Resumo Revista Robótica 101

Diretor-Adjunto Adriano A. Santos, Departamento de Engenharia Mecânica, Instituto Politécnico do Porto · ads@isep.ipp.pt Conselho Editorial A. Loureiro, DEM UC; A. Traça de Almeida, DEE ISR UC; C. Couto, DEI U. Minho; J. Dias, DEE ISR UC; J.M. Rosário, UNICAMP; J. Sá da Costa, DEM IST; J. Tenreiro Machado, DEE ISEP; L. Baptista, E. Naútica, Lisboa; L. Camarinha Matos, CRI UNINOVA; M. Crisóstomo, DEE ISR UC; P. Lima, DEE ISR IST; V. Santos, DEM U. Aveiro Corpo Editorial Coordenador Editorial: Ricardo Sá e Silva Tel.: +351 225 899 628 · r.silva@robotica.pt Diretor Comercial: Júlio Almeida Tel.: +351 225 899 626 · j.almeida@robotica.pt Chefe de Redação: Helena Paulino Tel.: +351 220 933 964 · h.paulino@robotica.pt Design Luciano Carvalho · l.carvalho@publindustria.pt Webdesign Ana Pereira · a.pereira@cie-comunicacao.pt Assinaturas Tel.: +351 220 104 872 assinaturas@engebook.com · www.engebook.com Colaboração Redatorial J. Norberto Pires, Adriano A. Santos, Pedro Serra, José Silva, Mauro Martins, António Pina, António Baptista, Rui Cortesão, Pedro U. Lima, Paula Domingues, Manuel Costa, Miguel Malheiro, Bernardo Almada-Lobo, Américo Azevedo, António Paulo Moreira, Pedro Amorim, Germano Veiga, Ana Magalhães, Vitor Ferreira, Ricardo Barbosa, Mario Klug, Pedro Silva, Carlos Coutinho, Rosário Machado, Ricardo Sá e Silva e Helena Paulino Redação, Edição e Administração CIE - Comunicação e Imprensa Especializada, Lda.® Grupo Publindústria Tel.: +351 225 899 626/8 · Fax: +351 225 899 629 geral@cie-comunicacao.pt · www.cie-comunicacao.pt Propriedade Publindústria - Produção de Comunicação Lda.® Empresa Jornalística Reg. n.º 213 163 NIPC: 501777288 Praça da Corujeira, 38 · Apartado 3825 4300-144 Porto Tel.: +351 225 899 620 · Fax: +351 225 899 629 geral@publindustria.pt · www.publindustria.pt

da mesa do diretor A robótica de Engelberger

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artigo científico MicroHandling: assembling and manipulation of micro parts

4

sociedade portuguesa de robótica RoCKIn 2015

10

automação e controlo Instrumentação e controlo, transdutores e condicionadores de sinal (1.ª Parte)

14

eletrónica industrial Optoeletrónica

16

ficha prática de eletrónica Transístor de potência

20

instrumentação Válvulas de segurança e alívio (2.ª Parte)

24

notícias da indústria

41 42 46 48 52 54

dossier sobre processos industriais Sistemas avançados de produção – uma solução para a competitividade das indústrias nacionais Liderar e gerir um setor de produção Produção sustentável – integração direta de energias renováveis em processos industriais Instrumentação e controlo nos processos industriais PCs industriais: sistemas para a Indústria 4.0

informação técnico-comercial 56 SCHUNK: Indústria 4.0: “a indústria dos componentes de manipulação é um ponto-chave na construção de uma fábrica inteligente” 58 u-remote da Weidmüller 60 Schneider Electric Portugal: A automação industrial está pronta para a IoT 62 LusoMatrix: Soluções avançadas de análise de vídeo em tempo real 64 WEGeuro: Requisitos para motores anti-deflagrantes: energia segura para compressores 66 Rittal responde a 5 pontos para a otimização da configuração e instalação de projetos TI na indústria 68 Schaeffler Iberia: Máximo desempenho dos rolamentos para cabeçotes, graças a novos materiais e melhorias nos processos 70 REIMAN: CHIARAVALLI – gama completa de redutores 72 EPL – Mecatrónica & Robótica: MIR a nova geração avançada de robots móveis

74

1

Diretor J. Norberto Pires, Departamento de Engenharia Mecânica, Universidade de Coimbra · norberto@uc.pt

2

nota técnica Os 5 erros mais frequentes dos programadores de autómatos

robótica

robótica 101 4.o Trimestre de 2015

SUMÁRIO

FICHA TÉCNICA . SUMÁRIO

FICHA TÉCNICA

case study 76 RS Components: A indústria em movimento 78 Siemens: Atualização da versão de um comprovado sistema de controlo de processos!

82 Endress+Hauser Portugal: A importância da correta monitorização do vapor em processos industriais entrevista 84 Industrial Internet of Things como uma “evolução”, e não como uma “revolução”, Pankaj Khurana, Industrial Development Manager da Schneider Electric

86 90 92 96

reportagem 1.ª edição F.Fonseca Day: sucesso garantido 24 000 profissionais na 9.ª edição da MOLDPLÁS PLC 2015: começou a 4.ª revolução industrial RS Components lança novo software de design elétrico para profissionais de engenharia

98 bibliografia Publicação Periódica Registo n.º 113164 Depósito Legal n.o 372907/14 ISSN: 0874-9019 · ISSN: 1647-9831 Periodicidade: trimestral Tiragem: 5000 exemplares INPI: 365794

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Precisão na produção significa um mecanizado mais eficiente com uma maior segurança do processo.

A HEIDENHAIN apresentou o controlo numérico mais atual TNC 640 com ilustrativas demonstrações de uma medição de posição altamente precisa com sistemas lineares e angulares de medida em regulação Closed Loop. Sob o nome de Dynamic Precision, a HEIDENHAIN reúne uma série de funções para uma produção eficiente de componentes de alta precisão que permitem um fresado rápido e sem vibrações mediante a amortização ativa de vibrações (AVD), entre outras funções.

