Fas@elétrica - Volume 2 N.1 - 2012 by Faculdades Santo Agostinho

FAS@ELÉTRICA, v. 2, n. 1

Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas Santo Agostinho

Editor Técnico José Albuquerque Junior

FAS@ELÉTRICA . Revista Científica do Curso de Engenharia Elétrica . v. 2, n.1/2012

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Apresentação A Revista Eletrônica de Engenharia Elétrica - Fas@elétrica foi criada em 2012, como resultado da evolução natural dos trabalhos e atividades desenvolvidos em seminários e simpósios das Faculdades de Ciência Exatas e Tecnológicas Santo Agostinho – FACET de Montes Claros. Esta Revista será mais um meio de publicação acadêmica que tem seu público-alvo composto pela comunidade de Engenharia de Engenharia Elétrica, formada por professores e alunos de graduação e pós-graduação, além de profissionais atuantes empresários nesta área e em outras áreas correlatas. A Revista tem como objetivo fomentar a disseminação de conhecimento em Engenharia Elétrica, através da publicação de artigos que apresentem conceitos, metodologias e resultados teóricos e práticos que contribuam para o desenvolvimento das empresas, dos profissionais, da sociedade e da produção científica. A informação técnico-científica é essencial para o desenvolvimento tecnológico, econômico e social mesmo considerando os problemas de distribuição e disseminação de periódicos impressos, a Revista Eletrônica Fas@elétrica optou por se tornar um veículo de publicação eletrônico. A política editorial da revista está idealizada na concepção do acesso livre e gratuito na disseminação do conhecimento científico.

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Sumário Comportamento de Motores de Indução de Grande Porte Diante Afundamentos de Tensão na Linha de Subtransmissão Thiago M. Silva, Esp. Nilson César A. Maia...................................................................

Utilização de Controladores Lógicos Programáveis em Automação Residencial Wesckley Costa Simões Almeida ; Ms. Ramon Risério Dourado Leite............................

Up-Grade do Sistema de Instrumentação Convencional Analógica para um Sistema de Instrumentação Digital de uma Indústria Cimenteira em Montes Claros/MG: um Estudo de Caso Alexandre Mascarenhas Leite; Esp. Edmar Alves Cosme.................................................

Provedor de Internet Banda Larga Para Uso em Condomínios Fechados Gustavo Alves Almeida Neves; Ms José Albuquerque Junior..........................................

Sistema de Irrigação Rural Utilizando Controlador Lógico Programável Ildemilton Alves Cordeiro; Esp Marcus Vinícius Pimenta Rodrigues................................

Retrofit no Sistema de Alimentação de Combustível Sólido do Forno de Clínquer João Nelson Moreira Souza; Esp Edmar Alves Cosme....................................................

Estudo Comparativo entre o uso de um Chuveiro com Dispositivo Eletrônico de Controle de Temperatura frente a um Chuveiro Convencional Lucélio Ferreira Dos Santos; Esp Edmar Alves Cosme.................................................

Ordenha Mecânica Automatizada Robson Soares Resena; Esp. Edmar Cosme Alves.........................................................

Estudo Técnico sobre a Utilização de Pequena Central Hidrelétrica na Represa do Rio Mosquito Dennis Ricardo Nogueira de Sá; Ms. Ramon Risério Dourado Leite................................

Sistema de Controle e Monitoramento Residencial Via Internet Utilizando CLP Davidson Georgie Almeida Veloso; Ms José Albuquerque Junior.....................................

Planejamento de Projeto de Telefonia Celular em uma Zona de Sombra entre os Municípios de Montes Claros e Coração de Jesus Igor Versiani Souza ; Ms. Reinaldo de Souza Xavier........................................................

Automação Independente do Sistema de Dosagem da Máquina Denim Guilherme de Freitas Santos; Dr. Nilton Alves Maia..........................................................

Automação de um Sistema de Alarme e Combate a Incêndio de um Edifício Inteligente João Maycon Moura Valadares; Ms. Reinaldo de Souza Xavier.......................................

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EQORQTVCOGPVQ"FG"OQVQTGU"FG"KPFWÑ’Q"FG"ITCPFG"RQTVG" FKCPVG"CHWPFCOGPVQU"FG"VGPU’Q"PC"NKPJC"FG"UWDVTCPUOKUU’Q" " " " THIAGO M. SILVA; ESP.NILSON CÉSAR A. MAIA

Cduvtcev"/"Voltage dips is a reduction in the active amount of tension for a period of short duration, followed by its restoration, which may cause serious impacts causing reduction of equipment and production losses. This paper presents a study on the effects that voltage sags cause the large motors at startup and during operation at full load, and identify and analyze the causes of AMT’s network of licensee, the stability of conjugate engines large, the ratio of voltage dips and stops large motors due the faults, and analysis of creating a supervisory alarm alerting the operator in the event of voltage dips in the transmission line. For this study were admitted some situations, for example, research and analysis. For this, we made simulations be adapted where the system under study here proposed. With this study, we intend to establish methods for the use of a programmable logic controller is necessary and efficient so that any negative impacts on the production system in the industry are minimized and the benefits of installing this equipment are fully utilized. Mg{yqtfu"/"Voltage Sags, Power, Motors, Transformers and Protection Systems. Tguwoq"/ Afundamentos de tensão é uma redução da quantidade ativa de tensão por um período de curta duração, seguido de sua restauração, podendo esta redução causar grandes impactos, ocasionando percas de equipamentos e produção. Este trabalho apresenta um estudo sobre os efeitos que os afundamentos de tensão causam nos motores de grande porte na partida e durante seu funcionamento a plena carga, além de identificar e analisar as causas dos AMT’s na rede da concessionária, a estabilidade de conjugado dos motores de grande porte, a relação entre afundamentos de tensão e paradas de motores de grande porte devido ás faltas e analises da criação de um alarme no supervisório, alertando o operador a ocorrência de afundamentos de tensão na linha de transmissão. Para a realização deste estudo foram admitidas algumas situações como, por exemplo, pesquisas e análises. Para tanto, serão feitas simulações através de cálculos, onde será adaptado o sistema em estudo proposto. Com resultados deste estudo, pretende-se definir métodos de utilização de um controlador lógico programável que seja necessário e eficiente, para que eventuais impactos negativos no sistema de produção da indústria sejam minimizados e as vantagens da instalação desse equipamento sejam aproveitadas inteiramente. Rcncxtcu/ejcxg" /" Afundamentos de Tensão, Transformadores e Sistemas de Proteção.

Energia

Elétrica,

Motores,

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2 Identificação do Problema 1

Introdução

A qualidade da energia elétrica gerada e fornecida pelas concessionárias vem a cada dia sendo fator primordial no processo de contratação das mesmas, pois uma energia limpa e de boa qualidade traz grandes benefícios. Nas indústrias, não poderia ser diferente, uma energia de boa qualidade proporciona um processo estável e contínuo, aumentando assim a confiabilidade nos equipamentos e a produção da empresa.

O afundamento de tensão também conhecido como AMT, é um dos distúrbios relacionados com a qualidade de energia mais conhecido, ele chega a 54% dos distúrbios em redes de transmissão, ou seja, são responsáveis por uma grande parte da perda de produção em pequenas, médias e grandes empresas. O gráfico nos mostra os principais distúrbios.

GRÁFICO 1 - Composição do Prejuízo Industrial

Os afundamentos de tensão nas redes de transmissão é um dos mais graves distúrbios que ocorrem, os mesmos podem provocar inúmeros problemas a equipamentos que estão conectados a àquela rede e um desses graves problemas é a atuação do sistema de proteção de um barramento durante a partida de um motor de grande porte conectado ao mesmo devido às grandes variações da tensão na rede de alimentação da subestação da fábrica. Essa tensão tanto no estado de subtensão quanto no de sobretensão, pode provocar além da atuação do sistema de proteção, danos a equipamentos como queima de motores e transformadores, perca de produção para a empresa, dependendo do equipamento atingido, dentre outros. Desta forma, dada à importância do assunto, enxerga–se a necessidade de um estudo aprofundado para que se possa encontrar uma resolução para os possíveis distúrbios, porém esses são complexos e difíceis de eliminar, não depende apenas da empresa prejudicada, mas sim de todas as empresas que são alimentadas por aquela mesma linha, além disso, depende também da própria concessionária, já que a competência por uma energia de qualidade é primeiramente dela. Com base nisso, os sistemas de proteção de partida de motores passam a ser de extrema importância, uma proteção bem elaborada e instalada corretamente pode evitar as grandes perdas de produção e equipamentos ocasionadas por paradas inesperadas. Os sistemas de proteção consistem basicamente em relés, transformadores de potencial, transformadores de corrente dentre outros. Os transformadores por sua vez têm a função de enviar sinais de tensão e corrente para os relés, estes, considerados o cérebro dos sistemas de proteção, atuam desarmando o disjuntor ou até mesmo gerando alarmes para o supervisório. Um relé de boa qualidade pode proporcionar inúmeras vantagens, garantindo uma proteção precisa e eficaz aos equipamentos nele conectados.

Distúrbios de Qualidade de Energia 60% 40% 20% 0%

Fonte: (MAIA, 2008, p. 14)

Identificou-se que um dos equipamentos mais afetados pelos afundamentos são os motores de grande porte devido ao seu alto conjugado de operação. A partir da pesquisa elaborada, ficou evidenciado que além da perca de conjugado durante o funcionamento dos motores de grande porte fazendo com que o mesmo chegue até a parar, os afundamentos podem também provocar durante a partida a atuação de proteções, podendo parar outros equipamentos que estejam no mesmo circuito de alimentação. Na primeira etapa foi elaborada uma pesquisa bibliográfica a fim de identificar o problema e seus respectivos impactos na indústria. 2.1 Afundamentos de Tensão É uma redução da quantidade ativa de tensão por um período de curta duração, seguido de sua restauração, ou seja, os dispositivos recuperam imediatamente a tensão anterior num valor aproximado, evitando que ocorra uma desconexão, são causados geralmente por partidas de motores, aumento de cargas, falhas em circuitos de energia, mau estado de conservação do material. (MAIA, 2008)

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Considera–se afundamento de tensão uma queda momentânea de 0,1 a 0,9 pu em um período de 0,5 ciclo a 1 minuto. Outros efeitos danosos dos afundamentos de tensão estão relacionados ao desempenho de equipamentos, que levam à perda da programação de microprocessadores em Controlador Lógico Programável, causando interrupção de parte ou todo o processo industrial; redução do conjugado nos motores podendo desacelerar a carga e com o restabelecimento da tensão, provocar correntes elevadas suficientes para atuar a proteção por sobrecorrente; atuação indevida de relés de subtensão; desligamento de lâmpadas de descarga; desatracamento das bobinas de contatores e relés auxiliares e atuação indevida nos acionamentos de velocidade variável em CA. (MAIA, 2008, p. 22)

2.2 Motores de Indução Trifásicos (MIT) Os motores de indução trifásicos são os mais utilizados na indústria, pois podem ser encontrados em uma larga faixa de potência. Suas principais características são a diferença angular de 120° entre os enrolamentos do estator e são alimentados por três fases (FRANCHI, 2010). 2.3 Relé de Proteção Os relés de proteção são componentes que tem como objetivo proteger equipamentos que estejam a sua frente no circuito, eles exercem sua função com o auxilio de componentes como os tc’s e tp’s através de sinais de corrente e de tensão. A partir dos sinais recebidos, o relé irá atuar ou não, desarmando um disjuntor ou contator, evitando que o equipamento protegido se danifique por uma corrente ou tensão elevada que possa fazer o mesmo chegar até a queima (PAREDES, 2002). Conforme Paredes (2002, p. 21), são características primordiais de um relé de proteção. “Sensibilidade. De forma a atuar dentro de sua faixa de operação e evitando operações indevidas no mecanismo de atuação em tempos não desejados”; “Rapidez. Principalmente para evitar maiores danos ao sistema elétrico ou ao equipamento que está querendo-se proteger,

condicionando-o ao menor tempo possível na condição de defeito”; “Confiabilidade. Neste aspecto, os relés devem ser extremamente confiáveis, já que é de responsabilidade dos mesmos atuar em todas as condições que o sistema elétrico possa atuar”. Como já foi dito acima, os relés trabalham com sinais de corrente e de tensão, através desses sinais apresentam faltas como sobrecorrente, sobretensão, subtensão, entre outras. Os relés são implementados com funções a fim de globalizar e otimizar sua configuração dos mesmos, como exemplo, podem–se citar as funções 27 “Função temporizada e instantânea” e a 59 “Sobretensão temporizada e instantânea” (PAREDES, 2002). 2.3.1 Relé Microprocessado Pextron URP1439T Os relés de proteção Pextron URP-1439T são relés inteligente microprocessados que tem como finalidade, a proteção de equipamentos e máquinas contra sobrecorrentes, sub e sobretensões, inversão e falta de fase. O relé trabalha com 2 fontes capacitivas incorporadas, uma na alimentação auxiliar e uma capacitiva na saída para trip em bobina de abertura. A utilização de um dispositivo de proteção com tão elevada sofisticação eleva em grande número o vida útil do equipamento que se deseja proteger, uma vez que esse tipo de equipamento disponibiliza de inúmeros recursos que irão favorecer um monitoramento preciso do status instantâneo da máquina, e disponibilizar históricos para possíveis necessidades da empresa (PEXTRON, s.d). 2.4 Controlador Lógico Programável (CLP) Os CLP’s foram desenvolvidos na indústria automobilística em 1968 devido à necessidade de se obter um equipamento que fornecesse facilidade de programação e reprogramação sem interromper o processo produtivo, eliminando a dificuldade de mudança na lógica de controle dos painéis de comando. Com a chegada dessa nova tecnologia, por volta de 1970, as indústrias reduziram gastos em manutenção devido à alta confiabilidade do sistema. Passaram a utilizar os CLP’s aumentando em números expressivos a sua produção e consequentemente os seus lucros, uma vez que, o CLP atua com elevado nível de qualidade, permitindo redução de equipe de

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manutenção, capacidade de ampliação, menor custo, entre outros (FRANCHI, 2009). 3 Desenvolvimento do Trabalho Os processos produtivos, em qualquer que seja o segmento industrial, buscam atingir a produtividade através de números préestabelecidos de eficiência, tempo acumulado em operação sem paradas, número de acidentes com ou sem afastamento, aumento do tempo médio entre falhas (Mean Time Between Fails - MTBF) com uma margem de custos que seja a menor possível. Isso faz com que as empresas consigam sobreviver e se manterem competitivas no mercado. A qualidade da energia fornecida pelas concessionárias é considerada um fator impactante no processo produtivo, podendo interromper completamente o processo por tempo indeterminado dependendo do distúrbio. O afundamento de tensão é considerado responsável pela maior parte das paradas em equipamentos ocorridas por distúrbios na rede da concessionária, chegando a 54% dos distúrbios relacionados com a qualidade de energia. Como todo distúrbio, o afundamento de tensão pode causar desde leves a grandes problemas nos processos industriais. Nos motores de grande porte, pode provocar grande perca de potência, chegando o mesmo a parar dependendo da sua carga, um afundamento de tensão pode também interromper a partida de um motor caso o mesmo seja de grande intensidade, pois esse tipo de motor possui uma corrente de partida extremamente alta, chegando a ordem de kA. 3.1 Equipamentos Utilizados Este trabalho visa obter dados através de cálculos, alguns desses dados como corrente de curto-circuito, corrente de curto-circuito entre fase terra, dados do motor, dados do transformador e dados do relé de proteção microprocessado, foram adotados para fins didáticos. Dessa forma, será utilizado uma configuração em média tensão contendo um transformador de entrada de 5 MVA com níveis de transformação de 13.8 kV para 4.6 kV, uma chave seccionadora de entrada que tem como finalidade fazer o desligamento de todo o circuito para fins de manutenção. Este circuito tem como característica uma corrente de curto circuito de 10500 kA e uma corrente de fase pra terra de 3500 kA. Será utilizado um relé digital Pextron 1439T que terá como função proteger o motor de possíveis inconvenientes, a máquina utilizada

será um motor de indução trifásico1 de 2500/1840 cv/kW de potência e 1800 rpm, alimentado por uma tensão de 4.6 kV, 60 Hz e considerando que esse motor tenha um rendimento na ordem de 90% e trabalhe com o fator de potência de 0.96. Além disso, o mesmo tem como característica um tempo de partida de 6s e uma corrente de partida igual a 7 vezes sua corrente nominal. Usou–se o diagrama unifilar com o intuito de demonstração e visualização da configuração dos componentes utilizados e as suas respectivas funções. Encontra-se no barramento de entrada uma tensão de 13,8 Kv fornecida e transformada ajusante por outro transformador de 138 / 13,8 Kv, uma vez que a tensão fornecida pela concessionária é da ordem de 138 Kv. 3.2 Diagrama Unifilar do Circuito FIGURA 1 – Diagrama Unifilar do Circuito de Alimentação do Motor

Fonte: próprio autor

Após o barramento de entrada encontra-se uma chave seccionadora onde a mesma tem como objetivo principal facilitar a manutenção do transformador de alimentação do motor. O transformador possui uma potência da ordem de 5 Mva, na sequência encontra–se o cubículo de proteção, contendo um relé microprocessado, em seguida está o motor de grande porte. 3.3 Curvas Características de Acionamento do Relé

O motor proposto foi escolhido devido a grande utilização de motores de sua classe na indústria. Esse tipo de equipamento é responsável por cargas como: Moinhos de bolas, compressores, britadores, etc.

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O gráfico 2 mostra claramente os respectivos tempos de acionamento do relé em relação às funções temporizadas de fase e de neutro (51/51N), onde as mesmas, dependem de uma sobrecorrente característica de curtocircuito. Mostra também as correntes de pico, as correntes instantâneas de fase e de neutro (50/50N) e as correntes de curto-circuito trifásicas.

GRÁFICO 2 – Curvas de atuação do relé conforme dados calculados2

Enxerga–se, no entanto, a necessidade de um estudo aprofundado sobre afundamento momentâneo de tensão a fim de se obter maiores resultados para a utilização de dispositivos que diminuam o alto número os efeitos desse grande vilão das linhas de transmissão e subtransmissão. Agradecimentos Agradeço primeiramente a Deus por ter me concedido o dom da vida. Agradeço a meus pais, Aroldo Gomes da Silva e Maria Lourdes Marques Silva, por terem me dado uma boa educação e a oportunidade de um dia realizar esse sonho. Agradeço também aos professores Nilson César Alves Maia e Juliana Lessa pelas orientações e apoio no desenvolvimento deste trabalho. Referências MAIA, Reinaldo Moreira. (2008). Networks [online]. Disponível em <http://www.moinhosveracruz.com.br/downloa d%5CMonografia.Reinaldo.pdf>. Acesso em: 17 nov. 2011. FRANCHI, Claiton Moro. Inversores de Frequência - teoria e aplicações, 2. ed., 3º reimpressão, São Paulo: Érica, 2011.

Fonte: próprio autor

4 Conclusão O objetivo deste trabalho foi mostrar os efeitos provocados por afundamento de tensão nos motores de grande porte na partida e durante seu funcionamento a plena carga e constatou que os sistemas de controle e proteção de partida de motores passam a ser de extrema importância, uma proteção bem elaborada e instalada corretamente pode minimizar as grandes perdas de produção e de equipamentos ocasionadas por paradas inesperadas.

TONINE, Adriana M. SCHETTINO, Daniela Naufel. (2002). Networks [online]. Disponível em <http://ifgjatai.webcindario.com/MatLab_para_ Engenharia.pdf>. Acesso em: 26 mar. 2012. Sítio de Informações Técnicas. Disponível em: <http://www.pextron.com.br/paginas/popups/pr odutos/urp1439t/abertura.html>. Acesso em: 12 set 2012.

Perante todos os dados obtidos através das pesquisas, pôde-se concluir que afundamentos de tensão são distúrbios difíceis de serem sanados devido à vasta possibilidade de sua ocorrência. Porem, existem meios de se monitorar e amenizar os impactos deixados pelos AMT’s. 2

Gráfico representativo das respectivas curvas encontradas para as funções (51) e (51N), além das correntes de pico, correntes instantâneas de fase e neutro e correntes de curto-circuito trifásicas.

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WVKNK\CÑ’Q"FG"EQPVTQNCFQTGU"NłIKEQU"RTQITCOıXGKU"" GO"CWVQOCÑ’Q"TGUKFGPEKCN""" WESCKLEY COSTA SIMÕES ALMAIDA; MS. RAMON RISÉRIO DOURADO LEITE " Cduvtcev - The quest for convenience, comfort and safety in the home is not unique to the current generation. Since the '20s when the first appliance in order to facilitate the life of families, the man has bothered to develop tools that would provide welfare indoors, with a comfortable, convenient and secure. These needs were emerging as new technologies were developed. In a more current context, Home Automation aims to control and system integration in a common residence such as: lighting, irrigation, air conditioning, among others. Automation has gained many fans for comfort and convenience it can provide, although still little known and publicized. This work consists in developing a control program that will be run by a PLC to manage residential activities that are part of daily family life. Will also developed a program for supervision and control of automated systems, where the user can monitor the development of processes, and can also control some devices that are connected to the PLC. So at the end of the development of control software, is expected to gain control of lighting systems, irrigation of gardens, drive gates, control water level, thus creating a residential environment more attractive and enjoyable. Mg{yqtfu: Automation, home automation, ladder, PLC. Tguwoq - A busca por praticidade, conforto e segurança dentro dos lares não é exclusividade da geração atual. Desde a década de 20, quando surgiram os primeiros eletrodomésticos com o propósito de facilitarem a vida das famílias, o homem já se preocupava em desenvolver ferramentas que lhe proporcionassem bem -estar dentro de casa, com um ambiente confortável, prático e seguro. Essas necessidades foram surgindo à medida que novas tecnologias eram desenvolvidas. Em um contexto mais atual, a Automação Residencial visa ao controle e integração de sistemas comuns em uma residência, como: sistema de iluminação, irrigação, climatização, dentre outros. A automação vem conquistando muitos adeptos pelo conforto e comodidade que podem proporcionar, apesar de ainda ser pouco conhecida e divulgada. Este trabalho consiste no desenvolvimento de um programa de controle que será executado por um CLP para a gestão de atividades residenciais que fazem parte do cotidiano familiar. Será desenvolvido também um programa para supervisão e controle dos sistemas automatizados, em que o usuário poderá monitorar o desenvolvimento dos processos, e também poderá controlar alguns dispositivos que estejam interligados ao CLP. Portanto, ao final do desenvolvimento do software de controle, espera-se obter o controle de sistemas de iluminação, irrigação de jardins, acionamento de portões, controle de nível de água, criando, dessa forma, um ambiente residencial mais atrativo e agradável. Rcncxtcu/ejcxg: Automação, domótica, ladder, CLP.

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INTRODUÇÃO

Não é de hoje que o homem passou a desenvolver ferramentas que lhe proporcionassem maior comodidade e praticidade no âmbito residencial. No cenário atual, quando novas tecnologias surgem a todo o momento e estão cada vez mais acessíveis, a automação para controle de atividades residenciais vem conquistando seu espaço. Sistemas que antes eram exclusivos de ambientes industriais, agora podem ser utilizados em residências, escritórios e condomínios graças ao surgimento de uma nova ciência, a domótica. Conforto, economia de energia, segurança e acessibilidade são alguns dos diversos benefícios que uma casa automatizada oferece aos seus moradores. Sistemas dessa natureza estão cada vez mais independentes, sem que sejam necessárias frequentes intervenções humanas para que o sistema instalado funcione de forma plena. A domótica refere-se a uma tecnologia recente, que visa à integração de dispositivos e/ou equipamentos voltados para a gestão de processo residenciais. Com vários sistemas interligados e trabalhando em conjunto dentro de casa, não é preciso se preocupar com a lâmpada que foi esquecida acesa ao sair de casa, ficar refém de um número elevado de controles remotos para ligar um aparelho home theater, ou ainda, mudar frequentemente as conexões de entrada de um aparelho DVD para assistir a filmes (AURESIDE, 2012; SMAAL, 2011). A automação residencial é uma grande aliada em se tratando de segurança, pois está substituindo métodos pouco eficazes por medidas que geram maior sensação de segurança para os moradores. Os circuitos fechados de TV estão sendo implantados em larga escala, pois são importantes aliados para o monitoramento interno ou externo das instalações. Com uma simples câmera instalada do lado de fora da residência, as imagens do equipamento podem ser vistas em todos os televisores, permitindo aos moradores terem maior controle de acesso à residência (AURESIDE, 2012). Temas como sustentabilidade ou uso responsável de recursos não renováveis são assuntos que constantemente têm-se discutido em todo o mundo. Autoridades frequentemente tomam medidas para frear o consumo desordenado de fontes de energia que agridam de alguma forma o meio ambiente, e empresas de todos os segmentos tentam vincular sua imagem social a elementos referentes à sustentabilidade. Nesse mesmo raciocínio, a automação residencial passa a ser uma grande aliada no consumo de energia elétrica, utilizando métodos eficientes que contribuam com a redução na conta de energia e colabore com o meio ambiente. Partindo da simples ideia de que toda lâmpada ligada desnecessariamente gera custo e que a desligada gera economia para o usuário, já é um bom começo para se levar ao consumo eficiente da energia elétrica (AURESIDE, 2012).

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Portanto, o intuito deste trabalho é desenvolver um sistema de controle de atividades e/ou processos residenciais que será controlado por um CLP. Toda a parte de programação e simulação será feita com o auxílio dos softwares SIMATIC STEP 7 e SIMATIC WIN CC, em que será simulado um ambiente doméstico, executando algumas atividades do cotidiano familiar. Com o sistema configurado e totalmente integrado, espera-se transformar uma residência em um ambiente simples, prático e econômico, visando sempre à maior qualidade de vida para o usuário. 2 TRABALHO DESENVOLVIDO Neste capítulo, será apresentado o programa desenvolvido em linguagem ladder no qual foi utilizado o software SIMATIC STEP 7 para o controle das atividades. Também serão mostradas telas do programa de supervisão e controle que foi criado com software SIMATIC WinCC. Serão descritas as atividades que receberão os processos de automação e os respectivos dispositivos que compreendem cada sistema. Com o Simatic Step7, será desenvolvida a parte de programação dos processos de controle, em que serão utilizadas técnicas e conceitos já difundidos em processos de controles industriais, como é o caso da linguagem de programação Ladder, que surgiu no ambiente fabril e será adotada para o desenvolvimento das lógicas de controle deste trabalho. O software Simatic WinCC permite que seja oferecida ao usuário uma interface amigável e descomplicada para a gestão e supervisão de cada processo. 2.1 Automatizações propostas O programa de controle foi desenvolvido levando em conta a natureza de cada dispositivo periférico que esteja integrado ao CLP, e as características de cada atividade realizada. A figura 1 traz os sistemas que foram automatizados neste trabalho. Figura 1 - Sistemas controlados pelo CLP

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No sistema de iluminação, as lâmpadas do ambiente se acenderão automaticamente, quando for detectado movimento em cada cômodo. O sistema de irrigação será acionado por um computador que tenha o software devidamente instalado. A abertura e o fechamento do portão serão comandados por um controle remoto, onde, havendo presença sob o trilho do portão, seu motor será automaticamente bloqueado. Com o sistema de nível de água, o usuário saberá o volume de água real de seu reservatório. O sistema de abastecimento irá captar água de uma cisterna, que poderá ser utilizada para outras atividades, caso não possa ser utilizada para o consumo próprio.

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2.2.2 Sistema de irrigação A figura 3 mostra a programação em ladder referente ao controle de irrigação. A irrigação será acionada pelo sistema supervisório desenvolvido no SIMATC WINCC. “DEB1.DBX2.O” tem a função de ligar o sistema. Figura 3- Diagrama ladder para controle da irrigação

2.2 Programa desenvolvido no SIMATIC STEP 7 A fim de tornar o presente documento mais simples e objetivo, não serão apresentadas todas as lógicas de programação referentes ao sistema de iluminação, uma vez que as técnicas de programação e conceitos de funcionamento são as mesmas para os demais cômodos da residência. 2.2.1 Sistema de iluminação A figura 2 mostra a programação em ladder referente ao controle de iluminação da sala. A entrada I0.0 do CLP corresponde a um sensor de movimento instalado no respectivo ambiente. Figura 2 - Diagrama ladder para iluminação da sala

“T9” consiste no temporizador que controla o tempo em que o sistema ficará ligado. À entrada I3.1 foi adicionado um sensor de chuva que desabilita o sistema nos dias em que tenha chovido. Q1.1 aciona a válvula solenoide. 2.2.3 Sistema de nível da caixa d’água Na figura 4, tem-se o programa em ladder, que informa o nível da caixa d’água. Nessa programação, foi utilizado o bloco de função MOVE que processa os dados recebidos pela entrada analógica “PIW752”. A essa entrada foi adicionado um sensor de nível, que permite que o usuário possa visualizar o volume de água real de sua caixa. Figura 4 – Bloco de função MOVE que informa o nível de água da caixa

A lâmpada é acesa através de um relé ligado à saída Q0.0. “T1” corresponde a um temporizador que foi adicionado na lógica de programação para controlar o tempo de acionamento da lâmpada da sala. Na entrada I0.1, foi instalado um interruptor para o acionamento manual da iluminação. Caso o usuário deseje que a lâmpada não seja ligada mesmo que esteja no ambiente, foi utilizado um interruptor à entrada I0.2, que terá a função de bloqueio da iluminação da sala. “DB1.DBX0.0” corresponde a uma entrada digital virtual, que é ativada através do programa desenvolvido no SIMATIC WINCC, por um interruptor que corresponde à lâmpada do cômodo em questão.

Quando a entrada analógica “PIW752” recebe o sinal do sensor de nível, a saída digital “DB1.DBW4” irá gerar um valor inteiro que corresponde ao nível do reservatório e informar ao usuário. 2.2.4 Sistema abastecimento Como é ilustrado na figura 5, o bloco de função CMP (comparador) é responsável por acionar a saída digital

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Q1.2 em função dos dados recebidos pela saída “DB1.DBW4”. Figura 5 – Bloco comparador que aciona o abastecimento

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A entrada I2.4 é acionada pelo controle remoto do usuário. I2.6 equivale ao sensor de fim de curso que corta a alimentação do motor, quando o portão chega ao fim de abertura. Quando I2.5 é ativada, o portão para de abrir e começa a fechar. I3.0 corresponde ao sensor óptico que interrompe o movimento do portão enquanto houver algo sobre os trilhos. Q1.4 equivale ao relé que aciona a abertura do portão. A entra I2.5 é acionada pelo controle remoto do usuário para fechar o portão. I2.7 equivale a um sensor que desliga o motor, quando o portão se abrir por completo. Q1.5 corresponde ao relé que fecha o portão. 2.3 Sistema de controle e supervisão

O bloco comparador irá acionar a bomba d’água, quando o nível do reservatório for menor ou igual a 200 litros. Quando essa condição é atendida, a saída digital Q1.2, que corresponde ao contator da bomba d’água, é acionada até que o nível desejado seja alcançado e assim acionar Q1.3, que tem a função de bloquear o funcionamento da bomba d’água, como é visto na figura 6.

Para desenvolver o programa de supervisão e controle foi utilizado o software WinCC, que oferecerá ao usuário uma interface homem-máquina. Através do programa de supervisão e controle desenvolvido, o usuário poderá controlar alguns dispositivos pertencentes aos sistemas automatizados. A figura 8 mostra a tela principal do programa de controle e supervisão a que o usuário terá acesso. Figura 8 - Tela principal do programa de supervisão e controle

Figura 6 – Bloco comparador que desliga o abastecimento

Quando o bloco comparador receber os dados da saída “DB1.DBW4” de que o nível do reservatório alcançou 1000 litros, o mesmo bloco ativará o contato Q1.3 que tem a função de cortar a alimentação da bomba d’água e assim parar com o abastecimento da caixa. 2.2.5 Sistema de controle do portão Na figura 7, tem-se a programação desenvolvida para se abrir e fechar o portão. Figura 7 – Programa para fechar/abrir o portão

A tela principal do programa traz para o usuário uma visão geral dos sistemas automatizados de sua residência, assim, poderá acessá-los de forma rápida, caso deseje supervisionar e/ou controlar cada processo. Ao clicar no botão que corresponde ao sistema desejado, o usuário será redirecionado para uma tela secundária, onde obterá informações mais precisas da atividade que está sendo executada, além de poder controlar o sistema escolhido. Ao clicar no botão “Sistema de Iluminação”, o usuário será redirecionado para a tela onde encontrará a maquete eletrônica da residência e onde poderá controlar a iluminação de cada cômodo. A figura 9 traz a tela de supervisão e controle do sistema de iluminação. Ao abrir a tela do sistema de iluminação da residência, o programa indicará ao usuário qual ambiente contém lâmpadas acesas ou apagadas. Também é possível saber qual cômodo está ocupado, pois, quando o sensor de movimento for acionado, aparecerá a imagem de uma lâmpada em cima do cômodo representado na tela.

