a alimen-tação na máquina de envase até a inser-ção sobre o orifício do frasco.

Claros - MG. With this bench, it is possible perform all sorts of testing and adjusting out of theproduction environment, allowing more time, focus and precision in the adjustments. Thedevelopment work took place through the development of the electrical diagram, followed bythe selection of all the components required for assembling the bench, assembling the electricalpanel and finally, program creation for programmable logical controller and supervisory system.With the development of the test bench, it will generate benefits such as training sessions inthe sealing station for users of the filling machine and facilitate the development of standardsused for failure investigations at the station.

Keywords: Test Bench, Sealing Station, Bottles, Injectable Drugs.

Os testes e ajustes dos componentes daestação de selagem muitas vezes sãorealizados no ambiente produtivo, dentroda máquina de enchimento na condiçãoreal de funcionamento, gerando paradasde produção.

O objetivo deste artigo é criar uma ban-cada de teste simulando as mesmas con-dições da estação de selagem de formaa permitir a realização dos ajustes neces-sários enquanto peças reservas destaestação são utilizadas na máquina deenvase. Ainda, visa realizar testes noscomponentes da estação antes de enviá-los para o primeiro uso no ambiente pro-dutivo.

MATERIAL E MÉTODOS

Diagrama elétrico

Os diagramas elétricos são comuns nasindústrias, pois todo equipamento quepossui uma boa definição de projeto édotado deste documento. Através dos di-agramas elétricos dos equipamentos, épossível identificar as conexões entre oscomponentes, linhas de alimentação deforça e sinal, especificação dos compo-nentes, dentre outras informações. É deextrema importância que o diagrama elé-trico de um equipamento permaneça pró-ximo dele, uma vez que é através desteesquema que será possível realizar qual-quer tipo de investigação na parte de elé-trica em um caso de falha ou defeito

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(SENAI, 2016).

Os sistemas elétricos industriais, assimcomo os demais, são constituídos de “cir-cuitos elétricos”, implementados por com-ponentes / dispositivos / equipamentos,cada qual com a sua função, e pelasinterligações entre eles. A forma pela qualrepresentamos os componentes, dispositi-vos e equipamentos escolhidos durante oprojeto e as ligações corretas a serem exe-cutadas, são através dos diagramas. Nosdiagramas cada componente, dispositivo ouequipamento será representado por um sím-bolo gráfico, na maioria das vezes, norma-lizado ou padronizado, e as ligações sem-pre por linhas paralelas. Nos sistemas elé-tricos industriais apesar de todas as par-tes estarem interligadas e quase sempreinteragirem, podemos dividi-los em cincopartes distintas: alimentação, proteção,comando, controle e sinalização. Para fa-cilitar o entendimento das informações con-tidas no projeto, essas partes são repre-sentadas em dois diagramas distintos, o“diagrama de força” ou “diagrama de potên-cia” e o “diagrama de comando e sinaliza-ção” ou “diagrama de controle”. O “diagra-ma de força” é representativo do fluxo daenergia elétrica no processo, ou seja, re-presenta-se o circuito desde o ramal de ali-mentação, indicando de onde ele vem, pas-sando pelos barramentos de distribuiçãopara os diversos circuitos derramadores,que são os circuitos terminais que alimen-tam os equipamentos de utilização. Ostransformadores, os medidores das gran-dezas elétricas, os dispositivos dechaveamento normal e os dispositivos dechaveamentos de emergência, deverão sermostrados nesse diagrama (SENAI, 2016p. 31-32).

O diagrama de controle é definido da se-guinte maneira, conforme SENAI (2016).

O “diagrama de controle” é representativodos circuitos que implementam a lógica defuncionamento do processo, além de ali-mentar os dispositivos de sinalização, osquais nos possibilitarão uma visualizaçãoe monitoração do processo através de pai-néis sinópticos. Ainda na sinalização, essediagrama poderá conter alguns indicadoresdo valor atual de alguma variável do proces-so que nos interesse. No diagrama em

questão irão aparecer os elementos de dis-paro dos dispositivos de chaveamento(contatores, tiristores e disjuntores), botõesde comando, instrumentação de campo,relés de controle discreto em geral,controladores analógicos, cartões de E/Sde CLP’s e etc. Parte do sistema de prote-ção também poderá está contido aqui(SENAI, 2016 p.32).

Painel elétrico

Segundo Mamede Filho (2013), os pai-néis elétricos como um cubículo na maio-ria das vezes metálico dotado de estrutu-ra de suporte e, no interior deles, é abri-gado um conjunto de dispositivos de ma-nobra associados a equipamentos de pro-teção, comando, medição e controlecomplementados por acessórios. ParaMamede Filho (2013), os painéis elétri-cos são classificados de diferentes ma-neiras, a saber:

. Quanto ao nível tensão: Para defi-nir o nível de tensão que irá alimentaros dispositivos de um painel elétrico,deve-se conhecer a classe de tensãodos equipamentos que serão utilizados.Existem os painéis classificados debaixa tensão no quais são instaladosequipamentos de manobra, controle,medição, proteção e demais dispositi-vos necessários para o funcionamentocom tensão igual ou inferior a 1 (kilovolt)kV. A outra classificação dada aos pai-néis elétricos quanto ao nível de tensãoé a média tensão no qual podem serinstalados os mesmos dispositivos dode baixa tensão, porém a tensão de ali-mentação está na faixa de 1 (kilovolt)kV a 50 (kilovolt) kV.

. Quanto à função: Os painéis elétri-cos podem ser construídos para desem-penhar diferentes funções em uma ins-talação elétrica. Podem ser painéis decomando, controle, medição e parabanco de capacitores.

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. Quanto à forma construtiva: Exis-tem vários formatos em que os painéiselétricos podem ser construídos, den-tre estes estão: painel tipo armário, tipomúltiplas colunas, tipo mesa de coman-do, tipo modular, tipo multimodular e dotipo fixo/extraível.

Condutores elétricos

De acordo com Cavalin e Cervelin (2010),o condutor elétrico é um meio que exercea função de transportar a energia elétricanecessária para o bom funcionamento detodos os equipamentos de um determi-nado circuito. É um material capaz deconduzir ou transportar a energia elétrica,ou ainda, transmitir sinais elétricos. Den-tre os materiais condutores com maiordiversidade na utilização da área de elé-trica e eletrônica estão: cobre, chumbo,bronze, alumínio, platina, latão, prata emercúrio. Estes materiais condutores po-dem ser encontrados com uma camadade isolamento ou sem esta camada, de-pendendo do tipo de aplicação que serárealizada. A camada de isolação trata-sede um conjunto de materiais isolantesaplicados sobre o condutor cuja finalida-de é isolá-lo eletricamente do ambienteque o circunda.

Como afirma Mamede Filho (2002), parase utilizar um condutor em uma instalaçãosuprindo uma determinada carga é ne-cessário realizar o dimensionamento docondutor com o objetivo de evitar a ope-ração inadequada da carga, incêndio econsequentemente danos ao patrimônio.

Conforme Mamede Filho (2002 p. 87),“para que um condutor esteja adequada-mente dimensionado é necessário que seprojetem os elementos de proteção e eleassociados de maneira que as sobrecar-gas e correntes presumidas do sistemanão afetem a sua isolação”.

Dispositivos de proteção e comando

Os dispositivos de proteção e comandosão comumente encontrados em circuitoselétricos e têm como objetivo protegercontra -circuito e sobrecarga, bem comointerromper a passagem de corrente atra-vés de comando, respectivamente. A se-guir, é apresentado o conceito de algunsdesses dispositivos.

Disjuntor termomagnético

De acordo com Cavalin e Cervelin (2010),os disjuntores termomagnéticos são dis-positivos de proteção e manobra para cir-cuitos elétricos comumente utilizadospara vários tipos de aplicação, sejaresidencial, predial, comercial ou indus-trial. Para os referidos autores, osdisjuntores termomagnéticos são respon-sáveis por garantir a manobra e proteçãocontra correntes de sobrecarga e contracorrentes de curto-circuito. Basicamen-te, os disjuntores termomagnéticos cum-prem as funções de: manobra, que é açãode abrir e fechar o circuito; proteção doscondutores do circuito, ou até mesmo osaparelhos conectados a este circuito con-tra sobrecargas e, ainda proteção doscondutores contra curto-circuito.

De acordo com Franchi (2008), osdisjuntores são empregados em circuitoselétricos para efetuar a proteção elétricado circuito com a detecção desobrecorrentes e da abertura do circuito.Ainda, possuem função que permite co-mandar, por meio da abertura e fechamen-to voluntário sob cargas, os respectivoscircuitos em que são instalados.

Contator

Segundo Franchi (2008), os contatoressão elementos principais de comandoseletromecânicos que permitem o contro-

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le de circuitos com elevadas correntes,através de um circuito de baixa corrente.Eles têm característica de operação não-manual, eletromagnética, apresentandouma única posição de repouso e umacapacidade de estabelecer, conduzir einterromper correntes a um circuito emcondições normais.

Basicamente, o contator é constituído deuma bobina que está ligada à entrada decontrole do contator e, quando alimenta-da com fonte de tensão, irá criar um cam-po magnético que envolve o núcleo deferro. Existem bobinas de vários tipos,podendo ser alimentadas com correntecontínua CC ou corrente alternada e sãoescolhidas de acordo com o tipo de apli-cação e alimentação disponível no localde utilização.

Outro elemento que compõe o contator éo núcleo de ferro que é atraído pela bobi-na através do campo magnético. Ocontator ainda possui o contato e a mola.De modo que o contato movimenta-sepermitindo que o contato fixo e o contatomóvel encostem-se quando a bobina éenergizada; ele tende a ficar em repousoquando a bobina é desenergizada comauxílio da mola.

CLP – Controlador LógicoProgramável

Os processos industriais atualmente es-tão cada vez mais complexos e necessi-tam de um controle automatizado parauma maior robustez, rastreabilidade e, porfim. Para chegar a um produto com quali-dade. Os CLP‘s (Controlador LógicoProgramável) foram introduzidos na indús-tria em geral com o intuito de facilitar ocontrole do processo e a integração en-tre os diversos componentes elétricos ede automação necessários em uma linhade produção (SILVEIRA, SANTOS,

2007).

O princípio de funcionamento do CLP(Controlador Lógico Programável) seráapresentado a seguir. De acordo comSilveira e Santos (2007), o CLP é com-posto por variáveis de entrada, variáveisde saída e o programa.

As variáveis de entrada são responsáveispor receber os sinais externos recebidospelo CLP, os quais são oriundos decomponentes do processo que se estácontrolando ou de comandos gerados porum operador. Essas variáveis podem sersensores, chaves, botoeiras, etc.

As variáveis de saída são os dispositivoscontrolados por cada saída física do CLP.Esses pontos podem servir para interven-ção em determinadas etapas do proces-so como acionamento de relé para ligaruma bomba, acionamento de solenoidespara abrir uma válvula, acionamento desinais luminosos e sonoros, dentre outros.

O programa do CLP é responsável porexecutar uma sequência específica deinstruções definidas pelo programador dosistema que irá efetuar determinada açãono processo. Este programa utiliza recur-sos internos do hardware como as me-mórias para armazenar algum tipo dedado durante o processamento.

Protocolo de comunicação industrial– Profibus

O protocolo de comunicação é descritopor Ribeiro (1999) como o conjunto deinstruções semânticas e sintáticas quedetermina o comportamento de instrumen-tos funcionais que devem ser interligadospara ter uma comunicação que deve sercapaz de transmitir vários sinais simulta-neamente, de modo bidirecional, em umúnico meio físico e que seja de modo com-

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partilhado por todos os sinais de informa-ção. Quando se fala de redes industriais,existem vários protocolos de comunica-ção, sendo alguns deles proprietários dosfabricantes dos equipamentos e outrosprotocolos abertos.

Ribeiro (1999) descreve o Profibus(Process Field Bus) como uma rede deinstrumentos de campos que opera auto-maticamente com uma grande base ins-talada de nós de campos.