Os trabalhos assinados são da exclusiva responsabilidade dos seus autores.

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A robótica de Engelberger

J. Norberto Pires

robótica

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DA MESA DO DIRETOR

Prof. da Universidade de Coimbra

"Joseph F. Engelberger, americano, físico, engenheiro mecânico e empresário, foi o responsável pelo nascimento da robótica, uma das indústrias mais importantes dos nossos dias, sendo reconhecido mundialmente como o Pai da Robótica. Tinha 90 anos e faleceu no dia 1 de dezembro de 2015 nos EUA. O primeiro robot industrial nasceu da colaboração entre Engelberger e o inventor americano George Devol, estabelecida depois de ambos se terem conhecido em 1956 num coktail. Devol tinha pendente um pedido de patente de uma máquina, “Programmed Article Transfer”, que Engelberger identificou como um robot.

Imaginou como poderia ser construído, como poderia financiar a sua produção e como ele podia ser útil na indústria."

Joseph F. Engelberger, americano, físico, engenheiro mecânico e empresário, foi o responsável pelo nascimento da robótica, uma das indústrias mais importantes dos nossos dias, sendo reconhecido mundialmente como o Pai da Robótica.

Tinha 90 anos e faleceu no dia 1 de dezembro de 2015 nos EUA. O primeiro robot industrial nasceu da colaboração entre Engelberger e o inventor americano George Devol, estabelecida depois de ambos se terem conhecido em 1956 num coktail. Devol tinha pendente um pedido de patente de uma máquina, “Programmed Article Transfer”, que Engelberger identificou como um robot. Imaginou como poderia ser construído, como poderia financiar a sua produção e como ele podia ser útil na indústria. Em 1959, depois de várias associações com empresários e financiadores, foi construído o primeiro protótipo e Devol viu a sua patente ser registada em 1961. Rapidamente Engelberger convenceu a General Motors a utilizar o robot nas suas linhas de monta-

gem, nomeadamente em operações de soldadura. Foi crida a Unimation Inc. que produzia o robot e fazia a sua comercialização. A Unimation desenvolveu vários robots que foram usados na indústria e nas universidades.

Mais tarde, na década de 1980, Engelberger interessou-se pela robótica de serviços e criou a Tarnsitions Research Corporation, uma empresa que desenvolveu o famoso HelpMate, um robot dedicado a aplicações hospitalares, nomeadamente a áreas de geriatria.

Hengelberger viu o seu génio e espírito empreendedor reconhecido pela comunidade científica e industrial, tendo recebido numerosos prémios e distinções.

Faleceu a 1 de dezembro de 2015, deixando um exemplo fantástico da capacidade humana para construir máquinas capazes de nos ajudar, mas também do discernimento necessário para discutir as suas implicações e ser capaz das iniciativas que permitissem discussões abertas sobre o futuro e sobre o caminho que seguíamos.

Pedro Serra1, José Silva1,Mauro Martins1, António Pina2, António Baptista3, Rui Cortesão4 Instituto Pedro Nunes 2 Edilásio Carreira da Silva 3 Centimfe 4 Departamento de Engenharia Eletrónica e Computadores da Universidade de Coimbra 1

Abstract – This paper presents the development of a micro part handling solution for the plastic injection industry. The experimental setup has an industrial cell, which includes micro parts molded by micro injection, inspection systems and assembly lines. A XYZ Cartesian robot is used to assemble the micro parts with two other compatible test parts. The XYZ robot is also responsible of removing the defective micro parts previously identified by the visual inspection system.

Index Terms – microgrippers, micromanipulation, vacuum gripper, micro parts.

robótica 101, 4.o Trimestre de 2015

robótica

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artigo científico

MicroHandling: assembling and manipulation of micro parts

I. INTRODUCTION Microinjection and micro part handling brought new challenges to the molding fabrication but also to manipulation and control. The literature is not clear and assertive to what defines a micro part, but the general community accepts that a micro part is a part that has reduced dimensions or details in the order of micrometer. Manipulation of micro parts presents serious challenges both in the catch and release process. The catch process requires enough force to pick the micro part without damaging it, and in the release process there should be enough force to overcome the strong adhesive force that makes the micro part adhere to the end-effector [1] [2] (gravity forces are rather weak and can be neglected). In this scenario, high precision is required to accomplish micro assembly tasks, creating challenges to the manipulation procedure.

Two types of grippers are used for pick and place operations: micro grippers and vacuum systems. The micro grippers can be split into two categories: active and passive. Passive techniques rely on the contact between micro part and subtract so they depend on subtract surface properties and generally have poor repeatability [2]. Active parts use one or more actuators. These actuators can be piezoelectric which guarantee a great resolution and good response times, but are very expensive. Pneumatic actuators can also be used but their precision is not optimal. Vacuum grippers are typically used in pick and place machines to create pressure differences for catching and releasing [3].

The end effector is not only important for the catch and release task, but also for the course the micro part is going to execute during the operation. Conventional robot arms have a lot of degrees of freedom, so they can be used in systems that need very specific axis travel. However, these robots are expensive. The Delta robots are very used for pick and placing operations due to high repeatability and speed but they are also expensive. Another solution is the XYZ

Cartesian table that allows a high repeatability at a good price, being only capable of linear movements. XYZ Cartesian tables can only execute linear movements and but they are cheaper compared to other robots, having good repeatability and speed.

Currently there are “Pick&Place” machines in the market that are used for SMD (Surface Mount Device) component placement in Printed Circuit Boards (PCB). This type of solution enables (via linear movements and a vacuum system) collecting electronic component coils which are supplied and installed in the correct positions on the PCB. There are many types of “Pick and Place” machines, differing primarily in accuracy, speed, and volume of production. The more economical machines that are typically used for prototyping or little productions do not have the necessary accuracy to handle the micro parts of the production cell. On the other hand, industrial and more expensive pick and place machines offer the necessary resolutions but are hard to integrate in the production cell, due to their high degree of specialization.

This paper presents a manipulation system with high precision, easy to operate, that can be easily installed in industrial cells with a large production capacity.