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Figura 9 - Tela do sistema de iluminação

A figura 12 traz a tela de supervisão do sistema do portão eletrônico, onde o usuário visualizará a situação do portão de sua residência. Nessa mesma tela, será possível saber se o portão está aberto/fechado ou se está abrindo/fechando. Figura 12 – Tela do sistema do portão eletrônico

Fonte: Do autor

Na tela, o usuário poderá ligar e desligar a lâmpada de cada cômodo por meio de interruptores correspondentes a cada ambiente da residência. Ao clicar no botão “Sistema de Irrigação”, o usuário será redirecionado para a tela onde encontrará a representação do jardim a ser irrigado, como é visto na figura 10. Nessa tela de controle e supervisão, o usuário poderá acionar a irrigação por meio de uma válvula solenoide ou por uma bomba d’água. Figura 10 - Tela do sistema de irrigação

Fonte: Do autor

A figura 11 mostra a tela de controle e supervisão dos sistemas de nível e de abastecimento, uma vez que os presentes sistemas trabalham conjuntamente. Figura 11 – Tela do sistema de abastecimento e nível da caixa

Fonte: Do autor

3 CONCLUSÃO A automação residencial está se tornando uma solução bastante eficiente para gerir atividades do cotidiano de uma residência. Conforme foi mostrado neste trabalho, a domótica vem, cada vez mais, proporcionar conforto, segurança e praticidade para seus usuários. Outra característica marcante desse processo de automação é o consumo eficiente de recursos hídricos e também o gerenciamento de energia elétrica, visando sempre à maior economia e preservação de recursos cada vez mais escassos no planeta. Como foi visto, são diversos os tipos de automatizações que podem garantir maior eficiência no desenvolvimento de atividades comuns a qualquer tipo de moradia. E a cada dia, vão surgindo novas tecnologias capazes de maximizar ainda mais os resultados obtidos. À medida que o sistema automatizado proporciona para o usuário um desempenho satisfatório na gestão das atividades, o sentimento de que o processo de automação residencial seja simplesmente um símbolo de luxo e status vai- se ofuscando e dando espaço para a percepção de satisfação e aumento na qualidade de vida. Durante o desenvolvimento deste trabalho, percebeuse que a utilização de técnicas e conceitos que foram criados e se consolidaram em ambientes industriais também podem ser redirecionados para a utilização em um sistema de automação para o controle de processos residenciais. O uso de um CLP como agente principal de um sistema de automação engloba diversas vantagens, pois esse equipamento consiste em uma poderosa ferramenta na gestão de processos complexos das grandes fábricas. Por isso, foram feitos estudos de técnicas de controle, de linguagem de programação e de vários dispositivos periféricos que aceitassem uma

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interface com o CLP, para que fosse possível a realização deste trabalho. As automatizações aqui realizadas representam uma pequena parte da vasta lista de atividades que compreendem um ambiente residencial e que podem ser passíveis do processo de automação. Para o desenvolvimento de trabalhos futuros, alguns sistemas importantes, tais como, sistema de climatização, alarmes de segurança patrimonial, circuito fechado de TV poderão ser desenvolvidos para trabalharem de forma integrada, tendo como agente principal um CLP. Dessa forma, buscou-se, aqui, agregar novos conhecimentos e experiências a respeito das técnicas capazes de proporcionar um sistema de automação residencial eficiente, visando proporcionar aos moradores da residência automatizada maior qualidade de vida.

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Referências [1] AURESIDE, Associação Brasileira de Automação Residencial. Benefícios para moradores/ proprietários. São Paulo, 2012. Disponível em: <http:// www.aureside.org.br /quemsomos/default.asp?file=beneficios.asp>. Acesso em: 14 abr. 2012. [2] SMAAL, Beatriz. Automação Residencial: a tecnologia invade a sua casa. Tecmundo, São Paulo, 2011. Disponível em: <http://www.tecmundo.com.br/casas/ 9907automacao-residencial-a-tecnologia-invade-a-suacasa.htm>. Acesso em: 16 abr. 2012.

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WR/ITCFG"FQ"UKUVGOC"FG"KPUVTWOGPVCÑ’Q"EQPXGPEKQPCN"CPCNłIKEC"RCTC" WO"UKUVGOC"FG"KPUVTWOGPVCÑ’Q"FKIKVCN"FG"WOC"KPFðUVTKC"EKOGPVGKTC"GO" OQPVGU"ENCTQU1OI<"WO"GUVWFQ"FG"ECUQ"" ALEXANDRE MASCARENHAS LEITE & PROF.ESP. EDMAR ALVES COSME " " " Cduvtcev< This study presents a case about the replacement of all conventional instrumentation of the raw milling of the cement plant, LAFARGE, Montes Claros / MG / Brazil, for digital instruments, communicating through the networks Profibus PA protocol. With fieldbus technology, users can have many benefits offered by digital technology and, moreover, can take advantage and achieve cost reduction and optimization of distribution of the networks, ensuring safety and reliability in operations. For the success of any network automation and control, the installation must be made carefully and within specifications. This project shows some care and practice in the design and installation that must be taken in Profibus PA, where the physical environment is defined by the standard IEC61158-2. Kpfgz"Vgtou: Instrumentation, Raw Mill, Profibus PA. Tguwoq< O presente estudo apresenta um estudo de caso, sobre a substituição de toda instrumentação convencional da planta da moagem de farinha, da fábrica de cimento LAFARGE, Montes Claros/MG/Brasil, por instrumentos digitais, comunicando em redes através do protocolo ProfiBus PA. Com a tecnologia Fieldbus, os usuários podem ter diversos benefícios proporcionados pela tecnologia digital e, além disso, podem tirar vantagens e conseguir otimização e redução de custos de distribuição das redes, garantindo segurança e confiabilidade nas operações. Para o sucesso de qualquer rede de automação e controle, a instalação deve ser criteriosa e dentro das especificações. Este projeto mostra alguns cuidados e práticas no dimensionamento e instalação que devem ser adotadas em redes Profibus PA, onde o meio físico está definido pelo padrão IEC61158-2. Rcncxtcu/ejcxg<"Instrumentação, Moagem de Farinha Profibus PA,

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" " 1 INTRODUÇÃO C. Profibus-PA Com a evolução da tecnologia, a automação industrial sofreu grandes revoluções. Primeiro devido a uma especialização causada pela melhor compreensão dos diferentes tipos de processo. Automação de processos contínuos, em quantidade e de manufatura requer normas e produtos diferentes, que melhor atendam a característica de cada setor. A segunda revolução se deu através do aumento do escopo das atividades. A automação rompeu os grilhões do chão das fábricas e buscou fronteiras mais amplas, abrangendo-se a automação do negócio ao invés da simples automação dos processos e equipamentos. Isso, gerou novas perspectivas para os provedores de engenharia e produtos, dentre eles as redes digitais de comunicação [4]. 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA A.Comunicação em Rede As redes de campo, também conhecidas por "fieldbuses", são redes locais de comunicação, bidirecionais, projetadas e utilizadas para interligar entre si instrumentação industrial de medida, dispositivos de controle e sistemas de operação industriais [4].

O PROFIBUS PA é a solução PROFIBUS que atende aos requisitos da automação de processos, onde se tem a conexão de sistemas de automação e sistemas de controle de processo com equipamentos de campo, tais como: transmissores de pressão, temperatura, conversores, posicionadores etc. Pode ser usada em substituição ao padrão 4 a 20 mA [5]. Existem vantagens potenciais da utilização dessa tecnologia, resumidamente destacam-se as vantagens funcionais (transmissão de informações confiáveis, tratamento de status das variáveis, sistema de segurança em caso de falha, equipamentos com capacidades de autodiagnose, rangeabilidade dos equipamentos, alta resolução nas medições, integração com controle discreto em alta velocidade, aplicações em qualquer segmento, etc.). Além dos benefícios econômicos pertinentes às instalações (redução de até 40% em alguns casos em relação aos sistemas convencionais), custos de manutenção (redução de até 25% em alguns casos em relação aos sistemas convencionais), menor tempo de startup, oferecem um aumento significativo em funcionalidade e segurança [5].

As redes de campo transitam sinais de controle, onde os dados fluem na rede em “tempo real”. Além dessa transmissão, a interligação de instrumentos entre si é bidirecional, característica que para os instrumentos que são apenas de medida praticamente não existe na instrumentação convencional, mesmo na que utiliza sistemas de controle distribuído, onde, no caso dos sensores, a informação apenas flui dos dispositivos de campo para o sistema de operação [4].

O PROFIBUS PA permite a medição e controle por uma linha a dois fios simples. Também permite alimentar os equipamentos de campo em áreas intrinsecamente seguras. O PROFIBUS PA permite a manutenção e a conexão/desconexão de equipamentos até mesmo durante a operação sem interferir em outras estações em áreas potencialmente explosivas.

B. Ethernet

A. LAFARGE em Montes Claros

Ethernet é a tecnologia de rede de comunicação de dados mais difundida nas últimas duas décadas; desde sua concepção para redes locais (em inglês, Local Área Networks ou LANs) até sua atual integração sobre redes metropolitanas (MAN) e redes de longa distância (WAN). O sucesso e o crescimento desta nova tecnologia são evidentes devido ao acelerado processo de padronização da taxa de transmissão: 10 Mb/s em 1983, 100 Mb/s em 1995, 1 Gb/s em 1998, e 10 Gb/s em 2002 [3].

Adquirida pela Lafarge em dezembro de 1996, com capacidade de produção de 920 mil toneladas por ano a unidade localizada na cidade de Montes Claros gera 249 empregos diretos e indiretos, produzindo o cimento Montes Claros, líder absoluto no norte de Minas Gerais e parte da Bahia, que, e reconhecido como componente ideal para todos os tipos de obras, especialmente as que necessitem apresentar maior resistência e durabilidade.

“O sucesso da Ethernet se encontra na simplicidade de uso e no rigor da sua especificação, o que permite uma excelente integração com outras tecnologias de redes” [2, p. 01].

3. FÁBRICA DE CIMENTO

Hoje são produzidos dois tipos de cimentos na fábrica de Montes Claros que são: Cimento Montes Claros CP II E 32 que é um cimento Portland composto com adição de escória e o cimento Montes Claros CP II F 32, que é composto com adição de filler (calcário).

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Para transmissor de pressão, o modelo LD303 foi o escolhido, tendo como características: 4. TRABALHO DESENVOLVIDO A. Pesquisa e definição da Tecnologia a ser usada A principal questão levantada foi o custo dos equipamentos e a tecnologia embarcada nos mesmos, sendo os instrumentos SMAR, que se melhor se adequaram às necessidades do projeto, pois possuem um preço competitivo e tecnologia de comunicação profibus PA, sendo escolhida a série XX 303,SMAR, como padrão do projeto. O TT303 é um transmissor apropriado para medições de temperatura usando RTDs ou termopares, mas pode também aceitar outros sensores que variam a resistência ou sensores de milivoltagem tais como: pirômetros, células de carga, indicadores resistivos de posição, etc. A tecnologia digital usada no TT303 permite a um simples modelo aceitar vários tipos de sensores, amplas faixas de medição, medição simples, dupla, diferencial, com um sensor de "backup" e um fácil interfaceamento entre o campo e a sala de controle incluindo ainda características especiais que reduzem consideravelmente os custos de instalação, operação e manutenção [5]. Para transmissor de temperatura, o modelo TT303 foi o escolhido, tendo como características:  Precisão 0,02%  Blocos funcionais de entrada analógica,  Entrada universal, aceita termopares, RTDs, mV e Ohm. Dois canais de entrada  Canal único com 1 sensor  Canal duplo com 2 sensores  Canal único com 2 sensores, medida diferencial A série LD300 encontra-se disponível em três diferentes tecnologias: HART® (LD301), FOUNDATION fieldbusTM (LD302) e PROFIBUS PA (LD303). Estes instrumentos podem ser configurados através de softwares de configuração da Smar ou de outros fabricantes. O ajuste local está disponível para toda a série LD300. É possível configurar zero e span, totalização, set point e outras funções usando-se a chave magnética. A Smar desenvolveu o Asset View, uma ferramenta web amigável que pode ser acessada de qualquer lugar a qualquer hora, usando-se um navegador da Internet. O Asset View foi projetado para o gerenciamento de diagnósticos dos instrumentos de campo, para auxiliar na manutenção reativa, preventiva, preditiva e proativa [5].

 Faixa de pressão de: 0-125 Pa a 0-40Mpa; 0-0.5 inH2O a 0-5800psi  Precisão na faixa de calibração de 0.075%  Partes em contato com fluidos em 316SS,Hastelloy,Tantalum.  Blocos funcionais totalizados para integração de fluxo e massa, e entrada analógica totalmente digital. O IF303 é um conversor apropriado para fazer a interface entre transmissores analógicos e a rede PROFIBUS. O IF303 recebe até três sinais em corrente geralmente 4 a 20 ou 0 a 20 mA e os torna disponíveis para o sistema PROFIBUS. A tecnologia digital utilizada no IF303 permite a um único conversor receber três entradas e prover vários tipos de funções de transferência. Possibilita uma interface fácil entre o campo e a sala de controle, e, ainda, inclui características especiais que reduzem consideravelmente os custos de instalação, operação e manutenção [5]. Para conversor 4-20mA para PROFIBUS PA, o modelo IF303 foi o escolhido, tendo como características:  Precisão 0,03%  Três canais de entrada  Bloco funcional totalizados para integração de fluxo e massa, além de entrada analógica. O IF303 recebe um sinal de corrente, tipicamente 420mA ou 0-20mA, e disponibiliza este sinal para a rede PROFIBUS PA. Para conversor PROFIBUS PA para 4-20mA, o modelo FI303 foi o escolhido, tendo como características:  Precisão 0,1%  Três canais de saída  Blocos funcionais de saída analógica O FI303 é um conversor, principalmente, destinado a interface de uma rede PROFIBUS-PA com válvulas de controle, ou outros atuadores. O FI303 controla um sinal de 4-20mA de saída proporcional a entrada recebida da rede PROFIBUS PA. Fig. 1 - Arquitetura final do PLC

Fonte"/"Lafarge, 2012

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Neste projeto, foi substituída toda Instrumentação de 4 a 20mA com HART para Instrumentação em Rede Profibus PA utilizando o Mestre Gateway Profibus PA/Ethernet IP o EN2PA da Hiprom Technologies/Rockwell Automation(vide figura 15 acima) e devices Smar, Endress Hauser e PepperlFuchs. A Lafarge optou por essa tecnologia inovadora por diversos motivos, como: facilidade de configuração do sistema, disponibilidade de diagnósticos dos instrumentos e da rede de comunicação, gerenciamento de instrumento através da tecnologia FDT/DTM.

acessórios serão usados no projeto. Para o sucesso de qualquer rede de automação e controle, a instalação deve ser criteriosa e dentro das especificações. Este trabalho mostra alguns cuidados e práticas no dimensionamento e instalação que devem ser adotados em redes Profibus PA, onde o meio físico está definido pelo padrão IEC61158-2. Assim foram levantadas as correntes e tensões dos segmentos, bem como o devido comprimento dos cabos de comunicação, e gerada uma tabela com informações dos endereços dos nós de cada instrumento, tipo de sensor, sua identificação etc.

O grande diferencial deste projeto foi o fato de ser o primeiro no Brasil a utilizar o mestre gateway Profibus PA/Ethernet IP e ser stand-alone. Pelo fato de ser stand-alone possui diversas vantagens: maior flexibilidade quanto ao projeto e instalação de campo; permite configuração, parametrização e calibração dos instrumentos em Profibus PA via Rede Ethernet/IP sem a necessidade de estar conectado ao CLP, usando a tecnologia FDT/DTM (Field Device Tool/Device Type Manager). Outra grande vantagem consiste em não necessitar de coupler ou link, além da facilidade de configuração. Foram utilizados protetores de segmento “caixa de junção inteligente” da Pepperl-Fuchs. Os protetores de segmento são distribuidores que incorporam proteção eletrônica contra curto-circuito para cada spur. Essa proteção impede que todos os equipamentos de campo percam a comunicação, caso somente um esteja com defeito. Além de impedir uma falha geral de comunicação, essa característica reduz drasticamente o tempo de identificação do equipamento defeituoso. Fig. 2 – Arquitetura da rede PROFIBUS PA implantada

Fonte"⁄"Lafarge, 2012

O levantamento de campo foi um dos passos mais importantes do projeto, pois, a partir dele, foi possível mensurar o tamanho e viabilidade do projeto. Esse levantamento foi iniciado com a quantidade de transmissores, atuadores e posicionadores instalados e qual a necessidade de novos pontos e equipamentos a serem instalados. Projeto Básico da rede, nesta fase foi definido o número de segmentos e quais os instrumentos que farão parte destes mesmos, quais softwares e

Definição do Meio Físico

O Profibus PA é um protocolo de comunicação digital bidirecional que permite a interligação em rede de vários equipamentos diretamente no campo, realizando funções de aquisição e atuação, assim como a monitoração de processos e estações (IHMs) através de softwares supervisórios.São baseados no padrão ISO/OSI, onde se tem as seguintes camadas: Physical Layer, Communication Stack e User Application, em que podemos citar o gerenciamento de forma abrangente com a aplicação e com advento de modelos baseados em Function Blocks (Blocos Funcionais) mais Device Descriptions (Descrição de Dispositivos). O Physical Layer (Meio Físico) é definido segundo padrões internacionais (IEC, ISA). Ele recebe mensagens da camada de comunicação (Communication Stack) e as converte em sinais físicos no meio de transmissão fieldbus e viceversa, incluindo e removendo preâmbulos, delimitadores de começo e fim de mensagens [1]. O meio físico é baseado na IEC61158-2, da qual podemos citar as seguintes características: Transferência de dados usando codificação Manchester, com taxa de 31.25kbit/s. Para um sinal de comunicação integro, cada equipamento deve ser alimentado com, no mínimo, 9 volts. O meio físico H1 permite que se alimentem os equipamentos via barramento. O mesmo par de fios que alimenta o equipamento também fornece o sinal de comunicação. Comprimento máximo de 1900m/seguimento sem repetidores. Usando-se até 4 repetidores, o comprimento máximo pode chegar a 9.5 Km. Um barramento Profibus PA sem segurança intrínseca e alimentação externa à fiação de comunicação dever suportar de 2 até 32 equipamentos em aplicação. O barramento Profibus PA deve ser capaz de suportar vários equipamentos em aplicação com segurança intrínseca e sem alimentação: Explosion Group IIC: 9 equipamentos e Explosion Group IIB: 23 equipamentos.

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Pode-se ligar mais equipamentos do que foi especificado, dependendo do consumo dos equipamentos, fonte de alimentação e características das barreiras de segurança intrínseca, e modelo FISCO. Não interrupção do barramento com a conexão e desconexão de equipamentos enquanto estiver em operação [1].

diretamente ao terra (Equipotencial Bonding System) somente no lado da área perigosa. Na área segura, o shield deve ser conectado através de um acoplamento capacitivo (capacitor preferencialmente cerâmico (dielétrico sólido), C<= 10nF, tensão de isolação >= 1.5kV) [1].

C. Aquisição de Material e Montagem Eletromecânica Nesta fase, deve-se ter uma especial atenção com o recebimento dos equipamentos, observando-se as especificações, se estão de acordo com a lista de materiais, com relação à montagem dos eletrodutos e calhas para o encaminhamento dos cabos . Deve-se manter uma distância de leitos de cabos de força e evitar cruzamentos com estes, O aterramento é um ponto muito importante, sendo que todos painéis , calhas e painéis devem ser aterrados, optou-se em montar boa parte dos instrumentos em painéis, evitando acúmulo de sujeira e facilidade no aterramento.

De acordo com a IEC61158-2, aterrar significa estar permanentemente conectado ao terra através de uma impedância suficientemente baixa e com capacidade de condução suficiente para prevenir qualquer tensão que possa resultar em danos de equipamentos ou pessoas. Linhas de tensão com 0 Volts devem ser conectadas ao terra e serem galvanicamente isoladas do barramento fieldbus. O propósito de se aterrar o shield é evitar ruídos de alta frequência [1]. Preferencialmente, o shield deve ser aterrado em dois pontos, no início e final de barramento, desde que não haja diferença de potencial entre estes pontos, permitindo a existência e caminhos a corrente de loop. Na prática, quando esta diferença existe, recomenda-se aterrar shield somente em um ponto, ou seja, na fonte de alimentação ou na barreira de segurança intrínseca. Deve-se assegurar a continuidade da blindagem do cabo em mais do que 90% do comprimento total do cabo [1]. O shield deve cobrir completamente os circuitos elétricos através dos conectores, acopladores, splices e caixas de distribuição e junção. Não se deve utilizar o shield como condutor de sinal. É preciso verificar a continuidade do shield até o último equipamento PA do segmento, analisando a conexão e acabamento, pois este não deve ser aterrado nas carcaças dos equipamentos [1]. Em áreas classificadas, se uma equalização de potencial entre a área segura e área perigosa não for possível, o shield deve ser conectado

A IEC61158-2 recomenda que se tenha a isolação completa. Este método é usado principalmente nos Estados Unidos e na Inglaterra. Neste caso, o shield é isolado de todos os terras, a não ser o ponto de terra do negativo da fonte ou da barreira de segurança intrínseca do lado seguro. O shield tem continuidade desde a saída do coupler DP/PA, passa pelas caixas de junções e distribuições e chega até os equipamentos. As carcaças dos equipamentos são aterradas individualmente do lado não seguro. Este método tem a desvantagem de não proteger os sinais totalmente dos sinais de alta frequência e, dependendo da topologia e comprimento dos cabos, pode gerar em alguns casos a intermitência de comunicação. Recomendase, nesses casos o uso de canaletas metálicas [1]. Uma outra forma complementar a primeira, seria ainda aterrar as caixas de junções e as carcaças dos equipamentos em uma linha de equipotencial de terra, do lado não seguro. Os terras do lado não seguro com o lado seguro são separados. A condição de aterramento múltiplo também é comum, em que se tem uma proteção mais efetiva às condições de alta frequência e ruídos eletromagnéticos. Este método é preferencialmente adotado na Alemanha e em alguns países da Europa. Nesse método, o shield é aterrado no ponto de terra do negativo da fonte ou da barreira de segurança intrínseca do lado seguro e além, disso, no terra das caixas de junções e nas carcaças dos equipamentos, sendo estas também aterradas pontualmente, no lado não seguro. Outra condição seria complementar a esta, porém os terras seriam aterrados em conjunto em uma linha equipotencial de terra, unindo o lado não seguro ao lado seguro [1]. D. Configuração e Calibração dos Instrumentos Montagem dos segmentos com os mestres (Hypron),escravos (transmissores, atuadores) e CLP, conforme projeto em bancada de testes. Atualização dos GSD`s e DTM`s; Atualização dos softwares HSNetWork PA e RSFieldCare; Configuração dos dados cíclicos e configuração da rede no mestre HYPRON; Configuração e parametrização dos instrumentos (transmissores e atuadores); Testes e funcionamento dos instrumentos (transmissores e atuadores) através do programa do PLC." " O Profibus requer um arquivo conhecido como GSD que descreve o equipamento e tem em detalhes os

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dados de entrada e saída, seus formatos (indentifier numbers), taxas de comunicação suportadas, se possui ou não o comando de mudança de endereço (Address Change), versão de hardware e firmware, etc. Essas informações são utilizadas pelo mestre Profibus durante a troca de dados cíclicos. Normalmente existem arquivos bmp associados a cada equipamento.

resultados: facilidade do detalhamento dos projetos; menor quantidade de instrumentos/materiais nos projetos; facilidade das montagens; diminuição dos materiais de montagem; diminuição no tempo de montagem; menor tempo de comissionamento; custo efetivo final do projeto menor do que o tradicional; desempenho da rede; diagnósticos; facilidade de configuração e parametrização, justificando assim a aplicação desta nova tecnologia.

Os blocos de funções de entrada e saída podem ser configurados para trocas de dados cíclicos, como um link entre dois parâmetros em equipamentos diferentes. A troca de dados cíclica indica que um parâmetro de entrada de um bloco de função obtém seu valor do parâmetro de saída específico de outro bloco de função em outro equipamento, ciclicamente. Em geral, um bloco de função do transmissor ou o atuador faz a troca de dados cíclicos com o equipamento controlador Mestre (por exemplo, o DF73 ou um PLC). Normalmente o transmissor obtém os dados do sensor e o equipamento controlador recebe estes dados e realiza um cálculo e envia uma informação ao atuador, que os recebe e faz algumas ações no processo de acordo com uma estratégia de controle [1]." E.

Resultados Esperados  Melhoria na performance com grande impacto na confiabilidade do moinho.  Melhoria na performance de controle do LUCIE através de sensores /atuadores de maior precisão e alta confiabilidade, melhorando assim a qualidade e confiabilidade.  Tornar o sistema mais seguro, confiável e compatível com as novas tecnologias e ferramentas de automação.  Ter eliminado todas as condições de riscos técnicos e Legais já identificadas, proporcionando um ambiente de trabalho mais competitivo e seguro, pois Resultado e Segurança são imperativo para a Lafarge.  Adequação às novas Normas técnicas de especificação STANDARD (STD.002.U01) LAFARGE e de Segurança.

5. CONCLUSÃO A Padronização da Instrumentação em Rede Profibus PA na unidade da Lafarge em Montes Claros foi motivada devido aos excelentes "

Vale ressaltar que o sucesso de toda rede de comunicação está intimamente ligado à qualidade das instalações. O seu tempo de comissionamento, start-up e seus resultados podem estar comprometidos com a qualidade dos serviços de instalações. REFERÊNCIAS [1]"ASSOCIAÇÃO PROFIBUS BRASIL: PROFIBUS - Descrição Técnica, Outubro de 2009. Disponível em: http://www.Profibus.com.br. Acesso em: 10 fev. 2012. [2] HORNA T. M; RAMOS F; BARCELOS M; REIS R. Implementação e Validação de Ip soft Cores para Interfaces Ethernet 10/100 e 1000 mbps sobre Dispositivos Reconfiguráveis. Instituto de Informática – universidade federal do Rio Grande do Sul (UFRGS), 2007. Disponível em: http://www.iberchip.net/iberchip2007/articulos/5/a/pa per/4-iber2007_ctomas_Final.pdf. Acesso em: 09 Agos. 2011. [3] FRAZIER H e JOHNSON H. "Gigabit Ethernet: From 100 to 1,000 Mbps". IEEE Internet Computing Journal January/February 1999. [4] SILVA. Gustavo M. As Redes de Campo em Instrumentação e controlo Industrial. Escola Superior de Tecnologia, 2004. Disponível em: http://espadmjo.etla.com.pt/portal/images/redescam po.pdf. Acesso em: 09 Agos. 2011. [5] SMAR EQUIPAMENTOS INDUSTRIAIS LTDA. O que é o Profibus?"2005. Disponível em: <http://www.smar.com/brasil2/profibus.asp>. Acesso em: 21 Fev. 2011. [6] SMAR INDUSTRIAL AUTOMATION. Profibus Protocol."2008. Disponível em: <http://www.smar.com/profibus.asp>. Acesso em: 15 Mai. 2012.

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RTQXGFQT"FG"KPVGTPGV"DCPFC"NCTIC"RCTC"WUQ"GO"EQPFQO¯PKQU"HGEJCFQU"

GUSTAVO ALVES ALMEIDA NEVES ; MS. JOSÉ ALBUQUERQUE JUNIOR " Cduvtcev: The final paper presents a proposed model of Internet access provider low cost, more specifically details the entire process of analysis, installation and configuration of a provider where the service is distributed among a closed group of residents of a condominium, and costs are prorated among all. The return on investment is presented in just two months according to the study of payback, proving the financial viability of the project. It is also possible to add services to residents through the hotspot, a login screen where it can be used as bulletin board, announcements, messages, classified and other news for the tenants. Therefore if they have a quality service, adding value and with a more affordable price than that offered by the market. The proposal is to make this project something common to all condominiums in the region, popularizing this type of service, bringing financial benefits and improving the quality of all the internet. Kpfgz" Vgtou: Internet service internet in condos.

provider,

wireless,

internet radio, Wi-Fi hotspot,

Tguwoq< O trabalho de conclusão proposto apresenta um modelo de provedor de acesso à internet de baixo custo, mais especificamente detalha todo o processo de análise, montagem e configuração de um provedor, onde o serviço é distribuído entre um grupo fechado de moradores de um condomínio, e seus custos são rateados entre todos. O retorno do investimento é apresentado em apenas dois meses de acordo com o estudo do payback, comprovando a viabilidade financeira do projeto. Existe ainda a possibilidade de agregar serviços aos moradores através do hotspot, uma tela de login onde poderá ser usada como mural de avisos, anúncios, recados, classificados e outras noticias para os condôminos. Com isso se têm um serviço de qualidade, agregando valores e com um preço mais acessível do que o oferecido pelo mercado. A proposta é tornar esse projeto algo comum em todos os condomínios da região, popularizando este tipo de serviço, trazendo benefícios financeiros e melhorando a qualidade da internet de todos. Rcncxtcu"ejcxg< Provedor de internet, redes sem fio, internet a rádio, Wi-Fi, hotspot, internet em condomínios.

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1 INTRODUÇÃO O acesso à Internet se popularizou e ganhou espaço no dia a dia de todos, porém não foi acompanhado do progresso tecnológico deste setor. Serviços de qualidade inferior e com preços extremamente elevados, esta é a realidade de todo brasileiro conectado hoje. Salvadori (2011) publicou na revista online GALILEU, dados afirmando que “há apenas 5,8 conexões para cada 100 brasileiros; operadoras cobram preços 24 vezes mais caros do que nos EUA”. Portugal é um dos países da União Europeia com os preços da Internet mais baixos. A Vodafone tem a velocidade de 24Mbps a 24,90€. A Sapo (empresa local de acesso à internet) tem 6Mbps mais telefone a 19,90€. Em Portugal também já há Fibra Óptica. Exemplo: 100Mbps mais telefone e tv com 110 canais a 64,90€, 200Mbps mais telefone e tv com 110 canais a 99,90€ ou 1Gbps mais telefone e tv com 110 canais a 249,90€. Em 2007, a Banda larga no Brasil, embora venha crescendo bastante em número de usuários e velocidade, é quase 400 vezes mais cara que em outros países, principalmente devido à falta de concorrência, falta de regras claras e alta carga de impostos, além do fato de ainda ser mais lenta que em alguns outros lugares. A Banda Larga brasileira varia entre 200kbps e 100Mbps (sendo mais utilizados velocidades máximas de 8Mbps), porém, com preços caríssimos, podendo chegar a R$429,90, preço para a Oi Velox de 600 Kbps em Manaus. O projeto mostra todo o processo de análise e montagem de um provedor para acesso à rede mundial (Internet) com baixo custo, dispensando a contratação de um provedor de acesso ou ISP (Internet Service Provider) para cada usuário. Será apresentado o detalhamento de todos os equipamentos e softwares utilizados, passo a passo da configuração do servidor, criação e implementação de serviços que podem ser agregados, parâmetros legais a serem seguidos, conforme disposto pela ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações), distribuição para um grupo de usuários, controle de banda por usuário e o demonstrativo de viabilidade, mostrando valores de custo final unitário baixo, com investimentos que podem ser rateados, tornando o custo de instalação e de manutenção relativamente baixos para um serviço que hoje se torna indispensável. A criação de um provedor de Internet para uso em

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condomínios trará aos moradores um serviço de qualidade sem grandes despesas, já que este se limitará a atender um grupo restrito. Primeiramente serão analisados alguns aspectos básicos para a elaboração do projeto, tais como: quantidade de apartamentos (pontos de acesso), a geografia e disposição dos blocos de apartamentos, e os tipos de serviços que serão implantados. A partir desses dados, pode-se iniciar o projeto. 2 INSTRUÇÕES GERAIS Pensando em como melhorar a velocidade e o tipo de serviço de conexão para acesso à internet, com taxas de download e upload (recebimento e transmissão de dados) maiores, e disponibilização de alguns serviços adicionais, foram discutidas várias formas de viabilização para a construção de um provedor com baixo custo, e o uso coletivo mostrou-se o mais eficaz. A quantidade de usuários atendida em um condomínio pequeno é equiparada a um provedor de pequeno porte, tanto em estrutura quanto em quantidade de assinantes. Os provedores precisam ser financeiramente lucrativos para justificar o empreendimento, e gastos com estrutura física, funcionários, impostos, taxas, lucro e outros dividendos só refletem no valor final a ser cobrado do cliente. Com isso, perde–se um pouco na qualidade e o cliente final sente no bolso, com valores de mensalidades elevados. Neste projeto, o foco principal do provedor é a velocidade de conexão associada a preços baixos, deixando de lado toda a burocracia e as dificuldades de se manter uma empresa, e se dedicando a manter uma prestação de serviço de uso comum. Em busca de serviços de qualidade e com preços mais acessíveis surgiu a ideia do projeto aqui demonstrado. A.

Mas o que é internet?

A Internet é um conglomerado de redes em escala mundial de milhões de computadores interligados pelo TCP/IP que permite o acesso a informações e todo tipo de transferência de dados. Ela carrega uma ampla variedade de recursos e serviços, incluindo os documentos interligados por meio de hiperligações da World Wide Web, e a infraestrutura para suportar correio eletrônico e serviços como comunicação instantânea e compartilhamento de arquivos. (SOUZA; STEVANS, 2011) De acordo com a Internet World Stats (2010), 1,96 bilhões de pessoas tinham acesso à Internet em

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junho de 2010, o que representa 28,7% da população mundial. Segundo a pesquisa, a Europa detinha quase 420 milhões de usuários, mais da metade da população. Mais de 60% da população da Oceania têm acesso à Internet, mas esse percentual é reduzido para 6,8% na África. Na America Latina e Caribe, pouco mais de 200 milhões de pessoas têm acesso à Internet (de acordo com dados de junho de 2010), sendo que quase 76 milhões são brasileiros.

trazem confiabilidade e segurança aos dados. E alguns serviços podem ser de grande utilidade comunitária, já que o hotspot pode ser usado como serviço de informação interna.