Para Profibus (2016), quando se fala decomponentes em nível de campo, comoé o caso dos módulos de E/S,transdutores, acionamentos (drives), vál-vulas e painéis de operação, estes traba-lham em um sistema de automação atra-vés de uma via muito eficiente de comu-nicação que é o Profibus, no qual a trans-missão de dados é efetuadaciclicamente. Enquanto alarmes,parâmetros e diagnósticos são transmiti-dos somente quando necessários, demaneira acíclica.

Controlador de frequência paraalimentadores vibratórios

O movimento de granulados e materiaisparticulados através do método de vibra-ção é um dos mais eficientes na atualida-de. Transportadores vibratórios são apli-cados em muitos processos tecnológicospara transporte de granulares e movimen-to gravimétrico. Existem soluções clássi-cas na indústria para vibração dealimentadores baseados em tiristores etriacs, porém tais soluções não permitema variação da frequência para uma vibra-ção mais precisa.

Com base nessas limitações, foram de-senvolvidos os controladores defrequência para vibração dealimentadores. Basicamente, este

controlador é composto por um transfor-mador associado com um circuito eletrô-nico (retificadores, transistores, diodo)para controle e regulagem. Através destecircuito, é possível obter na saída docontrolador uma variação na frequênciada onda, podendo ser ajustável de 10(Hertz) Hz a 150 Hz. Além da variação dafrequência, a amplitude da onda tambémpode ser ajustável (SINIK, DESPOTOVIC,PALINKAS, 2016).

Conectado ao controlador de frequênciatem-se uma bobina eletromagnética queé o atuador da base vibratória, que reali-za o movimento necessário para o pro-cesso no qual será aplicado, podendo serna indústria farmacêutica, alimentícia epara matérias da construção civil (SINIK,DESPOTOVIC, PALINKAS, 2016).

Sensores

De acordo com Thomazini e Albuquerque(2007 p. 17), sensores são definidoscomo “dispositivos sensíveis a algumaforma de energia do ambiente que podeser luminosa, térmica, cinética, relacio-nando informações sobre uma grandezaque precisa ser medida, como: tempera-tura, pressão, velocidade, corrente, ace-leração, posição, etc”.

Para os autores supracitados, o sinal desaída de um sensor pode ser digital ouanalógico. O sensor analógico assumequalquer valor no sinal de saída ao longodo tempo, ou seja, são valores variáveisdesde que estejam dentro da faixa deoperação do instrumento. Pode ser utili-zado para medir pressão, temperatura,velocidade, distância, entre outros. Já ossensores digitais assumem apenas doisvalores no sinal de saída, que são inter-pretados como zero ou um. Podem serutilizados para detecção de passagem deobjetos, encoders, etc.

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Atualmente, existem sensores para apli-cações diversas. A seguir pode ser vistauma breve descrição do tipo sensor queserá utilizado para o desenvolvimentodeste trabalho, que é o sensor óptico.

Sensor óptico

Para Thomazini e Albuquerque (2007), ossensores ópticos são descritos comocomponentes eletrônicos que detectamqualquer material sem que haja contatomecânico entre eles. Esse sensor possuium dispositivo emissor que gera sinal deluz que é modulado em uma determinadafrequência e o receptor do sinal éacoplado a um filtro que somente consi-dera sinais com a mesma frequência doemissor.

Sensor óptico por reflexão difusa

De acordo com Thomazini e Albuquerque(2007 p. 33), “o sensor de detecção porreflexão difusa possui o emissor e o re-ceptor montados no mesmo dispositivo.A luz enviada pelo emissor cria uma re-gião ativa cuja presença de um objeto fazcom que a luz seja refletida de formadifusa, de volta ao receptor, ativando osensor [...]”.

Fibra óptica

É comumente utilizada juntamente comalguns modelos de sensores ópticos.Como afirma Thomazini e Albuquerque(2007), a fibra óptica conectada aosensor permite a transmissão do sinal lu-minoso do emissor ao local onde se de-seja detectar o objeto e também a recep-ção ou não recepção deste sinal lumino-so.

Bomba de vácuo

Conforme Paiva, Silva e Lima Júnior

(2010), a tarefa de um sistema debombeamento de vácuo é produzir e ga-rantir baixas pressões no interior de umacâmara de vácuo, sendo que a pressãonecessária para obtenção do vácuo deveser menor do que a pressão atmosféricapadrão que possui o valor de 101,325(kilopascal) kPA. Essa tecnologia de ge-ração do vácuo já é uma realidade emdiversos ramos da engenharia mecânicanas indústrias tendo como destaque a uti-lização do vácuo para fixação de peçasem um determinado processo produtivopara evitar fixadores como parafusos egrampos.

Sistema supervisório

Com a modernização das indústrias, ossistemas automatizados passaram poruma transformação e, com isto, foi possí-vel fazer uma integração na parte de su-pervisão e controle dos processos. Ossistemas supervisórios foram integradosaos processos trazendo maior flexibilida-de para a operação de uma planta indus-trial. Utilizando apenas o CLP, o opera-dor da planta não possui uma interfacepara controlar o processo, identificar alar-mes, mensagens, avisos ou um determi-nado momento em que deve ser realiza-da intervenção no processo. Por isso, fo-ram desenvolvidos os sistemassupervisórios que coletam essas informa-ções das variáveis do sistema as quaissão processadas pelo CLP e suainterface é mostrada de uma maneira sim-ples para o usuário do sistema, facilitan-do assim o entendimento do processo(SILVEIRA, SANTOS, 2007).

Para Silveira e Santos (2007, p.198),“Como substituição aos antigos painéisde operação, essas interfaces dotadasde tela gráfica colorida e teclado/mouseconferem ao sistema melhores condiçõespara o controle e supervisão do extenso

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número de variáveis existente num pro-cesso produtivo”.

Por meio da visualização gráfica em corese com alta definição, torna-se muito maisprático e rápido ao operador obter informa-ções precisas a respeito do processo. Emvez de um simples piscar de lâmpadas(como ocorria nos painéis de comando equadros sinóticos), o operador tem umamelhor visualização quando efetivamenteenxerga o abrir de uma válvula, o ligamentode um motor, ou outra informação do pro-cesso de maneira visual. Nesse tipo devisualização, faz-se uso extensivo de infor-mações por cores e textos, podendo-setambém dispor de elementos animados gra-ficamente [...] (SILVEIRA, SANTOS, 2007,p.199).

Proficy iFix

O Proficy iFix é uma ferramenta para su-pervisão e controle de qualquer tipo deprocesso industrial. É utilizada para cria-ção de interface homem máquina flexívele pode ser aplicável a projetos de peque-no ou grande porte, mantendo a robusteze confiabilidade. A sua interface é amigá-vel e completa. Está disponível para apli-cações isoladas, em rede, via web e emdispositivos móveis. Ainda, possibilita di-ferentes arquiteturas, adaptando-se facil-mente às necessidades dos usuários.Além de funções tradicionais como telasanimadas em tempo real, lista de alarmese gráficos de tendência, oferece recursospara relatórios, interface com banco dedados, scripts em VBA e blocos de fun-ção (AQUARIUS, 2016).


Com este trabalho, foi possível desenvol-ver a bancada de teste para a estaçãode selagem com todos os recursos ne-cessários para realização de testes empartes elétricas e mecânicas fora do am-biente produtivo de uma indústria farma-cêutica.

Após observar a dificuldade na execuçãodos testes na estação de selagem dentrode um ambiente produtivo e as grandeslimitações encontradas devido à área demanuseio dos produtos injetáveis reque-rer um comportamento asséptico adequa-do, a ideia para criar um ambiente de si-mulação em uma oficina especializada dalinha de envase facilitou as atividades deteste e manutenção que não precisamnecessariamente ser executadas no am-biente produtivo. Como exemplos podemser citados: o ajuste de sensores, padro-nização de parâmetros de vibração, ajus-te de componentes mecânicos e criaçãode procedimentos para investigação defalhas e problemas na estação.

Na figura 1 do Anexo A, é possível ver opainel elétrico concluído com todos oscomponentes necessários para o funcio-namento da bancada de teste, juntamen-te com a tela do sistema supervisório queé utilizado para operação de todas as fun-cionalidades. Também o painel deacionamento manual

da estação que pode ser utilizado paraacionamento da bomba de vácuo e docontrolador de vibração na ausência dosistema supervisório.

Na Figura 2 do Anexo A, é possível ob-servar o resultado após a montagem dabancada que tem como principal objetivoservir de suporte para a base vibratória epara o alimentador de selos.

O funcionamento da bancada de teste émostrado no fluxo da Figura 3 do AnexoA.

Após a montagem de todos os compo-nentes (dispositivos de proteção, coman-do, controlador de frequência para vibra-ção, controlador lógico programável, pro-gramação do controlador lógico

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programável- CLP e sistemasupervisório) foi possível obter-se o resul-tado esperado deste projeto que é umabancada de teste de fácil manuseio e comrecursos necessários para a realizaçãode testes em componentes elétricos emecânicos da estação de selagem.

CONCLUSÃO

Foi descrito detalhadamente o conceitoteórico para desenvolvimento e construçãode uma bancada para teste de uma esta-ção de selagem utilizada em uma máqui-na de envase de medicamentos injetáveis.Os equipamentos e componentes utiliza-dos para montagem da bancada foramrequisitados do estoque de uma oficina demanutenção da indústria farmacêuticaonde a bancada foi implementada. Issoproporcionou um baixo custo naimplementação deste projeto.

A bancada como um todo é uma soluçãode fácil operação para os usuários, poispossui um sistema supervisório intuitivo,o que facilita as atividades de testes eajustes dos componentes elétricos e me-cânicos da estação de selagem.

Por ser um ambiente que está fora da áreaprodutiva, pode ser utilizado para desen-volvimento de treinamento dos operado-res de uma indústria farmacêutica na es-tação de selagem da máquina de envase.Ainda, poderá facilitar a criação de no-vos padrões de investigação de falhas.Pois cada parte da estação pode ser vis-ta e estudada com mais detalhes.Por ser tratar de uma bancada de testes,qualquer componente elétrico ou mecâ-nico pode ser instalado facilmente.

Além dos objetivos alcançados, é umambiente que possui uma flexibilidadepara ampliação de suas funções, uma vezque possui componentes reservas mon-

tados no painel elétrico, código fonte doCLP e sistema supervisório abertos, fa-cilitando a inclusão de novas estações deuma máquina de envase de frascos paramedicamentos injetáveis.

Portanto, é possível concluir que todos osobjetivos esperados com a construçãodeste projeto foram atingidos e, após asua implementação, a bancada mostrou-se eficiente, além de ter obtido uma gran-de aceitação dos usuários durante as ati-vidades de teste e ajustes de componen-tes relacionadas à estação de selagem.

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Lima, M. R. T.*; Bahia, V.L.**; Melo, E.F.***

Resumo: O presente trabalho tem como foco a diminuição do alto número de avarias delocomotivas U20 relacionadas a Motor de Tração no corredor Minas-Bahia de transporte decargas a granel da Ferrovia Centro Atlântica, empresa do grupo Valor da Logística Integrada.São desenvolvidos estudos de caso, novas técnicas e formas de garantir a confiabilidadedas locomotivas U20 e de seus Motores de Tração. Mostra-se como o alto índice de avariasimpacta o Transit Time dos trens e aumenta o Trem Hora Parado no corredor Minas Bahia equal a influência das avarias de Motor de Tração também no volume do corredor, que inter-fere no volume da ferrovia como um todo.

Palavras-chave: motor de tração, locomotivas U20, Corredor Minas Bahia, avaria.

Abstract: This work focuses on reducing the high number of breakdowns of locomotivesU20 related the Traction Motor in bulk cargo transportation Minas Bahia corridor of FerroviaCentro Atlantica , group company Integrated Logistics Value. Case studies are developed ,new techniques and ways to ensure the reliability of locomotives U20 and its Traction Motors. It shows how the high rate of failures impact the Transit Time of trains and increases theTime Train Stopped in Bahia Gerais corridor and the influence of Traction Motor faults also inthe hallway of the volume , which affects the volume of the railway as a whole .

Keywords: Traction Engine , Locomotives U20 , Corridor Minas Bahia , Breakdown.