II. SYSTEM DESCRIPTION The MicroHandling project aims to develop a new production cell targeted for the molds and injection industry. The production cell must effectively integrate the production of microinjected parts, assembling and palletizing. The envisioned production cell is divided into four main parts. The production zone where the micro parts are injected, the palletizing zone where a robotic arm is going to take the parts from the production zone, removing the excess of material and placing the micro parts in trays, the visual control system where the trays are inspected to detect damaged parts and finally the selection and assembly zone where the damaged parts are removed and the different types of micro parts are assembled together.

This article is going to explore the final zone of the production cell where the different parts are assembled.

A. Parts Geometry To validate the production cell and to test both the creation of molds and the injection system, three parts were designed.

These parts are: t a micro part (Figure 1); t a cogwheel (Figure 2); t a pin (Figure 3).

the parts by the nozzle a spring is used. This spring acts as an opposite force when the nozzle is forcing the parts.

D. Vacuum system In order to catch and release the micro parts a vacuum system is used. The vacuum system is designed to use the typical 6 bar pressure.

Two vacuum generators were installed. One is used to control the vacuum in the nozzle to catch and release micro parts and pins and the other one is used to generate vacuum in the other two nozzles, working together with the other vacuum generator to catch and release cogwheels. The vacuum generator for the micro parts and pins is also used to generate a blow.

This blow is fundamental since gravity is not enough to release micro parts and pins from the nozzle.

Figure 7. Photograph of the assembled part.

6

artigo científico

B. Removal The removal of defective parts starts with an indication from the robot. The PLC waits from a file of the vision system with the report about the tray. The PLC then processes this file and sends back the position of the defective parts to the XYZ table. The XYZ table requests the tray with defective parts and a tray containing only good parts from the robot arm. The manipulation system starts to remove the defective parts from the tray, replacing them with good ones. The process can now be repeated until the tray of good parts is empty. At this point, the XYZ table should request a new tray of good parts from the robot.

Figure 6. Gripper transporting a micro part and a cogwheel.

robótica

parts are assembled, the table informs the robot that it can pick up the tray.

A vacustat is used to detect if a part is being picked up. A threshold value is defined and if the value of the negative pressure after picking up a piece is below that threshold it means that the part has not been picked up by the gripper.

III. CONTROL SYSTEM The control system is responsible for the implementation of the two types of operations defined in our project, assembling and removal of defective parts. The controller of the table allows to control the motor of each axis individually, having also digital inputs/outputs to control the vacuum system. The control system has a technical cabinet connected to the vacuum system and PLC to communicate with the robot and the visual inspection system.

IV. CONCLUSION This paper presented a micromanipulation system that can be easily included in industrial cells. The system is fairly simple and can be used in different types and geometries of micro parts.

During the tests some problems with the repeatability of the system were detected due to misalignments between trays and the industrial cell. Micro parts and specially pin small dimensions make any little misalignment a potential problem.

Tray misalignments have been corrected but we are also studying new solutions to solve the problem based on the visual system that can help the XYZ table to correct the final gripper position.

Other improvements are currently being implemented like a pressure regulator to limit the blow in the release of micro parts and pins.

REFERENCES [1] D. A. T. F. F. Arai, “Micro manipulation based on micro physics-strategy based

A. Assembly When the assembly process starts, the XYZ table asks for trays of micro parts, cogwheels and pins. After receiving the trails, the table starts placing the pins in the four holes of each cogwheel.

The number of pins in one tray is not enough to assemble them in every cogwheel so the table must ask for new pin trays until all cogwheels have four pins mounted in. The micro parts are then placed on the top of the pins. The number of micro parts in one tray is also not enough to complete a tray of cogwheels so the table also needs to ask for new trays. When all cogwheel

on attractive force reduction and stress measurement,” in Intelligent Robots and Systems 95. ‘Human Robot Interaction and Cooperative Robots’, Proceedings. 1995 IEEE/RSJ International Conference on (Volume:2), Pittsburgh, PA, 1995; [2] B. K. C. X. L. Y. S. Yong Zhang, “Autonomous Robotic Pick-and-Place of Microobjects,” IEEE Transactions on Robotics, vol. 26, no. 1, pp. 200-207, 2010; [3]

B. M. ,. W. A. Zesch.W, “Vacuum tool for handling microobjects with a NanoRobot,” in Robotics and Automation, 1997. Proceedings., 1997 IEEE International Conference on (Volume:2), Albuquerque, NM, 1997.

Pedro U. Lima Professor do IST, Investigador do ISR, Coordenador do projeto RoCKIn pal@isr.tecnico.ulisboa.pt

O Instituto de Sistemas e Robótica (ISR) do Instituto Superior Técnico (IST), é a instituição coordenadora do projeto europeu RoCKIn – Robot Competitions Kick Innovation in Cognitive Systems and Robotics (http://rockinrobotchallenge.eu), aprovado ainda no âmbito do 7.º Programa Quadro da União Europeia (Tecnologias de Informação e Comunicação). O projeto RoCKIn é uma Coordination Action que iniciou as suas atividades em janeiro de 2013 e terminará em dezembro deste ano, e que visa estimular a investigação em Robótica através de competições de robots em torno de ambientes domésticos – RoCKIn@ Home (http://rockinrobotchallenge.eu/home.php) e industriais – RoCKIn@Work (http://rockinrobotchallenge.eu/work.php), envolvendo a cooperação de robots e sensores em rede. Outros parceiros são a Universidade de Roma “La Sapienza” e o Politecnico di Milano (Itália), a Hochschule Bonn-Rhein-Sieg e a fabricante de robots KUKA Roboter (Alemanha), e a empresa de comunicação Innocentive (Inglaterra).

robótica

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SOCIEDADE PORTUGUESA DE ROBÓTICA