Análises prévias a serem consideradas Primeiramente deve ser feita uma análise do terreno do condomínio em que será implantado o projeto, tem-se a visão clara de possíveis pontos de “sombra”, que nada mais são que áreas aonde o sinal não chegará ou não chegará com qualidade. Com essas informações, pode-se fazer a escolha do sistema utilizado para distribuição do sinal, escolha dos equipamentos, cálculo de ganho das antenas e, em seguida, montagem de toda a estrutura em questão.

Análises de cobertura de sinal no condomínio Usando o Rádio Mobile, foi feito um estudo da área de cobertura do terreno do condomínio. A simulação foi feita seguindo exatamente os padrões a serem utilizados no processo, como ganho de antenas, potência e tipo de equipamento. Figura 2– Visão geral dos enlaces no condomínio Itapoã

Figura 1– Visão geral do condomínio Itapoã

Fonte: (TENDÊNCIA ENGENHARIA, 2010)

Com a definição do ponto e análise de toda a estrutura, é importante um conhecimento em meios de transmissão, para que seja utilizado o meio mais adequado ao proposto. Na FIGURA 1, pode-se ver toda a área do condomínio. A escolha dos equipamentos de transmissão é também de fundamental importância para os resultados de todo o projeto, que atuam diretamente na qualidade do serviço. Os tipos de ferramentas a serem utilizados, recursos e serviços de segurança disponíveis, são de extrema importância e deve-se conhecê- los bem, pois agregam valor e qualidade ao projeto. Alguns serviços que podem ser utilizados: [1]

Hotspot

[2]

Criptografia

[3]

ARP (amarra o IP ao MAC)

Esses serviços agregam valor direto ao projeto, pois

Os enlaces dos blocos foram simulados para garantir que não haveria interferências durante o processo de montagem. Na FIGURA 2, pode-se observar os principais enlaces entre o provedor que estará no bloco número 6, e os demais blocos em toda a área do condomínio. Esse processo é importante para a análise de superfície, para observar o alinhamento de cada ponto a ponto (PTP), assim é possível saber com antecedência se haverá necessidade de construção de torre para elevar as antenas, alinhando o sinal. Utilizando de recursos de exportação de dados do rádio mobile para o Google Earth, pode-se observar com maior clareza a qualidade dos enlaces, sem obstáculos, sem interferências da própria rede e alinhamento perfeito. Normas a serem seguidas exigidas pela ANTATEL Alguns padrões têm que ser seguidos, para a cumprimento às normas da ANATEL (Agência Nacional de Telecomunicações). Segundo a resolução 365, publicada no Diário Oficial, a ANATEL estabelece condições para os serviços de Wi-Fi, como utilização de duas faixas de frequências, 2,4GHz e 5GHZ e potência máxima de 4watts. SCM ou Serviço de Comunicação Multimídia, essa é a licença exigida pela ANATEL para provedores de acesso à internet, mas com o uso coletivo, e seguindo as normas da própria agência

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regulamentadora, tem a seguinte conclusão dada pelo Sr. Marcelo Miranda, especialista em regulação da Anatel-MG, em e-mail datado em 18/04/2011.

jurídica (sem CNPJ), então ele não poderá contratar este link de acesso e não poderá disponibilizar aos seus condôminos. Da mesma forma, nenhum condômino pode contratar um link e distribuir aos seus vizinhos do mesmo condomínio, mesmo que não exista cobrança.

Considerando os seguintes consulta à ANATEL,

instrumentos

sob

Lei Nº 9472/1997 - LGT, art. 131;

Lei Nº 9472/1997 - LGT, art. 75;

Res. Nº 73/98 - art. 18;

Este trabalho será desenvolvido em um condomínio fechado localizado na região norte de Montes Claros – MG. A FIGURA 3 mostra de forma simplificada a ideia do projeto.

Res. Nº 506/2008;

Modelo simplificado

FIGURA 3 – Esquema simplificado do projeto

Res. Nº 397/2005;

Os instrumentos acima estão disponíveis no site da Anatel - www.anatel.gov.br. Concluí-se que: - Sendo o condomínio uma pessoa jurídica (assim dotada de CNPJ), o qual contratará um link de acesso à internet com algum provedor devidamente licenciado, ele poderá disponibilizar esta banda de acesso aos seus condôminos, desde que: - A disponibilização acima referenciada ocorra apenas dentro dos limites da propriedade do condomínio. Ou seja, os condôminos podem receber esta banda apenas em sua propriedade dentro do condomínio, não podendo recebê-la em algum outro imóvel que possua fora do condomínio; - O custeio deste link de acesso contratado pelo condomínio poderá ser rateado entre estes condôminos; - O provedor de internet contratado pelo condomínio deverá ter ciência de que a banda contratada será disponibilizada aos condôminos, podendo, inclusive, haver menção no contrato entre as partes.

C. Tela de hotspot com serviços agregados ao condomínio O hotspot utiliza-se de scripts de programação em HTML, que comparam o nome de usuário e senha com a lista de ARP, estando em conformidade, o usuário então é liberado. Nesta tela, serão apresentadas notícias e recados de interesse interno do condomínio, que poderão ser atualizados periodicamente, de acordo com a necessidade. A FIGURA. 4 mostra a tela atual do projeto.

- Se a disponibilização da banda for feita empregando radiofrequência, é necessário estudo sobre a frequência que será usada para tal tarefa, pois sendo usadas frequências de radiação restrita, então as Resoluções Nº 506/2008 e Nº 397/2005 devem ser observadas; - Outras frequências podem exigir outorga de outros serviços de telecomunicações. - Havendo o interesse pelo uso de canais de radiofrequências, deve-se informar as frequências que serão usadas em nova direta com a ANATEL. - Se o condomínio não for constituído como pessoa

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FIGURA 4 – Tela de Hotspot utilizada para serviços e autenticação

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Esse valor dividido entre os 256 moradores daria uma taxa de instalação de R$58,27 (cinquenta e oito reais e vinte e sete centavos) para cada um. De acordo com dados coletados na cidade na data de cotação dos equipamentos, mostrados na TABELA 2, os preços médios de instalação cobrados pelos principais provedores de Montes Claros são indicados a seguir. E.

Comparativo de mercado

O valor referente a cada morador seria menor do que a taxa de instalação ou aluguel de equipamentos cobrado por outros provedores. A TABELA 2 mostra valores de instalação cobrados. TABELA 2 - Taxa de instalação cobrada pelos principais provedores de Montes Claros – MG

Gastos com a montagem

A TABELA 1 mostra os resultados obtidos para implementação do projeto no condomínio Itapoã. TABELA 1 - Preços cotados para a montagem do projeto

F. Valores mensais a serem repassados aos moradores Seria repassado o valor referente à compra de todo o equipamento, isso no primeiro mês, R$58,27 (cinquenta e oito reais e vinte e sete centavos). Nesse primeiro mês, seria feita toda a montagem e configuração para que, nos meses subsequentes, o repasse de cada morador seja apenas referente ao link e à manutenção do projeto. Totalizando assim um repasse mensal definitivo de R$14,13 (quatorze reais e treze centavos). Preço abaixo do cobrado pelas empresas do ramo, com qualidade no serviço e valores agregados ao condomínio. 4.5 Comparativo de valores de outras prestadoras Na TABELA 3, observam-se os valores para as mensalidades do serviço baseado em velocidade de 300Kbps compartilhados, observando que, em alguns casos, há existência de venda casada de algum serviço, o que reflete no valor da mensalidade de forma direta.

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TABELA 3 - Valores cobrados pelos provedores, com velocidade de 300 Kbps

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Devido à escalabilidade da rede, cada novo ponto de acesso pode ser incluído de forma fácil e barata, podendo acrescentar novos pontos, aumentar o link ou acompanhar a expansão do condomínio, sem grandes gastos. 3 CONCLUSÃO

G. Economia investimento

tempo

retorno

Em comparativo com a menor mensalidade das empresas que prestam esses serviços, tem-se que, em um período aproximado de 2 meses para o retorno de todo o investimento feito na compra e montagem da estrutura, que a somatória dos custos variáveis e fixos para a manutenção e despesas do projeto, em comparativo com o que seria gasto por cada morador com o serviço contratado por terceiros, mostra claramente o retorno de todo investimento. Comparativos mostrados na TABELA 4 mostram dados de pay back com período de retorno extremamente rápido, devido ao grande número de moradores. Com isso, o projeto além de agregar serviços, ter um controle de qualidade próprio, ainda se torna economicamente viável.

TABELA 4 - Pay Back mostrando o tempo de retorno rápido do investimento

Esse investimento inicial atenderá o condomínio de forma eficiente, mas com o surgimento de novas tecnologias pode-se esperar uma possível alteração na estrutura física do projeto, sendo possível acompanhar o que há de mais moderno no ramo de redes WiFi.

Para que todos os objetivos deste trabalho sejam alcançados com êxito, são necessárias algumas análises fundamentais, como efetuar cotação de link, escolher os equipamentos que atenda de forma abrangente e eficaz, obter solução para os pontos de sombra possíveis através de outros meios de transmissão, manter e respeitar sempre todas exigências quanto ao uso de equipamentos e normas exigidas pela Anatel, conhecer todos os recursos disponíveis em seu equipamento, buscando sempre melhorar a qualidade do serviço, ficar atento a todas as normas de segurança de dados, estudar os locais de onde sairão os cabos para os pontos de acesso, localização de todos os roteadores. Tudo isso para viabilizar de forma eficiente os gastos com equipamentos e fios. A escolha do fornecedor do link deve ser feita com previsão de ampliação (upgrade), para que não haja gargalo no link com o possível aumento dos pontos de acesso. Esses dados foram coletados no período de janeiro de 2011 a julho de 2011 e atualizados em 2012 e, comprovadamente, representam uma economia bastante significativa em relação à contratação individual do serviço. Lembrando que este projeto pode ser ampliado, aumentando assim o link fornecido e mesmo assim os custos permanecerão mais baixos em relação aos valores de mercado. O projeto mostrou-se eficiente quanto à contratação do serviço de utilização de um link de acesso à internet direto do fornecedor para o funcionamento de um provedor exclusivo em um condomínio, e será apresentado para outros condomínios com o intuito de colocar este trabalho como prática frequente na construção de todo e qualquer empreendimento desse segmento. A popularização dessa ideia pode ter resultados impactantes direto nos números mostrados da realidade brasileira. Uma maior dispersão dos recursos e uma maior autonomia para utilização de links dedicados, colocando a população em contato direto com essa tecnologia e tornando-a mais acessível a todos presentam alguns desses resultados. REFERÊNCIAS [1] ARNETT. Matthem. Flint.: DULANEY. Emmett. : HARPES. Eric.; HILL. David L.; "Desvendando o

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TCP/IP, Métodos de instalação, manutenção e implementação de redes TCP/IP". 5ª. Tiragem. Rio de Janeiro Editora Campus. 1997. Série FASA 4002. [2] TENENBAUM. Andrew S.: "Redes de computador": Tradução Vandeberg D, de Souza. 11ª. Tiragem. Rio de Janeiro Elsevier Editora Ltda. 2003. Série FASA 46532. [3] SALVADORI, F. Dcpfc"nctic"pq"Dtcukn"g"ectc" g"twko."gpvgpfc. ED Imprimir. Revista Galileu, 2011. Página da Internet. Disponível em: <http://revistagalileu.globo.com/Revista/Common/0,, ERT138571-17770,00.html>. Acesso em: 14 de Abr 2011. [4] SÁVIO, M. OPTIGLOBE Telecomunicações, Uma empresa do Grupo Votorantim. Realidade da Internet no Brasil. 1º Seminário de inclusão digital no Brasil. São Paulo. 2002. Arquivo .pps. Acesso em 23 de Março 2011. [5] INTERNET WORLD STATS. PAULINE WALLIN. C"Iwkfg"hqt"Kpvgtpgv. Miniwatts Marketing Group. 2010. Página da Internet. Disponível em: <http://www.internetworldstats.com>. Acesso em 01 de Abr 2011. [6] TECMUNDO. PERON, MARLUCE. O que é fibra Ótica?. 17 abril 2009. Página da internet. Disponível em: http://www.tecmundo.com.br/web/1976-o-que-efibra-otica-.htm. Acesso em 26 de abril de 2012. [7] TENDENCIA ENGENHARIA, Eqpfqoîpkq" Kvcrqç.2011. Página da Internet. Diponível em: <http://tendencia.eng.br/empreendimentos.asp?IdO bra=5>. Acesso em 30 de Abr 2011.

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http://www.cotidiano.ufsc.br/index.php?option=com_ content&view=article&id=449%3Ainternet-o-quee&Itemid=58>. Acesso em 26 de abril de 2012. [12] NEUTRON CONSULTORIA, Escalabilidade. Disponível em: <http://www.neutronconsultoria.com.br>. Acesso em 26 de abril de 2012. [13] ESCOLA ALBANO, Brasil, O que é internet?. Disponível em: < http://albanopalmares.blogspot.com.br/2009/05/oque-e-internet.html>. Acesso em 26 de abril de 2012. [14] ENNE, Antonio, TCP/IP Sobre MPLS. 1. ed. Rio de Janeiro: Ciência Moderna Ltda, 2009, 386 p. [15] ANATEL, Agência Nacional de Telecomunicações. Disponível em: <http://www.anatel.gov.br>. Acesso em 12 de novembro de 2011. [16] LIMA, Marco, MALIMA. O que é um Hotspot wiFi?. Disponível em: <http://www.malima.com.br/article_read.asp?id=544 >. Acesso em 02 de maio de 2016. [17] MORINOTO, Carlos. Redes Guia Prático, 2ª. ed. São Paulo: GDH Press e Sul Editores, 2011, 560 p. [18] FREEBSD, Handbook. 17ª ed. United States: FreeDSB Documentation Project, 2011, 1051p. [19] MIKROTIK, Disponível em: < http://wiki.mikrotik.com/wiki/Main_Page>. Acesso em 03 de maio de 2012.

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ILDEMILTON ALVES CORDEIRO, ESP. MARCUS VINÍCIUS PIMENTA RODRIGUES

Cduvtcev< The project aims to implement a generic system automated rural irrigation using a programmable logic controller - PLC that can be used in any rural irrigation system, which may be a system of small, medium or large, providing convenience and better how to manage the irrigation systems in agriculture, taking into account the lack of manpower in the field, crop diversification, the amount and diversity of tasks to be performed daily. The need for quality low cost is increasing, the construction of an automation system to adjust the programming process parameters developed from collected data, search results, such as energy efficiency, higher quality and safe operation of the process . For this, we will use the PLC Simatic S7-300 Siemens Simatic Step 7 software for programming the PLC and Simatic WinCC for the development of graphic displays of the supervisory and also the application of equipment and devices such as control valves, sensors level and pressure switches that are of great importance to be able to facilitate the supervision and control of this permit automation system in a more streamlined and reliable. Kpfgz" Vgtou: Automation, Programmable Logic Controller (PLC), Supervisory, Irrigation. Tguwoq:" O projeto tem como objetivo a implementação de um sistema genérico automatizado de irrigação rural utilizando um controlador lógico programável – CLP que possa ser utilizado em qualquer sistema de irrigação rural, podendo este ser um sistema de pequeno, médio ou grande porte, proporcionando comodidade e melhor forma de gerir os sistemas de irrigação na agricultura, tendo em conta a ausência de mão de obra no campo, a diversificação de culturas, a quantidade e diversidade de tarefas a serem realizadas diariamente. A necessidade de qualidade com custo reduzido é cada vez maior, a construção de um sistema de automação para ajustar ao processo de programação dos parâmetros desenvolvidos a partir de dados coletados, busca resultados, tais como eficiência energética, maior qualidade e segurança da operação do processo. Para isso, serão utilizados o CLP Simatic S7-300 da Siemens, os softwares Simatic Step 7 para programação do CLP e o Simatic WinCC para o desenvolvimento das telas gráficas do supervisório e também a aplicação de equipamentos e dispositivos tais como, válvulas de controle, sensores de níveis e pressostatos que são de grande importância para que seja possível viabilizar a supervisão e permitir um controle deste sistema de automação de uma maneira mais simplificada e confiável. Rcncxtcu/ejcxg< automação, controlador lógico programável (CLP), supervisório, irrigação.

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AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL INTRODUÇÃO A produção agrícola está cada vez mais ligada ao uso de sistemas de irrigação, sendo que estes ajudam a aumentar a renda e agregar valor econômico à produção. A agricultura insere-se no contexto de maior usuária de água e este recurso natural é finito e seu mau uso pode levar a um rápido esgotamento.É um recurso essencial e dotado de grande valor ambiental, econômico e estratégico, portanto, o uso racional e eficiente da água é de fundamental importância para a sobrevivência da própria atividade e para manter a quantidade e a qualidade dos recursos hídricos. Com o surgimento do elevado potencial em otimizar o uso dos recursos hídricos, energia elétrica, mão de obra e especialmente a necessidade em aumentar a produção agrícola, cresce o interesse do produtor nacional na automação da operação e consequentemente do manejo dos sistemas de irrigação rural. Sistemas automáticos de controle tornaram-se uma ferramenta essencial para a aplicação de água na quantidade necessária e no devido tempo, contribuindo para a manutenção da produção agrícola e para a utilização eficiente dos recursos. O objetivo deste projeto é automatizar um sistema que controle e supervisione as atividades diárias de uma irrigação, tais como o gerenciamento dos respectivos horários, a duração de tempo da irrigação, o controle de abertura e fechamento de válvulas, o acionamento dos contatores e pressostatos. Para o desenvolvimento deste sistema, será necessário utilizar um controlador lógico programável - CLP, a programação será realizada e simulada em linguagem ladder, o supervisório será estruturado em software específico, contendo telas que facilitam o entendimento do princípio de funcionamento do sistema, onde se pode ter a simulação, estabelecimento do controle e acionamento dos motores, válvulas e detecção de anomalias. Os sistemas de automação requerem certo investimento inicial, mas devido ao seu incremento de eficiência e produtividade, o projeto gera retornos, ao final de um pequeno espaço de tempo, fora toda a simplicidade e tranquilidade de se operar. Esse sistema é relativamente simples e eficaz, capaz de contribuir para a economia, fornecendo acréscimo de produtividade e redução de desperdício de água e energia elétrica.

A automação industrial está basicamente ligada a aplicações de métodos, softwares ou equipamentos em uma determinada máquina ou processo industrial, a fim de aumentar a eficiência, maximizar a produção com menores custos, melhorar as condições de segurança, e principalmente reduzir a interferência do homem sobre esse processo ou máquina. É um passo além da mecanização, em que o controle de processo visa obter componentes de atuação própria que respondam às necessidades do processo em determinado tempo e circunstância adequada (SIGLIERI, 1973). Os instrumentos utilizados na automação com funções de medir, transmitir, comparar e atuar no processo possuem funções que, além de fazer o controle, fazem uma monitoração do processo em tempo integral. Segundo Siglieri, (1973) na automação, os dispositivos automáticos estão sempre observando os resultados do quais estes estão monitorando, e então encaminha esses dados a outros dispositivos que faz uma comparação da informação recebida com um valor estabelecido, e a partir daí faz a correção desses valores, aproximando-os ao máximo do valor estabelecido. Pode se dizer, portanto, que a noção fundamental da automação é radicada no feedback. A regulação automática de processos industriais, que é um dos campos da automação, faz uso do controle através de dispositivos automáticos, estes controlam o produto de forma indireta através de parâmetros, como pressão, temperatura, vazão, nível densidade, umidade, peso entre outros (SIGLIERI, 1973). CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL CLP O controlador lógico programável foi criado para atender às necessidades da indústria automotiva, a fim de substituir os painéis de controle a relé. Mas,com o passar do tempo e a evolução da tecnologia de hardware e software, o controlador lógico programável se tornou muito mais complexo, sendo agora uma das principais soluções para a automação industrial. O CLP pode controlar uma série de variáveis, assim sendo possível substituir o homem nas tarefas com maior qualidade, confiabilidade, custo e velocidade.

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Segundo Georgini,( 2010) o controlador lógico programável (CLP) pode ser considerado como um computador industrial, capaz de armazenar dados para a implementação de funções de controle, executar operações matemáticas para manipular dados e comunicação em rede com outros componentes. É usado em sistemas de controle e consiste em fonte de alimentação, CPU (Central Processing Unit), módulos de entradas e saídas digitais, módulos de entradas e saídas analógicas, módulos de comunicação, rack (base), módulos especiais. LINGUAGEM LADDER Apesar de ter sido a primeira linguagem destinada especificamente à programação de controladores lógicos programáveis (CLP’s), a linguagem ladder está entre as principais linguagens de programação. O diagrama ladder, como também é conhecido, é uma linguagem gráfica, baseada em símbolos semelhantes aos encontrados nos esquemas elétricos usados para comando convencionais. É uma linguagem facilmente assimilada pelos usuários. Conforme Georgini, (2010) o diagrama ladder é constituído por elementos que podem ser divididos em componentes de entrada e saída. O principal componente de entrada é o contato, quanto à lógica, o contato pode ser NA (normalmente aberto) ou NF (normalmente fechado), já o principal componente de saída é a bobina. Existem também alguns outros componentes, como temporizadores, contadores, comparadores, entre outros, porém os de entrada e saída são os mais comuns e são suficientes para o entendimento da maioria dos diagramas. SISTEMAS SUPERVISÓRIOS Sistemas supervisórios são sistemas digitais de monitoração e operação da planta que gerenciam variáveis de processo. Os supervisórios buscam as informações no CLP e as exibem de forma animada na tela do computador, na forma de sinóticos, gráficos, displays de mensagens ou numéricos, objetos em movimento como motores ou mudança de cores para identificar presença de produto em tanques e tubos. Também possibilita a atuação sobre o processo, acionando elementos, modificando valores ou até mesmo interromper o processo, ou seja, permitem a operação e visualização em tempo real através de telas gráficas elaboradas para qualquer processo industrial, independentemente do tamanho de sua planta. Atualmente existe uma enorme

variedade de programas supervisório criados por inúmeras empresas de tecnologia, contendo protocolos de comunicação e desenvolvidos especificamente para CLPs. Como exemplo, temos o supervisório desenvolvido para o CLP Siemens, o STEP 7 (Simatic WinCC), que integra uma grande parte das automações no país. Segundo SIEMENS,( 2010) o software STEP 7 (Simatic) é uma ferramenta de configuração e programação para os sistemas de automação Simatic S7-300, Simatic WinCC entre outros. A lógica de controle pode ser desenvolvida em uma das seguintes linguagens de programação, diagrama de blocos de função - (FDB), diagrama ladder (LAD) ou lista de instruções - (STL). MEDIÇÃO DE NÍVEL As medidas de níveis, embora tenham conceituação simples, requerem por vezes artifícios e técnicas apuradas. O nível é uma variável de grande importância, tendo como um dos principais objetivos o controle de processos contínuos, os dispositivos de medição de nível medem ou a posição da superfície do líquido sobre um ponto de referência ou a altura hidrostática criada pelo líquido cuja superfície se deseja conhecer. Os sistemas de medição de nível variam em complexidade desde simples visores para leituras locais até indicação remota, registro ou controle automático. A medição de nível é dividida em dois princípios sendo, medição direta ou indireta, cada um com suas vantagens e limitações. A seleção do sistema de medição a ser utilizado deverá considerar as características específicas da aplicação, o tipo de produto cujo nível se quer medir, a precisão desejada, custos e demais restrições existentes (SMAR, 2004). Medidor de nível tipo chave boia A chave de nível tipo boia, embora simples, possui uma alta precisão, sendo utilizada principalmente para a proteção de sistemas, ou seja, tem-se o acionamento como elemento final de controle, diretamente pela posição de uma boia de nível. A chave de nível é um modo simples e barato de executar o controle liga-desliga de processos envolvendo nível de líquido, esse sistema é utilizado extensivamente em quase todos os sistemas de controle de nível de água, em diversos tipos de instalações (MARGIRUS, 2011).

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Medidor de nível tipo pressão diferencial

utilizando sempre um elemento sensor associado a conversores, cuja finalidade principal é transformar as variações de pressão detectadas pelos sensores e enviar sinais padrões de transmissão (SMAR, 2004).

Os medidores de nível por pressão medem diferenciais de pressão que são provocados pela coluna presente nos equipamentos cujo nível se deseja medir. O princípio comum de funcionamento dos transmissores de pressão diferencial é o equilíbrio de forças. As pressões que definem um dado diferencial são aplicadas através das conexões de entrada do instrumento a duas câmaras localizadas em lados opostos, selados um a outro e separados por um elemento sensível. Essas pressões produzem forças de mesma direção e sentidos opostos, fazendo surgir uma força resultante. Esta variação, proporcional à pressão diferencial, é convertida em um sinal de saída de corrente na saída do transmissor que normalmente é de 4 - 20mA (SILVA, 2010). MEDIÇÃO DE PRESSÃO Segundo Zurich,( 2011) a definição de pressão pode ser dada como a força exercida por unidade de superfície, por unidade de área, essa força pode ser causada por líquidos, gases, vapores ou, até mesmo, por corpos sólidos. A medição de pressão pode ser tanto estática como dinâmica. Quando não existe movimento do fluído cuja pressão está sendo medida, no interior de um reservatório, por exemplo, a medida de pressão é estática. Já quando o fluído está em movimento, escapando de um reservatório, a medida é dinâmica. Pressostato Um dos instrumentos mais simples para medir pressão é o pressostato que é um instrumento controlador e limitador que responde a variações de níveis de pressão tanto na subida ou na queda de pressão de ar ou líquidos onde estão conectados. Essas mudanças de pressão fazem atuar os contatos elétricos do pressostato, quando uma determinada pressão definida é atingida na sua entrada, que pode assim controlar o acionamento de outros dispositivos, tais como motores, contatores, sinalizadores de alarme etc. Sua função básica é de proteger a integridade dos equipamentos contra sobrepressão ou subpressão aplicada aos mesmos durante o seu funcionamento. Transmissores de pressão eletrônicos analógicos Os instrumentos de transmissão de sinal de pressão têm a função de enviar informações a distância das condições atuais de processo,

Segundo Silva, (2010) os transmissores eletrônicos analógicos possuem elementos de detecção similares ao pneumático, porém utilizam elementos de transferência que convertem o sinal de pressão detectado em sinal elétrico padronizado de 4 a 20mA. Existem vários princípios físicos relacionados com as variações de pressão que podem ser utilizados como elemento de transferência. Os mais utilizados nos transmissores são os tipos fita extensiométrica, sensor piezoelétrico e o sensor capacitivo. VÁLVULAS As válvulas de controle desempenham um papel importante nos sistemas de controle automáticos, que dependem da correta distribuição e controle de fluidos. As válvulas atuam como um dos principais elementos finais de controle (SMAR, 2004). Conforme SMAR, (2004) as válvulas de controle são basicamente compostas por dois conjuntos principais, o atuador e o corpo. O atuador é que fornece a força motriz necessária para o funcionamento da válvula e faz parte do sistema de controle. A sua função é proporcionar a válvula meios de operacionalidade estáveis e suaves. O atuador pode ser classificado em pneumático, hidráulico e elétrico. O Corpo da válvula e que executa a ação de controle, conforme a necessidade do processo, o conjunto do corpo divide-se basicamente em subconjuntos, sendo internos, castelo e flanges. Os tipos de válvulas classificam-se em função dos seus respectivos tipos de corpos, as válvulas são agrupadas basicamente em dois grupos, as de deslocamento linear (globo, diafragma, bipartido e guilhotina) e as de deslocamento rotativo (borboleta, esfera e obturador excêntrico). INTERRUPTOR HORÁRIO O interruptor horário é um equipamento versátil e de fácil programação, possui várias saídas que podem ser programadas de forma independente. Permite o acionamento de equipamentos elétricos nos horários e dias da semana pré-estabelecidos em ciclos diários ou semanais que podem ser armazenados em um sistema de memória que permite o armazenamento de várias programações.

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Todas as programações são acessíveis através do teclado frontal do aparelho e as indicações de dia, hora e estado do relé são feitas através do display em LCD. Possibilita diversas aplicações como em controle de sistemas irrigação, tratamento de água, banco de capacitores, iluminação, bombas, aquecedores, controle de sirene para entrada e saída de funcionários etc. TRABALHO DESENVOLVIDO O presente trabalho foi conduzido no campo teórico, analisando aspectos pertinentes às vantagens dos sistemas de irrigação automatizada e a partir dos resultados visa propor uma automatização eficiente e de baixo custo. O desenvolvimento do sistema de irrigação automatizado verificar a metodologia de funcionamento, além de especificar os componentes necessários para execução desse trabalho. Todo o controle do sistema de automação será realizado através de um CLP, este por sua vez irá controlar o acionamento das válvulas, moto bombas e receber informações dos sensores de nível e pressostatos inseridos no processo. É um sistema de controle em malha aberta, ou seja, não possui feedback de sensores de chuva ou umidade, por exemplo, apenas trabalha dentro daquilo que foi programado para fazer. Para facilitar e orientar na elaboração do controle do sistema e criação das interfaces gráficas, foi elaborado um fluxograma simplificado do sistema de irrigação rural, na figura 1, onde estão representados os principais equipamentos e instrumentos utilizados, tais como moto bombas, válvulas de controle, medidores e indicadores de nível e pressão. Fig.1 - Fluxograma simplificado do sistema da irrigação

A linguagem de programação utilizada para a criação do programa de controle foi o diagrama ladder. Conforme citado anteriormente, vários equipamentos com características que atendam ao projeto podem ser inseridos no processo, porém a intenção deste trabalho é criar um sistema genérico que possa ser utilizado em qualquer sistema de irrigação rural, podendo ser de pequeno, médio ou grande porte. RESULTADOS OBTIDOS O projeto de automação em sistema de irrigação rural com o uso do controlador lógico programável opera o acionamento de válvulas, moto bombas, controle de nível do tanque de armazenamento de água, pressão no header de saída das bombas, pressão nas linhas de saída do sistema e poderá também controlar outros fatores importante que venham a ser inseridos no processo, como controle da vazão, umidade, temperatura, utilizando de várias técnicas e fatores. A definição do hardware para o desenvolvimento desse sistema foi realizada através de configurações padronizadas no software Simatic Manager STEP 7. Para atender às configurações do software, a fonte de alimentação PS 307 5A modelo 6ES7 307-1EA00-0AA0X deve ser instalada obrigatoriamente no primeiro slot e não é associado nenhum endereçamento para a fonte de alimentação, em seguida temos instalado, no segundo slot o modulo de controle que e a CPU 315-2 DP modelo 6ES7 315-2AG10-0AB0, que sempre deverá estar localizada próxima a fonte de alimentação, sendo responsável por armazenar o aplicativo para o controle do processo, processamento, leitura e escrita de variáveis de I/O e de memória. No terceiro slot, vem o módulo de interface IM 360 modelo 6ES7 360-3AA000AA0, utilizado para conectar racks de expansão, não é associado nenhum endereço para a IM, até mesmo porque, se não estiver presente, ela deverá ser considerada no esquema de endereçamento do slot, o slot 3 é logicamente reservado pela CPU para a IM. Os módulos de interface tornam possível a conexão entre trilhos, bastidores e racks, estes módulos ainda fazem a configuração de vários racks de expansão. Os slots de 4 a 11 são destinados para a aplicação dos módulos de sinais (SM) que recebem do campo os sinais elétricos e os converte para sinal lógico. Pode ser entrada/saída digital ou ainda entrada/saída analógica. No caso, foi

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especificado o módulo SM-321 modelo 6ES7 321-1BL00-0AA0 para entradas digitais, o SM322 modelo 6ES7 322-1BL00-0AA0 para as saídas digitais, e para os analógicos o SM-331 modelo 6ES7 331-7KF00-0AA0 para as entradas analógicas e o SM-332 modelo 6ES7 332-5HF00-0AA0 para as saídas analógicas. O desenvolvimento do sistema supervisório foi executado através do software Simatic WinCC, em que o sistema de supervisão e controle oferece, de forma simples e de fácil compreensão, dados referentes ao sistema de irrigação rural. Pode-se visualizar na tela principal uma visão geral de tudo que o sistema supervisório proporciona no final do seu processo, de modo que se pode efetuar a simulação de todos os comandos, vistos em telas específicas que facilitam o entendimento do sistema. Também, pode-se visualizar cada sistema de forma independente, utilizando os botões localizados na parte inferior da tela principal. Fig.2 - Tela simulação Simatic WinCC

operado em modo manual, ou seja, acionando as válvulas independentemente da lógica de controle automática através do botão abre e do botão fecha na tela do supervisório. Independentemente da operação em manual ou automática, sempre será indicado o status de funcionamento das válvulas de controle, bem como o status de falha destas. O controle de nível do reservatório de água será dado através dos sinais analógico de 4 a 20mA do transmissor de nível, que, através dos valores de setpoint definidos, irá enviar informações ao CLP para que este as processe e possa com isso efetuar o controle da bomba de captação de água. Como segurança desse sistema, quanto ao risco de transbordamento de água do reservatório, tem- se a chave de nível que, através de um sinal discreto (saída digital) enviado ao CLP que processará essa informação e imediatamente irá desligar a bomba de captação e ainda gerar sinais de alarme para que, com isso, o operador do sistema possa averiguar a condição de mau funcionamento e se, for o caso, providenciar a manutenção do transmissor de nível. A supervisão de todo o sistema de pressão do processo será realizada através da tela de controle de pressão, a qual está indicando se as linhas (tubulações) do header de saída das bombas e as linhas de saída do sistema estão sendo pressurizadas. Caso a pressão estiver abaixo ou acima da pressão de trabalho, será indicado, através dos alarmes de pressão baixa, que está representado nessa tela pelo botão de cor verde e pelo alarme de pressão alta que, nesse caso, será representado pelo botão de cor vermelha.