DIMINUIÇÃO DE AVARIAS DELOCOMOTIVAS U20 COM CAUSA

PRINCIPAL O CONJUNTO MOTOR DETRAÇÃO NO CORREDOR MINASBAHIA DA FERROVIA CENTRO

ATLÂNTICA: UM ESTUDO DE CASO

* Acadêmica do 10° período de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho.E-mail: [email protected]

** Engenheiro Eletricista. Especialista em Gestão Contábil e Controladoria Empresarial.*** Docente do curso de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho.

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INTRODUÇÃO

O Brasil é um país de dimensões continen-tais e tipicamente exportador de produtosagrícolas. Dentre esses produtos, há o flu-xo de transporte da soja que ocorre do inte-rior do país, regiões produtoras, para o lito-ral, região de escoamento, e dos portos oproduto é exportado para grandes regiõesconsumidoras como a China e Europa.Entre as formas de transportes utilizadaspara a exportação do grão da soja das áre-as produtoras para as áreas de escoamen-to, as mais comuns são o transporte rodo-viário e o transporte ferroviário.

O transporte ferroviário agrega caracte-rísticas importantes, tais como: grande ca-pacidade de carga, elevada eficiênciaenergética, alto custo de implantação, bai-xo custo de transporte e baixo custo demanutenção. O modal ferroviário no Bra-sil hoje é através das chamadas conces-sões nas quais um grupo privado comprado governo o direito de exploração e utili-zação dos bens públicos como Via Per-manente, Vagões e Locomotivas. As con-cessões ferroviárias começaram na dé-cada de 1990, com o fim da antiga RedeFerroviária Federal (RFFSA) e com oparticionamento da malha ferroviária emdiversas outras ferrovias como, por exem-plo, Ferrovia Norte Sul (FNS), FerroviaCentro Atlântica (FCA), Estrada de FerroCarajás (EFC), etc.

A FCA, hoje em concessão para a em-presa Valor da Logística Integrada (VLI),é dividida em Corredores, sendo eles:Centro-Leste, Centro Sudeste, Minas Rioe Minas Bahia. Os corredores têm impor-tâncias diferentes para a FCA/VLI, deacordo com as cargas que transportam eos volumes transportados, porém os prin-cipais produtos transportados no geralsão produtos agrícolas como Soja e Mi-lho. Em questão de volume transportado,o corredor Centro-Leste é o corredor com

maior volume transportado e o corredorMinas Bahia com o menor volume trans-portado em toda a FCA.

Apesar do pequeno volume transportado,o corredor Minas Bahia tem importânciapor sua longa extensão, atravessando MG,BA e SE, por ter em sua composição doisportos (Aratu e Terminal Portuário InácioBarbosa – TMIB) e por transportar cargasdiversas como grãos, minerais, combus-tíveis, toretes de madeira, dentre outros.

Nesse corredor rodam, como frota cativado corredor, Locomotivas U20 e U13, comcapacidade de carga de 2000HP e1300HP, respectivamente, e dos mais di-versos tipos de Vagões (Vagões tanque,Vagões gôndola, Vagões Hopper) comcapacidades de aproximadamente60.000 a 80.000 toneladas brutas.

As Locomotivas U20 são das décadas de1970 a 1990 (idade aproximada de 50 a30 anos) e contam com sistemas elétricos,eletrônicos, mecânicos e pneumáticos.Pela idade das Locomotivas e o esforçoconstante no transporte de cargas gerais,elas apresentam cada vez mais defeitoscríticos e constantes, chegando ao pata-mar de tornarem-se algo quase sem con-trole para as equipes de manutenção emoficina, manutenção no trecho e para osestudos mais aprofundados das equipesdos Grupos de Análise de Falhas – GAF.

Um desses problemas críticos é relacio-nado aos Motores de Tração - MT des-sas Locomotivas, uma vez que a Loco-motiva tem 06 MT e é o conjunto de maioresforço elétrico e mecânico. Pois é o con-junto responsável pela rotação das rodasda Locomotiva, ou seja, os MT sofrem to-das as interferências internas à máquina(excesso de corrente, de tensão, curto-circuito terra) e externas à máquina (calona via, excesso de graxa e vegetação navia, chuva, falta de areia).

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MATERIAL E MÉTODOS

Neste trabalho foi realizado um estudosobre o alto índice de avarias de Loco-motivas U20, com o objetivo deexemplificar e propor melhorias para tra-zer resultados positivos nos indicadoresde manutenção da empresa FerroviaCentro Atlântica – FCA. Inicialmente, fala-se de como é o real problema acerca dosMT no corredor Minas Bahia da VLI e emque nível encontrava-se em 2014. Poste-riormente, fala-se sobre as etapas do es-tudo de caso, as ações tomadas e formasde ação.

O alto índice e número de avarias comcausa Motor de Tração em LocomotivasU20 faz com que se torne importante umestudo mais aprofundado e o desenvolvi-mento de técnicas e formas de reduçãodesse número de avarias.

A diminuição nesse número de avariasestá diretamente relacionada à diminui-ção do Trem Hora Parado – THP, do cor-redor Minas Bahia, com a diminuição doTransit Time – TT, do corredor e com aconfiabilidade das locomotivas U20, me-didos em KMEF (que mede a quantida-de de quilômetros rodados entre as fa-lhas) e MKBF (que mede a quantidade dequilômetros rodados entre reboques).

Para o desenvolvimento do estudo, foramutilizadas ferramentas de análise de fa-lhas, tais como:

Estratificação: consiste no agrupamen-to de dados sob vários pontos de vista,de modo a focalizar a ação. Foram anali-sados os fatores equipamento, material,operador, tempo, entre outros. Atravésdessa avaliação, será necessário delimi-tar o foco nas ações propostas.

Folha de V erificação: formulário no qualos itens foram verificados para a obser-

vação do problema, com o objetivo defacilitar a coleta e o registro dos dados.

Gráfico de Pareto: gráfico de barras ver-ticais que dispõe a informação de formaa tornar evidente e visual a priorização detemas. Consiste em disponibilizar as in-formações coletadas em metas numéri-cas a serem alcançadas.

Técnica de brainstorming: é uma ativi-dade desenvolvida para explorar apotencialidade de um grupo a partir dosobjetivos pré-determinados. Através des-sa técnica objetiva-se encontrar os fatos,gerar a ideia e encontrar a solução.

5W2H: é um mapeamento das atividadespropostas no qual ficará estabelecido oque será feito, quem fará o quê, em qualperíodo de tempo, em qual área da em-presa e todos os motivos pelos quaisessa atividade deve ser feita. Atravésdessa ferramenta de gestão, foi realiza-do um questionamento para entrevistacom mantenedores e especialistas técni-cos da área.

Levantamento de dados: o levanta-mento de dados foi baseado nas pesqui-sas bibliográficas, entrevistas e dadosfornecidos pela empresa analisada. Osdados poderão subsidiar futuras açõesnecessárias para a melhoria e desenvol-vimento de processos nos defeitos rela-cionados aos motores de tração. Os da-dos fornecidos foram primordiais paraanálise do problema em questão, foi oponto de partida para o estudo.

- A pesquisa bibliográfica foi utilizada paraarrecadar dados relativos a alguns traba-lhos já publicados para o fornecimento deinformações que contribuam para o temaem estudo.

- As entrevistas realizadas foram paradefinição e análise das manutenções de

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reparos leves e pesados dos motores detração, com o intuito de verificar se elasestão conforme o padrão desejado paraa confiabilidade de manutenção.

Técnicas: foram adotadas técnicas deinvestigação e análise. Análise sistêmicade falhas relacionadas à quebra de mo-tores de tração e investigação das ocor-rências.

- Analisar perfil dos testes de eficiênciaquanto à abordagem do conjunto depropulsão e característica do perfil fun-cional dos executantes que passarampelo teste de eficiência.

- Identificar aderência quanto àcapacitação técnica nos procedimentosde preventiva de toda equipe de execu-ção nas células de Reparos Pesados eReparos Leves de motores de tração.

- Levantar histórico de todas as loco-motivas que apresentaram incidênciade corretivas nos diagnósticos de falhasdo sistema de tração, estudar o diag-nóstico efetuado pelos executantes tra-çando o perfil das falhas.

- Desenvolver roteiro de prioridadespara corretiva das locomotivas críticaspara direcionamento nas oficinas.


No corredor Minas Bahia, ao transportardiversos produtos, seus veículos puxamcomposições ferroviárias, porém no anode 2014 esse modelo de Locomotiva teveum alto índice de avarias, conforme da-dos extraídos da base de dados FBOX(sistema de controle de dados de manu-tenção).

Dentre os veículos desse corredor, tem-se a frota de Locomotivas U20. Nessafrota de veículos do corredor MinasBahia, as Locomotivas U20 represen-taram mais de 80% do total de avarias.Dentre as 485 avarias de LocomotivasU20, em uma estratificação, conformeFigura1, percebe-se que 15%, ou seja,73 avarias, tiveram como causa os mo-tores de tração, acompanhado por Con-trole de Propulsão e de Aderência, com8% e 7%, respectivamente, represen-tando 41 e 35 avarias.

Figura 1 - Conjunto acumulado de avarias, frota U20.

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O diagrama de Pareto está diretamenterelacionado à Lei de Pareto, conformeessa lei, 80% das consequências decor-rem de 20% das causas. Apesar de te-rem sido identificados 4 problemas comoconsequência principal, nos estudos des-se trabalho, a tratativa foi apenas nos pro-blemas relacionados aos Motores de Tra-ção, representando 28% das causas doconjunto acumulado. As demais causasnão serão analisadas neste estudo.

1- Fluxograma para recebimento dosMT

Em decorrência das ações propostas foicriado o fluxograma que aprova ou nãoMT recuperados na Oficina deDivinópolis- EDV, diminuindo, assim, onúmero de retrabalhos de MT’s recupe-rados na oficina de Componentes da VLI/FCA.

O fluxograma proposto reduziu o númerode eventos relacionadas à Falha na Fa-bricação ou Reparação do Material. Sen-do assim, ao adotar o fluxograma, o checkde recebimento dos MT, uma ficha deaprovação era preenchida, seguindo ocheck dos itens básicos para aprovaçãodo MT’s, reduzindo falhas na fabricaçãoou reparação do material.

2- Controle de Componentes

A segunda ação proposta foi o Controlede Componentes instalados nas Locomo-tivas. Este controle faz com que seja pos-sível saber quando um componente foiinstalado em uma Locomotiva e a partirdessa data contar a vida útil média docomponentes, prevendo sua falha pordeterioração e fazendo com que o com-ponente seja substituído antes que ocor-ra a falha por causa daquele conjunto es-pecifico. Através das análises realizadas,viu-se que ainda não foi possível a verifi-

cação de ganhos, uma vez que o controlefoi instalado em julho de 2015, sendoprojetados possíveis ganhos apenas apartir de 12 meses (1 ano). Após essecontrole ter iniciado, espera-se que hajaganhos a partir do segundo semestre de2016.

3- Treinamento das equipes

O treinamento das equipes de atendimen-to em trechos de atuação (Wilson Lobato- EWL e Corinto - ECO) e das equipes deInspeções Periódicas (Montes Claros -EMC e Wilson Lobato - EWL) fez com queo número de retrabalhos de oficina e deatendimentos de trecho diminuísse, cau-sando a redução de avarias do MT emum período mínimo de 21 dias (tempo devencimento das Inspeções Preventivasdas Locomotivas), nem que múltiploseventos acontecessem devido a um mes-mo sintoma de avaria de Locomotiva.Com este trabalho, foi adquirido um gan-ho na redução dos eventos por falhas fun-cionais, o que demonstrou uma diminui-ção de 5 para 2 avarias do primeiro parao segundo semestre de 2015, represen-tado uma diminuição de 60%.

4- Status dos MT

O controle dos status do MT em Locomo-tivas U20 ocorreu após a identificação deque nas Locomotivas havia mistura de MT(motores com diferença de isolação nasua armadura), causando falhas e inter-cedendo diretamente no sistema de tra-ção da Locomotiva. A mistura de mode-los diferentes causa um “stress” para osistema e faz com que as partes dele tra-balhem sempre sobre o esforço excessi-vo, causando danos aos MT’s instalados.