RoCKIn 2015

O financiamento pela Comissão Europeia das competições de robots para estimular a investigação e a transferência de tecnologia através da Robótica é recente e teve expressão apenas no final de 2011, quando foi lançada a primeira chamada de projetos deste tipo. No entanto, não só as competições de robots se configuravam já internacionalmente como um fator novo e muito importante de desenvolvimento da investigação, educação e disseminação – sendo o RoboCup, que teve a sua primeira edição em 1997, possivelmente o melhor exemplo deste facto - como outros países haviam começado a nelas apostar de uma forma clara e com financiamentos mais significativos – em particular os EUA, através da DARPA Grand Challenge, que teve a sua primeira edição em 2004. Mas agora a Europa parece disposta a recuperar do atraso nesta área, caminhando já para a 3.ª chamada de projetos deste tipo e da criação de Grand Challenges (os Inducement Prizes)

que provavelmente incluirão um desafio em torno da Robótica, com início em 2016. É um progresso importante dos decisores europeus, já que no passado estas competições internacionais levaram ao desenvolvimento de tecnologias (como

os veículos autónomos da Google) e/ou de empresas de sucesso na área (como a KIVA Systems e a Aldebaran Robotics).

Nessa primeira chamada de 2011/12 foram selecionadas e aprovadas duas propostas: euRathlon (em torno de ambientes exteriores, e envolvendo robots terrestres, aéreos e marinhos) e RoCKIn. O RoCKIn tem algumas caraterísticas distintivas. Tendo nascido de um núcleo de europeus envolvidos no RoboCup desde a sua génese, procurou seguir e expandir as boas práticas desta competição, adicionando-lhes outros aspetos entretanto identificados como cruciais: (i) a realização de Escolas (de verão e inverno), onde várias equipas potencialmente participantes nas competições se juntam e aprendem a usar resultados diversos relativos a subsistemas normalmente usados em robots móveis autónomos nas competições; (ii) o projeto e construção de plataformas de teste que servem como modelo para as usadas nas competições e ficam instaladas em instituições de referência; (iii) o desenvolvimento de métodos de benchmarking, aplicáveis a sistemas robóticos em geral, e testados durante as competições e nas plataformas de teste, projetadas também para apoiar a sua aplicação; e, claro (iv) a realização de competições.

A proposta de projeto incluia 2 competições. A primeira teve lugar em Toulouse, na Cité de L’Espace, com o apoio do LAAS CNRS, entre 28 e 30 de novembro

Instrumentação e controlo, transdutores e condicionadores de sinal

robótica

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Adriano A. Santos Departamento de Engenharia Mecânica Instituto Politécnico do Porto

AUTOMAÇÃO E CONTROLO

1.ª Parte

INTRODUÇÃO Um transdutor é um equipamento que transforma o sinal proveniente de uma grandeza física não elétrica, como a pressão, a temperatura, a humidade, e outros num outro tipo de sinal, normalmente elétrico. Os transdutores, atualmente integrados num único componente, podem ser divididos em três fases de processamento do sinal elétrico de saída em resposta à medida física pretendida (Figura 1). No entanto, o transdutor propriamente dito é o elemento que converte o sinal da grandeza física num sinal de saída elétrico na ordem dos milivolt ou miliampere.

Grandeza Física (pressão, temperatura, humidade, e outros)

Transdutor

Sinal de saída (sinal elétrico)

Figura 1. Princípio de funcionamento de um transdutor.

Nos casos em que os sensores não proporcionam um sinal de saída elétrico há a necessidade de utilizar equipamentos de conversão (condicionamento de sinal) para converter a variação de resistência, por exemplo, os sinais provenientes das sondas de temperatura PT-100 em sinais elétricos com recurso a pontes de Wheatstone. Os equipamentos de conversão, através de uma alimentação elétrica, estabelecem uma relação entre a resistência e a temperatura da sonda tendo como base a resistência em ohms à temperatura absoluta e a resistência à temperatura absoluta de referência. Esta relação é representada pela equação de Steinhard e Hart que relaciona, de forma empírica, a temperatura absoluta T com a resistência R do elemento sensor.

O sinal elétrico de saída é gerado pelo conversor com base na variação da resistência (negativa ou positiva) ocorrida na sonda.

Na Figura 2 apresenta-se um conversor e uma sonda de temperatura (PT-100) usada na medição da temperatura de um dado processo.

Figura 2. Equipamento de conversão e sonda de temperatura PT-100 (Siemens).

O circuito de condicionamento e processamento de sinal é um circuito, elétrico ou eletrónico, capaz de processar o sinal transmitido pelo transdutor, linearizando-o e standardizando-o dentro dos limites da aplicação. As saídas analógicas standardizadas, resultantes dos sinais elétricos destes equipamentos são

realizadas em corrente (0...5, 0...10, 0...20 e 4...20 mA) ou em tensão (0...+5, 0...+10, -5...+5 e -10...+10 V). No entanto, a saída mais utilizada é a saída de 4...20 mA sendo mesmo considerada como a saída universal.

Assim, e a título de conclusão desta introdução, pode-se dizer que com o recurso a transdutores podemos utilizar instrumentação eletrónica para medir, modificar e melhorar o atual estado tecnológico das aplicações industriais.

CLASSIFICAÇÃO E CARATERÍSTICAS DOS TRANSDUTORES Os transdutores poderão ser classificados em ativos e passivos.

Os ativos são aquele que por ação direta da grandeza a ser tratada são capazes de gerar sinais elétricos intrínsecos no elemento sensor. São constituídos por um único elemento que não necessita de alimentação exterior para a obtenção do sinal.

Os passivos são aqueles que necessitam de alimentação elétrica exterior. Nestes enquadram-se os transdutores com princípios de funcionamento baseados na resistividade, capacitância, e outros.

Do ponto de vista do sinal proporcionado na sua saída, os transdutores podem ser classificados em analógicos e digitais que, por sua vez, se poderão subdividir em absolutos e incrementais.

Nos analógicos o sinal de saída é proporcional à magnitude da grandeza física a medir em todo o seu campo de atuação.

Nos digitais, divididos em absolutos e incrementais, o sinal de saída apresenta-se na forma de níveis discretos de tensão associados a valores numéricos preestabelecidos. Estes serão absolutos quando os sinais obtidos são referentes a uma origem fixa e incrementais quando os sinais são referenciados a valores anteriores.