A figura 2 mostra, de forma geral, que toda a simulação realizada e lógica de programação do CLP possibilitará a partida dos motores elétricos em modo manual, ou seja, acionar os motores independentemente da lógica de controle automática através dos botões de liga e desliga exibidos na tela. Caso o sistema esteja operando em modo automático, só será possível rastrear qual motor está selecionado, o status de funcionamento, bem como o status de falha de cada motor. O sistema de controle de válvulas, de acordo com a lógica de programação, será acionado de modo automático, onde as válvulas ficarão abertas durante os períodos programados, simplesmente informando ao sistema o tempo de atuação de cada válvula. O sistema de controle de válvulas também pode ser

A seleção entre qual das bombas de distribuição irá operar, dependerá da disponibilidade de cada uma, tendo em vista que nessa aplicação não será necessária a utilização das duas bombas ao mesmo tempo, assim concluímos que uma bomba poderá ficar stand by. A seleção de qual área será irrigada, vai depender do horário, e do tempo de funcionamento programado para tal. Nessa aplicação, a intenção é que o sistema opere em horários noturnos, entre 22h0min e 06h0min, e que cada área seja irrigada por um determinado tempo. Para tal aplicação, a lógica de programação contará com blocos contatores (timer) que irão habilitar a saída digital que acionará as bombas de distribuição selecionada. Tendo em vista que a bomba de distribuição estará em funcionamento, é chegada a vez de acionarmos as válvulas de

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controle de cada área, que conforme descrito acima, poderá ser programado o tempo padrão para cada uma. CONCLUSÕES A implantação de sistemas automatizados está inserida em vários segmentos com uma gama imensurável de configurações distintas, que vão desde sistemas simplórios até sistemas com alta complexidade O projeto desenvolvido neste trabalho representa um sistema de irrigação rural. Esse sistema foi escolhido para o desenvolvimento do projeto por abranger fundamentos básicos da instrumentação e automação industrial e também por referir-se a um segmento em evidência no Brasil e no mundo. Como mencionado previamente, por meio dos softwares da Siemens Simatic Step7 e WinCC foi possível simular e realizar todo controle operacional do sistema de irrigação rural. As telas representadas adequam-se ao padrão estabelecido pela normatização internacional ANSI / ISA 5.1, possibilitando assim a interpretação em diferentes ambientes de engenharia. Com a implantação deste sistema automatizado, os ganhos obtidos serão a redução de mão de obra, economia de energia elétrica, além de todo o controle eficiente das linhas de irrigação realizado pelo CLP e sistema supervisório, uma vez que cada área será irrigada somente no horário e tempo pré-determinado, com isso, ganharemos também na redução do consumo de água, contribuindo de forma positiva com o meio ambiente e preservação dos recursos hídricos.

Outro aspecto que agregaria valor ao projeto seria o desenvolvimento de uma tela específica de alarmes, que pudesse tornar-se visível ao operador do sistema, além de manter o histórico de todos os log’s de eventos, tais como falhas ou alarmes apresentado pelo sistema. Em suma, conclui-se que este projeto apresenta um sistema automático de fácil manuseio, gerenciamento das áreas irrigadas e um método eficaz de irrigação. REFERÊNCIAS [1] GEORGINI, Marcelo. Automação Aplicada. Descrição e Implementação de Sistemas seqüenciais com PLC’s, 9ª Ed. Editora Érica, 2010. [2] MARGIRUS, Continental Indústria de Controles Elétricos. Disponível em: <http://www.margirius.com.br> Acesso em: 01 Nov. 2011. [3] SIEMENS, Simatic Automação Industrial. Disponível em: <http://www.siemens.com.br > Acesso em: 05 Out. 2011. [4] SIGLIERI, Luciano & NISHINARI, Akiyoshi. Instrumentação, Controle Automático de Processos Industriais. 2ª Ed. Editora BLUCHER, 1973. [5] SILVA, Edílson Alfredo Automação Industrial - Sensores e Atuadores 1ª ed. Mato Grosso. 2010. Disponível em: <http://www.ebah.com.br>Acesso em: 14 set. 2011. [6] SMAR, Instrumentação Básica Para Controle De Processo, 2004 Disponível em:<www.smar.com> Acesso em: 11 Mar. 2012 [7] ZURICH, Pressão & Temperatura. Disponível em:<http://www.zurichpt.com.br> Acesso em: 01 Nov. 2011

Para trabalhos futuros, sugere-se que seja implementado o controle proporcional, integral, derivativo – PID- para o comando de atuação das válvulas de regulagem já que esse tipo de ação de controle de válvulas pode ser amplamente utilizado nos sistemas de irrigação rural.

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TGVTQHKV""PQ"UKUVGOC"FG"CNKOGPVCÑ’Q"FG"EQODWUV¯XGN"UłNKFQ"FQ"" HQTPQ"FG"EN¯PSWGT" " " JOÃO NELSON MOREIRA SOUZA; ESP. EDMAR ALVES COSME

Abstract: This work has as its theme the retrofit system for solid fuel, furnace clinker cement industry LAFARGE, located in Montes Claros and presented as a problem: which way would be made to reduce the variation of the amount of fuel injected into the solid kiln 3 , LAFARGE cement industry, located in the city of Montes Claros-MG. Thus, proposal was to identify steps and devices supply system of solid fuel and diagnose the main problems in the operation of feeding solid fuel. We describe all the information about the main stages of the manufacturing process of cement, as well as major equipment and technologies available in the market. In addition to its features and operating principles. We also approach, the automation system existing in the plant, which were used in developing this project, making retrofit feasible. During the development of this project, the main point of concern was the challenge to deactivate the electronic weighing system Microcont Shenck FC450 and do their programming in programmable logic controller, without major changes in the process, since all adjustments have been made in the oven operation. A lack in the system could cause the arrest of the oven, even the commitment of the refractory. The retrofit also aimed to replace the AC / DC converter for the WEG frequency inverters, especially because the old drive and not have spare parts. This substitution provided a faster and more efficient correction of process variations. And there were also some benefits, mainly for the maintenance sector such as: systematic maintenance, predictive, corrective, material inventory and also in the sense of safety and security Keywords: Retrofitting, Automation, Balance, Drive, PLC Resumo: Este trabalho tem como tema o retrofit no sistema de combustível sólido do forno de clínquer da indústria cimenteira LAFARGE, localizada em Montes Claros e apresentou como problema: como seria feito para reduzir a variação da quantidade de combustível sólido injetada no forno 3, da indústria cimenteira LAFARGE, localizada no município de Montes Claros-MG. Sendo assim, teve como proposta identificar as etapas e dispositivos do sistema de alimentação de combustível sólido e diagnosticar os principais problemas, no funcionamento do sistema de alimentação de combustível sólido. Descrevemos todas as informações sobre as principais etapas do processo de fabricação de cimento, bem como os principais equipamentos e as tecnologias disponíveis no mercado. Além de suas características e princípios de funcionamento. Abordamos também, o sistema de automação existente na fábrica, que foram utilizados no desenvolvimento deste projeto, tornando o retrofit viável. Durante o desenvolvimento deste projeto, o principal ponto de preocupação foi o desafio de desativar a eletrônica do sistema de pesagem Microcont Shenck FC450 e fazer sua programação no controlador lógico programável, sem grandes variações no processo, pois todos os ajustes foram feitos com o forno em funcionamento. Um descontrole no sistema poderia provocar a parada do forno, até mesmo o comprometimento do refratário. O retrofit visou também à substituição do conversor CA/CC da WEG por inversor de frequência, principalmente por ser um conversor antigo e não ter peças de reposição. Esta substituição proporcionou uma correção mais rápida e eficiente das variações do processo. E houve também alguns benefícios, principalmente para o setor de manutenção tais como: manutenções sistemáticas, preditiva, corretiva, material de estoque e também no sentido de segurança física e patrimonial. Palavras-chave: retrofitting, automação, balança, inversor, PLC.

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1 INTRODUÇÃO O termo retrofit surgiu na Europa e Estados Unidos na década de 90, com grande aplicação na engenharia civil na reforma de prédios antigos, esta técnica difundiu para as outras áreas e hoje é muito utilizada na área industrial. Conhecida na engenharia como reformar, modernizar tem como objetivo dar uma sobrevida aos equipamentos antigos considerados ultrapassados ou fora das normas regulamentadoras. A prática do retrofit é uma renovação completa ou parcial de equipamentos antigos, que já não atendem mais ao processo produtivo, seja por mau funcionamento, incompatibilidade com as novas tecnologias ou não adequar às normas de segurança vigentes, uma solução simples e com menor custo e a opção de modernizar esses equipamentos antigos com as tecnologias atuais sem alterar sua constituição física. A proposta do presente projeto é promover um retrofitting no sistema de combustível sólido do forno de clínquer na indústria cimenteira Lafarge Montes Claros, com o objetivo de modernização de todo o sistema elétrico. O fabricante do sistema de pesagem é a shenck, o modelo é um Microcont Simplex FCO 450, é um sistema fora de linha e que já não encontra peças sobressalentes. O conjunto é composto por um sistema de fluitização, uma válvula pneumática que tem a função de enchimento do vaso de pesagem, um vaso de pesagem e uma rosca transportadora, dois agitadores que fazem a homogeneização do material dentro do vaso, um parafuso transportador acionado por um motor de corrente contínua, fabricante WEG série CMW e uma balança Microcont shenck FC450. A modernização desse sistema passa por duas etapas distintas, seria a automação do comando da válvula de enchimento do vaso, o comando das válvulas solenoides de fluitização e comando dos agitadores para o PLC, substituição do conversor CA/CC por um inversor de frequência e o desafio da retirada da balança e programação desta no PLC. A etapa de automação tem objetivo de fornecer informações necessárias ao operador central no que diz respeito ao estado operacional dos equipamentos e de suas variáveis digitais e analógicas, além de propiciar meios para a atuação do processo. O grande desafio deste retrofitting é desativar a balança e programar suas funções no PLC, eliminando a sua eletrônica. Como no PLC não possui toda a tratativa de sinais de uma balança, espera-se, com uma boa elaboração de logica e um bom ajuste na malha PID, obterem-se os ajustes necessários para o bom funcionamento do sistema, pois uma correção

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brusca significa um descontrole na combustão e uma possível parada da seção e, ou, perda de produção. A proposta de substituição do conversor CC por um inversor de frequência deve-se ao fato de ser um conversor antigo e sem componentes de substituição; outro beneficio é a substituição do motor CC por CA, pois não necessita de constantes inspeções e manutenções. 2 SISTEMA DE COMBUSTÍVEIS SÓLIDO 2.1 Funcionamento do sistema de combustível sólido O forno de clínquer em sua operação necessita de um processo estável para conseguir sua operação na capacidade máxima. São vários fatores que contribuem para um processo estável, entre eles esta a injeção de combustível sólido. Na Lafarge Montes Claros, o processo de fabricação e via seca, o forno tem capacidade de 2500 Toneladas dia, com um consumo térmico médio de 900 Kcal/kg e um consumo de médio de 12000 Kg/h. O forno tem 80 metros de comprimento por 5 metros de diâmetro, que gira em torno de seu eixo com rotação máxima de 2,5 RPM, sua inclinação é de 3% Essa inclinação permite que o material seja transportado enquanto ocorrem as transformações. O forno repousa apoiado em anéis e roletes ou rolos sobre bancadas com espaçamento adequado de forma a distribuir o esforço. No nível dos anéis, a virola é reforçada para limitar a deformação provocada pela pressão dos roletes. O acionamento do forno é realizado por dois motores de corrente contínua. Além do movimento rotacional, o forno possui o movimento longitudinal acionado por bombas hidráulicas para levantamento e descidas por gravidade. O sistema de alimentação de combustível sólido é constituído por um silo pulmão que recebe o mix de combustível da seção de moagem de combustível. Na parte superior do silo, há um filtro de mangas, que tem o objetivo de despoeiramento evitando pressão positiva dentro do silo No cone do silo, estão instaladas duas válvulas de fluidização que têm o objetivo de fluidizar o material facilitando sua descida para o vaso. Logo abaixo, está a válvula solenoide, que tem a função de alimentar o vaso de acordo com a programação determinada. Abaixo desta válvula. há mais duas válvulas de fluidização que têm o mesmo objetivo de facilitar a descida do material. Logo abaixo da válvula, existe uma válvula rotativa motorizada e controlada, com a função de controlar a quantidade de material dentro do vaso, não permitindo que esse desça por batelada. É no vaso onde ocorre a dosagem do material; um filtro de mangas faz o despoeiramento do vaso não permitindo que dentro dele fique pressão positiva. O vaso está sobre três células de carga que têm o objetivo de pesar a quantidade de material no vaso, no vaso também existe dois agitadores que rodam

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invertidos com o objetivo de evitar que o material fique compactado dentro do vaso. Abaixo do vaso está a rosca, que tem a função de controlar a vazão de material que alimenta o forno. Na rosca, tem-se um filtro que faz o despoeiramento evitando pressão positiva nela. O material é transportado por um conjunto de bomba Moeller e um soprador.

Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas Santo Agostinho Fonte: Arquivo próprio Lafarge, 2012.

III. Dosador simplex FCO 450 O sistema de pesagem de combustível sólido é do fabricante Shenck, é um dosador simplex FCO 450, fora de linha da Shenck pois não existem mais peças de reposição.

II. Controle de combustível sólido do forno 3 O sistema de alimentação de combustível é muito sensível, qualquer pressão positiva no conjunto pode provocar variações dificultando o controle do processo, por isso a quantidade de material no silo pulmão é controlado entre 75 a 90%, evitando trabalhar com silo vazio. O segundo controle está no vaso. A quantidade de material no vaso é controlada em 75 % com uma faixa de +/- 2%, quando o material esta abaixo de 75%, a válvula de fluidização-se abre e inicia a fluidização no cone do silo. Quando a válvula de alimentação do vaso se abre, mais duas válvulas de fluidização também se abrem, facilitando assim a descida do material. No período de enchimento do vaso a balança passa a funcionar no modo volumétrico evitando correções na alimentação, devido distúrbios no enchimento do vaso, após fechamento da válvula a balança volta a funcionar em modo gravimétrico. Por ser um sistema que sofre muita interferência externa a malha de controle deve estar bem ajustada, para conseguir uma correção precisa e minimizar os distúrbios indesejados no processo. A FIG.1 mostra o gráfico com o sistema em distúrbio, a pena roxa e a indicação de Monóxido de Carbono, a pena marrom é referente à alimentação do forno. Percebe que em três horas com a variação de CO ocorre uma queda considerável na alimentação passando de 180 t/h para 159 t/h com uma tendência de cair ainda mais. Figura - 1: Tela gráfico processo forno clínquer.

O sistema funciona com dosador Simplex FCO 450 que controla todo o sistema: abertura e fechamento da válvula de alimentação do vaso, controle do nível do vaso na faixa definida, dosagem e controle de velocidade da rosca de alimentação. A FIG.2 mostra o funcionamento e controle de todo o sistema, o vaso é montado sobre três células de carga (WZ), cuja tensão de saída é proporcional à carga aplicada. Essee sinal passa por um conversor analógico digital, a saída do conversor analógico digital (A/D) divide para o controle do calculo da vazão (PR) e para o controle do nível do vaso (ST). Na entrada do controle do nível do vaso (ST), o sinal é comparado com o valor programado no parâmetro de encher/esvaziar, de acordo com o peso do vaso, a saída do controlador vai controlar a válvula de enchimento do vaso. O sinal do cálculo da vazão (PR) é comparado com o sinal do set-point: a saída passa pelo controlador (R), a saída do algoritmo de controle passa por um conversor digital analógico (D/A), esse sinal analógico será de controle de velocidade da rosca (RN), que controla a vazão de saída para a alimentação do forno. Durante o processo de enchimento do vaso, a vazão de alimentação real não pode ser corrigida devido a perturbações no sistema. Neste período o sistema passa a funcionar no modo volumétrico, mantendo os ajustes do momento da abertura da válvula, o erro global neste período tende a ser maior que do período controlado. Após fechamento da válvula o sistema passa a funcionar novamente no modo gravimétrico e efetuar as correções necessárias (CARL SCHENCK, 1980). IV. Modificações Propostas O módulo da balança será desativado, utilizaremos o conjunto das três células de cargas, a tensão de alimentação das células de carga será retirada de uma fonte de alimentação localizada no painel do PLC (+/15 Vcc). Para converter o sinal de saída da célula de carga (mV) em um sinal analógico padrão de 4-20 mA, é indicado um transmissor inteligente fabricante SMAR modelo padrão da fábrica. O sinal de saída analógico do transmissor vai para a placa de entrada analógica 1771- IFE do PLC. Com o sinal correspondente ao

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peso no PLC, será criado o programa ladder de indicação e controle do sistema. Após o controle o PLC enviara um sinal de saída através do módulo 1771-OFE para o Inversor de frequência que controla a velocidade da rosca. Para o controle da rosca Schenck, substituiremos o conversor CA/CC do fabricante WEG, por um inversor de frequência do mesmo fabricante WEG modelo CW09. O inversor será instalado dentro do próprio centro de controle de motores (CCM) do transporte de clínquer. V. PLC utilizado Para o desenvolvimento deste projeto, a proposta é utilizar o sistema de automação existe na fábrica, o PLC utilizado é o PLC-5 do transporte de clínquer; esse painel é composto por quatro racks, os endereços utilizados serão os endereços reservados no projeto para futuras instalações (ROCKWELL AUTOMATION, 2001). VI. Descritivo dos Equipamentos do sistema de Combustível Sólido O objetivo deste descritivo é definir os requisitos básicos para o funcionamento e intertravamento de cada equipamento com o processo e com os equipamentos relacionados com o sistema de combustível sólido. Esse descritivo é de vital importância para a elaboração da tela de operação e do diagrama ladder.

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W3V93, eles rodam com sentido invertido para garantir que o material não fique parado dentro do vaso. Seu intertravamento está com a rosca Shenck.

XI. Rosca Schenck W3V95M1 Rosca Schenck W3V95H1. Tem o objetivo de extrair o material do vaso schenck W3V93 para ser transportado para a alimentação do forno 3. A velocidade da rosca é controlada via set-point enviado pelo PLC. O drive de controle é um inversor de frequência. XII. Desenvolvimento da tela e Diagrama Ladder A FIG.02 mostra a tela de operação do sistema de combustível sólido. Essa tela foi desenvolvida no software Rsview Works, não necessita de nenhuma modificação, pois não ocorreu nenhuma mudança física. E essa tela que contém todas as informações necessárias para colocar o sistema em funcionamento, assim como as indicações necessárias para a operação (ROCKWELL AUTOMATION, 2001). FIGURA 02 - Tela de operação sistema de combustível sólido

VII. Válvula Posição W3V92S1 Tem o objetivo de alimentar o vaso W3V93. A válvula solenóide utiliza um sinal de saída digital, será energizada quando o nível do vaso sinal analógico W3V93Q1 atingir 75% e desliga automaticamente quando o nível do vaso W3V93Q1 77%. VIII.Válvula Solenóide W3V92S2-S3

Fluidização

Pulsante

Tem o objetivo de fluidizar o material alguns segundos antes que a válvula de enchimento do vaso W3V92S1 receba o comando de abertura. A válvula solenoide utiliza saída digital W3V92S3-S4. IX. Válvula entrada do vaso Schenck W3V93M1 Tem como objetivo dosar o material que alimenta o vaso schenck W3V93. Seu intertravamento está de acordo com o enchimento do vaso Shenck. Sua velocidade é variável, controlada por inversor de frequência, a velocidade varia de acordo com o enchimento do vaso. X. Agitador Schenck W3V94M1 - W3V94M2

Fonte: Arquivo próprio Lafarge, 2012

XIII.Modificações realizadas no retrofit Após as modificações realizadas, o módulo da balança foi desativado, o conjunto das três células de cargas foi mantido com a função de medição do material no vaso, a tensão de alimentação das células de carga foi retirada de uma fonte de alimentação localizada no painel do PLC (+/- 15 Vcc).

Tem como objetivo movimentar o material para que este não fique compactado dentro do vaso Schenck

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Para converter o sinal de saída da célula de carga (mV) em um sinal analógico padrão de 4-20 mA, utilizamos um transmissor inteligente fabricante SMAR modelo padrão da fábrica. O sinal de saída analógico do transmissor vai para a placa de entrada analógica 1771- IFE do PLC. Com o sinal correspondente ao peso, no PLC, foi criado o programa ladder que controla todo sistema de pesagem. Após o controle, o PLC enviara um sinal de saída através do módulo 1771-OFE para o inversor de frequência que controla a velocidade da rosca.

4 CONCLUSÃO"

Para o controle da rosca Schenck, substituímos o conversor CA/CC do fabricante WEG, por um inversor de frequência do mesmo fabricante Allen Bradley modelo CW09. O inversor foi instalado dentro do próprio centro de controle de motores (CCM) do transporte de clínquer, o motor utilizado foi um motor fabricante WEG.

As empresas mais antigas têm a necessidade de se modernizarem visando garantir uma melhor produtividade e qualidade de seus produtos através da melhoria do desempenho de seus equipamentos. Os equipamentos antigos têm maior probabilidade de apresentar defeito, dificuldade em peças de reposição e muitos já estão fora de linha.

3 RESULTADOS OBTIDOS

Diante da necessidade de substituição desses equipamentos, o retrofit foi a melhor opção para reduzir a variação do sistema de alimentação de combustível, uma modernização dos equipamentos acrescentando a eles uma sobrevida, até que se consiga um investimento para a substituição de todo o sistema.

Este projeto teve o objetivo de analisar a variação da quantidade de combustível sólido injetada no forno de clínquer, os distúrbios provocados no sistema devido à variação no sistema de alimentação de combustível no forno. Diante das pesquisas realizadas do funcionamento do processo e dos equipamentos utilizados no projeto, o retrofit cumpriu seu propósito de dar uma “sobrevida” ao sistema existente com baixo custo, pois quase todos os recursos utilizados já fazem parte do sistema de automação utilizado na empresa. Com isso, a fábrica ganha um tempo, para que possa disponibilizar os recursos necessários para a instalação de um novo sistema oferecido no mercado.

3.3

Custos montagem e instalação do projeto

O projeto desse retrofit teve um custo relativamente baixo devido à empresa já ter um sistema de automação completo. O investimento inicial foi a compra do inversor, motor, cabos de comando, parafusos e porcas para montagem e a mão de obra para a montagem e instalação dos componentes; os cabos foram reaproveitados do sistema existente.

Como foi demonstrado, o sistema de pesagem de combustível sólido Shenck era um sistema antigo e que necessitava de substituição devido aos problemas já apresentados. Uma substituição por um sistema moderno custaria à empresa um alto investimento, que não caberia no orçamento nos próximos anos.

Após identificar as principais etapas e dispositivos do sistema de alimentação de combustível sólido do forno, o projeto foi aprovado e realizado com sucesso. Com ganho expressivo de produção e manutenção.

A opção pelo retrofit foi acertada. A redução da variação de combustível proporcionou ao processo a estabilidade esperada, favorecendo à fábrica um ganho de produção. Além disso, a estabilidade favoreceu melhor qualidade do produto, economia de combustível e mão de obra decorrente da manutenção.

3.1

REFERÊNCIAS

Ganho de produção

A instalação do projeto atingiu o resultado esperado na estabilidade do processo. Com o retrofit, o que se observa é uma melhora significativa no funcionamento do forno mantendo o processo estável e realizando as correções necessárias. O processo com funcionamento estável significa alimentação constante e boa qualidade de clínquer produzido.

CARL SCHENCK, Manual Microcont Shenck FCO 450, 1980, 46p. ROCKWELL AUTOMATION, Controllogix usando RSLogix 5000. Publicação 1756-PM001D-PT-P – Novembro de 2001.

3.2 Vantagens com a substituição do sistema de acionamento da rosca Shenck A substituição do conversor CA/CC por um inversor de frequência foi necessária. Tratava-se de um equipamento antigo e fora da linha de produção da WEG. O motor instalado foi um motor Weg de alto rendimento, também escolhido por ser um motor padrão da fábrica.

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GUVWFQ"EQORCTCVKXQ"GPVTG"Q"WUQ"FG"WO"EJWXGKTQ"EQO"FKURQUKVKXQ" GNGVTŽPKEQ"FG"EQPVTQNG"FG"VGORGTCVWTC"HTGPVG"C"WO"EJWXGKTQ" EQPXGPEKQPCN" LUCÉLIO FERREIRA DOS SANTOS ; ESP. EDMAR ALVES COSME

Resumo: O objetivo do trabalho foi verificar o ganho em economia de energia elétrica na utilização de um chuveiro com dispositivo eletrônico para controle de temperatura frente a um chuveiro convencional. O trabalho foi realizado com a coleta de dados de um chuveiro convencional e um chuveiro com controle eletrônico de temperatura. Foram analisadas variáveis para determinar o ganho econômico de energia elétrica em uma residência situada no município de Montes Claros – MG. Esse trabalho de pesquisa teve como tema verificar o ganho energético na comparação entre estes dois chuveiros. De acordo com alguns padrões estabelecidos pela PROCEL, foi proposto o desenvolvimento de pesquisas, de caráter exploratório. Com o objetivo em reduzir os custos operacionais e evidenciando alternativa tecnicamente viável como instalação de dispositivos eletrônicos em chuveiro residencial para reduzir o consumo de energia elétrica e a demanda local, esses projetos fazem parte do programa de pesquisa e desenvolvimento da ANEEL - Agencia Nacional de Energia Elétrica. A eficiência energética em aquecedores irá contribuir para a confiabilidade e a qualidade do sistema elétrico de potência uma vez que se trata de uma das maiores cargas em uma residência. Mesmo assim se faz necessário novas pesquisas e desafios, uma vez que a demanda Palavras chave: Chuveiro, Eficiência Energética, Controle De Potência, Dispositivo Eletrônico. Abstract: The objective of this study was to verify the gain in energy saving in the use of an electronic device to shower with temperature control in the face of aconventional shower. The study was conducted by collecting data from aconventional shower and a shower with electronic temperature control. Variables were analyzed to determine the economic gain power in a residence in the municipality of Montes Claros - MG. This research work was to verify the matter energy gain in the comparison betweenthese two showers. According to some standards set by PROCEL, proposed the development of research and exploratory. In order to reduce operating costs and technically feasible alternative evidence such as installing electronic devices in shower to reduce residential energy consumption and local demand, these projects are partof the research program and development of ANEEL - National Agency of Electric Energy . The Energy Efficiency in heaters will contribute to the reliability and quality ofelectric power system since it is one of the largest loads in a home. Yet further research is needed and challenges, since the demand for the energy sector tends to increase even more. (AURESIDE, 2010).. Keywords: Shower, Energy Efficiency, Power Shower, Energy Efficiency.

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" K"KPVTQFWÑ’Q"

KK"HWPFCOGPVCÑ’Q"VGłTKEC" A. Energia

No Brasil, a matriz energética é predominantemente hídrica, utiliza-se a força da água nas hidrelétricas para gerar energia elétrica. Diante desse fato, a eficiência energética se torna cada vez mais presente em utilizar a energia, de forma a obter o máximo beneficio com o menor consumo, sem diminuir a qualidade de vida, o conforto, a segurança e a produtividade em seus diversos equipamentos e processos que são empregados. O uso racional da energia se faz com medidas efetivas que se iniciam com a simples conscientização das pessoas. Eficiência energética é utilizar a energia de forma a obter o máximo benefício com o menor consumo, evitando os desperdícios ou o uso inadequado, sem, no entanto, diminuir a qualidade de vida, conforto, segurança e a produtividade. (BUNCH, 1982). A energia é um bem básico para a integração do ser humano ao desenvolvimento. Cabe a cada um usufruí-la de forma racional, evitando comprometer o meio ambiente, adotando um desenvolvimento tecnológico sustentável, promovendo o do bem-estar do ser humano. A utilização de eletricidade no aquecimento de água é uma particularidade do sistema energético brasileiro, devido ao baixo custo na geração hidrelétrica. Entretanto, a comodidade do uso de energia elétrica em aquecedores, principalmente no chuveiro elétrico, que é um equipamento amplamente utilizado pela população brasileira, dificulta a remoção desse hábito. Não basta apenas a construção de novas fontes de energia, mesmo que estas sejam mais eficientes ou menos degradáveis que as atuais. O desenvolvimento de equipamentos mais eficientes é o ponto chave para a economia de energia e, consequentemente, diminuição da degradação causada à natureza durante a geração de energia elétrica. Sendo assim, esta pesquisa visa à utilização de metodologias direcionadas a eficiência energética do chuveiro elétrico em uma residência, na cidade de Montes Claros – MG, através de buscas em literaturas especializadas e na coleta de dados durante a aplicação de um chuveiro com dispositivo de controle de temperatura eletrônico para mensurar os benefícios de se usar este aparelho em substituição do chuveiro elétrico comum.

A energia elétrica é considerada um bem básico de consumo para a integração do ser humano ao seu desenvolvimento. A economia de qualquer região não pode se desenvolver completamente se não possuir fonte de energia garantida e de custo aceitável. Albadó (2001) assegura que as fontes de energia obtidas diretamente da natureza são denominadas fontes primárias, podendo ser fósseis (carvão, petróleo, gás natural) e não fósseis (hidráulica, eólica, solar, biomassa, nuclear). As fontes não renováveis são aquelas que podem se esgotar, devido à maior rapidez na sua utilização que ao tempo necessário para se formar, tais como os derivados de petróleo e gás natural. Entende-se por trabalho um processo de transformação. Assim, o princípio da conservação de energia define que “a energia não pode ser criada nem destruída, somente transformada”. (SALUM, 2005). No Brasil devido a seu grande potêncial hídrico existente para seu transporte nas linhas de transmissão, a produção de energia elétrica necessita de subestações elevadoras para elevar os níveis de tensão a níveis de transmissão e, assim, minimizar as perdas no transporte desta energia. Dessa forma o sistema elétrico de potência pode ser dividido em quatro partes: 

Igtcèçq< Responsável por alimentar o sistema através da conversão de outra forma de energia em energia elétrica. (PROCEL, 2011)



Vtcpuokuuçq< Faz a interligação da geração com as redes de distribuição e é por onde leva toda a demanda gerada pelos geradores levados ate a distribuição, são pessoas jurídicas de concessão ou permissão de transmissão para exploração e prestação dos serviços públicos de energia elétrica. (PROCEL, 2011)



Fkuvtkdwkèçq< Sistema que distribui a energia elétrica recebida do sistema de transmissão para os consumidores de grande, médio e pequeno porte. (PROCEL, 2011)

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

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Eqpuwokfqt< Pessoa física ou jurídica, cliente final de pequeno ou grande porte legalmente representada, que solicite o fornecimento de energia elétrica ou faz uso do sistema elétrico assumindo a responsabilidade pelo pagamento das faturas e obrigações e regulamentos junto à ANEEL. (PROCEL, 2011)

C. Curva de carga em uma residência A curva de carga de um consumidor residencial caracteriza-se por um consumo praticamente constante durante o dia inteiro com um aumento no fim da tarde e um pico de demanda, provocado pelo uso do chuveiro elétrico (entre 18 e 21 horas). Na figura 2 é mostrada a curva de carga de um dia útil de um consumidor real, que consome cerca de 330 kWh por mês.

B. Eficiência energética A eficiência energética é uma ferramenta essencial na conquista de um futuro energético sustentável. O grande desenvolvimento de novas tecnologias e em substituição a tarefas de uso manual tem demandado um consumo de energia elétrica cada vez maior. Melhorias na eficiência energética podem reduzir a necessidade de investimento em infraestrutura energética, reduzir os custos de combustível, aumentar a competitividade e melhorar o bem-estar do consumidor. O setor residencial responde por 25% do consumo total de energia elétrica no país. Estudos realizados pelo Ministério da Ciência e Tecnologia em 2001 mostram que as características típicas das cargas de consumidores residenciais são mostradas, conforme figura 1. FIGURA 3 - Consumo médio em residência

FIGURA 4 - Curva de carga de um consumidor, que consome 330 kWh/mês

Fonte: (ANEEL, 2010)

D.Chuveiro Conforme revista Veja (2007), o hábito de cuidar da higiene pessoal se estabeleceu a partir do século XIX, quando era comum a falta de cuidados com a higiene. Mesmo com o grande cuidado com a higiene pessoal das antigas civilizações, o homem, através da crença religiosa, tem praticado, durante o passar dos séculos, a abstinência do banho. III TRABALHO DESENVOLVIDO

Fonte: (CEMIG, 2011)

O aquecimento de água em residências é feito pelo uso do chuveiro elétrico, que possui potência nominal entre 2 e 6 kW e estão presentes em cerca de 80% das residências. Os chuveiros são muito usados durante o horário de demanda de ponta (entre 18 e 21 horas) e calcula-se que respondam por mais de 50% da demanda de ponta residencial. O uso de energia solar para o aquecimento de água é caro e de aplicação limitada.