No decorrer das análises, foram levanta-dos os status do MT de todas as Loco-motivas U20. Esse controle teve uma evo-

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lução, com prioridades dadas às Loco-motivas U20 MP pela importância queelas têm para o Corredor Minas Bahia,pois elas são responsáveis pela produ-ção do maior volume do corredor no trans-porte de grãos (soja e milho) do terminalde Pirapora- EPP até a Estação de Wil-son Lobato- EWL, localizada na cidadede Pedro Leopoldo-MG.

A frota U20 possui um total de 74 loco-motivas, dentre essas, 26 são Locomoti-vas U20 MP. Iniciou-se a equalização detodas as Locomotivas U20 MP para mo-tores de tração A20.

5- Restrições Da VP

No início do trabalho, foi levantada a pos-

sibilidade de restrições da Via Permanen-te – VP (setor responsável pela manuten-ção das estradas ferroviárias) serem umdos fatores de causas das falhas. Em umaanálise mais aprofundada e acompanha-mento de trens, foi possível perceber quemuitas vezes as Locomotivas, ou emsúmula, os MT não apresentaram umaavaria no momento exato que passampela restrição de VP, mas em viagensseguintes. Isso acontece porque o esfor-ço é excessivo. Entrentato, não a pontode avariar um MT.

Conforme a Figura 2, chega-se a umaevolução final, trazendo ganhos ex-pressivos para o corredor Minas Bahiae, consequentemente, para a VLI/FCA.

Figura 2 - Evolução do número de avarias no primeiro semestre de 2015

Percebe-se a evolução e a diminuição emtrês das cinco causas mais estudadas. AFalha de Variável Externa manteve-seigual do primeiro para o segundo semes-tre, Já a Falha por Deterioração aumen-tou. Seguem os pontos negativos:

· Falha por deteriorização - percebe-seque ainda não foi possível a verificaçãode ganhos, uma vez que o controle foiinstalado em julho de 2015, forampossíveis ganhos apenas a partir de 12meses (1 ano) após o controle ter

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iniciado, espera-se que haja ganhos apartir do segundo semestre de 2016;

· Falha de Variável Externa- Falha ex-terna ao material ou conjunto, interferên-cia externa à locomotiva, são falhasincontroláveis pelo processo de manu-tenção.

Em um comparativo de 2014 para 2015,é ainda mais expressiva a diminuição donúmero de avarias, um total de 73 avari-as caindo para 48, número este que re-presenta uma diminuição de 66% no totaldas avarias.

O total de 25 avarias de redução de dife-rença de 2014 para 2015 é composto por:

· 4 avarias a menos com causa Repa-ração ou Fabricação do Material;

· 9 avarias a menos com causa Falhapor Deterioração;

· 8 avarias a menos com causa FalhaFuncional;

· 3 avarias a menos com causa Falhade Variável Externa;

· 1 avaria a menos com causa Falta deMaterial.

CONCLUSÃO

O trabalho aqui apresentado foi desenvol-vido com o intuito de diminuir o númerode avarias de Locomotivas U20 com cau-sa MT. Além disso, ganhos financeirosforam consideráveis para a VLI/FCA. Taisganhos foram em torno de R$800.000,00(oitocentos mil reais), compostos da se-guinte forma:

· R$ 200.000,00 - que seriam usadospara reparação de MT em EDV e que

não foram devido a não terem avaria-do;

· R$ 600.000,00 - que seriam de toda aparada do trem, considerando desloca-mento da equipe de atendimento, aestrutura da oficina para recuperação,dentre outros.

Além disso, houve ganhos intangíveisquanto a essa diminuição de avariascomo o aumento de segurança das equi-pes de atendimento, que não foram ao tre-cho por 25 vezes atender trem paradocom causa MT, ganho em conhecimentodos eletricistas, que foram treinados no-vamente, diminuição do THP, aumento daDisponibilidade Física (DF) de Locomo-tivas, que antes precisavam entrar sem-pre em oficina para tratar MT isolados poravarias no trecho, dentre outros.

Este trabalho trouxe em 2015 um novopatamar em relação a avarias de MT emLocomotivas U20 e teve como base paranovo cálculo de meta 45 avarias, que foio atingido nesse ano.

Ainda, a supervisão de Locomotivas deMontes Claros começou a tratar de for-ma diferenciada as avarias de MT, tratan-do caso a caso e trazendo para “dentrode casa” tratativas mais eficazes, o quetrará ainda mais ganhos para 2016.

No ano de 2016, será realizada a conti-nuidade do projeto com o intuito de, atéjunho de 2016, finalizar a equalização dosMT em Locomotivas U20 MP. Daí em di-ante, será dada prioridade e início aos tra-balhos em Locomotivas Convencionais,equalizando, também, os MT nessas lo-comotivas, para diminuir cada vez mais onúmero de avarias com essa causa.

Fatores importantes auxiliarão o projetono ano de 2016 como, por exemplo, o Pla-

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no Especial de Manutenção (PEM)Entressafra que trará ainda maisconfiabilidade para os MT e para as Lo-comotivas U20 MP no geral. O PlanoEntressafra foi criado no corredor MinasBahia para ser realizado na oficina deMontes Claros e dar às Locomotivas U20MP uma maior confiabilidade. O PEM-ES(Plano Especial de Manutenção -Entressafra) tem este nome por ser pro-gramado para realização no período debaixa safra no grão, período este em quehá menos demanda de Locomotivas U20MP. Este é o período de Entressafra e di-minuição da demanda e transporte deprodutos no terminal de Pirapora TIPI.Serão realizadas manutenções corretivas,preventivas e preditivas em itens consi-derados críticos de acordo com os mo-dos de falha mais comuns no ano de2015, considerando itens elétricos, pneu-máticos, mecânicos e eletro-eletrônicos.O plano foi de extrema importância e pos-sibilitou a elevação no nível deconfiabilidade se comparado 2015 como ano corrente (2016), até o momento.

Este projeto mostrou-se, também, impor-tante por mostrar às equipes de trabalhoda manutenção do corredor Minas Bahiaque é possível encontrar-se em outro pa-tamar quando se diz respeito a avariasde Locomotivas.

REFERÊNCIAS

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SELLITTO, M. Formulação estratégicada manutenção industrial com basena confiabilidade dos equipamentos.Produção, v.15, n. 01, p.044-059, 2005.

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Amancio, A.D.*; Assis, F.K.**; Melo E.F***

Resumo: Este trabalho apresenta um estudo de caso que tem como objetivo constatar aeficiência técnica e econômica de um sistema fotovoltaico conectado à rede elétrica emuma residência de 143m², localizada em Várzea da Palma, Minas Gerais. Para isso, foi feitauma simulação de uma implantação na residência indicada. O método utilizado foi atravésde pesquisas técnicas e científicas e também através do apoio de um simulador solar. Essemétodo apontou a radiação solar e a pesquisa indicou quais os materiais mais viáveis paraa instalação desse sistema, detectando assim a eficiência da escolha dos materiais em umsistema fotovoltaico conectado. A energia produzida através desse sistema aponta as van-tagens e indica a viabilidade econômica que diminui o custo com a concessionária distribui-dora local. Caso seja armazenada, a energia poderá ficar até mesmo livre de custo, emborao investimento inicial tenha um retorno em longo prazo, sendo compensado através doaumento da tarifa de energia elétrica. Este sistema gerou uma economia de R$2.662,50 deganho anual, o que comprovou a eficiência técnica e econômica do sistema fotovoltaicoconectado à rede (Sistema Grid-tie).

Palavras-chave: energia; fotovoltaico; Grid-tie; econômica.

Abstract: This paper presents a case study that aims to establish the technical and economicefficiency of a photovoltaic system connected to the grid in a residence of 143m², located inVárzea da Palma, Minas Gerais. For this was made a simulation of a deployment at theresidence indicated. The method used was through technical and scientific research andalso through the support of a solar simulator. This method pointed to solar radiation and thesurvey indicated that the most viable materials for the installation of this system, therebydetecting the efficiency of choice of materials in a connected photovoltaic system. The energyproduced by this system points out the advantages, indicating the economic viability whichreduces the cost to the local distribution concessionaire or if stored may be even free of cost,although the initial investment has a return in the long run, being offset by increase in electricitytariff. This system generated savings of R $ 2,662.50 annual gain, proving the technical andeconomic efficiency of the photovoltaic system connected to the network (System Grid-tie).

Keywords: energy; PV; Grid-tie; economic.

EFICIÊNCIA TÉCNICA E ECONÔMICADE UM SISTEMA FOTOVOLTAICOCONECTADO À REDE ELÉTRICA

(GRID-TIE)

* Acadêmico do Curso de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho - Montes Claros - MinasGerais - Brasil.

** Docente das Faculdades Santo Agostinho – Montes Claros - Minas Gerais - Brasil. Graduação em Enge-nharia Elétrica.

*** Docente das Faculdades Santo Agostinho - Montes Claros - Minas Gerais -Brasil.

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1 INTRODUÇÃO

No Brasil, a maior parte da energia é pro-veniente de fontes hidrelétricas, que de-pendem do volume de água dos rios parasua geração. Com a crise de energia (sé-culo XX), percebeu-se a exagerada de-pendência por combustíveis fósseis comopetróleo, gás natural e carvão mineral. Emum país de contrastes climáticos, mantero nível de produção de energia é um de-safio que pode levar à estagnação docrescimento industrial e econômico dopaís. Para isso ser evitado, faz-se neces-sário manter os recursos hídricos prote-gidos e procurar novas alternativas.

O avanço técnico-científico constata queo aproveitamento da energia gerada pelosol é inesgotável na escala terrestre, tan-to como fonte de calor quanto de luz. Essaé hoje uma das alternativas energéticasmais promissoras para prover a energianecessária ao desenvolvimento humano.A radiação solar pode ser diretamenteconvertida em energia elétrica por meiode efeitos da radiação (calor e luz) sobredeterminados materiais semicondutorescomo o silício. Este é um efeitofotovoltaico que decorre da excitação doselétrons na presença da luz solar.

Os sistemas fotovoltaicos captam a ener-gia de luz solar e produz corrente elétrica.Esta corrente, após ser coletada, será pro-cessada por inversores eletrônicos e uti-lizada para reduzir a conta de eletricida-de ou tornar o consumidor totalmente in-dependente em energia elétrica. Esse sis-tema de energia fotovoltaica com eletrici-dade traz assim uma economia nas tari-fas de eletricidade. Assim, uma residên-cia que instalar um sistema fotovoltaico,além de diminuir o consumo de energiaelétrica convencional, terá um abasteci-mento de no mínimo 25 anos.

Toda a energia gerada pelo sistema

fotovoltaico é imediatamente injetada narede elétrica, sendo consumida interna-mente ou exportada para concessionári-as de acordo com os níveis de geração econsumo instantâneos. O sistema de cré-ditos de energia foi criado no Brasil coma publicação, em abril de 2012, da reso-lução nº482 da Agência Nacional de Ener-gia Elétrica (ANEEL). Esta resolução au-torizou a micro e a minigeração de ener-gia elétrica para consumo próprio a partirde fontes renováveis e alternativas comsistemas de geração conectados às re-des elétricas de baixa tensão.

2 MATERIAL E MÉTODOS

2.1 Projeto de sistema fotovoltaicoconectado à rede elétrica

O estudo deste projeto deverá constataros objetivos deste trabalho e mostrar aeficiência técnica e econômica de um sis-tema fotovoltaico conectado à rede elé-trica.

A utilização de uma pesquisa técnicae científica poderá detectar as vanta-gens da implantação de um sistemafotovoltaico, provando a viabilidade ea economia de energia através do usodo sistema fotovoltaico conectado àrede.

A proposta é a implantação deste pro-jeto em uma residência de 143m², lo-calizada em Várzea da Palma – MG,com uma conexão à rede elétricabifásica de baixa tensão de consumoequivalente a 262kWh/mês, o que re-presenta um consumo de uma famíliacom quatro moradores. O estudo levouem consideração as seguintes carac-terísticas da cidade:

- localização;- clima;- temperatura.