Partindo desta classificação e do modo de funcionamento poderá dizer-se que cada transdutor possuirá uma relação medida-saída, descrita por uma equação teórica ou representação gráfica e como tal, os transdutores apresentam, normalmente, caraterísticas de transferência lineares onde a reta representa a relação de transferência ou a função referência do transdutor. Nos casos de não linearidade deve-se limitar o uso do transdutor ao intervalo de funcionamento em que a resposta se torne linear.

A escolha de um transdutor deverá, então, estar sujeita a uma série de pressupostos fundamentais para determinar a sua capacidade para realizar o controlo de uma dada grandeza física como o intervalo de trabalho (adequado à magnitude da grandeza a medir), a sensibilidade (sinal de saída suficiente por unidade de entrada), a resposta (velocidade de respostas às alterações da grandeza medida), o formato da saída elétrica (saída

Optoeletrónica

robótica

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Paula Domingues Formadora nas áreas de Eletrónica, Telecomunicações, Automação e Comando IEFP – Évora pauladomingues47@gmail.com

ELETRÓNICA INDUSTRIAL

Se analisarmos o espetro magnético, a maior parte das ondas eletromagnéticas são invisíveis, exceto aquelas que correspondem à luz visível.

Cada frequência, f (Hz), emitida, corresponde a um comprimento de onda, λ (metros), e transmite-nos a sensação de uma cor.

A visão humana vê cores distintas, consoante o comprimento de onda da luz. A frequência, f, e o comprimento de onda, λ, estão relacionados com a velocidade da luz, c, através da seguinte relação matemática: c = λ.f A Tabela 1 mostra o comprimento de onda e o intervalo de frequências relativos a cada cor.

Tabela 1. Comprimento de onda e frequência das várias cores.

Cor

Comprimento de onda (A = 10-10 m)

Frequência (1014 Hz)

Violeta

3900 – 4500

7,69 – 6,65

Anil

4500 – 4550

5,65 – 6,59

Azul

4550 – 4920

6,59 – 6,10

Verde

4920 – 5770

6,10 – 5,20

Amarelo

5770 – 5970

5,20 – 5,03

Alaranjado

5970 – 5220

5,03 – 4,82

Vermelho

6220 – 7800

4,82 – 3,84

Um dispositivo optoeletrónico é qualquer dispositivo que tem a capacidade de transformar a energia luminosa em energia elétrica ou a energia elétrica em energia luminosa. Exemplos de dispositivos optoeletrónicos são o LED, o foto-díodo, o fototransístor, o foto-SCR, o foto-triac, entre outros.

O LED (Light Emitter Diode) é um semicondutor especialmente construído para emitir radiação luminosa. O material utilizado no seu processo de fabrico determina o comprimento da onda produzida e, consequentemente, a sua cor. São utilizados o arsenieto de gálio, fosfato de gálio e fosfato de arsenieto de gálio, com diferentes composições que determinam a cor da luz emitida pelo LED. Os primeiros LEDs a serem fabricados eram exclusivamente vermelhos. Atualmente são fabricados LEDs de várias cores, nomeadamente amarelo, verde, vermelho, azul, laranja, ultravioleta e infravermelho.

Os LEDs de infravermelhos são bastante utilizados em sistemas de comando à distância.

Figura 1. LED emissor e recetor de infravermelhos.

Da mesma forma que existem componentes que emitem luz quando entram à condução, também existem componentes que entram à condução quando recebem uma radiação luminosa. Exemplos deste último são o foto-díodo, a foto-resistência, o foto-transístor, entre outros.

O foto-díodo é um semicondutor que entra à condução quando incide sobre a sua junção PN uma radiação luminosa.

Este é um componente que funciona quando polarizado inversamente. A corrente produzida por um foto-díodo não é constante para todos os comprimentos de onda. Se submetermos um foto-díodo a diversas luzes de intensidades equivalentes, mas de cores diferentes, observamos que a corrente percorrida pelo dispositivo toma valores diferentes. Cada referência tem uma curva de resposta que lhe corresponde, de acordo com o comprimento de onda da luz que incide sobre ele. A escolha da referência deve ser baseada nas caraterísticas do componente face às necessidades.

O foto-díodo OPT301 é um exemplo de um foto-díodo que inclui no seu encapsulamento um amplificador operacional, que faz a amplificação do sinal, o que lhe confere uma boa sensibilidade. Assim, para construir um sensor analógico de luminosidade basta alimentar este componente com duas tensões de polaridades opostas relativamente à massa.

Figura 2. Foto-díodo OPT301.

A corrente neste foto-díodo é de 0,47 A/W, ou seja, 0,47 Amperes por cada Watt de iluminação, para uma radiação luminosa com um comprimento de onda de 650 nm.

A sensibilidade deste componente é de 0,47 V/µW, ou seja, cada µA no díodo produz 1 V à saída do componente.

Transístor de potência TRANSÍSTOR DE EFEITO DE CAMPO  MOSFET O transístor de porta isolada (MOSFET) tem este nome em virtude da porta (gate) ser constituída por uma película de alumínio que está isolada do canal por uma camada de óxido de silício (isolante).

Existem dois tipos de MOSFET: o de empobrecimento (ou depleção) e o MOSFET de enriquecimento (ou acumulação).

Os MOSFET podem ainda ser classificados nos seguintes tipos: NMOS (canal tipo N), PMOS (canal tipo P) e CMOS.

Podemos observar as curvas caraterísticas dos MOSFET tipo N.

ID(mA)

ID(mA) 8

6

6

4

4

4V

2

2

VGS = 1V

0

0 1

D

4V

8

2

3

4V

5

4 VGS(V)

10

15

20 VGS(V)

D

G

G Enriquecimento S

S

Manuel Costa ATEC – Academia de Formação

Canal n

Empobrecimento

lD

Canal p

lD

Canal n VGS n

+ V GS -

VDD

n

RD

VGS > 0 VGS = 0 VGS < 0 VDD

robótica

VGS

lD

+ U DD -

p

-VGS

16

FICHA PRÁTICA de ELETRÓNICA

Figura 3. Curvas caraterísticas do MOSFET de enriquecimento tipo N.