Em decorrência do grande desperdício de energia elétrica, proveniente da não conscientização das pessoas ou até mesmo da pouca importância que se dá para esse problema, foi utilizado um chuveiro com controle de temperatura variável, onde é feito o controle da temperatura do equipamento através de componentes eletrônicos, evitando o desperdício de energia elétrica. Esse dispositivo possui uma precisão maior na seleção de temperaturas do chuveiro, evitando, assim, o desperdício provocado nos aparelhos que só possuem duas ou três opções de temperatura. Este equipamento controla a temperatura, e consequentemente controla o consumo de energia elétrica. Ele irá contribuir de forma significativa para o racionamento da energia elétrica em uma

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residência. Essa contribuição é possível pelo fato de o chuveiro contar com um circuito eletrônico e um potenciômetro onde, durante o banho, o usuário poderá ajustar a temperatura ideal sem desperdício de potência.

termodinâmico, necessita de 2 a 4 unidades de calor (Joule1). FIGURA 6 - Resistência elétrica

Esse controle se torna mais eficaz, quando utilizado em horários diurnos, quando a temperatura ambiente é mais alta, dispensando, assim, o uso da potência máxima do equipamento. Através das pesquisas a respeito do problema e sua respectiva alternativa, foi possível chegar a vários resultados, como: a significativa economia de água e energia elétrica instanciada com a implementação do chuveiro eletrônico. O chuveiro, é um equipamento indispensável no cotidiano domestico brasileiro. Um instrumento de higienização e de conforto. No mercado, existem vários modelos, principalmente os que possuem ajuste de temperatura já predeterminado através de seleção de resistências elétricas. Na figura 3, retirada do software simulador Proteus, tem o diagrama elétrico da ligação interna de um chuveiro comum.

Conforme esquemático elétrico da figura 4, os pontos A, B e C são os pontos de conexão elétrica. Este modelo de resistência elétrica é atualmente comercializado com potência máxima de 5500 W. O chaveamento interno é feito através de uma chave que comuta só pontos B e C ou os pontos A e C à tensão elétrica, conforme figura 5, retirada do programa de simulação Proteus. FIGURA 7 - Diagrama de ligação verão/inverno

FIGURA 5 - Diagrama elétrico interno do chuveiro

E. Resistência Elétrica Item principal do chuveiro, responsável por transformar energia elétrica em calor, através da dissipação de calor da resistência na água provocado pelo efeito joule. A utilização da eletricidade no aquecimento de água a baixas temperaturas, entre 30oC - 50oC, é uma particularidade do sistema energético brasileiro, devido ao baixo custo da geração hidrelétrica e a carência em combustíveis fósseis. Do ponto de vista físico, este uso é reconhecido como um modo de dissipação da energia, pois a geração de 1 unidade de energia elétrica (Watt hora) via ciclo

Este trabalho tem como objetivo realizar o levantamento de dados deste equipamento que controla a temperatura, e consequentemente controla o consumo de energia elétrica, para poder estratificar o ganho em economia de energia elétrica na sua utilização, com relação a um chuveiro convencional que só possui duas ou três opções de controle de temperatura. F. Medições Foram observadas algumas medições e acompanhamentos para visualizar, como podem ser mostrados na tabela 1, alguns parâmetros de funcionamento de um chuveiro convencional.

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TABELA 1 - Parâmetros de funcionamento de um chuveiro Rctãogvtqu"fg"wo"ejwxgktq"gnê vtkeq"eqpxgpekqpcn Verão Inverno Tensão Elétrica 128 V 128 V Queda de tensão 125 V 125 V CorrenteElétrica 25 A 36 A Corrente Elétrica com Queda de 23 A 33,5 A tensão Temperatura da água 38 °C 41 °C Variação da Temperatura 12 °C 15 °C

produto, simulando o mesmo consumo médio encontrado no período de 01/2011 a 04/2012, como mostra a FIGURA 6. FIGURA 6 – Simulação de consumo com chuveiro convencional

O consumo médio da residência que foi utilizada para levantamento dos dados está indicado na Tabela 2, bem como o histórico de consumo nessa residência durante os 4 primeiros meses do ano de 2011. TABELA 2 - Média de consumo em 2011

Oí u" Lcp" Hgx" Oct" Cdt" Oê fkc"

Eqpuwoq"mYj" 140 122 142 105 127,25

Xcnqt"*T&+" 93,85 84,15 94,92 77,07 87,5

Após a troca do chuveiro, foi feita uma nova coleta de dados entre os meses de janeiro a abril de 2012, obtendo-se os dados relacionados na Tabela 3. TABELA 3 - Média de consumo em 2012"

Oí u" Lcp" Hgx" Oct" Cdt" Oê fkc"

Eqpuwoq"mYj" 98 96 113 103 102,5

Xcnqt"*T&+ 65,45 64,15 83,03 80,06 73,17

Fonte: (CEMIG, 2012)3

Posteriormente foi feita uma simulação de consumo, utilizando o chuveiro com dispositivo eletrônico de controle de temperatura. Foi simulado um consumo próximo à média feita entre os períodos de 01/2012 a 04/2012, aplicando uma redução de 24,75kWh no resultado do consumo de energia elétrica nesta residência, modificando apenas a carga do chuveiro elétrico utilizado, foi possível identificar a potência média a ser utilizada no novo equipamento. O valor estimado da potência a ser utilizada por essa nova configuração é de 1788W. FIGURA 6 - Simulação do consumo com chuveiro eletrônico

Com a troca do equipamento, identificou-se uma redução considerável no consumo de energia elétrica na residência modelo. O novo consumo médio registrado foi de 102,5 kWh e que gerou um gasto médio de R$ 73,17. A diferença entre as médias de consumo destes dois períodos foi de 24,75 kWh e uma economia média de R$ 14,33. Após a coleta dos dados das contas de energia elétrica, foram feitas duas simulações no simulador de consumo do site da CEMIG para identificar a nova potência utilizada no novo equipamento. Primeiro foi feita uma simulação com o uso do chuveiro convencional, operando na posição verão, onde a temperatura e potência são 30% menores que o nominal indicado no

Fonte: (CEMIG, 2012)4

Comparando os valores registrados de economia de energia entre os dois chuveiros, foi identificada uma redução mensal de 24,75 kWh, que representa uma redução de 19,45% do consumo médio de energia da residência. Para um período de 4 meses de uso, o novo dispositivo obteve um ganho de energia de 99 kWh, representando uma economia de R$57,32. 3 4

http://www.cemig.com.br http://www.cemig.com.br

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IV CONCLUSÃO Não basta apenas construir novas usinas, linhas de transmissão e novas redes de distribuição. É necessário que os clientes saibam também fazer um uso racional dessa energia elétrica e, mais ainda, há uma urgência em estimular o uso de forma econômica, sem desperdícios, encontrandose meios, através de pesquisas e apoio de instituições ligadas ao processo, para que seja levada às residências, indústrias e comércios, essa conscientização. O uso de um sistema com vistas à redução do consumo de energia elétrica, no aquecimento de água utilizada para o banho, é possível, seguindo-se os conceitos demonstrados pelo referencial teórico juntamente com o apoio de instituições municipais, estaduais e federais no incentivo à fabricação, comercialização e utilização deste. Os trabalhos superaram as expectativas, pois foi possível obter uma redução média mensal no consumo de energia elétrica de 19,45% com um período de retorno do investimento de 6 meses, além da considerável contribuição na redução do consumo de energia elétrica durante o horário de pico. Portanto, foi demonstrada claramente a

viabilidade na utilização deste equipamento com relação ao chuveiro convencional. REFERÊNCIAS ALBADÓ, R.Gerenciamento de Projetos – Procedimentos Básicos e Etapas Essenciais. 1ª ed. São Paulo: Ed. Artilber, 2001 ALBADO, Silveira Jr. Qualidade de energia elétrica e sistemas elétricos. 2ª edição: 2000. ANEEL. Procedimentos de Distribuição de Energia Elétrica no Sistema Elétrico Nacional – PRODIST – Módulo I. http://www.aneel.gov.br, acesso em 10 de agosto de 2011. BUNCH, J. B. Miller, R. D. & Wheeler, J E. (1982). “Distribuition System Integrated Voltage and Reactive Power Control. IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems Vol. 101, N° 2, pp. 284-289. PROGRAMA NACIONAL DE CONSERVAÇÃO DE ENERGIA ELÉTRICA – PROCEL. Consumo de energia elétrica aumenta 5,4%. Brasília. 2007. Disponívelem: <http://www.eletrobras.com/elb/procel>. Acessado em: 14 abr. 2011. SALUM, Erika; LOPES, Juliana - 101 ideias Que Mudaram a Humanidade. 1ª ed. Vol. 2 São Paulo: Abril, 2006.

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QTFGPJC"OGEÛPKEC"CWVQOCVK\CFC"

ROBSON SOARES RESENA & ORIENTADOR ESP. EDMAR COSME ALVES Abstract: This work has as main objective to simulate and demonstrate the feasibility of implementing an automation system in a rural dairy producer seeking the improvement of the production process, together with the final product quality milk, through the automation of milking , you can perform the monitoring of the dairy herd to be milked, the farmer will have on hand information for each animal from withdrawing the amount of milk during milking, the search for information such as your weight, age of animal, table vaccination etc.. For these data are obtained from the animal use of electronic earrings containing your identification, in the others, what the animal is to be milked, and your data will be sent automatically updated in the system, the milking system will be modified to optimize the process control with the installation of flow sensors, temperature sensors, level sensors, this work will be shown a closed milking system which enables more efficient transfer of milk after milking, directly to the cooling tank so nearly simultaneous, to effect control of this process with their respective devices a control software and simulation will be used. Thus with this project I seek to improve methods of milking, giving higher quality in the process and improve the quality of milk produced, dairy producer offering the knowledge of his flock with a more efficient control. The partial results obtained in this project shows that by making use of automation to improve a process of milk production, the farmer can provide more flexibility, especially with the data obtained in the milking process, the mechanisms used to facilitate this automation control." Keywords: automation, milking mechanics, simulation, sensors. Resumo: Este trabalho tem como objetivo principal simular e demonstrar a viabilidade de implantação de um sistema de automação em uma propriedade rural produtora de leite buscando o melhoramento do processo de produção, bem com a qualidade do produto final leite, através da automação do sistema de ordenha mecânica, foi possível realizar o monitoramento do rebanho leiteiro a ser ordenhado, o produtor rural terá em mãos informações de cada animal desde a quantidade de leite retirada no momento da ordenha, a busca de dados como seu peso, idade do animal, tabela de vacinação, etc. Para que estes dados sejam obtidos o animal utilizará de brincos eletrônicos contendo sua identificação, ou seja, qual o animal esta para ser ordenhado, seus dados serão enviados e atualizados automaticamente no sistema; o sistema de ordenha mecânica foi modificado para optimização no processo de controle com a instalação de sensores de vazão, sensores de temperatura, sensores de nível, neste trabalho foi demonstrado um sistema de ordenha fechada o qual possibilita mais eficiência na transferência do leite após a ordenha, diretamente para o tanque de resfriamento de forma quase que simultânea, para efetuar o controle deste processo com seu respectivos dispositivos um Software de controle e simulação foi utilizado. Desta forma, com o aprimoramento dos métodos de ordenha, obtém-se maior qualidade no processo, e melhoramento da qualidade do leite produzido, oferecendo ao produtor leiteiro conhecimento sobre o seu rebanho com um controle mais eficaz. Os resultados parciais obtidos neste projeto revelam que ao fazer uso da automação para melhoramento de um processo de produção de leite, pode proporcionar ao produtor rural mais flexibilidade, principalmente com os dados obtidos no processo de ordenha, os mecanismos utilizadas na automação facilitam este controle. Palavras-chave: automação, ordenha mecânica, simulação, sensores.

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INTRODUÇÃO

A produção leiteira no Brasil é considerada a sexta maior no mundo, ocupando também a segunda posição no mundo em quantidade de gado leiteiro. O crescimento da produção de leite no Brasil está em torno de 4% ao ano, média bem acima dos países que estão nas primeiras colocações. Visando esses dados, o agronegócio da produção de leite contribui para a criação de empregos tanto para os produtores rurais, produzindo o leite em suas propriedades e destinando o leite para empresas que trabalhem com a fabricação dos seus derivados, gerando também novas vagas de trabalho. Devido ao grande aumento da produção de leite que o Brasil está vivenciando, as exigências por qualidade na produção aumentam ao mesmo nível do crescimento da pecuária leiteira, o que é determinante para os produtores rurais, pois os obriga a buscarem o aperfeiçoamento das técnicas de ordenha em suas propriedades, aplicando mecanismos que os ajudem a coletar mais informações do seu rebanho, [1]. Atualmente a produção de leite está se adaptando às novas tecnologias proporcionadas pela modernização do setor da pecuária leiteira. Para alcançar esses objetivos, tem-se a necessidade de implantação de sistemas automatizados e informatizados capazes de controlar e monitorar o processo de ordenha e seus diversos segmentos.

temperatura na sala de ordenha, com isso acionando ventiladores nebulizadores de água que manterão a temperatura agradável para que o rebanho não tenha alterações na produção no momento da ordenha; sensores de vazão instalados no conjunto de ordenha de cada animal, determinando, assim, a quantidade de leite retirada; a implantação de dispositivos para a identificação do rebanho no período de ordenha através de brincos eletrônicos que contêm os dados do animal, podendo ser acessados com a utilização de um leitor eletrônico próximo ao conjunto de ordenha de cada animal, [1], [5]. Esses são alguns dos sistemas e equipamentos utilizados em uma ordenha mecânica padrão, que são divididos em: sistema de produção de vácuo composto por bomba de vácuo, vacuômetro e regulador de vácuo; sistema de pulsação que inclui o pulsador; sistema de transporte de leite com a unidade final, conjunto de ordenha e canalização, e sistema de lavagem. Com a inovação que pode ser obtida com a automação de uma ordenha mecânica, o ambiente de trabalho se torna mais confiável, capaz de oferecer vários recursos ao produtor rural no que diz respeito a conhecimento do rebanho, [5]. 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA 2.1 Automação

A automação visa à melhoria em determinado processo, buscando a padronização da qualidade desejada, a diminuição nos custos operacionais, otimização do controle do processo com mais agilidade e flexibilidade [3].

Durante a Revolução Industrial no final do século XIX, a indústria procurou pelo desenvolvimento de sistemas de controle e seus dispositivos mecânicos. Com isso, buscava a melhoria no processo com a substituição na linha de produção de homens por máquinas, as quais executariam as mesmas tarefas, porém em maior quantidade [2].

Esse projeto de automação de uma ordenha mecânica possuirá, como peça fundamental, a utilização do controlador logico programável PLC, que terá como função essencial receber dados enviados a ele, Para realizar o controle do fluxo de dados ou informações, é necessário a implantação de uma linguagem de programação que defina o tempo e tipo de atuação dos dispositivos utilizados.Os dispositivos usuais no projeto e suas funções serão sensores de temperatura para controlar e determinar a temperatura do tanque de refrigeração, mantendo a temperatura do leite abaixo de 4ºC, detectar o aumento da

Como os dispositivos mecânicos possuíam um tempo de vida curto, foi necessário o desenvolvimento de novos dispositivos capazes de substituí-los, que são os relés e contatores. Com a utilização dos relés, foi possível a criação de novas técnicas de controle, capazes de executar funções antes complicadas com maior facilidade e bem mais elaboradas. Desde então, os dispositivos eletromecânicos do tipo relés têm sido utilizados em grande escala em todo o mundo para sistemas de controle. Entretanto, atualmente, os dispositivos a relés raramente são utilizados para desenvolver novos

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sistemas de controle, mas ainda possuem sistemas antigos que o utilizam [2]. 2.2 Ordenha Mecânica Uma ordenha mecânica se divide em sistema de geração de vácuo, composto por uma bomba a vácuo acionada por um motor, próximo à bomba de vácuo fica o reservatório de vácuo, responsável por manter o sistema estável sem a ocorrência de flutuações na rede como descrito na figura 1. O vácuo percorre uma rede, de tubos separados do sistema de transporte de leite, para controlar os níveis de vácuo na rede, o mecanismo utilizado, o regulador de vácuo que tem como função permitir a entrada de ar na tubulação de vácuo, ainda no sistema de vácuo o pulsador tem como função efetuar a alternância na sucção do leite com ciclo de pulsação de 57 e 63 ciclos por minuto, proporcionando, assim, uma melhor conservação do úbere que é responsável pela produção do leite[5]. O sistema de transporte de leite é composto por unidades de ordenha, que, são conectadas aos tetos das vacas por onde entra o leite, e um tanque reservatório que armazena o leite com temperaturas abaixo de 4°C, diminuindo a possibilidade de sua contaminação [5].

da Agricultura Pecuária e Abastecimento o (MAPA), o qual regulamenta os processos técnicos para a produção leiteira que se baseia tanto nos métodos de como é feita a ordenha, o armazenamento do leite, características do local e qualidade do leite[4]. 2.4 Ordenha mecânica automatizada O sistema supervisório é utilizado para demonstrar o monitoramento e possibilitar a busca de informações de um determinado processo na produção do leite, bem como as instalações. Proporciona a coleta de informações armazenadas através do Software e logo depois apresentá-las ao usuário. O projeto de automatização da ordenha mecânica, da Figura 2, representa a tela principal do projeto onde se encontram todas as áreas que foram automatizadas, a tela principal permite ao usuário ter acesso a todos os processos. Através de um simples clique nos Links de acesso que se encontram na parte superior esquerda, o usuário terá acesso, a tela “Processos”, “Temperatura Ambiente”, “Unidades de Ordenha” e “Tanque de Leite”. Figura 2. Estrutura da ordenha"

Figura 1. Ordenha Mêcanica"

Fonte: adaptada (WATTIAUX, 2012)

2.3 Alguns aspectos para classificação do leite Como as propriedades do leite são consideradas de grande importância para o ser humano, foi criada uma legislação para classificar a qualidade do leite pelo Ministério

Fonte: Autor

A Figura 3 demonstra o processo de produção de leite como um todo, permitindo ao usuário a monitoração e o controle de todos os

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processos de produção de leite em tempo real, mostrando os dispositivos instalados. Primeiramente, pode-se observar o estado de funcionamento da bomba a vácuo, através do painel de dados que representa o funcionamento da bomba a vácuo. O “status” apresenta, à sua frente, os indicativos de funcionamento “on” e “off”, ao ligar a bomba vácuo o indicador “on” ficara verde, o “off” fica vermelho para indicar desligado.

inclusos na Figura 3, a tabela legendas, os alarmes e suas descrições mais as setas de indicação do percurso do leite “verde” e do vácuo “azul”, bem como a seta de indicação do processo de higienização “branca”. FIGURA 3. Ordenha Mêcanica

Foram implementados três tipos de alarmes, que podem ser observados no painel da bomba a vácuo como “Alerta Alarme”, o primeiro indica que a pressão negativa gerada está elevada, ou seja, valor acima de 51kPa. Desligando-se a bomba vácuo, automaticamente, o segundo indica que o nível de leite ultrapassou os 500 litros finalizando o processo de ordenha, o terceiro alarme indica que o processo de higienização foi iniciado. O botão “Ligar”, no painel da bomba vácuo, tem como função acioná-la, através do sistema supervisório no início da produção ou caso a bomba seja desligada por algum problema recorrente no processo. O botão “desliga”, para o acionamento da bomba vácuo, quando for necessário. Na Figura 3, temos o painel de indicação da bomba centrífuga, com os mesmos alarmes presentes na bomba de vácuo, porém com a atuação diferenciada em relação ao tempo. Caso o alarme de pressão negativa seja ativada pela alta pressão negativa na rede, a bomba centrífuga ficará ligada por cerca de 20 segundos, tempo este necessário para retirar o leite restante no recipiente coletor. Para o alarme indicador de alto nível do tanque de leite, a bomba centrífuga ficará ligada por mais 10 segundos após sua ativação. No painel da bomba centrífuga, foi incluso o botão de “Ligar” e “Desligar”. A Figura 3 mostra o medidor de vácuo implantado no processo que facilita a visualização da pressão pelo usuário via sistema supervisório. Para iniciar o processo de higienização, basta o usuário dar um clique no botão “Iniciar Higienização”, na parte superior direita da Figura 3, ou se necessário desligá-lo clicando no botão “Parar Higienização”. Vale lembrar que a higienização somente se iniciará após o termino da produção, e com o fechamento da válvula de entrada do tanque de leite. Para que o usuário possa identificar os, alarmes ou indicadores do processo estão

Fonte: Autor"

3 DESENVOLVIMENTO Este capítulo descreve todo o método para desenvolvimento do trabalho, bem como as definições de equipamentos e dispositivos que foram utilizados na automação do processo. Logo depois toda a lógica de funcionamento dos dispositivos. Para a demonstração do funcionamento deste projeto, foi utilizado um software para simulação. 3.1 Motivos para o Desenvolvimento deste Projeto Atualmente, vendo as necessidades de produtores rurais em aprimorarem seus meios de produção leiteira, proponho neste trabalho detectar as principais necessidades do produtor para o melhoramento ou aprimoramento de seus processos de produção de leite. Logo a seguir, descreverei os elementos necessários para automatizar a produção, portanto, será demonstrado o funcionamento de um sistema de ordenha que seria ideal para se produzir um leite de qualidade. Buscarei neste projeto enfatizar os meios de obtenção do leite de classificação

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tipo B, como pode ser observado no referencial teórico deste trabalho, os meios para obter esta classificação, portanto, farei uso de processos de controle e de monitoramento que atualmente são mais utilizados em indústrias. Será realizado um estudo de preços para que um produtor rural, com interesse em otimizar seu processo de produção, tenha uma ideia dos valores empregados aos materiais necessários na automatização de seu sistema de ordenha mecânica. 2.5 Da criação deste Projeto Na construção deste projeto, foi levado em consideração um sistema de ordenha mecânica, em que serão instalados os dispositivos e equipamentos, como sensores, válvulas solenoides, atuadores, PLC, dentre outros que auxiliam no processo de controle, a implantação de um sistema supervisório que tende a enriquecer o controle dos equipamentos e dos animais, unificando todos os dados obtidos no processo em um sistema informatizado provendo acesso rápido às atividades executadas no período de ordenha. Para a criação da lógica de funcionamento, foi utilizada a linguagem de programação, bem conhecida nos meios industriais por ter seus componentes lógicos semelhantes aos utilizados em diagramas elétricos industriais, a linguagem Ladder. Este projeto foi simulado com auxílio dos softwares Simatic Step7 e Simatic Wincc o sistema de ordenha automatizado para melhor visualização de todos os dispositivos de controle. Vale ressaltar que, na apresentação da simulação deste projeto, foi demonstrado apenas um sistema de quatro unidades de ordenha automatizado, ou seja, apenas quatro vacas por vez, pois esta quantidade será o bastante para coletar os dados necessários e essenciais para comprovar a viabilidade da implantação do um sistema automatizado. 4 CONCLUSÕES As indústrias de produtos laticínios desempenham um papel de grande relevância no mercado do agronegócio brasileiro, utilizando do extenso potencial do leite para produzir seus derivados gerando emprego e renda para o produtor rural que produzir o leite em sua fazenda. Atualmente as indústrias de laticínios exigem que os produtores rurais aumentem a qualidade do leite no processo de sua produção, sendo determinante para o produtor rural aperfeiçoar

os métodos e técnicas de produção. A produção de leite no Brasil está se adaptando às inovações tecnológicas que a modernização do setor da pecuária leiteira pode proporcionar, com sistemas que monitoram e controlam o processo inteiramente, tornando-os confiáveis e flexíveis. Com os métodos de estudos realizados, procurou-se demonstrar que é possível à implantação de um sistema de automação visando a melhoria e à padronização dos processos. A inovação que pode ser obtida com a implantação da automação em uma ordenha mecânica torna o ambiente de trabalho mais confiável devido às possibilidades oferecidas pela modernização. Através dos estudos, observou-se que a utilização do CLP torna o controle dos processos mais fácil, sendo ele responsável por receber todas as informações do funcionamento do processo, e não só isso, mas também as funções de cada dispositivo, desde o tempo de atuação a variações em seus estados. Foi possível controlar e monitorar variáveis importantíssimas para auxiliarem no processo produtivo da ordenha mecânica automatizada, como a utilização dos medidores de vazão, que vão proporcionar para o produtor rural um controle essencial na quantidade de leite retirada de cada vaca, podendo determinar o desempenho individual. O sistema de controle de temperatura ambiente permite diminuir a sensação térmica em tempos de calor, diminuindo o estresse causado pelo calor. O controle e monitoramento da temperatura do tanque de leite com a implantação do sensor de temperatura, em conjunto com alarmes de indicação de alta temperatura, é procedimento essencial para obter a qualidade desejada do leite, sendo que a temperatura é um fator de risco que pode alterar a qualidade almejada. Para trabalhos futuros, pretendo implementar um projeto automatizado de coleta de resíduos dos animais da ordenha para a geração do biogás, diminuindo a emissão de gases do efeito estufa, e gerando energia para as comunidades carentes. Com o desenvolvimento deste trabalho pude, aprender que é possível a automatização de um sistema de ordenha mecânica, que proporcione melhoramento no controle do processo e possibilita o seu monitoramento. " Agradecimentos Primeiramente agradeço a Deus por me mostrar que sou protegido, guiado e iluminado

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Claiton Moro Franchi, Valter Luís Arlindo de Camargo. – 2. ed. – São Paulo: Érica, 2009.

por ele e pela sua presença divina no mais íntimo do meu ser. Agradeço aos meus pais, Salvador Resena de Sousa e Cleusa de Fátima Soares Resena, pela minha vida, pelo exemplo, dedicação compreensão, carinho e amor, também aos meus irmãos Deborah Thais Soares Resena, Roney Soares Resena, Rafael Soares Resena e Rodrigo Soares Resena, não a palavras para descrever o bem mais precioso que possuímos.

[3]SILVEIRA, Paulo Rogério Da. Automação e controle ciscreto 9. ed. / Paulo Rogério da Silveira, Winderson E. dos Santos. – São Paulo: Érica, 1998. – (Coleção Estudo e Use. Série Automação Industrial), Acesso em 14.03.12.

E finalmente a todos aqueles que de alguma forma contribuíram para que este momento pudesse a acontecer.

[4]VENTURINI, Katiani Silva, SARCINELLI, Miryelle Freire, SILVA, Luís César da. Características do leite, 2007, Universidade Federal do Espírito Santo – UFES, Disponível em: <http://www.agais.com/telomc/b01007_caracte risticas_leite.pdf>. Acesso em: 20/04/2012.

REFERÊNCIAS [1]BOTEGA, Juliana Vilela Lourençoni. JÚNIOR, Roberto Alves Braga. LOPES, Marcos Aurélio. RABELO, Giovanni Francisco. Diagnóstico da automação na produção leiteira, 2007 Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/cagro/v32n2/45.pdf>. Acesso em 14/05/2012.

[5]WATTIAUX, Michel A. Essenciais em gado de leite, Instituto Babcock para Pesquisa e Desenvolvimento da Pecuária Leiteira Internacional, (1994) - UNIVERSITY OF WISCONSIN MADISON, 1994 - Disponível em: <http://babcock.wisc.edu/sites/default/files/de/ pt/de_22.pt.pdf>. Acesso em: 23/04/12.

[2]FRANCHI, Claiton Moto. Controladores lógicos programáveis – Sistemas discretos /

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GUVWFQ"VÖEPKEQ"UQDTG"C"WVKNK\CÑ’Q"FG"RGSWGPC"EGPVTCN"JKFTGNÖVTKEC"PC" TGRTGUC"FQ"TKQ"OQUSWKVQ"" DENNIS RICARDO NOGUEIRA DE SÁ; MS. RAMON RISÉRIO DOURADO LEITE

Abstract: This article investigates the possibility of implementing a small hydroelectric plant at the dam Mosquito river, located in the Serranópolis Minas city (MG), pointing encouragement of renewable energy that attack a lesser extent the environment and the search for knowledge that enrich learning in the field of electrical engineering. The research is characterized as applied and used the literature to analyze the theme. Several sources related to electricity generation are discussed throughout the process, from the construction of a generating source to the end consumer. It is also brought into question the importance of electrical potential of Brazil grow sustainably. Index Terms: Electricity, power generation, small hydro, sustainability. Resumo: O presente artigo investiga a possibilidade de implantação de uma pequena Central Hidrelétrica na represa do rio Mosquito, localizada na cidade de Serranópolis de Minas (MG), apontando o incentivo de fontes renováveis de energia que agridam em menor escala o meio ambiente e a busca por conhecimentos que enriqueçam o aprendizado na área da engenharia elétrica. Várias fontes relacionadas com a geração de energia elétrica são discutidas em todo o processo, desde a construção de uma fonte geradora até o consumidor final. Também é levado em questão a importância do potencial elétrico do Brasil crescer de maneira sustentável. Palavras-chave:Energia elétrica, geração de energia, pequena central hidrelétrica, sustentabilidade.

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I. INTRODUÇÃO Este projeto será desenvolvido como Trabalho de Conclusão de Curso II e integra as atividades curriculares do curso de Engenharia Elétrica, promovido pelas Faculdades Santo Agostinho. A pesquisa situa-se no campo de estudos sobre geração de energia elétrica e tem por objetivo discutir a implantação e viabilidade de uma Pequena Central Hidrelétrica – PCH. A geração de energia é um assunto abordado mundialmente, pois são várias as fontes de energia, mas em todas há a necessidade de analisar e observar os pontos positivos e negativos, pois além de proporcionar conforto, desenvolvimento econômico e tecnológico, é preciso também zelar pela segurança da população e pela preservação ambiental. Um sistema de energia elétrica fornece eletricidade a uma comunidade, e esse fornecimento tem que ser de boa qualidade, assim como cita Camargo (2009). Esse mesmo autor entende que um Sistema Elétrico de Potência de qualidade apresenta as seguintes características: Continuidade, Conformidade, Flexibilidade e Manutenabilidade. O processo de geração de energia é amplo e exige um vasto campo de conhecimento nas áreas da ciência e na engenharia. Por isso esta pesquisa pretende realizar o estudo técnico sobre a implantação de uma Pequena Central Hidrelétrica na represa do rio Mosquito no município de Serranópolis de Minas (MG). Esse é um campo significante de trabalho e que pode beneficiar, principalmente, a geração de energia e a preservação do meio ambiente, pois as PCHs são, hoje, importantes fontes alternativas de produção de energia. II. MATERIAIS E MÉTODOS O presente trabalho, de acordo com sua natureza, caracteriza-se como uma pesquisa aplicada, pois busca conhecimentos para uma aplicação prática com o objetivo de resolver problemas específicos. Segundo Menezes e Silva (2001), “envolve verdades e interesses locais”. Utiliza-se para a análise do tema uma pesquisa bibliográfica a cerca do assunto, que possa enriquecer o conhecimento e o

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posicionamento crítico perante o tópico abordado. Este projeto de pesquisa tem também a intenção de ir ao campo de trabalho, para que, assim, à luz do referencial teórico, o pesquisador possa ter contato com o objeto de estudo e analisar toda a sua estrutura e reais possibilidades para a implantação da PCH. Por isso, é intenção deste trabalho a exploração do local para o desenvolvimento do projeto. Alcançando esse local, a investigação buscará informações de maneira direta, colhendo dados e elementos necessários para a continuidade da pesquisa. O trabalho visa também conhecer uma PCH em funcionamento, para que, dessa forma possa ser feito um levantamento dos benefícios dessa empresa. A. Histórico da Energia Elétrica no Brasil com Ênfase em Minas Gerais O Brasil, na geração de energia, teve um início lento e pouco desenvolvido. Com o crescimento da nação, a energia elétrica passa a surgir de maneira precursora, pois de acordo com dados da Eletrobrás (1977), a instalação de serviços elétricos no nosso país aconteceu quase que simultâneo na Europa e nos Estados Unidos. A energia gerada através de hidrelétricas é o meio de obtenção de eletricidade mais utilizado, atualmente, pelo Brasil, pois no período de 1883 a 1900 havia a mesma quantidade de usinas hidrelétricas e de usinas térmicas, mas a capacidade de energia gerada nessa última era maior. A implantação de usinas hidrelétricas teve início em 1889 na cidade de Juiz de Fora (MG), onde foi construída a primeira hidrelétrica de utilidade pública. Nos primórdios da geração de energia elétrica no Brasil a capacidade gerada das usinas térmicas era maior, mas logo foi perceptível que o potencial hidráulico do país era de grande valor e que poderia ser utilizado de maneira benéfica para o nosso país, “...ao final da década de 1990, a energia hidrelétrica compreendia mais do que 90% da potência elétrica instalada no país” (REIS, 2003). A partir desses acontecimentos, as companhias de eletricidade são montadas próximas aos grandes centros consumidores e aos locais aproveitáveis. Em São Paulo e no Rio de Janeiro, os serviços de energia elétrica são controlados por companhias de capital estrangeiro e a produção de energia cresce

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de maneira rápida, aumentando consideravelmente a capacidade gerada. A regulamentação federal do uso da eletricidade no Brasil só ocorre em 1903, contudo essa lei pouco influenciou, pois as concessionárias faziam contratos diretamente com os municípios ou com os Estados. Desde o início do uso da eletricidade no país, muitos momentos de interesse para toda a população aconteceram e, dentre eles, foi a criação do Código de Águas, em 1934, que criou uma legislação específica do aproveitamento hidroelétrico. No Brasil, após a Primeira Guerra Mundial, a produção de eletricidade não acompanhou o consumo, e gerou a primeira grande crise, no período 1924/25, em São Paulo. Já durante a Segunda Guerra, a dificuldade foi no setor de importação, tornando assim a capacidade geradora de eletricidade estacionária. Isso acarretou, conforme a Eletrobrás (1977), na década de 50, o racionamento de energia e levou o governo a participar da produção de energia. A geração de energia elétrica no Brasil apresenta, de acordo com a ANEEL (2008), “a marca de100 mil megawatts (MW) em potência instalada (75% de fonte hídrica e 25% de fonte térmica). E muito ainda pode ser feito para expandir o parque hidroelétrico, já que menos de 30% foi aproveitado”. Mas, o que é interesse para o novo futuro é que, como fala a ANEEL (2008), no século XXI o desenvolvimento sustentável é ponto relevante, pois é preciso pensar nas necessidades atuais sem comprometer as gerações futuras. B. A Energia Elétrica e Suas Fontes Geradoras A energia elétrica integra a infraestrutura que compõe o desenvolvimento vigente em nosso país. Nesse cenário, pode-se perceber que a energia elétrica está inserida no contexto da sociedade, abrangendo a tecnologia, a economia, o social, o político e o ambiental. De acordo com Salum (2005), “energia é a capacidade de produzir trabalho e apresenta-se sob várias formas”. A energia elétrica provém de um gerador e passa por três fases para que possa ser utilizada: Geração, Transmissão e Distribuição.