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2.1.1 Localização

O sistema fotovoltaico deverá ser insta-lado em uma residência familiar de143m², situada no Norte de Minas Ge-rais, no alto da Bacia do São Francisco,na cidade de Várzea da Palma. Seu cli-ma é árido, com latitude 17,60° e longi-tude 44,7325°, com grande incidência deraios. Ainda, apresenta uma temperatu-ra acima de 30°.

2.1.2 Dados da irradiação

Os dados da irradiação referem-se à radi-ação captada na área durante um determi-nado tempo no local utilizado para a insta-lação do sistema fotovoltaico. Neste caso,em uma área de 100kWh /m² de irradiação,foram captados 100 quilowatts de radiaçãoem uma hora por metro quadrado. Os da-dos obtidos mostram uma irradiação glo-bal, uma irradiação inclinada e uma irradia-ção difusa, como mostra a Tabela 1.

O resultado mostra que a radiação édifusa porque o sol está encoberto pelasnuvens, portanto irá ter uma irradiaçãosolar média anual de 1,81kWh/m²/dia.Essa radiação difusa somada com a ra-diação direta total, que não sofre nenhumdesvio causado pela atmosfera vindo di-retamente do sol, terá uma irradiação glo-bal média anual de 5.60 kWh/m²/dia. Aradiação inclinada mostra que, com a in-clinação aproximada dos módulos a 18°,as placas fotovoltaicas poderão ter mai-

Fonte: Adaptado de América do Sol (2016)

Tabela 1. Dados da irradiação

or aproveitamento de irradiação, comuma média anual de 5,92 kWh/m²/dia.

2.1.3 Consumo elétrico

Os módulos fotovoltaicos devem ser ins-talados voltados para a direção norte eapresentar uma inclinação favorável ecorresponde à latitude da localização daresidência indicada no estudo deste pro-jeto. A Tabela 2 indica como poderá ser oconsumo elétrico ao mês.

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2.1.4 Dimensionamento do sistemafotovoltaico

O dimensionamento do sistemafotovoltaico deverá determinar os tipos demateriais e equipamentos.

As 12 contas de energia em uma residên-cia em Várzea da Palma/MG apresenta-ram um consumo total de 3.145,00kWh,o que resultou em um consumo médio de262kWh/mês. Como visto anteriormente,o índice Solarimétrico local é de 5,92 kWh/m²/dia.

A partir de alguns cálculos necessários, épossível chegar a uma potência nominaltotal das placas fotovoltaicas para insta-lação, atendendo ao consumo médio daresidência:

- O dimensional (kWh/mês) deverá sertransformado em (Wh.mês), multipli-cando por 1000. Para calcular o consu-mo que está medido em um mês, parao consumo médio de um dia, bastadividir a grandeza mês por 30 e seobterá o consumo em dia, portanto:

262 kWh/mês = 262000 Wh/mês e262000 Wh /30 = 8.733,33 Wh/dia.

O cálculo da potência nominal total da ins-talação das placas para este sistema foiobtido através do resultado do consumomédio em dia e através do índice local,conforme a equação 1 abaixo:

Pt=Cm/In (1)Pt=8.733,33 / 5,92+1,5 kW

Sendo:

Pt - Potência nominal total da instalaçãofotovoltaica em watts (W).Cm- Consumo médio em dia (Wh/dia).In - Índice Solarimétrico local em (kWh/m²).

2.2 Módulos fotovoltaicos

A partir do cálculo da potência nominalvisto anteriormente, o total da instalaçãodas placas para o sistema é de 1,5 kWp.Nessas condições, poderá ser utilizadoum painel fotovoltaico policristalino de250W e , através dessa potência nomi-nal, deverá ser realizado o cálculo dos

Tabela 2. Consumo elétrico

Fonte: Adaptado de América do Sol (2016)

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números dos módulos fotovoltaicos ne-cessário para atender à potência nomi-nal do gerador, como mostra a equação2:

N=Pt/Pp (2)N=1500 Wp/250 Wp=6 módulos

Sendo:

N - Números de módulos.Pt - Potência nominal total da instalaçãofotovoltaica em Wp ( watt pico ).Pp – Potência nominal de cada painel emWp ( watt pico).

A indicação para os sistemas conectadosà rede são os módulos de 60 células, uma

vez que os níveis de tensão costumam sermais elevados do que em sistemas autô-nomos. Os módulos adequados serão deYingli YL250P 29b (250Wp) de silíciopolicristalinos. Este produto é de alta efi-ciência e comprovada qualidade e dura-bilidade, além da disponibilidade no mer-cado e o preço.

Com base no cálculo visto anteriormen-te, o sistema projetado será compostode 6 módulos de 250Wp ligados em sé-rie, resultando em um sistemafotovoltaico que é muito utilizado paraenergia solar residencial e também paraaplicações maiores. Ainda, possuemcertificado do Inmetro, Classe A. A Tabe-la 3 mostra as especificações técnicasdesse produto.

Tabela 3. Especificações técnicas e condições padrões de teste (STC*)

2.3 Inversor

O inversor poderá ser o Fronius Galvo 2.0-1(2.000W). Este inversor possui uma potên-cia máxima de saída em 2,0kW e suporta osistema projetado, composto por um stringcom 6 módulos de 250Wp, que fornecerá

uma potência máxima ou de pico igual a 6 x250W = 1500W ou 1,5kW, sendo este ade-quado para o projeto. Possui sistema demonitoramento integrado, apresentandouma ótima relação custo/benefício eautoconsumo. A Tabela 4 abaixo mostra asespecificações técnicas desse produto.

Fonte: Adaptado de Neosolar (2016)

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2.4 Materiais elétricos de proteção

Neste projeto, para a instalação será uti-lizado um quadro de proteção correntecontínua da ABB. Dentro deste quadroestarão presentes equipamentos que têma função de seccionar o circuito de alimen-tação em corrente contínua, antes de serligado ao inversor, o que facilita a manu-tenção e ajustes quando necessário.

A vantagem da utilização desse quadrodeve-se ao fato dele suportar 1 string deaté 12 painéis fotovoltaicos e por ser umacaixa IP40 (instalação interna) onde os 6painéis fotovoltaicos propostos pelo pro-jeto serão ligados em série e conectadosno quadro pelo string.

O quadro será composto dos seguintesequipamentos:

- 1 disjuntor bipolar de corrente contínua10 A;- 1 chave seccionadora corrente contínuade 16 A e 660 V;- 1 DPS corrente contínua para os pólospositivo e negativo;- 5 prensa-cabos para passagem doscabos (entrada, saída e terra).

2.5 Cabeamento e Conexões

Para realizar as conexões, serão utiliza-dos 30 metros de cabo solar PrysmianTecsun PV1-F 4 mm° 1kV por suportaruma corrente de 55 ampères com uma

Tabela 4. Parâmetros elétricos e físicos do inversor Fronius Galvo 2.0-1

Fonte: Adaptado de Neosolar (2016)

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temperatura máxima de 60°C segundo ofabricante.

Pelo fato da instalação ser externa e parater maior facilidade para conexão entreos painéis, deverão ser utilizados

conectores específicos para realizar asligações dos módulos em série ou para-lelo. O tipo escolhido para essa conexãofoi MC4. A Figura 1 abaixo mostra exem-plos de instalação em painéis comconectores MC4.

Figura 1 - Instalação em painéis com conectores MC4

Fonte: Neosolarenergia (2016)

2.6 Medidor bidirecional

Para acompanhar esse processo, serápreciso um medidor eletrônico polifásicobidirecional que possui funcionalidadesas quais auxiliam na identificação de ir-regularidades da instalação, no combateàs perdas comerciais e podem contarcom interfaces de comunicação, regis-trando assim o consumo e geração dainstalação (consumo líquido bidirecional).

2.7 A estrutura e sua aplicação

A estrutura deve ser compatível com osmódulos FV, devendo respeitar os requi-sitos de montagem estabelecidos pelofabricante.

A superfície do gerador fotovoltaico deve

ter a mesma inclinação que a do telha-do. A distância entre a superfície domódulo e a cobertura do telhado deve sersuficiente para permitir a eficaz ventila-ção do módulo e evitar o acúmulo dedetritos (folhas, flores, etc.) que possamobstruir o escoamento da chuva. O ar-ranjo deve respeitar a distância mínimado SPDA.

Todos os equipamentos de montagemdeverão ser instalados de acordo com asespecificações do fabricante e com aNR35 - Trabalho em altura. Odetalhamento, fabricação e montagemdas estruturas metálicas deverão estar deacordo com as normas da ABNT e demaisnormas pertinentes. A Figura 2 mostracomo será a estrutura aplicada na resi-dência.

62


2.8 Materiais e equipamentos

Este projeto deverá ser regularizado jun-to à concessionária e de acordo com aResolução 482 /2012 da ANEEL.

Os materiais e equipamentos usadospara a implantação de um sistemafotovoltaico conectado à rede (Grid-tie)foram:

- Painéis fotovoltaicos policristalinos de6x250Wp;

- Inversor Grid-tie de 1x2000W;

- Materiais elétricos de proteção;

- Suporte para 6 painéis fotovoltaicos de250Wp (instalação em teto);

- Medidor bidirecional.

2.9 Cálculo de viabilidade econômica

Para um projeto fotovoltaico conectado àrede elétrica, faz-se necessária uma aná-lise da eficiência solar, uma viabilidadetécnica, estrutural e econômica do localonde deverá ser implantado este sistema.

Para efeito de cálculo estimado da pro-dução, a radiação média diária anual con-

siderada foi de 5,92 kWh/m²/dia e a inso-lação média diária anual (IS) foi de 6h/dia.O Sistema Fotovoltaico instalado consis-te em seis módulos com 1,65m² cada,totalizando uma área incidente de16,50m² e potência nominal total (PN) de1,5kWp. O inversor utilizado tem eficiên-cia (N1) de 96%.

A produção estimada para o período deum mês (PE) pode ser obtida através daequação 3:

PE=PNxISxN1x30 (3)PE=PNxISxN1=1,5x6x0,96x30=259,2kWh

Sendo:

PE- Produção estimada das placasfotovoltaica para o período de ummês.

PN- Potência nominal do geradorfotovoltaico.

IS - Insolação média diária anual.

N1 - Eficiência do inversor.

A instalação do sistema FV conectado àrede elétrica terá um custo relativo, con-forme apresentado na Tabela 5.

Figura 2 - Aplicação de uma estrutura FV

Fonte: Projeto Técnico Fotovoltaico Eletrobrás (2013)

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Considerou-se para efeito do estudo deviabilidade econômica o valor total gastocom material e mão de obra envolvida ea informação de que o consumo é superi-or a toda potência gerada. O custo totalenvolvido foi de R$ 20.624,74.

A análise foi feita mediante o cálculo doganho pecuniário anual (GA) em regimecompensatório, tendo como base a quan-tidade de potência gerada mensalmente(PE) e o custo de um quilowatt/hora, queé de 0, 856. De acordo com distribuidoralocal (CEMIG), pode ser obtido através da

seguinte equação 4:

GA=12xPExTx (4)GA=12x259,2x0,856=R$2.662,50

Sendo:

GA - Ganho anual em abono convertidoem dinheiro.PE - Produção estimada das placasfotovoltaicas para o período de um mês.Tx – Taxa de custo em quilowatt/horaestabelecida pela distribuidora de ener-gia local.