VDS

VGS = VP

Figura 1. MOSFET. ID

O MOSFET de enriquecimento está normalmente bloqueado, enquanto não se aplicar uma tensão positiva entre a porta e a fonte. Se aplicarmos uma tensão negativa, o MOSFET de enriquecimento não funcionará.

O MOSFET de empobrecimento funciona com uma tensão positiva ou negativa na porta.

Na Figura seguinte estão ilustrados os símbolos e polarizações respetivas das portas dos MOSFET de enriquecimento e empobrecimento, tipo N e P, respetivamente.

Enriquecimento D Canal n

lD

Empobrecimento +

Substrato VDS

G + V GS -

S

-

D

lD

+

Substrato VDS

G - V + GS

S

Modo de Depleção

-

Canal p

G - V + GS

Substrato VDS S

+

+ V GS -

Figura 2. MOSFET de enriquecimento e empobrecimento.

VGS

Figura 4. Curvas caraterísticas do MOSFET de empobrecimento tipo N comparativamente com o de enriquecimento.

Na Figura seguinte está representado o controlo de um motor através de um MOSFET. Normalmente são utilizados em comutação de alta frequência, em sistemas inversores no controlo de motores, geradores de alta frequência para indução de calor, entre outros.

-

+9 a 48 V 1N4002 M

-

lD G

Modo de reforço

VP

S1

lD

IDSS

100 MΩ

Substrato VDS

1 MΩ S

+

Figura 5

IRF 640

Válvulas de segurança e alívio

robótica

20

Miguel Malheiro Eng.o Eletrotécnico, Ramo de Automação, Controlo e Instrumentação – FEUP mcbmalheiro@gmail.com

instrumentação

2.ª Parte

7. TIPOS DE CASTELOS O castelo em válvulas é sempre a parte superior e nas válvulas de segurança é onde fica alojada a mola, os suportes da mola, a haste e o parafuso de ajuste utilizado para alterar a pressão de ajuste em função de alterar a carga da mola sobre o disco. Ao separar o castelo do corpo tem-se acesso a todos os componentes internos da válvula. O capuz e a alavanca de acionamento também são montados na parte superior do castelo.

Nas válvulas de segurança ou segurança e alívio normalmente são utilizados dois tipos de castelos: aberto ou fechado.

Nas válvulas de alívio é utilizado apenas o castelo do tipo fechado.

O tipo de castelo é escolhido de acordo com o tipo de fluido: t se compressível ou não; t se a temperatura é elevada; t se o fluido deve descarregar diretamente para a atmosfera ou para um coletor fechado; t se o fluido é tóxico ou inflamável.

7.1. Castelo aberto Uma válvula pode ser utilizada com castelo aberto sempre que o fluido de processo possa ser descarregado para a atmosfera.

O castelo aberto fornece uma proteção à mola contra os efeitos da temperatura de processo, mantendo as mesmas

Figura 12.5. Válvula de segurança e alívio com castelo aberto.

caraterísticas mecânicas, além de aumentar a troca térmica entre a mola e o meio ambiente, diminuindo a tendência ao relaxamento da força desta devido à temperatura e mantendo a constante elástica e o valor da pressão de ajuste inalterados, mesmo após vários ciclos operacionais. Esse tipo de castelo evita a formação de condensado durante a abertura da válvula, sendo muito comum em processos que operam com vapor d’água saturado. Por outro lado, ele também expõe a mola aos efeitos corrosivos do ambiente externo.

A Figura 12.5 mostra uma válvula de segurança e alívio com castelo aberto utilizada na proteção de vasos de pressão ou em tubulações.

(a)

Figura 12.6. Esquema de forças numa válvula estilo convencional.

7.2. Castelo fechado É utilizado para proteger a mola contra intempéries ou de ambiente corrosivo, e não é necessário quando o fluido pode ser descarregado diretamente na atmosfera. Deve ser utilizado obrigatoriamente quando a válvula funciona com pressão no lado da descarga, (contrapressão superimposta) constante ou variável, nesta última somente para valores inferiores a 10% da pressão de ajuste.

Esse tipo de castelo pode alterar a constante elástica da mola, reduzindo a pressão de ajuste da válvula devido à falta de troca térmica. Isto causa uma redução na força exercida por esta sobre o disco de vedação em função de dois fatores: t material de construção da mola; t diferencial de temperatura entre a de operação do fluido e a temperatura na qual as caraterísticas mecânicas da mola começam a ser influenciadas.

A pressão de ajuste das válvulas que utilizam castelo fechado deve ser limitada pela classe de pressão do flange de entrada de acordo com os valores determinados pelas Normas.

7.3. Contrapressão É definida como a pressão existente na saída de um dispositivo de alívio de pressão em função da pressão no sistema de descarga. Essa contrapressão pode ser

(b)

DOSSIER

Sistemas avançados de produção – uma solução para a competitividade das indústrias nacionais Bernardo Almada-Lobo, Américo Azevedo, António Paulo Moreira, Pedro Amorim, Germano Veiga INESC-TEC Liderar e gerir um setor de produção Kaizen Institute

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Produção sustentável – integração direta de energias renováveis em processos industriais Ana Magalhães, Vitor Ferreira e Ricardo Barbosa INEGI

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Instrumentação e controlo nos processos industriais Paula Domingues IEFP – Évora

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PCs industriais: sistemas para a Indústria 4.0 Mario Klug RUTRONIK Elektronische Bauelemente GmbH

A indústria em geral e os processos industriais em particular sofreram, ao longo dos anos, constantes evoluções que deram origem a novos paradigmas que caraterizaram as diversas revoluções industriais.