Esse processo de geração de eletricidade precisa pensar na importância de um trabalho integrado e consciente, pois no cenário mundial o cuidado com o mundo se torna importante e necessário, assim praticamente todos os setores da sociedade devem estar preocupados e trabalhar, para que as gerações futuras recebem um local equilibrado para se viver. Por isso, Reis (2003) relata a utilização harmônica dos recursos naturais. O processo de produção de energia engloba a geração e transporte que abrange a transmissão, subtransmissão e distribuição. Dessa maneira, a energia primária é transformada e chega ao consumidor, às indústrias, ao beneficiário desse bem. C. A Geração de Energia Através das Hidrelétricas A produção de energia pelas hidrelétricas é a fonte mais utilizada pelo Brasil, pois o nosso país apresenta abundância de recursos hídricos. O que vem a ser uma perda na utilização desse recurso é que o “processo de instalação demanda mais gastos e negociações” (GROSSI apud CEMIG, 2010). Esse tipo de energia é produzido, de acordo como descreve ANEEL (2008), da seguinte maneira: A energia hidrelétrica é gerada pelo aproveitamento do fluxo das águas em uma usina na qual as obras civis – que envolvem tanto a construção quanto o desvio do rio e a formação do reservatório – são tão ou mais importantes que os equipamentos instalados. Por isso, ao contrário do que ocorre com as usinas termelétricas (cujas instalações são mais simples), para a construção de uma hidrelétrica é imprescindível a contratação da chamada indústria da construção pesada. Esse processo apresenta dificuldades e elevados custos durante a construção da usina, o que reduz o interesse por esse tipo de empreendimento. Contudo, quanto à operação e manutenção, os custos são baixos. Uma Usina Hidrelétrica de Energia - UHE, conforme Silva (2001), é composta basicamente de:

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

uma barragem representa o curso formando o reservatório;

que d’água



uma tomada d’água e condutos forçados que levam a água até a casa de força;



a casa de força, onde está o conjunto turbina-gerador;



um canal de restituição, com o qual a água é reconduzida a um determinado curso da água que pode ser, na maioria das vezes, o rio original onde se encontra a usina. (SILVA, 2001).

Tolmasquim (2005) postula que as partes que compõem uma usina hidrelétrica devem trabalhar de forma conjunta. Segundo Salum (2005), a geração de energia se dá da seguinte maneira: A água que sai do reservatório é conduzida com muita pressão através de enormes tubos até a casa de força, onde estão instaladas as turbinas e os geradores que produzem eletricidade. A turbina é formada por uma série de pás ligadas a um eixo, que é ligado ao gerador. A pressão da água sobre essas pás produz um movimento giratório do eixo da turbina. O gerador é um equipamento composto por ímã e uma bobina de fios. O movimento do eixo da turbina produz um campo eletromagnético dentro do gerador, produzindo a eletricidade. D. Pequena Central Hidrelétrica O uso adequado dos recursos hídricos é um dos desafios da administração pública brasileira na atualidade, pois é preciso pensar na utilização desse recurso, visando a um bom emprego e consequentemente a sua preservação. No cenário brasileiro da geração elétrica, é possível perceber que as PCHs foram uma das primeiras alternativas na produção de energia e está sendo, depois de muita evolução, um novo meio para esse setor, visto que, na conjuntura atual, apresenta vantagens em relação às grandes usinas hidrelétricas. Essas vantagens estão diretamente ligadas com o meio ambiente e com o aproveitamento das potencialidades locais. Além desses benefícios, a

implantação de uma PCH, como cita Tolmasquim (2003), é uma boa oportunidade para produtores independentes e autoprodutores, devido ao fato de ser uma tecnologia nacional e apresentar um custo bastante competitivo. A necessidade de uma busca constante por fontes alternativas de energia tornou-se uma necessidade mundial, pois é assunto urgente e que precisa de soluções práticas e inteligentes. A primeira usina de pequeno porte foi instalada em Diamantina – MG. Isso aconteceu em 1883, mas a definição para uma Pequena Central Hidrelétrica somente aconteceu na legislação de 1982. Segundo a Resolução ANEEL nº 394, de 04 de dezembro de 1998: [...] os empreendimentos hidrelétricos com potência superior a 1.000 kW e igual ou inferior a 30.000 kW, com área total de reservatório igual ou inferior a 3,0km2, serão considerados como aproveitamentos com características de pequenas centrais hidrelétricas (art. 2º). Em 2003, uma nova Resolução, a nº 652, esclarece as diretrizes para as PCHs que ultrapassem os 3,0 km², devendo, por isso, verificar uma das condições abaixo: I – atendimento à inequação: A ≤ (14,3 x P) / Hb. Sendo: P = potência elétrica instalada em (MW); A = área do reservatório em (km²); Hb = queda bruta em (m), definida pela diferença entre os níveis d’água máximo normal de montante e normal de jusante; II – reservatório cujo dimensionamento, comprovadamente, foi baseado em outros objetivos que não o de geração de energia elétrica (ANEEL, 2003). A legislação referente às PCHs foram passando por mudanças com o intuito de atrair mais investimentos para o setor e, segundo Tolmasquim (2005), os principais incentivos são: licença não-onerosa para a exploração do potencial hidráulico; descontos acima de 50% nos encargos de uso dos sistemas de transmissão e distribuição; comercialização livre para consumidores de carga igual ou superior a 500 kW; negociação da energia produzida

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pelas PCH com concessionárias de serviço público com limite tarifário estabelecido pela Resolução 22, de 1 de fevereiro de 2001. As PCHs geram de 1 a 30 MW e suas principais características são: a) possuir rápida entrada no sistema de potência e flexibilidade para mudar rapidamente a quantidade de energia fornecida ao sistema devido às mudanças na demanda. Usinas com essa característica são especialmente úteis para aumentar o rendimento e melhorar o desempenho de um sistema elétrico interligado; b) apresentar baixos custos de operação e manutenção, bem como de produção de energia; c) apresentar características mais suaves (soft) de inserção ambiental (REIS, 2003). As PCHs são centrais hidrelétricas mais simples na sua concepção e operação, sendo de porte menor. De acordo com a Eletrobrás (2000), são classificadas quanto à capacidade de regularização, ao sistema de adução. quanto à potência instalada e quanto à queda de projeto. A participação no setor elétrico por parte das PCHs está aumentando consideravelmente, segundo PROINFA (2011), as fontes de energia renováveis estão crescendo no Brasil, pois é preciso buscar cada vez mais um crescimento sustentável. Pelas suas características, as PCH’s são umas das fontes renováveis que estão reestruturando o setor energético brasileiro, pois a potência elétrica instalada no país não acompanhou o crescimento demográfico. A construção de barragens no curso de um rio é uma prática muito utilizada e útil para diversos fatores de uma localidade. A geração de energia, o turismo, o uso da água para a agricultura e abastecimento, entre outras utilidades, podem ser alguns dos objetivos de construção de uma represa. A construção desse tipo de empreendimento requer o trabalho de

vários profissionais e de áreas diferentes, tais como: hidráulica, hidrologia, topografia, entre outros, Em uma tarefa conjunta, para a realização da obra de maneira eficaz, visto que se trata de uma arquitetura complexa. É necessário todo um levantamento de dados para posterior definição do tipo de barragem que será construído. Há vários tipos de barragens, cada uma com suas características distintas, mas segundo a Eletrobrás (2000), as represas que visam ao aproveitamento hidrelétrico podem ser construídas de três tipos diferentes: de terra, de enrocamento e de concreto. As de terra devem ser construídas em locais de topografia suave e em locais onde é possível o uso de materiais argilosos/arenosos. Sua viabilidade é resultante, como escreve Baptista (2010), da utilização de materiais da região, o que resulta em um custo competitivo e gerando um maior número de barragens desse tipo. As barragens de enrocamento, assim como as de terra, fazem uso de material disponível na região, sendo adequadas para algumas regiões. Quanto ao material utilizado, essas barragens são dos tipos de enrocamento com núcleo de material impermeável ou com face em concreto e diafragmas. Dentro dos tipos de barragens utilizadas para aproveitamento hidrelétrico, as de concreto devem ser construídas em áreas com rochas firmes e com as características do local exigidas. Represar a água com determinado objetivo é função das barragens, e essa estrutura é composta, também, pelo vertedor, que tem a função de permitir a descarga das águas excedentes. Elas têm a função de transformar a energia hidráulica em energia mecânica, que, através dos geradores, passa a ser energia elétrica. Com o melhoramento das turbinas, elas, atualmente, apresentam, em sua estrutura, um rotor e um distribuidor. São classificadas como: turbinas de ação e turbinas de reação. Para escolher o tipo de turbina adequado à instalação na usina hidrelétrica, é preciso levar em conta a facilidade de operação e

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manutenção, pois é um equipamento que trabalha sozinho, ou seja, de modo não assessorado.

A Eletrobrás, no uso de suas atribuições, elaborou as Diretrizes para Estudos e Projetos de PCH com o objetivo de:

Outro dado importante é saber, conforme a Eletrobrás (2000), “da potência nominal, da altura de queda, do tipo de turbina e do tipo de gerador”, para que se possa escolher a velocidade de rotação da turbina. Assim, observa-se os tipos de geradores assíncrono, síncrono com multiplicador de velocidade e síncrono sem multiplicador e dessa forma relaciona cada gerador com a velocidade de rotação necessária e/ou adequada.

[...] abordar todas as atividades que devem ser desenvolvidas para a viabilização dos projetos de Pequenas Centrais Hidrelétricas, desde sua fase de identificação até sua completa implantação, incluindo, com os detalhes necessários, os aspectos metodológicos envolvidos (ELETROBRÁS, 2001).

Os geradores assíncronos e síncronos sem multiplicador devem apresentar a mesma rotação da turbina. Portanto, se o gerador for síncrono com multiplicador de velocidade, a velocidade de rotação será mantida e a necessidade de correção será feita pelo multiplicador de velocidade. A Eletrobrás (2000) apresenta os seguintes tipos de turbinas para PCHs: Pelton, Francis, Kaplan S, Bulbo com Multiplicador, Francis Caixa Aberta. A turbina Pelton é uma turbina de ação e apresenta um rotor com pás e atende normalmente a quedas de 100 m a 500 m e potências de 500 a 12.500 kW. A turbina Francis com Caixa Espiral pode ser instalada em quedas de 15 a 250 m e dentro de uma potência que varia de 500 a 15.000 kW. A turbina Francis Caixa Aberta é de baixo rendimento e atende a quedas de até 10 m e com potência de 500 a 1800 kW. A turbina Francis Dupla é apenas variação das que foram apresentadas anteriormente. A turbina Tubular “S” apresenta o tubo de sucção em “S” e pode ser instalada em quedas de 4 a 25 m, com potência de 500 a 5000 kW e vazões de até 22,5 m³/s. A turbina Bulbo com Multiplicador é utilizada em quedas de 4 a 12 m e potência de até 1700 kW, sendo adequada para grandes variações de vazão. E. Projeto da Pequena Central Hidrelétrica O projeto de instalação de uma PCH requer vários estudos e o levantamento de vários dados, pois envolve várias áreas de estudo, além de envolver um grande número de pessoas, seja na construção e manutenção ou no seu beneficiamento.

A implantação de uma PCH na represa do Rio Mosquito tem a vantagem de este já possuir tal represa, obra realizada pela empresa SPA Engenharia, e pertencente a CEMIG, com o objetivo de perenizar o rio. Isso, de acordo com as diretrizes, evita o planejamento das obras civis. Podemos observar que, para que o empreendimento possa ser avaliado, é necessário o cumprimento de várias etapas e um dos pontos mais exigidos é a questão ambiental, beneficiando o empreendedor e, principalmente o meio ambiente. Dessa forma, é preciso a obtenção de várias licenças, tais como, Licença Prévia, Licença de Instalação, Licença de Operação, para que o projeto entre em funcionamento. Com o fim da construção, ainda é necessário a outorga para a utilização da água com o objetivo de gerar energia. A implantação de uma PCH, como já foi mencionado, requer uma vasta pesquisa na área da engenharia e de outras ciências, pois, para o levantamento de dados que comprovem a viabilidade da usina, é preciso vários estudos e relatórios. De acordo com a Eletrobrás (2000), o cálculo para obter a potência instalada será estimada utilizando a seguinte equação: Pot = (0,0083 . Q . Hliq) / Fc F. Energia e Meio Ambiente A geração de energia e o meio ambiente são assuntos constantes nas discussões mundiais, pois a energia é um recurso necessário para o desenvolvimento de qualquer país e o meio ambiente é responsável pela vida na Terra. Assim, podemos perceber que esses assuntos são interessantes e importantes para a humanidade, devendo por isso ser tratados

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com responsabilidade visando desenvolvimento sustentável.

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Na década de 1970, houve a crise do petróleo, que mostrou para o mundo a importância e a necessidade de a questão energética ser tratada de maneira estratégica. Na atual conjuntura de uma sociedade, é quase impossível imaginar a vida sem energia elétrica, visto que todos os setores necessitam desse recurso para o trabalho, para a manutenção da vida e do bem estar de uma comunidade. A ausência de energia pode provocar um caos na população, como ocorreu no Brasil entre 2001 e 2002, no final do governo de Fernando Henrique Cardoso, quando aconteceu a crise energética, conhecida como “Crise do Apagão”, que se deu por falta de planejamento e investimento, cortando em 20% o consumo de eletricidade no País. No Brasil, foi criado em 1934 o Código das Águas (Lei do Direito da Água), que mostra a preocupação do nosso país com a utilização harmoniosa e sustentável da água na geração de energia elétrica, junto a outras formas de utilização. É de extrema importância a conscientização de todos os setores da sociedade para que esses utilizem racionalmente a água, pois é um recurso finito e o seu uso de maneira irresponsável afeta o nosso presente e principalmente o nosso futuro. A utilização, de maneira responsável, da energia elétrica vem a ser um dos meios de preservação da água, é um ato de cidadania. Para a produção de energia elétrica é possível a utilização de alguns recursos da natureza, mas em sua maioria os impactos ambientais estão presentes, como explica Salum (2005), por exemplo, que as hidrelétricas precisam inundar grandes áreas férteis, as termelétricas causam a poluição do ambiente, devido à queima dos combustíveis, por isso o uso de maneira consciente da energia elétrica tem que ser praticado por todos. O uso racional da energia em ações proativas e de conscientização, para tornar eficientes equipamentos e processos que envolvam energia. Porém, o racionamento é caracterizado por um momento de crise que impõe uma certa restrição no consumo de energia (SALUM, 2005, p. 119).

A política nacional em suas atribuições busca criar leis, órgãos, decretos para que a energia possa ser usada de forma racional. O PROCEL, criado em 1985, é a “primeira iniciativa sistematizada de promoção do uso eficiente de energia elétrica no País” (ANEEL, ANP, 1999). Em 1981 foi criado outro programa de conservação de energia, o CONSERVE. Dentro da perspectiva de preservação ambiental, os setores responsáveis pela geração de energia elétrica estão investindo, cada dia mais, na busca por fontes alternativas, menos poluentes e que interfiram de maneira mais amena na natureza Dentre esses novos geradores de eletricidade, as PCHs estão tendo o seu destaque, pois, de acordo com a CEMIG (2010), essas usinas se destacam pela “redução dos custos de manutenção e operação, a ampliação da capacidade de geração, a prorrogação da vida útil e a eliminação de custos com manutenções e reformas de equipamentos e estruturas civis”. III. DESENVOLVIMENTO E CRONOGRAMA A represa do rio Mosquito, que abastece 7 municípios, além de outras regiões, localiza-se a 2 km da cidade de Serranópolis de Minas (MG) e sua construção foi objetivada com o intuito de perenizar o rio Mosquito, sendo idealizada pela CEMIG, e hoje é administrada pela Ruralminas. A barragem é do tipo homogênea de terra com altura máxima de 29,4 m, comprimento de 725 m e sua crista mede 7 m de largura, somando um volume de 541.730 m³ do aterro. O vertedouro é do tipo de superfície com canal de adução sem revestimento, extravasor de superfície livre sem comporta e calha parcialmente revestida. A cota desse vertedouro é 4,6 m mais baixa que a crista da barragem, com largura de 15 m e comprimento de 500 m. A tomada d’água constitui de uma torre de 1 m de diâmetro interno, dotada de abertura controlada por comporta. O reservatório dessa barragem possui um volume de acumulação máxima de 8.800.000 m³, com uma vazão média de longo termo de 0,37 m³/s. A vazão do vertedouro pode chegar a 252 m³/s, e do desvio chega a 2,39 m³/s, sendo a vazão mínima para perenização do rio de 0,021 m³/s.

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IV. RESULTADOS E DISCUSSÕES Após as pesquisas realizadas, com os dados coletados e com base nas equações da Eletrobrás (2000), foi possível resolver as seguinte fórmula resultando na potência instalada possível para a represa: Pot = 0,138 MW. V. CONCLUSÕES A busca por fontes renováveis de energia é constante e necessária para o bem-estar do homem e da natureza. Essa necessidade não precisa ser suprida apenas pelo Governo e pelas grandes empresas de geração de energia. É importante para o desenvolvimento sustentável e para o crescimento intelectual do pesquisador a busca por novos saberes e por novas soluções dos problemas que agravam ou irão agravar o local onde vive ou até mesmo em abrangência maior. A barragem do rio Mosquito apresenta uma estrutura que atende às necessidades de implantação de uma PCH, pois é uma barragem do tipo homogênea de terra. Contudo, após análise da vazão da tomada d’água, foi possível verificar que a implantação de um conjunto de turbina e gerador nessa barragem não faria dela uma PCH. Essa vazão não é suficiente para gerar energia dentro dos parâmetros de usina dessa categoria, pois a classificação exige, no mínimo 1.000 kW de potência para PCH. Mas isso não impede de que estudos futuros possam revelar formas de comprovar outra maneira de instalação de PCH nesse local ou outros usos que possam beneficiar a cidade de Serranópolis de Minas. REFERÊNCIAS [1] ANEEL. Atlas de energia elétrica do Brasil. 3. ed. Brasília: 2008. Disponível em: www.aneel.gov.br/visualizar_texto.cfm?idtxt =1687. Acesso em: 29 de maio de 2011. [2] ANEEL. Resolução normativa nº 394 de 04 de dezembro de 1998. Disponível em: www.aneel.gov.br/cedoc/ren1998394.pdf. Acesso em: 22 de outubro de 2011. [3] ANEEL. Resolução normativa nº 652 de 09 de dezembro de 2003. Disponível em:

www.aneel.gov.br/cedoc/ren2003652.pdf. Acesso em: 22 de outubro de 2011. [4] ANEEL; ANP. Eficiência Energética: Integrando usos e reduzindo desperdícios. Brasília: 1999. [5] BAPTISTA, Márcio; Márcia Lara. Fundamentos de Engenharia Hidráulica." 3. ed. Belo Horizonte: UFMG, 2010. [6] CAMARGO, C. Celso de Brasil. Transmissão de Energia Elétrica: aspectos fundamentais. 4 ed. Florianópolis: UFSC, 2009. [7] CEMIG. Aproveitamento de Mosquito: projeto de construção da barragem do rio Mosquito - Projeto. 1990. [8] CEMIG. Por uma matriz sustentável. Revista Universo CEMIG, ano I, nº 4, p. 23 a 25, 2010. [9] ELETROBRÁS. A Energia Elétrica no Brasil: Da primeira lâmpada à Eletrobrás. Rio de Janeiro: Biblioteca do Exército, 1977. [10] ELETROBRÁS. Diretrizes para estudos e projetos de pequenas centrais hidrelétricas. ELETROBRÁS, 2000. [11] PROINFA. Disponível www.mme.gov.br/programas/proinfa. Acesso em: 22 de outubro de 2011.

em:

[12] REIS, Lineu Belico dos. Geração de energia elétrica: Tecnologia, inserção ambiental, planejamento, operação e análise de viabilidade. 3. ed. Barueri, SP: Manole, 2003. [13] SALUM, Luciano Jorge Barreto. Energia Eficaz. Belo Horizonte: CEMIG, 2005. [14] SILVA, Edna L. da; Menezes, Estera M. Metodologia da pesquisa e elaboração de dissertação. 3. ed. ver. atual. Florianópolis: Laboratório de Ensino à Distância UFSC, 2001. [15] SILVA, Edson Luiz da. Formação de Preços em Mercados de Energia Elétrica. Porto Alegre: Sagra Luzzatto, 2001. [16] TOLMASQUIM, Mauricio Tiomno. Fontes renováveis de energia no Brasil. Rio de Janeiro: Interciência: CENERGIA, 2003. [17] TOLMASQUIM, Mauricio Tiomno. Geração de energia elétrica no Brasil. Rio de Janeiro: Interciência: CENERGIA, 2005.

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UKUVGOC"FG"EQPVTQNG"G"OQPKVQTCOGPVQ"TGUKFGPEKCN"XKC" KPVGTPGV"WVKNK\CPFQ"ENR

DAVIDSON GEORGIE ALMEIDA VELOSO; MS. JOSÉ ALBUQUERQUE JUNIOR" " Abstract: With the advent of industrialization and the need for comfort, especially security, people aspire to achieve more and more innovations, these technologies that belonged only to large companies, the constant growth of the country meant that these innovations could look like the people. And fit for engineers seeking such innovations, always combining the cost benefits. The main purpose of this study is to simulate using advanced technologies through a graphical model and simulation, a system that will demonstrate the operation of lighting control, alarm system, closed circuit TV, electronic gate, siren: Lighting Control consisting of lamps on and off by touching the computer mouse or through its own sensors. The alarm will work with a dialer so that when clicked will perform a link to the owner warning him. The closed circuit TV where the resident can see what happens at home over the internet, so anywhere that the user is able to see what happens in your home. But the electronic gate may be opened, closed or stopped. The siren can be turned on or off manually, or automatically when the home is invaded and the alarm is activated. All of this control can be effected through a remote access software, allowing the user has full control server to the PLC that is connected to it, as well as all other devices to be controlled, thus giving the freedom to control and access. Remote access control to give it away providing comfort to the resident, since you can monitor live and see your home through the closed circuit TV. All this will be controlled through a PLC whose function will be to integrate all these devices, and through the programming, allowing the user to see what is and what is driven off. Keyword: PLC, monitoring, remote access, residence . Resumo: Com o advento da industrialização e a necessidade de conforto, principalmente a segurança, as pessoas almejam conquistar cada dia mais inovações tecnológicas. Essas tecnologias que pertenciam exclusivamente às grandes empresas e o crescimento constante do país fizeram com que essas inovações ficassem mais próximas das pessoas, cabendo aos engenheiros buscar tais inovações, sempre aliando o custo aos benefícios. A proposta principal deste trabalho é simular usando tecnologias de ponta, através de uma maquete e simulações gráficas, um sistema que demonstrará o funcionamento do controle da iluminação, sistema de alarme, circuito fechado de TV, portão eletrônico, sirene: o controle de Iluminação que consiste em ligar e desligar as lâmpadas através de um toque no mouse do computador ou através de sensores próprios. O alarme que funcionará com um discador de maneira que, ao ser acionado, efetuará uma ligação para o proprietário alertando-o. O circuito fechado de TV onde o morador poderá ver o que acontece na sua residência através da internet. Dessa maneira, em qualquer lugar em que o usuário estiver poderá ver o que ocorre em sua casa. Já o portão eletrônico poderá ser aberto, fechado ou parado. A sirene pode ser ligada ou desligada manualmente ou automaticamente, quando a residência for invadida e o alarme seja ativado. Todo esse controle poderá ser efetuado através de um software remoto de acesso, permitindo que o usuário tenha total controle do servidor e do CLP que estará ligado a ele, bem como todos os outros dispositivos a serem controlados, dando assim a liberdade de controle e acesso. O acesso remoto permitirá o controle a distância proporcionando conforto ao morador, uma vez que poderá monitorar e ver ao vivo sua residência através do circuito fechado de TV. Todo esse controle será feito através de um CLP cuja função será integrar todos os dispositivos e, através da programação, permitindo que o usuário veja o que está acionado e o que está desligado. Palavras-chave: CLP, monitoramento, acesso remoto, residência.

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1 INTRODUÇÃO O avanço tecnológico é inevitável e está correlacionado à qualidade de vida. Na conjuntura atual, o controle e monitoramento em tempo real atingiram status indispensáveis para a obtenção da segurança. Mas, para atingir esse objetivo, seria necessário o investimento em estudos e pesquisas, porém esses investimentos teriam um alto custo financeiro, de modo que apenas as fábricas os detêm. Como as fábricas buscam essas inovações tecnológicas e têm fundos financeiros para investir nessas pesquisas, isso fica mais acessível para os engenheiros e projetistas que podem viabilizar a implantação dessas tecnologias em residências e pequenas empresas, proporcionando aos usuários a oportunidade de adquirir um produto mais barato e de qualidade incomparável. A automação tem três objetivos principais: substituir parcial ou totalmente o homem, evitar o esforço mental e muscular e trazer a proteção de forma que seja confiável. Para tanto, pretende-se implementar tecnologias que, há tempos, apenas as indústrias e grandes empresas possuíam. O papel do engenheiro é buscar e verificar se o custo e benefícios estão tornando essas novas tecnologias viáveis para serem implementadas nas residências [1]. Este projeto tem como componente principal o CLP que tem a função da central, ou seja, direcionar todos os dispositivos para ele, filtrando e processando todas as informações que lhe forem enviadas. Essas informações passarão por uma linha de programação desenvolvida em uma linguagem ladder; cada linha de programação é individual e exclusiva para efetuar um determinado trabalho. Os sinais dos dispositivos serão enviados para a central através da entrada do CLP, como exemplo, os sensores dos alarmes que enviam um sinal para o CLP, que fará a leitura, alimentará a saída e fará com que um aparelho de celular efetue uma ligação ou o motor do portão eletrônico que está ligado apenas na saída do CLP, com a função de ligar e desligar. Alguns dos equipamentos que contemplam o sistema de controle e monitoramento residencial via internet são: alarme, circuito de TV, iluminação, portão eletrônico, acesso remoto. Para isso, é necessário um dispositivo, o CLP - Controlador Lógico

Programável, a central. Esse equipamento fará essa integração e, principalmente, fará com que eles trabalhem um em função do outro e todos em função da programação, programada em ladder e descarregada em um CLP. Com essa integração, em um único núcleo de processamento, as execuções dos dispositivos se tornarão eficientes, proporcionando economia financeira, tendo em vista resgatar o patrimônio, diminuir gastos com seguranças particulares, bem como agilizar as execuções de tarefas, segurança e precisão nas informações que nele forem inseridas ou solicitadas. Isso traz menos perdas e erros humanos [2]." 2 AUTOMAÇÃO 2.1 História da Automação A automação residencial foi baseada na industrial. Esse sistema tem sido desenvolvido para ambientes que não dispõem de grandes espaços para centrais controladoras e extensas redes. Em uma residência, não são necessários os complexos sistemas de controle com arquiteturas pesadas de processos de produção. No entanto, podem-se encontrar equipamentos multifuncionais que geram diversos tipos de tráfegos na rede, que podem sanar todas as necessidades exigidas [3]. A automação vem desde a invenção da roda, com a finalidade de tentar aperfeiçoar um processo. Porém, começou a ser implementada nas linhas de montagem de fábricas automobilísticas, daí para frente os equipamentos diminuíram de tamanho, tornaram-se mais eficientes e precisos. Porém, até então, eram ligados apenas entre si, obtendo um controle automatizado, mas dependiam ainda de intervenções humanas, pois esse tipo de equipamento apresentava defeito continuamente. No entanto, com o passar dos anos, foram desenvolvidos dispositivos mais independentes. Esse tipo de controle só foi possível a partir década de 60, também com uma indústria de automóvel, a General Motors Corporation (GM). Então, foi solicitado que todas as conexões de entrada e saída (E/S) fossem enviadas ao painel, as lógicas de funcionamento estivessem definidas em um software, ao invés de serem fixas hardwired. E, então, deu-se início aos segmentos dos CLPs. E, com isso, a substituição dos painéis de

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relés fundamentados em portas lógicas fixas e contínuo [4] [5]. Já a partir dos anos 60, foram desenvolvidas as instruções de temporização, que compõem as operações aritméticas, contadores, controle de impressão, operações matriciais, terminais de programação e controle analógico PID, movimentação de dados, tornando ainda mais completo e complexo o CLP. Em meado dos anos 80, foi a vez de investir-se na redução do tamanho físico, baseado nas grandes evoluções da microeletrônica, E, a partir dos anos 90, houve a padronização das linguagens de programação, o padrão IEC 1131-3, a introdução de IHM, softwares de gerenciamento, as interfaces para barramento de campo e os blocos de funções [4]. 2.2 Controle e monitoramento residencial A automação vem substituindo as pessoas nas mais diversas funções, trocando as pessoas e máquinas robustas por equipamentos cada dia mais compactos, exatos e equipamentos que interligam outros dispositivos de maneira que um dependa do outro. E, por isso, a integração de equipamentos em um único núcleo de processamento vem surgindo com o intuito de integrar esses dispositivos, diminuir falhas e facilitando sua manipulação. Essa integração traz economia e agilidade nas execuções de tarefas, principalmente a segurança e precisão nas informações que nele são adicionadas. A automação residencial vem principalmente de grandes indústrias que têm os recursos necessários a fim de investir em estudos para desenvolver novidades tecnológicas na área de automação, que possibilitou a automação diretamente às residências, trazendo segurança às famílias e principalmente a facilidade para manipular e controlar toda residência [3] [6]. 2.3 Processos automatizados 2.3.1 Iluminação A iluminação pode ser controlada de diversas formas, além dos interruptores

convencionais, os sistemas inteligentes podem controlar desde o ligar e desligar ou até um sistema sofisticado de controle de acendimento automático, quando tiver movimentação de pessoas no cômodo. O controle desse dispositivo pode ser feito através da saída digital, que alimenta um relé de forma que, quando o usuário quiser ligar a lâmpada, basta clicar na chave, que mostra no supervisório ou a lâmpada acender automaticamente através de sensores fotoelétricos ligados nas entradas digitais do CLP. Com isso, a saída em que estará ligado o relé recebe sinal 1 (um) que, por sua vez, injeta 12 volts ou 24 volts no próprio relé, acionando e fechando os contatos do relé e a lâmpada estará no estado ligado [7]. 2.3.2 Alarmes O alarme terá a função de acionar um aparelho celular que, ao ser disparado o alarme, o CLP fará com que o celular efetue uma ligação para seu proprietário, colocando-o em alerta e fazendo com que ele conecte a internet, podendo efetuar o controle via câmera de monitoramento. Esse tipo de discadora funcionará desta forma: quando um dos sensores instalados enviar um sinal para a entrada do CLP; efetuando a leitura, uma linha da programação será lida e a saída digital será ativada fazendo o fechamento de outro relé e, como alguns aparelhos têm em suas configurações a função de realizar uma chamada para o número do morador e colocando o proprietário em alerta. 2.3.3 Circuito Fechado de Televisão CFTV Através de um dispositivo que tenha acesso à internet, como notebook, PC ou celular o usuário poderá visualizar e manifestar tudo o que ocorre em seu patrimônio. Este tipo de sistema de CFTV interno não é aplicado somente em residências ou estabelecimentos empresariais com propósitos de segurança e vigilância, mas, também, se utiliza em áreas diversas, como em laboratórios de pesquisa, para que outros pesquisadores possam acompanhar todas as etapas de uma pesquisa; em escolas, para aulas a distância; na área médica, já usado em cirurgias a distancia ou auxiliar outros

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médicos; em matas fechadas monitorando a fauna e flora; condições climáticas de áreas em que a presença humana é mais difícil; controle de linhas de produção fabril ou controle de manutenção em desempenho dos colaboradores. Pela sua larga possibilidade de aplicação, acaba sendo um sistema muito eficaz para essas diversas áreas de atuação [8].

pedirá ao usuário que insira a senha ou seu identificador e, finalmente o usuário que buscou o computador estará conectado remotamente, podendo monitorar tudo que ocorre, bem como manipular todos os dados que nele houver, e até baixar dados direto do HD do computador. A figura 7 mostra como um computador tem acesso a outro e manipula os dados [11].