Tabela 5. Custos de materiais para instalação FV

Fonte: Neosolar (2016)

64


O Período de Retorno Simples (PRS), emanos, é calculado mediante a divisão docusto total do Sistema Fotovoltaico peloganho pecuniário anual, podendo ser ob-tido através da seguinte equação 5:

PRS=I/E (5)PRS=(investimento)/ (economia por ano)PRS=(R$ 20.624,74) (R$ 2.662,50)PRS=7,746 ~= 7 anos e 8 meses

3 RESULTADO E DISCUSSÃO

Através do sistema fotovoltaico, os pai-néis policristalinos captaram energia so-lar e a transformaram em energia elétricalimpa e renovável. A radiação captada nolocal da instalação produziu uma radiaçãomédia diária anual de 5,92 kWh/m²/dia,uma insolação média diária anual de 6h/dia e trouxe uma produção estimada equi-valente a 259,2kWh/mês. A economiarepresentada pelo ganho anual é com-pensatória e aponta uma eficiência técni-ca e econômica deste projeto com umaredução de R$ 2.662,50, tendo comobase o gasto da taxa com a distribuidoralocal que é de 0, 856 quilowatt/horas, oque pode aumentar o ganho anual quan-do ocorrer aumento nas tarifas determi-nadas pela distribuidora local. Apesardeste projeto apresentar um gasto totalcom materiais para esta implantação, queé de R$ 20.624,74, ainda assim a econo-mia será relevante.

O investimento é compensatório e o perí-odo de retorno poderá ser possível em

sete anos e oito meses e o sistema, comoum todo, tem a durabilidade prevista para25 anos.

Os dados apresentados acima confirmama eficiência deste sistema fotovoltaico,comparando os gastos com a concessi-onária antes e após a sua implantação.Apresentou um total de eletricidadeconsumida de 3145kWh antes da insta-lação e um total de produção estimadode 3110,4kWh após a instalação do sis-tema fotovoltaico. Essa economia gera-da pelo sistema fotovoltaico, com exce-ção do mês de janeiro que passou da taxamínima de 50kWh estabelecida pelaCEMIG, mostra que o consumidor deveráficar isento do gasto com a concessioná-ria local. Mesmo assim, terá um consumoanual de uma eletricidade fornecida pelarede de 141,6 kWh, podendo acumularcrédito se o consumo de eletricidade uti-lizado pelo consumidor não ultrapassar oconsumo gerado pelo sistemafotovoltaico.

Nesse caso, teve um crédito acumuladoanual de 107 kWh, que pode ser utilizadodurante um prazo de 60 meses, confor-me mostrado anteriormente. A Tabela 6demonstra o total mensal e anual do con-sumo elétrico, ainda aponta como seria oconsumo elétrico pela operadora sem osistema fotovoltaico, com o sistemafotovoltaico, eletricidade fornecida pelarede e a eletricidade fornecida para arede.

65


Através da Figura 3, observa-se que aeletricidade fornecida para a rede pode-rá ser transformada em acúmulo de ener-

Tabela 6. Consumo elétrico

gia produzida pelo sistema fotovoltaico,bem como em crédito pela operadora lo-cal.

Figura 3 - Resultado do Consumo elétrico

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O sistema também foi programado pararepassar automaticamente para a redetoda a energia que foi produzida e não foiconsumida, podendo chegar até a taxamínima cobrada pela concessionária.Essa economia gerada pagará em pou-cos anos, que já foram apontados acima,o investimento gasto neste projeto e de-pois passará a ter lucro, pois a tendênciados preços da tarifa junto à concessioná-ria é subir, o que apresentará vantagenseconômicas e também a valorização doimóvel local.

4 CONCLUSÃO

Com este trabalho, conclui-se que é pos-sível e viável, do ponto de vista técnico eeconômico, a instalação de um SistemaFotovoltaico com geração conectada àrede de baixa tensão.

Este estudo demonstrou a facilidade dainstalação de um Sistema Fotovoltaicoconectados à rede de baixa tensão e dei-xou claro que não existem dificuldadestécnicas para consolidação dessa formalimpa de energia elétrica.

O estudo, assim como o levantamentodas diferentes tecnologias de GD comsistemas fotovoltaicos disponíveis nomercado e a legislação vigente atual pos-sibilitaram o esclarecimento sobre qualtopologia e arranjo mais adequados aoobjetivo de redução do consumoresidencial por geração própria.

Os dados obtidos neste projeto, cálculos,análises e avaliações, no que concerneao dimensionamento, mostram a eficiên-cia da instalação de um sistemafotovoltaico conectado à rede e deixamexplícitos os potenciais, custos e vanta-gens deste empreendimento.

O estudo de caso evidenciou que, com

um correto dimensionamento, o SistemaFotovoltaico implementado gera cerca de259,2kWh de energia elétrica por mês,que representará economia aproximadade R$ 2.662,50 (dois mil seiscentos esessenta e dois reais e cinquenta centa-vos) por ano, podendo variar dependen-do das tarifas contratadas com a conces-sionária local (CEMIG) para fornecimen-to de energia.

Ao analisar o sistema fotovoltaicoconectado à rede elétrica, conclui-se queele é eficiente, econômico e que poderábeneficiar as linhas de transmissão deenergia adiando e reduzindo investimen-tos na rede. Ainda, poderá trazer um cus-to benefício para a concessionária deenergia local.

REFERÊNCIAS

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BRANDÃO, B. R.*; MELO, E. F.**; RODRIGUES, M. V. P.***

Resumo: A energia elétrica é um fator indispensável para o crescimento de um país. Nosúltimos anos, vem ocorrendo situações novas em que os recursos tradicionais para gera-ção de energia elétrica ou se tornaram escassos ou seus efeitos passaram a ser discutidospelo efeito negativo que gera na natureza. Com essa situação, foi colocado o desafio desuprir as necessidades energéticas inerentes ao processo de crescimento econômico comutilização de recursos das fontes tradicionais limitadas à sua disponibilidade e ao impactoambiental, com a utilização de novas fontes renováveis, com baixo impacto ambiental ecom o seu custo de produção aceitável. Neste trabalho, a utilização da energia solar e eólicacomo fonte de geração de energia elétrica foi colocada como alternativa para compor amatriz energética do país. Propôs-se a utilização dessas fontes alternativas com a intençãode suprir as necessidades do aumento da demanda estimada para os próximos anos.

Palavras-chave: Energia elétrica; geração de energia; economia; sustentabilidade; fontesrenováveis.

Abstract: Electricity is an essential factor in the growth of a country. In recent years it hastaken place new situations where traditional resources for electricity generation or havebecome scarce or their effects have been discussed by the negative effect that generates innature. With this situation has put the challenge to meet energy requirements inherent in thegrowth process, economical with the use of resources from traditional sources limited totheir availability and the environmental impact as well with the use of new renewable energysources with low environmental impact and the cost of producing acceptable. In this paperthe use of solar and wind power as a source of electricity generation, was placed as alternativesources to compose the country’s energy matrix. Which proposed the use of these alternativesources intended to meet the needs of increasing the estimated demand for the comingyears.

Keywords: Electricity; power generation; economy; sustainability; renewable sources.

ENERGIA SOLAR E EÓLICA COMOALTERNATIVA NA ILUMINAÇÃO

PÚBLICA EM MONTES CLAROS – MG

* Acadêmico de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho – Montes Claros – Minas Gerais -Brasil. Autor correspondente: [email protected]

** Docente do Curso de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho – Montes Claros – MinasGerais - Brasil.

*** Docente do Curso de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho – Montes Claros – MinasGerais - Brasil. Engenheiro Eletricista, Especialista em Sep e Segurança do Trabalho.

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INTRODUÇÃO

O homem necessita de fontes de energiapara manter, prolongar e tornar mais con-fortável a sua própria sobrevivência, ma-nipulando-as através do tempo.

Iniciando sua manipulação com a desco-berta do fogo, o ser pré-histórico deu umsalto nas suas rudes condições de vida.A descoberta da energia favoreceu o pro-gresso da humanidade, com isso o ho-mem conseguiu domar e usar a força ani-mal como única forma de produzir ener-gia mecânica. Assim, passou a utilizá-lano transporte de cargas, tração de veícu-los e para a movimentação de máquinasrudimentares.

A partir dos séculos XVII e XVIII, com odesenvolvimento e utilização de máquinasmovidas a vapor e dos motores de com-bustão interna, o consumo de combustí-veis antes limitados às atividades domés-ticas e de subsistência cresceuexponencialmente.

Com as previsões de exaustão das fon-tes baseadas nos hidrocarbonetos, a Ci-ência procura alternativas energéticas norico manancial oferecido pela natureza,isto é, recursos abundantes, limpos ereutilizáveis como as fontes de energiasrenováveis, energia eólica, biomassa,geotérmica, hídrica, hidrogênio, oceanose solar.

As fontes de energias renováveis, no ge-ral, causam um pequeno impacto ao meioambiente. Portanto, são excelentes alter-nativas ao sistema energético tradicional,principalmente, numa situação de lutacontra a escassez d’água, poluição at-mosférica e o aquecimento global.

O presente trabalho versa sobre a ener-

gia solar e eólica. A energia solar é cap-tada através dos painéis solares, forma-dos por células fotovoltaicas que sãotransformadas em energia elétrica, umadas vantagens será a não poluição aomeio ambiente. Já a energia eólica éaquela gerada pelo vento e tem uma for-ma de obtenção de energia de fontes to-talmente renováveis, limpas e não produzqualquer tipo de poluente.

O estudo justifica-se pelo fato de que umaimplantação de um sistema de energiasolar e energia eólica em postes de ilu-minação pública na cidade Montes Cla-ros - MG trará mais economia, renovaçãoe desenvolvimento para a cidade.

Os tipos de energia eólica e solarcorrespondem a uma energia limpa erenovável. Além disso, são elementoscomplementares da matriz energética.Com isso, há uma preocupação em re-duzir a produção de energia com energi-as não renováveis, que trazem com elasos impactos ambientais.

O presente estudo teve como objetivodemonstrar a viabilidade técnica e eco-nômica na implantação de postes híbri-dos através do desenvolvimento de umprotótipo, do levantamento do custo parasua implantação e viabilidade técnica eeconômica, bem como da apresentaçãodas vantagens ambientais e sociais douso da energia eólica e solar.

A implantação da energia solar e eólicaem postes de iluminação possibilitará adiminuição nos custos socioeconômicos,a valorização ao meio ambiente, melhoriana qualidade de vida das pessoas e ge-ração de novas oportunidades de empre-go e renda para a população, bem comoa promoção da sustentabilidade e do de-senvolvimento da cidade.

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MATERIAL E MÉTODOS

O protótipo do poste híbrido desenvolvi-do no presente trabalho teve como basea metodologia proposta por Ximenes(2015), com escala de 1:50. O desempe-nho deste protótipo possibilitou verificara eficácia e viabilidade do sistema. O re-ferido pesquisador, provavelmente, irá lan-çar em 2020 o primeiro poste de ilumina-ção pública 100% alimentado por energi-as eólica e solar. Com modelos de 12 e18 metros de altura (feitos em aço, fibrade carbono e alumínio especial), mesmomaterial utilizado em aeronaves comerci-ais. Esse modelo de peça terá três metrosde comprimento e, na realidade, é a peça-chave do poste híbrido, que tem forma deavião.

Tecnicamente, as asas do avião abriga-ram células solares que captaram raiosultravioletas e infravermelhos por meio dosilício, transformando-os em energia elé-trica (até 400 watts), que é armazenadaem uma bateria fixa alguns metros abai-xo. Cumprindo a mesma tarefa de gerarenergia, estão as hélices do avião. Assimcomo as naceles (pás) dos grandes cata-ventos espalhados pelo litoral cearense,a energia (até 1.000 watts) é gerada apartir do giro dessas pás. Cada posteserá capaz de abastecer outros três aomesmo tempo. Ou seja, um poste com um“avião” – na verdade um gerador – é ca-paz de produzir energia para outros doissem gerador e com seis lâmpadas leds.(ARQUITETOSECIA, 2015).

As lâmpadas leds são mais eficientes emais ecológicas, uma vez que não utili-zam mercúrio, como as fluorescentes com-pactas, e possuem aproximadamente50.000 horas de vida útil dia e noite, o quecorresponde a cerca de 50 vezes maisque as lâmpadas em operação atualmen-te. Quanto à luminosidade, as leds sãooito vezes mais potentes que as conven-

cionais. (ARQUITETOSECIA, 2015).