Durante o século dezoito (1712-1913), aproximadamente há 300 anos, com o surgimento da máquina a vapor e com as inúmeras invenções de James Watt, iniciou-se a mecanização das fábricas, aumento da produtividade da indústria têxtil, dando origem à primeira revolução industrial. Posteriormente, com a introdução da linha de montagem por Henry Ford em 1913, desenvolveu-se o conceito da produção em massa, que popularizou o produto, a produção em escala, e que conduziu ao aumento da eficiência, da produtividade e à diminuição dos custos. A segunda revolução industrial massificou a produção.

Posteriormente, passados cerca de 60 anos (1913-1970), com a introdução do Autómato Lógico Programável (PLC) e do computador nos processos industriais, entramos na era da automação, dando início à terceira revolução. A introdução destes equipamentos permitiu a implantação de sistemas de controlo eletrónicos,

sensores e dispositivos capazes de gerir uma grande quantidade de variáveis de produção, a tomada de decisões de controlo de dispositivos de forma autónoma com resultados na qualidade dos produtos, no aumento da produção, na gestão dos custos e na segurança na produção.

Esta terceira fase estendeu-se por cerca de 40 anos (1970-2010), inaugurando uma nova era cujo maior protagonista é a Internet, já amplamente utilizada como canal de comunicação entre pessoas, que agora está a ser transportada para o meio industrial com os seus conceitos, adaptados a máquinas e equipamentos.

A Internet encontra-se, atualmente, na indústria, no meio produtivo, pelo que devemos pensar num ambiente onde todos os equipamentos e máquinas se encontram ligadas em redes, comunicando entre elas. A visão da Industria 4.0 (quarta revolução industrial) é ainda um conceito e não uma realidade, é uma evolução dos sistemas produtivos industriais, em que a tecnologia base responsável por este conceito é o IoT – Internet of Things (Internet das Coisas) e o M2M – Machine to Machine (Máquina para Máquina). Com base nestes conceitos pretende-se redu-

zir custos, economizar energia, aumentar a segurança, conservar o ambiente, reduzir os erros, eliminar o desperdício, a transparência nos negócios, o aumento da qualidade de vida e a personalização e a escala sem precedentes. Por outro lado, a utilização de software industriais inovadores, de sensores inteligentes, de tecnologia RFID, de módulos GPS, de sistemas embebidos inteligentes e a descentralização e modularização dos sistemas, terá um impacto fundamental nesta nova fase, pois irá permitir a integração do planeamento, desenvolvimento e produção dos produtos e a abertura de uma porta para a otimização holística do desenvolvimento de produtos e processos de produção.

Conceitos como Totally Integrated Automation (TIA), Digital Enterprise Platform (DEP) e a Integrated Drive Systems (IDS) para aplicações e serviços suportados em IT como a monitorização de condição dos sistemas têm contribuído para a tendência da integração de ferramentas IT nos processos produtivos. Estas ferramentas são já uma realidade.

Adriano A. Santos

robótica

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Dossier sobre processos industriais

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Bernardo Almada-Lobo, Américo Azevedo, António Paulo Moreira, Pedro Amorim, Germano Veiga INESC-TEC1 Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto

DOSSIER SOBRE PROCESSOS INDUSTRIAIS 42 robótica

Sistemas avançados de produção – uma solução para a competitividade das indústrias nacionais Num mundo globalizado e cada vez mais complexo, é consensual a necessidade a nível europeu de criar e implementar estratégias de desenvolvimento que possam garantir, de forma competitiva e sustentável, uma economia crescente alinhada para a criação de emprego e resolução dos desafios societais.

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1

Reconhecendo-se o papel crucial da indústria na recuperação e desenvolvimento da economia europeia, têm sido lançados nos últimos anos diversos programas e iniciativas europeus e nacionais em torno das denominadas Fábricas do Futuro e, em particular, dos Sistemas Avançados de Produção2. Neste contexto de mudança e de desenvolvimento tecnológico, a competitividade das indústrias nacionais passa pela modernização dos seus sistemas de produção. Estes deverão ser flexíveis na adaptação à mudança, responsivos na satisfação de perfis de procura variável e diversificada, e eficientes quer ao nível do consumo de energia e materiais, quer na utilização dos recursos produtivos.

Por outro lado, a adoção de soluções colaborativas pelas empresas, assegurando uma maior interação e integração a montante e a jusante, permitirão a criação de cadeias de valor dinâmicas e digitalmente integradas com ganhos globais de eficiência.

Alinhada com o âmbito e objetivos do programa Horizon 2020, a solução para a competitividade das indústrias nacionais contempla o desenvolvimento e consolidação de soluções que incorporem as dimensões seguintes: t Processos avançados de produção – colocando ênfase no desenvolvimento de processos de produção muito eficientes e suficientemente flexíveis para acomodar alterações na

1

O desenvolvimento de novos métodos analíticos, de tecnologias de produção e de automatização e de novos processos organizacionais e de gestão tem sido promovido no Instituto de Ciência e Tecnologia, INESC-TEC, no âmbito do cluster indústria e inovação. Equipas multidisciplinares dedicadas à ciência, inovação e transferência de tecnologia no âmbito de sistemas avançados de produção, recorrendo a abordagens e tecnologias estado-da-arte,

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procura (ambientes de produção de reduzido volume e elevada variedade); Sistemas inteligentes e adaptativos – focando no desenvolvimento de novos sistemas e equipamentos, combinando soluções inteligentes de robotização, controlo, monitorização e automação; Fábricas inteligentes – envolvendo todo o ciclo de vida das fábricas; utilização de ferramentas que promovam a integração natural dos vários sistemas existentes ao nível operacional no sentido de se promover a otimização da produção (integração de ERP e MES); Plataformas colaborativas e móveis – criando cadeias de valor dinâmicas e digitalmente integradas; Produção humana cêntrica – focando a redistribuição de tarefas produtivas e o desenvolvimento de sistemas de interação homem-máquina, num contexto de trabalhadores altamente qualificados, controlando e interagindo com sistemas automatizados de elevada complexidade; Produção "personalizada" – promovendo o envolvimento do cliente na conceção e na produção de soluções custom-made num quadro de produção flexível e eficiente (evolução do paradigma de produção em massa para um paradigma de personalização em massa); Métodos analíticos – realçando a importância da informação na tomada de decisão ágil, em tempo real e ajustada à realidade do negócio.