2.3.4 Portão eletrônico

2.4 Controlador Lógico Programável CLP

O portão eletrônico é composto por um motor e um circuito de comando, acionado por controle remoto. Dessa forma, pretende-se que o CLP envie para esse circuito o sinal para o acionamento. Para isso, poderá ser ligado em uma das saídas do clp um relé que, ao ser acionado, fechará os contatos do controle e o portão fechará ou abrirá, de acordo com o que o usuário solicitar. Quem efetivamente fará esse acionamento será o circuito de comando na programação, efetuando o acionamento que o usuário desejar.

O PLC é composto por uma programação, CPU, memória, fonte de alimentação, dispositivos de entradas e saídas. A programação tem a função de efetuar a leitura das instruções. Essa programação fica armazenada na memória do PLC, toda programação é efetuada através de um computador, normalmente programado em linguagem ladder. A CPU (Unidade Central de Processamento) é o cérebro do PLC, ele tem a função de receber os dados das entradas, tomar decisões lógicas em função da programação introduzida e atuar nas saídas. A fonte de alimentação tem a função de alimentar os circuitos eletrônicos com tensões de 12 V ou 24 V contínuos. A memória tem a função de armazenar o programa desenvolvido; o programador escreve a programação no computador e descarrega na memória do CLP."

2.3.5 Sirene Toda sirene tem uma intensidade sonora que é medida em decibéis. Essa intensidade varia de fabricante para fabricante. Um exemplo de níveis de altura das sirenes, uma sirene: que tem em torno de 117 decibéis tem quase a intensidade de uma turbina de avião a jato que alcança 140 decibéis. Essa sirene pode ter um alcance de até 200 metros, se não tiver nenhum obstáculo, pode ser ligada em tensões de 110 volts ou 220 volts [10]. 2.3.6 Acesso Remoto O acesso remoto tornou-se possível através do protocolo TCP/IP (Protocole de Controle de Transmissão / Protocole Internet). Todo computador que está conectado à internet possui um IP. Esse código vem de fábrica gravado em sua placa principal. Os softwares que são responsáveis pela conexão remota trabalham basicamente com esse código, ou seja, ambos os computadores possuindo o mesmo software de conexão tornarão possível esta conexão e, para isso ocorrer, é necessário que o usuário de um dos computadores digite o numero de IP do outro. O software irá procurar na rede a existência desse código e caso o resultado for positivo e ele detectar o IP, o software abrirá os sistemas de segurança,

3 TRABALHO DESENVOLVIDO 3.1 Da construção do projeto Este projeto descreve todo o processo de construção do sistema de controle e monitoramento residencial via internet, utilizando CLP. Mostra desde o processo de seleção dos equipamentos, passando pela programação até a descrição da montagem do projeto. Na figura 15, demonstra-se um croqui do projeto.

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Figura 15: Croqui do sistema de controle e monitoramento residencial via internet utilizando CLP

com isso, o usuário poderá ter o controle total do que está ocorrendo. 3.3 Imagens do supervisório O supervisório terá a função de mostrar realmente o que está ocorrendo com cada dispositivo instalado, possibilitando um controle preciso dos processos. O controle no supervisório será dividido em screem, sendo a tela principal que visualizará um link dando acesso às outras screem’s. Nessa fase, terá uma tela para controle do portão e outra para o controle do nível da caixa d’água. Na figura 25, visualiza-se a tela principal que dará acesso às telas do controle do portão e do nível da caixa d’água" 4 RESULTADOS PARCIAIS OBTIDOS

3.2 Linguagem ladder 3.2.1Controle do portão O sistema do portão eletrônico tem como finalidade aperfeiçoar o fechamento e a abertura, podendo ser acionado a distância através do software, que está conectado à internet. Isso permite ao usuário abrir ou fechar, mesmo ele estando em outra localidade. E, para aperfeiçoar o controle, serão instalados sensores mecânicos “fim do curso” para a abertura e o fechamento, ou seja, quando o portão chegar ao final do percurso, o sensor é acionado e manda um sinal para o CLP que, por sua vez, desliga o motor, sendo para abrir ou para fechar. 3.2.2 Controle de Nível da Caixa d'Água Esse sistema trará um controle melhor para o nível em que a água se encontra e principalmente evitar que, a todo momento, a água seja liberada. Com isso a passagem de ar pela tubulação diminui. Só será liberada a passagem de água no momento em que a caixa estiver em torno de 50% (cinquenta por cento) do seu volume total, pois isso evitará que a válvula de passagem passe ar e água Se o volume de água é maior, consequentemente passará mais água que ar, evitando assim que o usuário pague mais ar que água. Para tanto, será usado um sensor de nível com a função de efetuar a leitura e enviar para o CLP, que disponibilizará em seu supervisório mostrando na tela do PC e,

Constatou-se que o CLP pode ser a melhor escolha para o sistema de controle e monitoramento residencial via internet, pois a programação inserida nele pode ser modificada a qualquer momento. Por exemplo, se o usuário fizer uma ampliação na residência e necessitar de mudanças na programação, toda mudança pode ser inserida via acesso remoto através da internet pelo programador. O monitoramento, através de outro computador a distância, é possível ser feito por meio de um software de acesso remoto, porém será analisada a possibilidade de implementar esse acesso remoto através de um tablet (um dispositivo pessoal em formato de prancheta que possibilita acesso à Internet, organização de dados, visualizações de fotos, vídeos, livros, jornais e revistas ou até jogos. Sua tela touchscreen, sensível ao toque dos dedos ou de uma caneta), que possibilitará ao usuário acesso mais rápido e eficiente. Verificou-se que, em uma residência, a segurança é, uma necessidade fundamental, porem para atingir tal eficiência são necessários outros dispositivos, são eles: o circuito fechado de TV que permitirá ao usuário visualizar tudo que está acontecendo na residência; o controle da iluminação que possibilita que o proprietário acenda a luz, caso esteja em outro lugar e necessite ver o que ocorre naquele local; o portão eletrônico que permite sua abertura mesmo não estando o usuário no local, permitindo o acesso de pessoas dentro da casa."

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5 CONSIDERAÇÕES FINAIS Com os estudos realizados até então, percebeu-se a importância em executar projetos na área de segurança e controle residencial. Com os investimentos que vêm tendo nessa área, ficam cada vez mais fáceis as implantações nas residências. Devido a esse aumento na demanda, ocorre também a necessidade de profissionais qualificados na área. Esses novos profissionais terão como responsabilidade trazer, de maneira barata e eficiente, essas tecnologias. Com a busca de conforto e a comodidade, a automação vem para suprir essa necessidade que cresce exponencialmente. Essas inovações vêm de grandes empresas e indústrias que detêm todo o poder dessas tecnologias, pois elas têm recursos o bastante para buscá-las, mas os profissionais acabam realizando estudos para viabilizar a implantação nas casas. Este estudo pretende mostrar a viabilidade da implantação desse dispositivo, que antes era exclusividade das grandes empresas. Porém, esse quadro vem mudando com o tempo, pois todos os componentes são encontrados no mercado facilmente e com custos acessíveis aos usuários, por exemplo, os atuadores como o micro switch, sensores de movimento, porteiro eletrônico, os CLPs de várias marcas e vários preços. A central que viabilizará este projeto é o CLP, pois o controle que ele disponibiliza em relação aos dispositivos é o melhor, todos os dados são enviados para a memoria do CLP e a leitura destes torna-se mais eficiente, e permitindo que sua programação possa ser modificada a qualquer momento, adequando-se ao local e às necessidades do ambiente. O acesso remoto será feito através de um software, permitindo que o usuário obtenha o controle dos dispositivos sem que ele esteja diretamente conectado ao servidor, basta que ele tenha acesso à internet." REFERÊNCIAS [1]-SUSY, D. S., Desenvolvimento e Implementação de um sistema de supervisão e controle residência. 2009. Dissertação (Mestrado Em engenharia elétrica)-Universidade do Rio Grande do

Norte, Natal, 2009. Disponível em: <ftp.ufrn.br/pub/biblioteca/ext/bdtd/DaniseS S.pdf>. Acessado em (04 mar 2012). [2] - ADRIANO, C. A., Automação residencial com utilização de controlador lógico programável. 2008. 84f. Dissertação (Graduação em ciência da computação) Centro Universitário FAVALLE, Novo Hamburgo, 2008. [3]-BOLZANI, C. A. M., Residenciais inteligentes. 2004. Demótica Redes Domésticas Automação Residencial. 1°ed. São Paulo: Editora livraria da Física. 332p. [4]-CETINKUNT, Sabri. Mecatrônica. Tradução e revisão técnica Jorge Luís do Amaral, José Franco Machado do Amaral. Rio de Janeiro: LTC, 2008. p. 1-15. [5]-MEIRA, F., A História da Automação Industrial Parte 1, © 2008 AutomaGate, 4 agosto 2008. Disponível em: <http://automagate.com.br/?p=12 >. Acessado em: 13 mar 2012. [6]-MORAES, C. C. DE; CASTRUCCI, . DE L., Engenharia de Automação Industrial: Hardware e Software Redes de Petri Gestão da Automação. 2° ed., Rio de Janeiro RJ: 2007. 347p. [7]-LABORATÓRIO DE ENGENHARIA ELÉTRICA. Curso de Controladores Lógicos Programáveis: Programa Prodenge / Subprograma Reenge, Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro. Disponível em: <www.lee.eng.uerj.br/ downloads/cursos /clp/clp.pdf >. Acessado em: 08 mar 2012. [8]-MUNCINELI, Gianfranco Sousa. Sistema de CATV em indústrias. 1ed. / Rio de Janeiro: LTC, 2000. [9]-REVISTA ABRIL. Poluição sonora: o ranking do barulho. 2011. Disponível em: <http://saude.abril.com.br/edicoes/0295/me dicina/extra_poluicao_sonora.shtml> Acessado em (19 mar 2012). [10]-EBEST. Sirene Eletromecânica DNI: Som de alta intensidade tipo ambulância contínuo, 2012. Disponível em:< http://www.ebest-eng.com.br/produtosirene-eletromecanica-dni.php> Acessado em 19 mar 2012. [11] O’BRIEN, J. A. Sistemas de informação e as decisões gerenciais na era da Internet. 4ed./ São Paulo: Saraiva, 2003.

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RNCPGLCOGPVQ"FG"RTQLGVQ"FG"VGNGHQPKC"EGNWNCT"GO"" WOC" \QPC" FG" UQODTC" GPVTG" QU" OWPKE¯RKQU" FG" OQPVGU" ENCTQU" G" EQTCÑ’Q"FG"LGUWU" IGOR VERSIANI SOUZA ; MS. REINALDO DE SOUZA XAVIER

Abstract: With the intent of the inclusion of the rural population in socio-cultural integration in society, and economy in production, and cellular, is described in this paper the evolution of telecommunications to the present day, from the communication symbols until the new 3G technologies, which are being implemented. Despite these trends in Brazil, there are areas in rural areas where no mobile signal. With this study we assessed the means of implementation or reuse of existing designs to improve the signal existing in the shadow region between the cities of Montes Claros and Coração de Jesus, promoting social inclusion of the local population without, however, generate costs for the mobile operator. Could be a basis to bring mobile telephony to other places with similar characteristics. Keywords: telecommunications networks wireless, repeaters, telephony . Resumo: Tendo como propósito a inclusão da população da zona rural no desenvolvimento sócio-cultural, na integração da sociedade, na produção e economia, e na telefonia celular, é descrito neste trabalho a evolução da telecomunicação até os dias atuais, desde a comunicação por símbolos até as novas tecnologias 3G, que estão sendo implementadas. Apesar desta evolução no Brasil, há áreas em territórios rurais em que não há sinal da telefonia móvel. Com este estudo, foram verificados meios de implantação ou reutilização de projetos já existentes para melhorar o sinal já existente na região de sombra entre os municípios de Montes Claros e Coração de Jesus, promovendo a inclusão social da população local sem, no entanto, gerar custos para a operadora de telefonia celular. Podendo servir de base para levar a telefonia móvel a outros lugares com características semelhantes. Palavras-chave: PID, controle automático de processo, inversor de frequência. " " " " " " " " " " " " " " " " " "

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1 INTRODUÇÃO

Com a necessidade de comunicação houve a necessidade de avanços tecnológicos facilitadores do trabalho da mesma. Esta evolução vem desde a época das cavernas até os dias de hoje, com inovações em comunicação. Havendo também a necessidade de uma comunicação imediata a uma certa distância em que a voz humana alcança, surgindo então alguns aparelhos para facilitarem esta comunicação. Como o surgimento do telefone em 1875, criado por Alexandre Graham Bell e o seu ajudante Thomas Watson, produziram o primeiro sistema telefônico, através de fio, porém sua invenção só foi patenteada no ano de 1876. Um fato que incentivou vários estudiosos, cientistas e inventores a buscar um outro tipo: comunicações sem fio ou comunicações rádio, wireless (MEDEIROS, 2007). E a chegada da telefonia no Brasil fo i somente em 1877, e o primeiro aparelho foi fabricado especialmente para o imperador D. Pedro II. A primeira companhia telefônica nacional foi Telephone Company of Brazil, criada em 1880, onde surgiu a primeira linha interurbana que ligava o Rio de Janeiro a Petrópolis. E somente em 1916, surgiu a Companhia Telefônica Brasileira (CTB). Com o passar dos anos a telefonia evoluiu, surgindo assim, varias categorias de aparelhos telefônicos, dependendo da tecnologia utilizada, como: telefone analógico, sem fio, digital e VoIP (LÁRIOS, 2006). O engenheiro, físico e inventor italiano, Marchese Guglielmo Marconi, iniciou uma série de experimentos bem -sucedidos com sinais telegráficos sem fio, na Itália e na Inglaterra. Em 1897, fez demonstrações chegando a enviar sinais a 12 milhas de distância. Marconi é considerado o inventor do rádio. Em 1909, recebeu o prêmio Nobel de Física (MEDEIROS, 2007). O físico e professor nascido na Alemanha Heiinrich Rudolph Hertz, ficou conhecido ao estudar ondas eletromagnéticas, ondas de rádio, ao provocar descargas elétricas, ou seja, ondas hertzianas assim denominadas em sua homenagem. Suas descobertas foram essenciais para o desenvolvimento das comunicações sem fio.

Com a evolução das telecomunicações no Brasil ainda há muitas áreas de sombra, mesmo com as grandes tecnologias que estão ficando onde há grande consumo. Na zona rural onde não há uma centralização muito grande de pessoas não há um investimento muito grande, sendo assim neste trabalho foi estudado o aproveitamento do sinal de projetos já existentes para melhorar o sinal em uma extensa zona de sombra entre os municípios de Montes Claros e Coração de Jesus. Segundo Lia Dias e Patrícia Cornils (2008) com o crescimento das tecnologias em comunicações, há outro indicador para inferir o impacto da disseminação do celular na vida dos usuários é o excedente do consumidor, uma medida do quanto às pessoas valorizam o uso do serviço. Usando-o para o aumento da produtividade no trabalho agropecuário, fazendo com que, seus produtos tenham uma maior oferta, aumentando também a sua demanda. Como também a possibilidade de pedir ajuda no caso de emergências, ou contatar familiares e amigos. Tudo isso transformado em valores monetários para os produtores, usuários de serviço móvel e operadoras de telefonia. Este trabalho está composto em cinco capítulos. No primeiro capítulo apresenta-se introdução do projeto, onde são contemplados os objetivos propostos e justificativas. O segundo capítulo discorre diretamente a revisão bibliográfica acerca do tema proposto, através de conceitos de uma grande necessidade na comunicação via telefonia celular, tipos de sistema de telefone, evolução da telefonia celular e como funciona. O terceiro capítulo teve como objetivo conceituar equipamentos e softwares propostos para adoção no projeto e expor dados do levantamento desenvolvido. 2 FUNDAMENTOS 2.1 Telefonia celular É um sistema de comunicação sem fio, ou seja, wireless, com sinais propagados no espaço pelas ondas eletromagnéticas sem utilização de um meio físico. Constituídos de rádios móveis, que são os telefones celulares e as Estações Rádio Base (ERB’s), que são fixas e são através delas que um radio móvel se liga com outro radio móvel, via uma central telefônica à qual a ERB está ligada. E segundo Júlio César de Oliveira Medeiros

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(2007) permite comunicações por voz, vídeo, mensagens alfanuméricas, foto tirada de telefone dotado de câmera fotográfica e acesso à Internet.

não encontra com a mesma frequência 1, elas estão afastadas por outras frequências para não haver interferência. Figura 3 – Células e reuso de frequências

A telefonia celular é onde uma ERB, ou seja, uma antena, envia sinal eletromagnético, a comando de uma CCC que é o cérebro do sistema, realiza a comutação das ligações e controla todas as ERB’s do sistema. Uma ERB ideal enviaria sinal em todas as direções por igual, projetando então sua área cobertura, mas por se tratar do espaço, há vários obstáculos que interferem nesta transmissão. Estes equipamentos eram de grande potência para transmitir o sinal, em uma grande área, onde os receptores ficavam espalhados pela região de cobertura, e os receptores deveriam ser grandes, pois se eles estivessem muito longe do transmissor eles teriam que ter uma potência muito grande para receber este sinal. A capacidade do sistema era limitada devido à só uma estação transmitir. Conforme mostra a FIG. 1 de acordo com Cunha (2006) este método apresentava alguns inconvenientes, como a potência do equipamento de transmissão deveria ser grande, de modo a atingir a maior área de cobertura possível. Com isso a capacidade do sistema por ser só um transmissor fica limitada. Figura 1 – transmissor

Área de cobertura de um único

Com estas células têm um raio de cobertura, e que são necessárias várias ERB’s para cobrir uma cidade. As ERB’s próximas uma das outras não podem ter a mesma frequência para não haver interferência na comunicação do assinante. Estas células devem ser separadas por outras células com frequências diferentes para fazerem o reuso das frequências caso a cobertura de uma ERB interfira na outra as frequências tem que ser diferentes como mostra a FIG. 3, a frequência 1

2.2 Handoff e Roaming Handoff (ou transferência) permite que o usuário continue conversando mesmo quando passa de uma célula para outra, com frequência diferente por que o handoff está centralizado há uma CCC, o que causa apenas uma interrupção inferior a meio segundo, que o ser humano quase não percebe. O Processo é baseado nos até seis elementos de processamentos existentes (Fingers). Assim, o móvel pode falar com até seis BTS’s diferentes ao mesmo tempo, podendo então iniciar uma comunicação com uma nova Base Transceiver Station (BTS) sem precisar desligar a comunicação, ou seja, só desliga a comunicação com uma BTS quando já está conectada a outra BTS, sendo assim um Soft handoff. Roaming é quando o usuário passa de uma CCC para outra, que é conhecida por Central de Controle e Comando -visitante (CCC-v), o usuário atende e faz ligações do mesmo jeito, mas como não pertence a esta CCC ele permanece como visitante.

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Figura 4 – Comunicação entre ERB’s

como: Vila Rica tamborilzinho, etc., e quase toda esta área poderia ser atendida por telefonia celular. Como pode-se verificar na FIG. 6. Figura 6 – Vista aérea da região

2.3 Trabalho desenvolvido As Para a elaboração do projeto alguns dados foram levantados e analisados tais como:   

Topologia geográfica. Levantamento de demanda de rede. Estudo de disposição dos sites

2.4 Topologia geográfica Para este projeto foi usado a topologia do distrito de Montes Claros, São João da Vereda, que fica localizado entre os municípios de Montes Claros e Coração de Jesus. Como mostra a FIG. 5 a vista aérea do distrito de São João da Vereda extraída do Google Earth. Fig. 5 . Vista aérea de São João da Vereda

Mas, além dos moradores do distrito há também vários outros moradores situantes que moram perto do distrito de São João da Vereda. Com a população próximo de 400 habitantes como mostra relatório da Secretaria Municipal de Saúde de Montes Claros. E perto há também outros distritos

Como São João da Vereda é um distrito de Montes Claros, que hoje é a sexta maior cidade do estado de Minas Gerais, distante cerca de 430 km de Belo Horizonte. Devido a sua localização, em relação o trá fego e transporte, é considerada o segundo maior entroncamento rodoviário do país. É um importante centro de distribuição e comercialização. A pecuária é uma das mais importantes fontes de economia do município, sendo bastante expressiva na produção de leite sendo que nesta região se localiza a maior fábrica de leite condensado do país. Além do forte comércio e importantes indústrias. A área total de Montes Claros é de 3.562,034 km², sendo que 38,7 km² estão em perímetro urbano e os 3.543,334 km² restantes constituem a zona rural. No contexto de uma cidade como Montes Claros, onde existe um número expressivo de instituições voltadas para a educação universitária, profissionalizantes e de especialização, ao lado de unidade de pesquisa e desenvolvimento, convivendo com entidades voltadas para a cultura, as artes a memória e o patrimônio da sociedade, a vinculação ao capital produtivo cria todo um ambiente favorável aos novos negócios e alavancar os já existentes. A partir do seu dinamismo econômico, podem ser considerados como potencialidades existentes em Montes Claros: agroenergia, biotecnologia, educação, fruticultura, tecnologia da informação, têxtil, pecuária de corte, turismo e saúde (ACI, 2008).

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2.5 Localização das antenas existentes Através da pesquisa de campo, conversas com engenheiro e técnicos de operadoras existentes na cidade de Montes Claros, pode se obter a confirmação exata de pontos de localização de ERB’s. As ERB’s estão instaladas conforme mostra a TAB. 1 abaixo.

2.6 Os custos dos equipamentos Depois de escolhidos os componentes do repetidor celular, pode -se fazer uma estimativa do valor total a ser investido para sua implantação. Sendo importante lembrar que os custos apresentados dizem respeito somente aos equipamentos de telecomunicações, ou seja, as despesas com infra -estrutura, instalação, transporte, torre, entre outros não estão cotados. A TAB. 2 mostra cada componente com seu respectivo valor médio de mercado

Com a utilização do software Rádio móbile apresentado nas aulas de Laboratórios de Sistemas de Telecomunicação da Faculdade Santo Agostinho, uma ferramenta gratuita e poderosa para informar o desempenho dos sistemas de rádio e padrões de RF, podendo também importar imagens reais do Google e sobrevoar a área, surgindo então à ideia de melhorar o sinal em um ou mais distritos pertos de Montes Claros, onde o sinal de celular ainda não funciona, sem o auxilio de uma antena amplificadora de sinal, que hoje nestes distritos citados só como telefones celulares fixos. Com o auxílio do Google Earth também com uma extrema exatidão, principalmente quando informado a latitude e longitude, localizando pontos estratégicos e localizando antenas. Sem a instalação de uma antena repetidora em uma localização específica, há um nível de re cepção muito baixo, que para comunicação celular não é aceitável. Mas com o estudo o nível de sinal já se torna aceitável para uma comunicação via celular. Como mostra a FIG. 7 , no item 1 que o nível de recepção da antena receptora, já está no nível aceitável para celular; no item 2 mostra os dados da antena receptora, como ganho da antena de 15 dBm, perda de cabos e conectores de 3 dBm e altura da antena repetidora de 20 metros. No item 3 mostra os dados da antena transmissora como EIRP (Potência Efetivame nte Irradiada), altura perdas de cabos e conectores ganho. E o último item mostra a distância do enlace que é de 18,58 km. Figura 7– Melhoria do sinal aumentando as antenas

O valor total destes equipamentos ainda é muito baixo se comparado ao valor de uma ERB que é aproximadamente R$500.000,00 necessários para instalar uma nova ERB com estas tecnologias.

As frequências utilizadas neste trabalho foram extraídas dos dados aceitáveis pelas antenas e dos equipamentos utilizados no trabalho de conclusão de curso de graduação em Engenharia Elétrica com ênfase em Teleinformática. Como também perdas em cabos e conectores potências de transmissão

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e recepção, ganhos de antena tentando ao máximo simular a realidade. Já instalados a antena repetidora, a FIG. 8 mostra o nível de sinal onde o celular possa estabelecer uma comunicação sem perdas. Figura 8- Recepção celular em São João da Vereda

[3] ASSOCIAÇÃO COMERCIAL E INDUSTRIAL DE MONTES CLAROS (ACI). Montes Claros: Potencialidades. 2008. Disponivel em: <http//www. acimoc.com.br>. Acesso em: 02 abr. 2012 . . [4] AZEVEDO, Paulo. Centro de Formação Profissional da Indústria Eletrônica (CINEL). Manual de Modulações Analógicas e Digitais. Modulação em Fase. 2011. Disponível em: <https://docs.google.com/viewer?a=v&q=cach e:wWGylCumGqoJ: opac.iefp.pt:8080/images/winlibimg.exe%3Fke y%3D%26doc%3D7 3175%26img%3D1181+CINEL+ formação,+Modulação+em+Fase&hl =pt-BR&gl=br&pid=bl&srcid=ADG>. em: 07 mar. 2011.

Acesso

[5] BARRADAS, Ovídio Cesar Machado. Você e as telecomunicações. Rio de Janeiro: Interciência, 1995. 292 p .

3 CONCLUSÕES Com este trabalho mostrou-se uma forma de se levar a telefonia móvel celular para dois distritos de Montes Claros a um custo relativamente baixo, através de uma repetidora, promovendo a inclusão social da população local sem, no entanto, gerar custos para a operadora de telefonia celular. Se levarmos em conta o preço de uma ERB, para os preços mostrados neste trabalho de R$ 28.025,02 e acrescentarmos o preço de uma torre que para este caso é de aproximadamente R$ 15.000,00, que somados, será de aproximadamente R$ 45.000,00, nada comparado ao valor de uma ERB. Mais sensato ainda seria dividir este valor com a população que utilizaram o sistema de telefonia celular móvel, que dividindo este valor para uma população de aproximadamente 450 habitantes, seria um valor aproximado de R$ 100,00 por habitante. Portanto, conclui-se que este trabalho pode servir de base para levar a telefonia móvel a outros lugares com características semelhantes. REFERÊNCIAS [1] ALENCAR, Marcelo Sampaio. Telefonia Celular Digital . 2. ed. São Paulo: Érica, 2007. [2]AGÊNCIA NACIONAL DE TELECOMUNICAÇÕES (ANATEL). 2012. Disponível em: <www.anatel.gov.br>. Acesso em: 28 mar. 2012.

[6] BRAGA, Newton C. Técnicas de modulação AM/FM. 2009. Disponível em: < http://www.mecatronicaatual.com.br/secoes/lei tura/547>. Acesso em: 03 jun. 2011. [7] CUNHA, Alessa ndro Ferreira. Sistemas CDMA. Érica. São Paulo: Érica, 2006 . [8] DIAS, Lia Ribeiro; CORNILS, Patrícia (Coord.). Telecomunicações no desenvolvimento do Brasil. São Paulo: Momento Editorial, 2008. [9] LÁRIOS. Adriana. Estudo e construção de cenários para a telefonia móvel celular no contexto brasileiro. 2003. 158 f. Dissertação (Mestrado em Administração) – Programa de Pós Graduação em Administração, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, 2003 [10] MEDEIROS, Júlio César de Oliveira. Princípios de telecomunicações: teoria e prática. 2. ed. São Paulo: Érica, 2007. [11] MONTES CLAROS. Secretaria Municipal de Saúde. Sistema de Informação de Atenção Básica – SIAB. Consolidado das famílias cadastradas do ano de 2012 . Montes Claros, 2012 . [12]NASCIMENTO, Juarez do. Telecomunicações. 2. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2000 . [13]SANTOS, Marcelo. Sistema Móvel Celular – SMC (1). 2011. Disponivel em: <http://www.wirelessbrasil.org/wirelessbr/colab oradores/msantos/smc_01.html>. Acesso em: 12 maio 2011.

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GUILHERME DE FREITAS SANTOS ORIENTADOR DR. NILTON ALVES MAIA

Abstract: Automation is actually something related with the interests of the industry to be relevant to issues of productivity and quality in the functioning of the machines. In the textile industry, this is no different. Thus, the objective of the work was to automate the process of dispensing of dyeing the machine DENIM in a textile industry . It is a machine that carries out dyeing of yarns that allow many possibilities of dyeing. But its flaws hinder their full operation with respect to dosage, which causes spots on the wires, for example. Therefore, the need arose for independent control dosage without interference in operational issue the machine. The research, theoretical and experimental conducted literature surveys on the subject discussed and built a proposed solution to the problems encountered by the software STEP 7 and WinCC by Siemens. It was possible to develop the program in STEP 7 as the automation of dosage independent of machine DENIM and assembling the supervisory in WinCC. The results demonstrate be positive aspects of automation dosing machine and indicate favorable prospects on the full operation of the dispensing system in practice. However, studies are needed that give continuity to the subject in an attempt to solve all the problems of machine DENIM operation. Keywords: Automation, DENIM, STEP 7, WinCC. Resumo: A automação é algo relacionado atualmente aos interesses da indústria por ser pertinente a questões de produtividade e qualidade no funcionamento das máquinas. Na indústria têxtil, isso não é diferente. Diante disso, o objetivo do trabalho foi automatizar o processo de dosagem de tingimento da máquina DENIM em uma indústria têxtil. Ela é uma máquina que realiza tingimento de fios que permitem muitas possibilidades desse tingimento. Mas suas falhas impedem seu pleno funcionamento com relação a dosagem, o que provoca manchas nos fios, por exemplo. Diante disso, surgiu a necessidade de um controle independente de dosagem sem interferência na questão operacional da máquina. A pesquisa, de caráter teórico e experimental, realizou levantamentos bibliográficos sobre o assunto discutido e construiu uma proposta de solução para os problemas encontrados por meio dos softwares STEP 7 e WinCC da Siemens. Foi possível desenvolver o programa no STEP 7 quanto a automação de dosagem independente da máquina DENIM e realizar a montagem do supervisório no WinCC. Os resultados demonstram ser positivos os aspectos da automação de dosagem na máquina e apontam para perspectivas favoráveis quanto ao funcionamento pleno do sistema de dosagem na prática. Porém, ainda são necessários estudos que deem continuidade ao assunto na tentativa de sanar todos os problemas de funcionamento da máquina DENIM. Palavras-chave: automação, DENIM, STEP 7, WinCC.

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INTRODUÇÃO

Os atuais interesses das indústrias, quando se fala em automação industrial, se relacionam a questões de produtividade e qualidade no funcionamento de máquinas. Essa tecnologia baseia-se na aplicação de sistemas mecânicos, elétricos e eletrônicos amparados em recursos computacionais propiciando controle e operação de sistemas de produção. Dentre as pretensões da automação destacam-se a necessidade de melhores condições de trabalho e maior segurança para as pessoas. Além disso, busca-se maiores níveis de qualidade da produção (ALVES, 2005). Um dos sistemas em que há uso da automação é a máquina de tingimento multicaixas, chamada também de DENIM (TEXIMA, 2005). Ela funciona por meio do sistema multicaixas usado para trabalhar com fios com diversas possibilidades de tingimento. Nos tanques de preparação são feitas as dosagens e misturas controladas por um sistema automático. Porém, ocorrem falhas nesse momento devido a necessidade de dosagens diferenciadas, sendo ideal a realização de adaptações para que a máquina funcione plenamente. Essa dificuldade de controle relaciona-se ao Controle Lógico Programado - PLC, que se encontra com problemas de comunicação. (TEXIMA, 2005). Porém, isso pode ser permeado por questões falhas, que impedem o desenvolvimento pleno em determinadas processos. Um exemplo disso é a máquina DENIM situada na indústria têxtil Santanense, que apresenta problemas no processo de dosagem. Ocorrem paradas sucessivas devido a falhas no sistema de dosagem por que ela contem apenas um supervisório para controle da máquina e dosagem. Além disso, o supervisório é de difícil compreensão para os operadores ocasionando dosagens erradas e perca de tempo. Outro aspecto negativo é que durante a parada por falha, normalmente o fio se mancha, não atingindo o objetivo de qualidade no final do processo. Daí surge a necessidade de um controle independente de dosagem sem interferir no processo operacional da máquina através de um software (TEXIMA, 2005). Diante disso, chega-se ao questionamento: É possível melhorar o sistema de dosagem dos produtos utilizados para tingimento na máquina DENIM para evitar paradas e dosagens inadequadas?, pois solucionar tal questão levará a melhorias tanto para a empresa, que poderá aumentar sua produtividade e sem dispêndio financeiro com profissionais externos, quanto auxiliará o trabalho dos funcionários com aumento da segurança e da rapidez para o desenvolvimento do processo. Sendo assim, objetivou-se automatizar

a parte de funcionamento manual da máquina DENIM e promover melhorias em suas partes já automatizadas. 2 METODOLOGIA A pesquisa é de caráter teórico e experimental. Durante o período de seu desenvolvimento foram realizados levantamentos bibliográficos acerca do assunto discutido. Além disso, foi realizado um levantamento inicial – antes da execução do projeto – sobre o processo de dosagem desenvolvido pela máquina para conhecer seus reais problemas. Foi construída uma proposta de solução para os problemas encontrados por meio dos softwares STEP 7 e WinCC da Siemens. Pretendeu-se fazer um supervisório com controle independente da máquina, ou seja, o controle de dosagem e o de funcionamento em supervisórios distintos. Em seguida foi feita uma simulação para verificação da viabilidade do programa bem como da possibilidade de posterior implantação na máquina DENIM da Indústria Têxtil Santanense, em Montes Claros – MG. 3 TRABALHO DESENVOLVIDO Foram feitas algumas observações na indústria têxtil sobre o processo de tingimento dos fios que são produzidos e buscou-se uma alternativa para os problemas através do desenvolvimento de programa com supervisório independente da máquina com o uso dos softwares STEP 7 e WinCC. 3.1 Fluxograma do processo de tingimento Foram percebidos aspectos problemáticos no decorrer do processo de tingimento dos fios. Um deles foi com relação a necessidade de paradas da máquina DENIM durante seu funcionamento em função de erros frequentes de comunicação na tela do supervisório de dosagem. Essa necessidade de parada da máquina gera mancha nos fios que estão sendo tingidos devido ao tempo que ele fica parado nas caixas de tingimento provocando alterações de tonalidade dos fios e, consequentemente, baixa eficiência na tecelagem gerando tecidos de segunda qualidade. Algumas vezes, inclusive, provoca o descarte de fios. Isso pode ser exemplificado na Figura 1, que mostra a sequência de passagem dos fios pelo processo de tingimento, em que é possível observar que a parada levou a uma mancha em 260 metros de fios (detalhe em azul).