Por meio dessas duas fontes, funcionandoparalelamente, o poste terá autonomia deaté sete dias, ou seja, é à prova de apagão.As baterias do poste híbrido têm autono-mia para 70 horas, ou seja, se faltarem ventoe sol 70 horas, ou sete noites seguidas, aslâmpadas continuarão ligadas, enquanto ahumanidade seria extinta porque não seconsegue viver sete dias sem a luz solar.(XIMENES, 2015, p.1)

A Figura 1 apresenta o poste híbrido deXimenes (2015).

Figura 1 - Poste Híbrido

Fonte: Arquitetosecia (2015).

O protótipo, desenvolvido de acordo coma metodologia do Ximenes (2015), com-posto por 1 metro de madeira compen-sado, 2 metros de tubo de aço com diâ-metro de 3/4’, 1 cooler de computador de2,4 W, 4 placas solares formadas por cé-lulas fotovoltaicas de 0,5 A cada, 2 bateri-as de íon lítio de 12 V e 7,2 A, 3 Metros decabo de mm², 1 rolamento 6200 ZZ, 1hélice de ventilador com 30 cm e 3 pás, 1luminária com 3 leds de 3,2 ~ 3,4 V e 20

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mA, 4 diodos de 24 V e 1 ponteretificadora de 8 A e 600 V.

As células fotovoltaicas captam toda aenergia solar e a transforma em energiaelétrica, que é armazenada em uma dasbaterias de íon lítio. Seguindo a mesmaordem de gerar energia, a hélice do ven-tilador com o giro de 360 graus acompa-nhando o vento dá todo apoio à energiasolar, de modo que toda energia eólica étransformada em energia elétrica e arma-zenada em outra bateria que se encontrano poste.

Durante uma semana, as placas foramtestadas para verificar a tensão, correntee potência gerada para carregar as bate-rias. Foi utilizado um multímetro minipa,modelo ET-3200, o qual foi inserido emsérie com as baterias. A escala utilizadafoi de 20 V em corrente contínua, as pon-tas de prova foram conectadas diretamen-te aos pólos da bateria e a tensão medi-da.

As condições meteorológicas foram ana-lisadas através de observações visuais eclassificadas como: céu limpo, parcial-mente nublado e nublado.

As placas foram expostas ao sol duranteum período de 12 horas em um local compoucas interferências (sombras, árvores,casas e etc.) e a tensão de saída das pla-cas foi medida nos horários: 06:00; 9:00;12:00; 15:00 e 18:00 horas.

O tempo de carga da bateria será esti-mado utilizando a Equação 1:

Tcarga= Ibat/Imedia

(1)

Tcarga - tempo de carga

Ibat – corrente nominal da bateria

Imedia – corrente media do dia

Foram realizados testes na geraçãoeólica para verificar sua eficiência com autilização de um ventilador em três velo-cidades diferentes, com vazão de 3 m³/s,2m³/s e 1m³/s; o ventilador ficou a ummetro de distância do gerador. Os valo-res de tensão e correntes foramregistrados utilizando um multímetrominipa ET-3200A.

O ventilador foi ligado de frente para ogerador eólico e a sua tensão foi regis-trada. A velocidade do ventilador foi alte-rada a cada um minuto.

Para medir a corrente, foi inserido umresistor de 100 ohms na saída do geradorem série com um multímetro. O ventiladorfoi ligado de frente para o gerador eólico ea sua velocidade foi alterada a cada umminuto e sua corrente foi registrada.

Para implantar esse sistema em escalareal, foi feito um levantamento de custosdos componentes e calculado o tempo depayback simples apenas como simula-ção, com base na substituição de duasluminárias de 400 W.

Os componentes e seu custo são mos-trados na Tabela 1.

Tabela 1 – Materiais para implantação real

* Não foi calculada a fiação necessária para interligar os postes devido às distâncias variarem.

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Os testes foram realizados no perío-do de 5 dias, do dia 14 de maio aodia 19 de maio de 2016. A Tabela 2

mostra a tensão medida na bateriaantes de serem executados os demaistestes.

Tabela 2 - Tensão medida na bateria


A Figura 2 retrata o protótipo proposto nes-te trabalho para implantação de postes hí-bridos na cidade de Montes Claros – MG.

Seguindo a ordem de atestar e demons-trar a sua viabilidade técnica e econômi-ca, obteve-se uma alternativa de utilizaçãode energia renovável em soluções benéfi-cas ao meio ambiente e à população.

Figura 2 – Poste Híbrido

Os testes foram realizados no perío-do de 5 dias, do dia 14 de maio aodia 19 de maio de 2016. A Tabela 3

mostra a tensão medida na bateriaantes de serem executados os demaistestes.

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Dado início aos testes, a bateria estavacom uma carga de 2V, assim é possívelverificar que houve um carregamento de6,2V no primeiro dia e foi mantida umacarga média de 11,75V nos dias 3, 4 e 5.

Após as medições da carga da bateria,foram verificadas as condiçõesmeteorológicas que são mostradas na Ta-bela 4.

Tabela 3 - Tensão medida na bateria

Tabela 4 - Condições meteorológicas

De acordo com as condiçõesmeteorológicas, foi possível verificar o fun-cionamento das placas em diversas con-dições de sol.

As placas fotovoltaicas foram expostas ao

tempo e suas tensões de saída forammedidas metodicamente a cada três ho-ras.

A Tabela 5 mostra a tensão medida nasplacas.

Tabela 5 - Tensão medida nas placas

É possível verificar que nos dias com céulimpo a sua tensão teve picos de 15V,enquanto nos dias nublados a maior ten-são medida foi de 9V.

A Tabela 6 apresenta os resultadosregistrados das correntes de carga dabateria.

Tabela 6 - Corrente de carga medida na bateria

75


Com base na corrente medida na bate-ria, verificou-se que é possível carregá-laem um dia de sol pleno com 4,5 horas,em dias nublados é possível carregar a

bateria com 7 horas de exposição.

Os testes de tensão gerados com a ener-gia eólica são mostrados na Tabela 7.

Tabela 7 - Tensão medida no gerador

Mesmo com a variação de sua velocida-de, a tensão gerada manteve-se constan-te, porém a frequência apresentou valo-res variados. O que não interfere na ge-ração, pois o gerador possui uma ponte

retificadora que torna a saída em tensãocontínua pulsante.

Os testes da corrente no gerador eólicosão mostrados na Tabela 8.

Tabela 8 - Corrente do gerador eólico

Os testes registraram uma corrente de 0,2A. A potência total gerada é de 0,6 watts.

O custo de implantação de um projeto emescala real é de R$ 4.326,00 (quatro miltrezentos e vinte e seis reais) para aten-der dois postes. O tempo de payback sim-ples é de três anos.

Com base no levantamento solar e eólicorealizado na cidade de Montes Claros -MG, a implantação de postes híbridos éviável. Sua maior limitação ainda é o cus-to de aquisição e implantação de algunssistemas, já que os módulos fotovoltaicosainda têm um custo elevado. De acordocom a implantação proposta, o poste hí-brido é de baixo consumo e o seu custode R$ 4.326,00 (quatro mil trezentos e vin-te e seis reais) não será tão elevado, secomparado ao valor pago por poste devapor de mercúrio de 400 W em um ano,ou seja, mesmo com os valores dos

módulos sendo altos, a utilização delesem postes híbridos compensa.

A escassez d e água gera uma discus-são entre pesquisadores e especialistassobre energias renováveis, pois, com otempo, haverá necessidade de recorrera outras fontes de energias, principalmen-te a energia renovável, que jamais se es-gotarão, como por exemplo, a energiaeólica, energia solar, dentre outras.

No passado, o homem preocupava-se coma posse de minerais, de carvão e de bor-racha, o que chegou a levar alguns paísesa envolver-se em guerras para controlar adisponibilidade desses produtos. Atual-mente há um malefício, o aquecimento glo-bal, e com ele tem surgido a preocupaçãocom o uso de combustíveis que causemum menor impacto no meio ambiente.(CUORE, 2010).

76


Tolmasquim (2003) relata que as inova-ções tecnológicas acarretaram um de-senvolvimento positivo dos esforços deinvestigação. Também revela que a huma-nidade pode encontrar soluções para asnecessidades energéticas através de flu-xos inesgotáveis de energia que vem dosol, do vento, das plantas e da própria ter-ra, na qual há abundância de vento forte,de sol intenso, de plantações ricas e abun-dantes, chuvas fortes e calor geotérmico.

Ainda segundo Tolmasquim (2005), a uti-lização da energia eólica no mundo paraa produção de eletricidade em larga es-cala vem sendo cada vez mais difundidaem diversos países de todos os continen-tes. Iniciada na Europa, com Alemanha,Dinamarca e Holanda, e também nosEstados Unidos, a energia eólica estáhoje presente em vários outros países daEuropa como Espanha, Portugal, Itália,Bélgica e Reino Unido, além de ter umacrescente penetração em países da Amé-rica Latina, África e Ásia.

A energia eólica está entre as fontes al-ternativas de energias renováveis maisbaratas (considerando a razão entre ocusto da turbina e sua potência nominal).Ademais, o seu custo continua a cair como aprimoramento tecnológico e amaximização da eficiência das máquinas.O comércio das turbinas eólicas no mun-do desenvolveu- se rapidamente emtecnologia e tamanhos durante os últimos15 anos.

O vento, forma indireta de energia solar,resulta da movimentação do ar quente quesobe no equador e se desloca para asregiões polares, num movimento regular.O aproveitamento da energia dos ventospara geração de energia elétrica é maisrecente. Consiste na transformação dire-ta de energia cinética dos ventos em ener-gia mecânica e, finalmente, em eletricida-de. (TUNDISI, 2002).

As fontes de energia solar e eólica, alémde contribuir para uma matriz energéticalimpa e diversificada, criar empregos erenda, podem ter um papel significativona universalização do serviço de energiaelétrica. O aproveitamento da energiasolar fotovoltaica, da biomassa e de pe-quenas quedas d’água representam so-luções adequadas e competitivas paralocalidades isoladas onde a única alter-nativa, quando possível, são os gruposgeradores a diesel, amplamente conhe-cidos pelo seu alto custo de operação emanutenção, bem como pelo seu poten-cial de poluição local e global.

CONCLUSÃO

A análise apresentada neste trabalho per-mite verificar a importância da geraçãode energia elétrica através da energiasolar e eólica. O consumo de energia écada vez maior e sua produçãocrescentemente diversificada. Assim, con-clui-se que a energia elétrica é uma des-sas diversidades que atende a requisitosecológicos.

É possível afirmar que essas fontes gera-doras sempre comporão a matriz comoenergia complementar, especialmentepelos seus custos de produção, mesmocom a tendência de serem decrescentesao longo dos próximos anos.

No aspecto ambiental e social, que é im-portante nos dias atuais, energia solar eeólica são consideradas energias limpas.Assim, elas têm como vantagens a redu-ção de impacto ambiental e social, o quepropicia uma maior qualidade de vidapara a população, a geração de novosempregos e renda, a promoção dasustentabilidade e o desenvolvimento nacidade.

De acordo com os dados do AtlasSolarimétrico da CEMIG - 2012, o valor

77


médio de irradiação e temperatura da ci-dade de Montes Claros – MG considera-do foi de 6,19 kWh a cada 12 horas.

Para implantação do protótipo apresen-tado, o custo foi de R$ 4.326,00 (quatromil trezentos e vinte e seis reais). Com aimplantação de uma indústria nacionalvoltada para esse setor, tem-se o poten-cial para baixar os custos de implantação,que ainda é o principal entrave para a uti-lização de energias alternativas erenováveis.

De acordo com o estudo realizado e odesenvolvimento do protótipo, que ates-tou sua viabilidade técnica e econômica,concluiu-se que a implantação de posteshíbridos na cidade de Montes Claros – MGé viável, onde se tem uma alternativa van-tajosa, a contribuição para o desenvolvi-mento sustentável.

REFERÊNCIAS

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FERREIRA, I. L. S. 1; MELO, E. F. 2; COSME, E. A. 3

Resumo: A área de automação é uma das que mais apresenta avanços no mundo, tantopara projetos de utilidade civil quanto militar. Uma subárea em constante ascensão no meioda automação corresponde aos Smart Builds (Estacionamento Inteligente) que podem terinteligência ou não. Estacionamentos inteligentes tornam a vida das pessoas mais confor-táveis e seguras. A proposta deste trabalho é adaptar a um estacionamento uma placa comum microcontrolador e controlar as vagas desse estacionamento. A parte eletrônica é com-posta de uma placa da plataforma Arduino, junto com sensores LDR, LEDs e um displaylcd. A lógica é, ao estacionar, o sensor LDR envia a informação de ocupação da vaga para oArduino que executa o código e encaminha os comandos para os LEDs e para o display lcd.

Palavras-chave: Smart Builds, Arduino, automação, microcontrolador, LDR.

Abstract: Automation area is one of the fastest presents advances in the world both for civiland military utility projects. A subarea steadily rising in the middle of automation are the SmartBuilds (Smart Parking) which may have intelligence or not. Smart parking make life morecomfortable and safe people. The purpose of this course conclusion work is to adapt to aparking lot a board with a microcontroller and control the parking spaces. The electronicsconsists of an Arduino platform board, along with LDR sensors, LEDs and LCD display. Thelogic is to park the LDR sensor send the job occupation information for the Arduino to execu-te the code by sending commands to the LEDs and the LCD display.

Keywords: Smart Builds, Arduino, automation, microcontroller, LDR.

ESTACIONAMENTO INTELIGENTEUTILIZANDO PLATAFORMA ARDUINO

* Acadêmico do 10º Período de Engenharia Elétrica das Faculdades Santo Agostinho.** Professora das Faculdades Santo Agostinho, Doutora em Fitotecnia.*** Professor das Faculdades Santo Agostinho, Mestre em Tecnologia da Informação.Email:[email protected]

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INTRODUÇÃO

Atualmente, o grande avanço dastecnologias de telecomunicações einformática trouxe mais dinamismo paraa sociedade, principalmente na área dacomunicação, seja por meio de mensa-gens via internet, rádio, satélite, entre ou-tros. Entretanto, para conseguir acompa-nhar esse ritmo de vida cada vez maisapressado, faz-se necessário que as pes-soas desloquem-se, com muita antece-dência, até a faculdade, trabalho, banco,etc. Além do trânsito desordenado (engar-rafamentos, congestionamentos, aciden-tes, danos ambientais e à saúde humanarelacionados à poluição atmosférica edesconforto para a maioria da populaçãoem geral), existe um problema cada vezmais comum que é encontrar vagas paraestacionar.

De acordo o DENATRAN - Departamen-to Nacional de Transito (2013), nas gran-des cidades, o trânsito transformou-se emuma catástrofe urbana. Isso se deve aoaumento da quantidade dos veículos me-diante a facilidade de compra, por gran-de parte da população, o que levou as ci-dades a apresentarem um enormeacúmulo de problemas que criaram con-dições precárias de infraestrutura relaci-onadas ao trânsito como: sinalização ina-dequada, deficiência no transporte públi-co, falta de estacionamentos, má conser-vação das vias urbanas, resultando emcondições desastrosas, entre outros.Essa situação exige intervenções do go-verno, sejam elas paliativas ou utilizaçãode altos valores em recursos financeirospara projetos, que nem sempre são asmais viáveis.

Nesse contexto, este trabalho busca umaalternativa com objetivo de organizaçãodos estacionamentos rotativos, de formaque, ao adentrar no estabelecimento,cada condutor de veículo possa ser infor-

mado antecipadamente onde há espaçovazio para se direcionar por meio de umatela de um display. Isso permitirá que eco-nomize seu tempo, além de proporcionarconforto, eficiência a todos os usuários ereduzir o stress do dia a dia, tão comumna atualidade. Além disso, as empresasterão economia com o número de funcio-nários para monitorar o estabelecimento.

Diante desse quadro, a proposta destetrabalho é a criação de um sistema inteli-gente de monitoramento de veículos den-tro dos estacionamentos, sejam eles noâmbito privado ou público, baseado naplataforma open source Arduino, com autilização de sensores que indicarão alocalização das vagas disponíveis atravésde uma tela posicionada na entrada doestacionamento.

Vários países têm percebido a importân-cia desse tipo de estacionamento pararedução das dificuldades encontradas nomundo moderno. Assim, o tema a ser abor-dado trata-se do desenvolvimento de umestacionamento automatizado controladopelo Arduino e por sensores de presença.

Automação é um sistema de equipamen-tos eletrônicos e/ou mecânicos que con-trolam seu próprio funcionamento, quasesem a intervenção do homem. Automaçãoé diferente de mecanização. A mecaniza-ção consiste simplesmente no uso de má-quinas para realizar um trabalho, substitu-indo assim o esforço físico do homem. Já aautomação possibilita fazer um trabalho pormeio de máquinas controladas automatica-mente, capazes de se regularem sozinhas(PINTO, 2005, p.9).

O conceito de Smart Building surgiu nosEUA na década de 1980. Segundo Ne-ves (2002), o edifício inteligente é aqueleque integra, de maneira racional, os re-cursos técnicos, sistemas e tecnologiasdisponíveis de maneira a disponibilizarum meio ideal ao desenvolvimento deuma atividade pelo homem.

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O Arduino é uma plataforma física de com-putação de fonte aberta fácil de usar, combase em uma placa simples de entrada/saída (input/output, ou I/O), e em um am-biente de desenvolvimento para sua pro-gramação (BANZI, 2011).

MATERIAL E MÉTODOS

O hardware do estacionamento é forma-do por uma maquete e pela parte de ele-trônica que utiliza: um arduino MEGA2560, 5 sensores ldr, um display LCDNokia 5110, dez LEDs. Em questões desoftware, tem-se o Arduino controlandosensores, além de um código que contro-la as vagas livres.

O projeto foi realizado em quatro etapas.A primeira etapa foi o planejamento doprojeto e seu estudo bibliográfico. A se-gunda etapa foi marcada pelo início daredação do trabalho e pela compra dos

materiais necessários para a montagemda maquete. A terceira etapa realizadacorrespondeu aos primeiros testes, àmontagem da maquete e da programa-ção do Arduino. Por fim, a quarta etaparealizada foi a redação final do trabalho.

A segunda etapa do desenvolvimento doprojeto, assim como descrito, foi a com-pra dos materiais, dentre eles o ArduinoMEGA 2560, LEDs, sensores de presen-ça LDR, base de isopor e umaprotoboard.

Depois da compra dos materiais neces-sários, foi realizado um estudo sobre ofuncionamento das entradas e ligações doprotoboard. Em seguida, realizou-se amontagem dos componentes eletrônicosna placa. Assim, passou-se para a fasede testes.

O primeiro realizado foi o do LCD Nokia5110 (Figura 1).

Figura 1 - T este do LCD Nokia 51 10.

Após o teste do LCD, realizou-se o testedos LEDs junto ao LDR para detecção do

Fonte: Autor.

estado da vaga.Vaga no estado livre (Figura 2).

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Após, serão apresentados os testes comos demais equipamentos. Por fim, paracontrolar todos os dispositivos do proje-to, foi incluído um microcontroladorArduino MEGA 2560. Além de controlaros dispositivos, o Arduino recebe um si-nal do sensor LDR que indicará se houvemudança no status da vaga. Depois des-sa verificação do status das vagas, oArduino enviará um comando para osLEDs para informar se a vaga está livre

Figura 2 - LED vaga livre

Fonte: Autor.

Figura 3 - LED vaga ocupada

Fonte: Autor.

ou não. Logo depois, foi montada amaquete com todos os materiais do pro-jeto.

A maquete utilizada neste trabalho tevesua construção inteiramente com mate-riais econômicos e de fácil montagem.Na representação da maquete, foram uti-lizados: um quadrado de 50x50 cm deisopor, que teve como base um isoporcortado em pequenas partes e coloca-

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do nas extremidades da base que sim-bolizam as paredes do estacionamento;um pequeno retângulo de isopor, usadocomo suporte para o display que repre-senta a placa de informação das vagasdisponíveis; hastes de ferro, que servemde base para o telhado; 4 tubos de pa-

pel, que representam os postes no inte-rior deles; os fios, que foram conectadose estendidos ao Arduino. Os leds e ossensores foram fixados nos tubos demaneira estratégica e estes foram inter-ligados ao Arduino. A Figura 4 apresen-ta o projeto pronto.

Figura 4 - Estacionamento com todas as vagas ocupadas

Com a maquete pronta, foi realizada umanova etapa com o objetivo de programaruma rotina na linguagem do Arduino. Paraisso, foi utilizado o programa Arduino queé um compilador de linguagem paraArduino. Esse compilador possui exem-plos práticos e uma documentação com-pleta para permitir um desenvolvimentorápido na programação dosmicrocontroladores Arduino. Essa plata-forma é extremamente indicado parainiciantes e profissionais que desejam

facilidade e velocidade para desenvolverprojetos.

Em um trecho do código exibido na Figu-ra 5, é possível observar que “luzlida” éutilizado para receber o valor da correnteelétrica tratada pelo LDR e executar umaação, conforme programado no código.No caso abaixo, é criada uma estruturade programação “if” que irá identificar seo valor da corrente elétrica está abaixo dovalor 50 e, caso esteja, irá ligar um LED.

Fonte: Autor.

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RESULTADOS

O sistema de detecção de vagas em es-tacionamento foi implementado a partir dautilização da plataforma de prototipagemAduino. Foram feitos testes em ambientesimulado com a utilização de uma estru-tura modelo, desenvolvida em formato deuma maquete que satisfaz diversos mo-delos de estacionamentos existentes e detamanhos indefinidos. A figura 4 represen-ta também alguns resultados do sistemaalgoritmo e circuito, ou seja, do softwaree hardware do protótipo.

Na figura citada acima, é possível notar osistema proposto em funcionamento e asimulação do sistema quando todas asvagas estão ocupadas. É possível perce-ber que, conforme a quantidade de vagasocupadas, o número de vagas livres é dis-posto nos displays localizados na entra-da do estacionamento. No entanto, segun-do a situação da vaga, um sinal luminosoé acionado. Para o estado livre, o sinalacionado é verde, para o estado ocupa-do o sinal é vermelho. Já as vagas espe-ciais possuem cores diferentes, azul paralivre e vermelho para ocupado. É impor-tante ressaltar que o sistema foi testadoinúmeras vezes de forma segura econfiável. O percentual de erros encontra-

dos no sistema como um todo é relativa-mente pequeno, o que torna possível asua aplicação.

CONCLUSÃO

O desenvolvimento urbano acelerado de-manda uma evolução no modo como ascidades são gerenciadas atualmente. Ocrescimento e a concentraçãopopulacional exigem um crescimento pro-porcional dos serviços prestados à popu-lação para a manutenção da sua qualida-de de vida.

Sendo assim, o investimento em SmartBuildings mostra-se não apenas comouma melhoria adicional ao desenvolvi-mento tecnológico dos ambientes nasmetrópoles atuais, mas como uma solu-ção necessária que deverá estar presen-te na maioria dos planejamentos urbanosfuturos.

Para tal, a evolução das Tecnologias deInformação e Comunicação é fundamen-tal. Apesar de já se ter diversos exemplosde implantação com resultadossatisfatórios, a melhoria constante e abusca pela padronização das ferramen-tas empregadas na formação da platafor-ma para os Smart Buildings é que garan-

Figura 5 - Código de leitura do LDR

Fonte: Autor.

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tirá o sucesso e o alcance dos objetivosdessa tecnologia.

REFERÊNCIAS

BANZI, Massimo. Primeiros passoscom arduino . 1ª Ed. São Paulo:Novatec Editora Ltda., 2011. 232p.

DEPARTAMENTO NACIONAL DETRÂNSITO – DENATRAN. Disponívelem: <http://www.siiepe.ufsc.br/wp-content/uploads/2013/10/C-

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PINTO, F. da C. Sistemas deAutomação e Controle . 1ª Ed. Vitória:Editora CST Arcelor Brasil, 2005. 333p.

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REVISTA DE


Ciências Exatas

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Ciências Exatas

e Tecnológicas

revista da faculdade de ciências exatas e tecnológicas das...

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