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Figura 1. Fluxograma de processo

O que se pretende fazer são melhorias relacionadas à automatização da máquina e tornar o processo de dosagem independente sem prejudicar o rendimento da produção com as paradas do sistema de dosagem para sua manutenção. Figura 2. Fluxograma da cozinha de tinta Preparação Tanque Soda Corante 1 Corante 2 Corante 3 Auxiliares Água

Fonte: SANTANENSE, 2012

Tanque soda Auxiliares Água

2000 L

3.2 A comunicação em rede da máquina Umectaçã o

O fato é que, a necessidade de parada ocorre porque o supervisório encontra-se em rede, ou seja, o PLC da cabine de tinta (aquele que controla o sistema de dosagem) está interligado com a cabine de tração e cabeçote (parte da máquina responsável pela movimentação do fio na máquina e enrolamento nos rolos), sendo dependentes um do outro (dosagem, tração e cabeçote) por estarem no mesmo supervisório. Assim, quando há necessidade de parada, isso ocorre envolvendo a máquina toda, e não apenas o local específico. 3.3 Programação de dosagem utilizada atualmente na máquina DENIM Foi observado, com relação a programação da receita de tingimento, que devido a necessidade de um maior número de cores no processo, a tela do supervisório que comanda essa dosagem tornou-se de difícil compreensão para os operadores, pois, para se adequarem ao processo foram necessárias alterações na parte física do PLC e nos módulos de entrada e de saída. O problema se relaciona a utilização do módulo de entrada de uma determinada substância para conduzir outra. Isso gera confusão para o operador, que deverá saber que a entrada de uma substância está sendo utilizada para outra. 3.4 Fluxograma da cozinha de tingimento Na Figura 2 encontra-se o modelo representativo da cozinha de tingimento que se pretende automatizar por meio dos programas STEP 7 e WinCC. Atualmente, o processo da cozinha de tinta é composto por dois tanques de preparação das misturas e 6 tanques auxiliares, que direcionam as misturas para o processo nas caixas de tingimento da máquina.

Bottoming

1000 L 1 Cx Mix BT 20 L

B Químico

1500 L

1000 L

Topping

1500 L

Oxidação

Soda 50

1500 L

Processo 6

1000 L

1000 1000 LL

1000 L

CX Mix Black 20 L

2 Cx Mix TP 20L

Cx Mix OX 20 L

Fonte: SANTANENSE, 2012.

3.5 Medida de custos relativos ao funcionamento da máquina DENIM Quando se fala em parada relacionada a falha no processo de dosagem a ocorrência é de uma média de 6 paradas por mês. Isso totaliza uma perda de produção de 2100 metros, com um custo final de 58800 reais como prejuízo no período de 8 meses, ou seja, uma média de 7350 reais por mês. Com o intuito de tornar independente o sistema de dosagem da máquina DENIM para evitar as falhas e considerando-se produtos que a empresa não tem disponível seria necessário um investimento de 40870 reais. Assim, levando-se em consideração o gasto com perdas e a necessidade desse investimento, ao se dividir o valor do investimento (40870 reais) pelo valor do prejuízo por mês (7350 reais) chega-se ao número de meses necessário para a empresa reaver o dinheiro que investiu que seria 5,56 meses. 4 RESULTADOS Foi possível desenvolver o software STEP 7 relacionado à questão de automação do sistema de dosagem independente da máquina DENIM e montar o supervisório no software WinCC. Na Figura 3 encontra-se um fluxograma representativo da automação da cozinha de tinta da máquina DENIM com os produtos a serem dosados e os tanques 1 e 2. Esse fluxograma mostra a dosagem

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de 6 produtos (corante 1, corante 2, corante 3, soda, água e auxiliares). Ao ser preparado o banho, os produtos vão sendo redirecionados aos tanques auxiliares.

Fonte: PRÓPRIA.

Figura 3. Fluxograma da automação da planta da cozinha de tinta da máquina DENIM

Figura 5. Legenda do fluxograma da automação da planta do sistema de dosagem da máquina DENIM

Além disso, foi construída uma legenda para interpretação das figuras anteriores, vista na Figura 5, que segue a norma ISA (Instrumentation Symbols and Identification).

Fonte: PRÓPRIA. Fonte: PRÓPRIA.

O processo consistirá no controle de vazão dos produtos, que serão direcionados para os tanques 1 e 2, e no controle de temperatura e de nível de ambos os tanques. Esse controle de vazão e temperatura será por meio de válvulas pneumáticas. Além disso, após o término da dosagem e da preparação do banho esse banho será direcionado através das válvulas pneumáticas para os tanques auxiliares e, em seguida, para as caixas da máquina. A Figura 4 possui a representação dos tanques auxiliares, que vão receber os banhos dos tanques 1 e 2. Em função de necessidade da máquina o banho segue para as caixas de tingimento da máquina. FIGURA 4. Fluxograma da automação da planta da cozinha de tinta da máquina DENIM (tanques auxiliares)

Ao realizar a programação, primeiramente é escolhido o bloco de organização, conhecido como OB, que deve ser selecionado, pois é nele que ocorre a montagem do programa principal da máquina. Sendo que, sempre que o PLC for ligado, as instruções contidas no OB são as primeiras a serem analisadas. Foram desenvolvidas também telas do supervisório de dosagem de produtos e controle de temperatura. A Figura 6, a seguir, mostra uma tela feita no WinCC, programa responsável pelo supervisório do STEP 7 da Siemens. Nessa figura, é mostrada a tela de dosagem e temperatura, onde é feita a programação do set point dos valores a serem utilizados, tanto de vazão em litros dos corantes e demais produtos, quanto da temperatura que eles deverão atingir em graus Celsius. Figura 6. WinCC: tela de supervisório (dosagem).

Fonte: PRÓPRIA.

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A Figura 7 mostra a tela de acionamentos, onde será dada a partida dos motores de bombas e agitadores, além do controle de válvulas nos tanques auxiliares.

A Figura 9 mostra um diagrama geral do processo dos tanques auxiliares onde é visualizado no display o valor de temperatura e nível e a indicação de acionamento dos motores misturadores e válvulas.

Figura 7. WinCC: tela de acionamentos

Figura 9. Diagrama geral dos tanques auxiliares

Fonte: PRÓPRIA.

A Figura 8 mostra o controle de nível e um diagrama geral do processo. O controle de nível é visualizado com a indicação de nível alto ou de nível baixo dependendo da condição do tanque no momento da dosagem, parando a bomba quando o nível estiver alto. Isso evita que o produto se derrame e alerta para o início de uma nova dosagem quando o nível estiver baixo para que o operador não deixe faltar produto nas caixas de tingimento da máquina. O diagrama geral do processo mostra o acionamento das bombas através de setas que exemplificam o fluxo da vazão na hora da dosagem. É mostrado também o controle de temperatura e de nível através de um display.

Fonte: PRÓPRIA.

Uma tela de alarmes pode ser vista na Figura 10, que mostra alarmes de falha de dosagem e parada dos motores por sobrecarga através do relé térmico. Figura 10. Tela de alarmes

Figura 8. Diagrama de controle de nível e de vazão

Fonte: PRÓPRIA.

Para colocar em prática a parte física do projeto foi construído um esquema elétrico detalhando as etapas da configuração elétrica para automação do sistema de dosagem da máquina DENIM. A Figura 11 inicialmente mostra o transformador, que reduz a tensão de 380 Volts para 220 Volts. Essa tensão é indicada por uma simbologia (L13 e L23). Em seguida essa alimentação de 220 Volts é conectada a uma fonte que tem sua saída de 24 Vcc, indicada pela simbologia L5 e L6. A figura mostra também a fonte, a CPU e a IHM, além da configuração com o

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esquema de ligação. A alimentação do circuito pode ser acionada pela chave geral PLCN1. Figura 11. Esquema elétrico da alimentação do PLC

Com a realização do trabalho percebe-se, porém, que ainda são necessários novos estudos que deem continuidade ao assunto, envolvendo questões de automatização. O ideal é que sejam realizadas pesquisas envolvendo os demais aspectos da máquina DENIM, ultrapassando a questão de dosagem, para que assim sejam sanados todos os problemas envolvendo o funcionamento da máquina. AGRADECIMENTOS Agradeço a todos que contribuíram desenvolvimento desse trabalho.

para

REFERÊNCIAS

Fonte: PRÓPRIA.

5 CONCLUSÃO Diante dos trabalhos realizados utilizando o software STEP 7 para simulação da automação de dosagem na máquina DENIM conclui-se que é possível melhorar o sistema de dosagem dos produtos utilizados para tingimento para evitar paradas e dosagens inadequadas por meio da construção de supervisório independente da máquina. Sendo assim, é possível dizer que os resultados geram perspectivas favoráveis para um funcionamento pleno do sistema de dosagem. A simulação foi realizada com sucesso e sugere que a implementação na prática de uma indústria seria viável.

Alves, T.S. Automação Industrial I."Escola Superior de Tecnologia de Abrantes. Instituto Politécnico de Tomar. Departamento de Engenharia e Gestão Industrial – DEGI, 2005. Texima S.A. Indústria de Máquinas. 2005. Disponível em: <http://www.texima.com.br/site_2005/inst_ting.asp>. Acesso em: 10 abr. 2012.

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JOÃO MAYCON MOURA VALADARES; MS. REINALDO DE SOUZA XAVIER

Abstract: The intelligent building automation is favorable to develop systems that prioritize security as a whole. The aim of this paper is to analyze the possibility of automating a breakdown with purpose to supervise, control and monitor their activities, operating system and security alarm and firefighting and detection of gas leaks. Automation is dedicated to the comfort and safety of those who are enjoying, once installed this mechanism independent of its particularity can fulfill their role over time in that automation is manifested. Thus the system will not be forgotten or left out, so it will not run the risk of being disabled or turned off. The proposal with the adoption of programmable logic controller, sensors and actuators discrete controls is that these systems may be safer than current systems, fire alarm. The programming will be developed through the software STEP 7 using a ladder language and simulated in a software WinCC supervisory system, containing screens that facilitate the understanding of the operating principle of the system, which characterized the simulation, establishing control and driving the motors, sensors, valves, alarms and anomaly detection. Automatic operation of this system will be performed by predetermined parameters that will be monitored by the supervisory alarms on the screen. When given programmed value is reached, the actions of action should be triggered by the automated system. As a benefit, installing alarms enable greater security while avoiding significant economic losses, as well as factors minimize impacts. Index Terms: automation, intelligent, alarm, fire, security. Resumo: A automação de edifício inteligente é favorável para desenvolver sistemas que priorize a segurança num todo. O objetivo desse trabalho é analisar a possibilidade de se automatizar uma repartição com finalidade de supervisionar, controlar e monitorar suas atividades, operando em sistema de segurança como alarme e combate a incêndio e detecção de vazamento de gás. A automação é voltada ao conforto e a segurança de quem está usufruindo, uma vez que esse mecanismo instalado independente de sua particularidade consiga atender seu papel no decorrer do tempo em que a automação se manifeste. Dessa maneira o sistema não será esquecido ou deixado de lado, assim o mesmo não irá correr risco de ser desabilitado ou desligado. A proposta com a adoção do controlador lógico programável, de sensores e atuadores discretos é que os controles destes sistemas venham ser mais seguros que os atuais sistemas de alarme de incêndio. A programação será desenvolvida através do software STEP 7 utilizando uma linguagem ladder, e simulada em um software WinCC do sistema supervisório, contendo telas que facilitam o entendimento do princípio de funcionamento do sistema, onde caracterizará a simulação, estabelecimento do controle e acionamento dos motores, sensores, válvulas, alarmes e detecção de anomalias. A operação automática desse sistema será realizada por meio de parâmetros pré-determinados que são monitorados por meio de alarmes na tela do supervisório. Quando determinado valor programado é atingido, as ações de atuação deverão ser disparadas pelo sistema automatizado. Como benefício, a instalação de alarmes possibilitará maior segurança evitando perdas econômicas significativas, bem como minimizará fatores como impactos. Palavras-chave: automação, inteligente, alarme, incêndio, segurança.

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1 INTRODUÇÃO Com a necessidade de se aprimorar as diversas edificações, alguns esforços passaram a ser de extrema importância para o desenvolvimento de edifícios inteligentes, sendo assim o alto padrão do poder tecnológico é utilizado. Atualmente a preocupação dos projetistas é no sentido de que se faça a previsão de espaços na concepção do projeto para utilização de equipamentos inteligentes. Os edifícios inteligentes passaram a ser observados como suporte de serviços de alta tecnologia, que estabelecem contato entre o mundo virtual dos controles e comandos automatizados. De forma bastante genérica qualquer edificação que possuir um fator tecnológico será considerado como edifício inteligente, uma vez que a preocupação em edificar nem sempre é efetivamente inteligente. Entretanto a automação de edifício inteligente tem interessado boa parte da população, deixando de ser uma área exclusivamente das empresas e das indústrias do ramo da construção, cada vez mais oferecendo soluções, proporcionando maior conforto, segurança e também a redução nos gastos de energia elétrica e água potável, devido o uso de diversos sistemas independentes de automação que são totalmente controlados por seus proprietários, geram confusões e esquecimentos quanto a seus acionamentos, podem com isto acarretar tais possíveis desperdícios de energia elétrica e de água potável. O objetivo desse trabalho é analisar a possibilidade de se automatizar uma repartição com finalidade de supervisionar, controlar e monitorar suas atividades. Operando um sistema de segurança como alarme e combate a incêndio e detecção de vazamento de gás, entre outros automatismos que poderão dar continuidade através de trabalhos futuros seguidos pelo princípio da lógica de programação da presente ideia. A proposta com a adoção do CLP, de sensores e atuadores discretos é que os controles destes sistemas passam a ser mais seguros que os atuais sistemas de automação, e realizar uma programação utilizando parâmetros de fácil compreensão. A mesma está focada em um sistema de alarme e combate a incêndio, que atuará em edifício inteligente. Tendo em vista demonstrar o desenvolvimento deste sistema onde é utilizado o controlador lógico programável (CLP) da Siemens, SIMATIC 300, a programação é realizada e simulada em linguagem ladder, o supervisório é estruturado no software STEP 7 também da Siemens, contendo telas que facilitam o entendimento do principio de funcionamento do sistema, onde caracterizara a

simulação, estabelecimento do controle e acionamento dos motores, sensores, válvulas, alarmes e detecção de anomalias. 2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA Atualmente o mundo vem sendo cada vez mais tomado pelo poder tecnológico, onde associam buscar benefícios para a humanidade, mas nem sempre as coisas acontecem perfeitamente como o mundo tecnológico prevê. A automação é um grande passo que as fábricas, indústrias, comércios e até mesmo na zona rural vem recebendo, ela consegue aperfeiçoar vários setores viabilizando mão-de-obra, integridade na linha de produção, aumento dos lucros, retornos mais rápidos e ágeis. Sendo assim a importância em automatizar torna algo bastante valioso, pois fatores relacionados à economia, organização, segurança, saúde (bem estar) e vários outros aspectos todos esses segmentos tornam a automação algo imprescindível. No entanto a somatória de todos os benefícios que a automação de edifício inteligente agrega possibilita adotar esse modo de automação inteligente como algo de referência para os futuros programadores, pesquisadores e até mesmo para futuros engenheiros. Dessa maneira a automação de edifício inteligente se torna favorável para desenvolver sistemas que priorize a segurança, pois existem situações onde o usuário passe por algum momento de descuido ocasionando comprometimento da sua integridade física, isso faz com que a automação se destaque em relação ao desenvolvimento de novos meios tecnológicos. Entretanto a automação passará ter uma integridade dos seus serviços simplificando assim sua rede e proporcionando rapidez no envio de alarmes. Contudo ocasionará em uma melhoria no funcionamento e uma constante proteção do sistema. A. Definições do controlador lógico programável O controlador lógico programável contém dispositivos eletrônicos e características de memória não programável e memória programável, onde apresentam funções de executar e ler suas respectivas instruções interagidas no sistema. O CLP também realiza funções de controle por vários aspectos levando em consideração seu nível de complexidade, mesmo podendo ser executado ou programado por pessoas que não tem total conhecimento do mesmo. Seu papel de ler e executar são desenvolvidos em ambientes onde apresenta umidade, vibrações, oscilações de temperatura, anomalias na parte elétrica, enfim vários outros ambientes que possivelmente possa ser encontrado ao longo da programação (PRUDENTE, 2007).

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B. Vantagens e desvantagens de utilizar o CLP

D. Sistemas supervisório

Como qualquer outro equipamento o CLP possui pontos positivos e negativos que caracterizam toda sua integridade na programação. Suas vantagens são: baixo custo, pois hoje já é possível conseguir esse equipamento facilmente com preço acessível; flexibilidade principal vantagem por possibilitar que para modificar qualquer quadro elétrico basta apenas alterar o programa (software) para que seja realizada a mudança agregando ainda uma redução de custo bastante considerável; fácil gestão das falhas, pois tem capacidade de detectar ou diagnosticar possíveis falhas de maneira rápida e simples; apresenta números de contatos ilimitados; percepção de funcionamento, suas operações podem ser analisadas e observadas pelo monitor do computador durante sua execução através de simulação; facilidade de programação; velocidade de operação na maioria das vezes é maior do que no quadro de comando. Suas desvantagens são: inovação tecnológica, pelo fato do trabalhador às vezes não se adequar no seu modo de pensar com relação às novas tecnologias que surge no decorrer do tempo; por apresentar aplicação fixa, ou seja, tem aplicação que apresenta função única que não pode ser mudada; condições ambientais, devido o equipamento necessitar que uma temperatura adequada para que ele consiga realizar suas funções perfeitamente, pois lugares com temperaturas elevadas torna inviável a utilização de dispositivos eletrônicos (PRUDENTE, 2007).

O software do sistema supervisório exerce um papel importante quando é feito a lógica de programação em linguagem ladder. A aquisição de dados é retirada através da conexão que o computador tem com o CLP, controlando o processo e apresentando em tempo real a execução da tarefa mencionada no momento. Esse sistema de supervisão e controle é capaz de alertar todo processo produtivo, no caso da automação de edifício inteligente o mesmo detecta algum tipo de anomalia que poderá ocorrer durante a integração da automatização de seu determinado setor. No entanto o sistema supervisório proporciona no final do seu processo qualidade e redução de custos (GEORGINI, 2010).

C. Linguagem ladder Tudo começou na procura de desenvolver uma linguagem que encaixasse no conhecimento dos engenheiros eletricistas e técnicos, por isso que a linguagem é desenvolvida com fatores relacionados a comandos elétricos. Sem contar que os diagramas ladder são fáceis de usar e de se implementar na programação de CLP’s. Alguns detalhes são de extrema importância para os engenheiros na atualidade, pois essa linguagem possui uma semelhança com o raciocínio lógico na elaboração de um comando feito com relés, com a fácil visualização na programação. A primeira linguagem a ser utilizada foi a linguagem de programação ladder. Hoje em dia a mesma encontra-se bastante utilizada devida ser facilmente encontrada nos CLP da atualidade. O princípio da linguagem ladder é realizar a lógica de relés e contatos elétricos para fazer acionamentos através de circuitos de comandos, onde são utilizados símbolos de bobinas e contatos. Sua linha de programação consistiu em contatos que no início disponibiliza condições a serem avaliadas e no final do processo é determinada pela bobina que é decorrente do resultado esperado (FRANCHI, 2010).

E. Segurança patrimonial Entre os diversos sistemas que a automação de edifício inteligente adere, o de segurança patrimonial é sem dúvida um dos mais importantes e procurados pelo usuário no momento em que ele pensa em automatizar. Mas para se desenvolver um bom sistema de segurança devem-se levar em consideração alguns pontos que fazem com que o mesmo atue de forma imprescindível conseguindo atuar de maneira complementar as determinadas soluções. As características que esse sistema deve adotar são: prevenção, proposito de dificultar ou impedir a presença de intrusos ou ataques; detecção de anomalias; alarmes, comunicação através de sensoriamento e logo após acionar os atuadores para desvincular seu papel; reconhecimento e identificação, mecanismo que diferencia usuário do não usuário; retardo, tempo em que o sistema ver se o alarme foi falso ou verdadeiro para atuar corretamente; a reação exerce papel de verificar as atividades programadas ocasionando em cancelar o processo se alguma instrução diferente aparecer realizando assim avisos de eventuais falhas (BOLZANI, 2004). F. Sistema de alarme contra incêndio Segundo (MACINTYRE, 2009) deve-se ter um cuidado ainda maior quando se trata de instalações ditas propriamente para combater o fogo. No entanto para garantir a integridade da instalação e ter um sistema confiável teve ter também um sistema de alarme e de interrupção no ponto certo do incêndio. Algumas exigências são de extrema importância para que o sistema seja correto em suas funções e desempenho, tais exigências são: ter circuitos permanentes alimentados para que os mesmos possam detectar possíveis falhas na fiação dos aparelhos detectores; identificar onde ocorreu à falha e em qual setor o alarme foi acionado; ter acionamentos de alarmes do tipo campainha,

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sirene, etc.; ter acionamentos da válvula ou sensor, rede de hidrantes; possibilitar o desligamento dos alarmes após já ter detectado a ocorrência do incêndio.

FIGURA 3.1 – Croqui sistema de alarme e combate a incêndio

3 TRABALHO DESENVOLVIDO A proposta deste trabalho está focada na implantação de um sistema de alarme e combate a incêndio, que atue de forma automatizada em um edifício inteligente. Basicamente o sistema proposto utilizará técnicas de controle automático do processo usando um controlador lógico programável (CLP). Dessa forma, na tentativa de se responder o problema de investigação foi realizado uma revisão de literatura e posteriormente desenvolvido um programa com supervisório, que independente do sistema de alarme pode ser automatizado com o uso do software STEP 7. G. Delineamento incêndio

sistema

alarme

Para a execução deste trabalho, no intuito de orientar a montagem gráfica e a elaboração do controle do processo foi elaborado um croqui do sistema de alarme e combate a incêndio. Conforme FIG. 3.1, representada pelo croqui ilustrativo tem-se a visualização do esquema de todo princípio de funcionamento do sistema. Os sensores de temperatura e calor são utilizados para detectar os eventuais tipos de anomalias que possivelmente poderá ocorrer, logo após os sensores irão alarmar e em seguida os mesmos enviaram um sinal para o controlador lógico programável (CLP) que transmitirá um sinal para a central de alarme que aciona o alarme de combate a incêndio. Na instalação do sensor de gás cuja finalidade é em detectar a presença e a quantidade de gás no ambiente, e logo após essa ação, desarmar o contator geral do edifício para proteção de modo que corte a energia elétrica, prevenindo assim de incêndio. Os sensores ao detectar qualquer tipo de anomalia dispara um alarme sonoro e luminoso, para indicar qual tipo de eventualidade está ocorrendo no sistema.

Ao longo do circuito a utilização de válvula de retenção e válvula de bloqueio, uma empregada para impedir a recirculação da água bombeada e a outra para bloquear o escoamento da água na tubulação são fundamentais. A válvula de controle automático ao ser aberta irá permitir que o fluxo total da água alcance a tubulação que por sua vez irá alimentar as repartições (pavimentos) do edifício ativando assim os aspersores para que eles possam atuar. Para garantir a segurança e proteção do sistema, a fim de resguardar a integridade de acionamento outro conjunto de motor-bomba (auxiliar) movido por combustão interna (diesel) é acrescentado ao sistema caso haja falha no fornecimento de energia da rede pública.

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Os reservatórios de incêndio são monitorados para verificar seus níveis, dessa forma a falta de água fica ainda mais difícil de ocorrer garantindo assim a alimentação de todo sistema.

possibilitará o funcionamento através da lógica de controle do CLP.

H. Levantamento de equipamentos e instruções

O objetivo geral desse projeto é analisar a possibilidade de se desenvolver um sistema de segurança patrimonial (alarme e combate a incêndio) utilizando o controlador lógico programável em edifício inteligente, através dessa analogia, a hipótese inicial aventada e o problema de investigação obtiveram resposta positiva.

Para elaboração e desenvolvimento da programação e baseado no croqui citado na FIG. 3.1, foi elaborado um levantamento contendo as possíveis entradas e saídas digitais (DI/DO) e as entradas e saídas analógicas (AI/AO), e também informações importantes como nome dos equipamentos, tipo de controle, descrição e o TAG dos mesmos. Levantamento das informações referentes ao sistema de controle de motores elétricos e de combustão interna, que são acionados através da lógica de programação do controlador lógico programável (CLP), informações referentes ao sistema de controle das válvulas que são acionados através da lógica de programação do controlador lógico programável (CLP), informações referentes ao sistema de controle dos pressostatos, que enviara informações quanto aos valores de pressão encontrados nas linhas (tubulações) de água do sistema de alarme de incêndio, dessa maneira através da lógica de programação do controlador lógico programável (CLP) é acionado ou desligado devido o valor da pressão no momento, informações referentes ao sistema de controle dos sensores, que serão responsáveis em detectar a presença de anomalia para que possa realizar assim a comunicação do controlador lógico programável (CLP) com o usuário (operador) indicado através de dispositivos que sinalizem o ocorrido, informações referentes ao sistema de controle de nível, que enviará informações quanto aos valores de nível do reservatório de água do sistema de alarme de incêndio para que através da lógica de programação do controlador lógico programável (CLP) seja liberada a saída de água para que a tubulação do circuito fique alimentada. I. Diagrama de força e comando Foi criado com intuito de representar o esquema elétrico básico do edifício. O diagrama elétrico trifilar do circuito de força irá alimentar os motores elétricos, o mesmo traz informações importantes, como a ilustração da disposição dos disjuntores, contatores, bornes de alimentação e ponto de aterramento dentro do circuito elétrico. O diagrama de comando indica o disjuntor geral do circuito de controle, as bobinas dos contatores de partida dos motores elétricos, bem como os contatos dos seus respectivos disjuntores de proteção e também informa os contatos dos relés auxiliares que

4 RESULTADOS OBTIDOS

A programação lógica foi realizada no software da Siemens SIMATIC STEP 7 através da linguagem ladder. Já o software da Siemens Wincc em especial foi responsável pela montagem de todo funcionamento do sistema através de telas gráficas ilustrando toda lógica realizada no STEP 7, as figuras utilizadas para a montagem gráfica foram obtidas boa parte através da biblioteca gráfica do próprio software. A operação automática do sistema é realizada por meio de parâmetros pré-determinados. Tais parâmetros são monitorados por meio de alarmes na tela do supervisório. Quando determinado valor pré-determinado é atingido, as ações de atuação são disparadas pelo sistema automatizado. Caso não seja possível a correção automática, e ainda também por algum motivo a intervenção manual não seja satisfatória, o alarme será mantido. A seguir as seguintes etapas da programação são descritas, tais etapas são fundamentais para o entendimento de todos os processos que foram utilizados para realização da automação de um sistema de alarme e combate a incêndio de um edifício inteligente. Os parâmetros do sistema de alarme e combate a incêndio podem ser simulados através do simulador disponibilizado pelo software conforme FIG. 4.1. Os transmissores inseridos no sistema estão relacionados com os cartões de entrada analógica (para o controle de temperatura, controle de nível e controle de gás). Através desse dispositivo pode-se realizar a variação dos valores que o sistema venha a ter em tempo real, ocasionando assim a simulação das situações que o sistema de alarme e combate a incêndio possa encontrar.

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FIGURA 4.1 – Simulador STEP 7

de sensor, apresenta também um comando para acionamento do motor, outro comando para o acionamento de válvulas e por fim um comando principal que recebe qual o especificação do tipo de anomalia que está ocorrendo no momento e transmite o sinal para a central de alarme que por sua vez transmite um comando para o painel de controle disparar o alarme sonoro e luminoso. A cor verde nos comandos, no motor e nas válvulas indica que o sistema se encontra em condições normais. FIGURA 4.3 – Supervisório Wincc Siemens (Sistema de Incêndio)

Conforme a FIG. 4.2 todo processo de controle para visualização de algum tipo de anomalia está sendo representada através do painel de controle, uma vez que está sendo realizado o controle de temperatura, o controle do nível dos reservatórios, controle de gás no ambiente. Nessa tela o operador é indicado onde e em qual pavimento está ocorrendo o tipo de irregularidade, deixando bem claro ainda qual a especificação que está sendo identificada. FIGURA 4.2 – Supervisório Wincc Siemens (Painel Controle)

5 CONCLUSÕES Se tratando de sistema contra incêndio devem-se levar em consideração vários segmentos altamente relevantes. No entanto o sistema de segurança inteligente é projetado para conseguir compreender os riscos que uma edificação possa vim a ter em relação a suas perdas, seja ela econômica ou humana, sendo assim o mesmo visa minimizar ao máximo esses riscos.

A FIG. 4.3 representa a visualização de todo o sistema de segurança de alarme e combate a incêndio. Nela é possível analisar tudo que o sistema vem se passando durante todo processo de automação que ali foi empregado. Nessa tela contem em cada pavimento comandos que indicam e atuam ao se deparar com a possível eventualidade que possa vim ocorrer, dessa forma em cada pavimento está sendo representado através de cada TAG um comando para cada tipo

O objetivo desse trabalho foi analisar a possibilidade de se desenvolver um sistema de segurança patrimonial (alarme e combate a incêndio) utilizando o controlador lógico programável em edifício inteligente, através dessa analogia, a hipótese inicial aventada e o problema de investigação obtiveram resposta positiva. Da observação e análise do processo em funcionamento, foi possível a obtenção de informações, que permitiu um estudo do funcionamento do sistema de alarme e combate a incêndio e a partir daí fazer a montagem da programação. Com os estudos foi possível identificar algumas informações importantes que

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consequentemente proporcionou em identificar possíveis falhas na parametrização do sistema. Percebe-se que a possibilidade de se desenvolver um sistema de segurança automatizado pode ser realizada de várias maneiras uma delas foi escolhida para realizar a programação, desenvolvida através da linguagem ladder no software STEP 7, logo após simulada no software do sistema supervisório, contendo telas que facilitam o entendimento do principio de funcionamento do sistema de alarme e combate a incêndio juntamente ao processo, gerando alarmes de falhas no controle de temperatura, controle de nível dos reservatórios, controle da quantidade de gás no ambiente. Após concluir o trabalho percebe-se que para trabalhos futuros a necessidade da implementação de um log de eventos, que possibilitará identificar as possíveis falhas do sistema que serão armazenados através de históricos. Em suma, conseguir obter um resultado positivo em relação à temática da problematização, atingindo assim os objetivos e a proposta empregada para realização do trabalho.

REFERÊNCIAS BOLZANI, Caio Augustos Morais. Tgukfí pekcu" Kpvgnkigpvgu" /" Fqoôvkec." Tgfgu" Fqoê uvkecu." Cwvqocèçq" Tgukfgpekcn0" 1ª edição. São Paulo, SP, Editora Livraria de Física, 2004. FRANCHI, Claiton Moro; CAMARGO, Valter Luís Arlindo de. Eqpvtqncfqtgu"Nôikequ"Rtqitcoâxgku" /" Ukuvgocu" Fkuetgvqu. 2ª edição. São Paulo, SP, Editora Érica, 2010. GEORGINI, Marcelo. Cwvqocèçq" Crnkecfc" /" Fguetkèçq" g" Korngogpvcèçq" fg Ukuvgocu" Ugswgpekcku" eqo" ENR‚u. 9ª edição. São Paulo, SP, Editora Érica, 2010. MACINTYRE, Archibald Joseph. Kpuvcncèùgu" Jkftâwnkecu"/"Rtgfkcku"g"Kpfwuvtkcku. 3ª edição. Rio de Janeiro, RJ, Editora LTC, 2009. PRUDENTE, Francesco. Cwvqocèçq" Kpfwuvtkcn" /" ENR."Vgqtkc"g"Crnkecèùgu"/"Ewtuq"Dâukeq. Rio de Janeiro, RJ, Editora LTC, 2007.

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