Estas sete dimensões terão que ser articuladas em três eixos que garantam a exequibilidade das soluções para o aumento da competitividade das indústrias nacionais num ambiente em constante mudança. O primeiro eixo está relacionado com o desenvolvimento de soluções tecnológicas que permitam atingir novos patamares de eficiência na produção mais customizada.

Para esta evolução física ser materializada urge um segundo eixo que visa a adaptação dos sistemas e processos de apoio à tomada de decisão para esta nova realidade. Por fim, para executar esta mudança é crucial repensar a estratégia das operações para que as organizações acompanhem com suavidade a assertividade nesta transição.

têm vindo a criar e a desenvolver soluções diferenciadoras e com reconhecido impacto no mercado.

2

Como é o caso de várias linhas do Programa Horizon 2020, ou da Innovation for Manufacturing SMEs (I4MS), uma iniciativa para o setor da produção, em particular para as PMEs, tendo em vista o seu acesso a avanços mais recentes de tecnologias da informação e comunicação.

1. SOLUÇÕES TECNOLÓGICAS PARA A FLEXIBILIDADE  KEY ENABLING TECNOLOGIES A competitividade dos sistemas de produção depende largamente da sua produtividade, flexibilidade e capacidade de

Liderar e gerir um setor de produção

robótica

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Kaizen Institute

DOSSIER SOBRE PROCESSOS INDUSTRIAIS

Contribuição e papel da melhoria contínua No contexto económico global e ultra competitivo em que todas as empresas concorrem torna-se vital a aposta contínua na melhoria da qualidade dos produtos e no aumento da rentabilidade. É imperativo as organizações olharem para dentro e perceberem como podem tornar-se cada vez mais rentáveis e competitivas. É com este claro objetivo que cada vez mais empresas implementam estratégias de melhoria contínua (Kaizen). Liderar e gerir um setor de produção assente em estratégias de melhoria contínua permite criar na equipa um espírito de entreajuda com base na transparência e atualização da informação que permite atacar os problemas de forma construtiva e gerar valor de forma crescente.

Kaizen é uma palavra japonesa que significa “melhoria contínua”.

Mais do que um método, é considerada uma filosofia que serve de suporte às organizações no desenho e implementação de processos que permitem a melhoria contínua, de forma sustentada. O objetivo do Kaizen é o de conferir vantagens competitivas através do aumento da produtividade, rentabilização e motivação de recursos, eliminação de desperdícios, redução de tempos de produção ou otimização de equipamentos.

A aplicação no terreno consiste em identificar e eliminar os vários tipos de desperdício que não acrescentam valor aos clientes e que aumentam os custos. A metodologia Kaizen assenta em cinco princípios: Criar Valor para o Cliente, Melhorias no Gemba (local de trabalho), Eliminar Desperdício (Muda), Gestão Visual e Envolvimento dos Colaboradores.

O objetivo é conseguir verdadeiras revoluções culturais. O baixo investimento na resolução de problemas e os elevados ganhos conseguidos justificam a grande vantagem da prática do Kaizen.

Para medir o sucesso desta filosofia as empresas verificam as suas métricas de desempenho mais importantes. Em primeiro

Ana Magalhães, Vitor Ferreira e Ricardo Barbosa Unidade de Novas Tecnologias Energéticas e Gestão de Energia INEGI

DOSSIER SOBRE PROCESSOS INDUSTRIAIS

Produção sustentável – integração direta de energias renováveis em processos industriais

Figura 1. Integração de tecnologias de energia solar térmica com concentração

robótica

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em processos produtivos.

1. RESUMO O presente artigo visa apresentar os resultados de um projeto que consistiu na demonstração da integração de um sistema solar térmico com concentração em processo industrial, desenvolvido e alvo de demonstração na empresa SILAMPOS. A integração direta de tecnologias solares térmicas com concentração com o inerente desenvolvimento de tecnologias de suporte realizado no âmbito deste projeto (sistemas eficientes de transferência e gestão de energia térmica e sistemas de automação e controlo) que a viabilizam é inovadora, única em Portugal e permitirá ganhos efetivos a nível da ecoeficiência dos processos e consequente redução de custos energéticos e da pegada carbónica inerente, além de ser passível de aplicação numa multiplicidade de setores industriais.

2. CONTEXTUALIZAÇÃO 2.1. A integração de tecnologias solares térmicas para alimentação direta de energia térmica a processos industriais A integração direta de energias renováveis em processos industriais tem como principal motivação a atual necessidade de diminuir globalmente os consumos energéticos e os seus impactos. Essa preocupação é ainda mais evidente no contexto de setores industriais onde, além de problemas relacionados com as emissões carbónicas, a fatura energética é, muitas vezes, demasiado pesada tornando-se inevitável agir no que diz res-

peito à racionalização do uso de energia e no recurso a fontes renováveis de energia.

De facto, dados oficiais comprovam que, em Portugal, os setores dos transportes e da indústria transformadora são responsáveis pelo maior volume de consumo de energia final. O setor empresarial, considerando indústrias e empresas de serviços, é responsável pelo consumo de cerca de 41% do total consumido, sendo que grande parte dos processos industriais necessita de energia térmica (calor). As formas de produção de calor para a indústria variam desde caldeiras, geradores de ar quente, fornos e, até mesmo, sistemas de cogeração.

Neste contexto, e para além da utilização de equipamentos mais eficientes e corretamente dimensionados de acordo com as necessidades, também o uso da energia solar pode contribuir de forma importante na redução dos consumos energéticos.

De acordo com alguns estudos publicados, os sistemas solares térmicos industriais poderão cobrir uma fração significativa dos consumos energéticos (eletricidade e calor) em países europeus. Essa meta poderá ser facilmente atingida visto um grande número de processos industriais necessitarem de temperaturas inferiores a 250º C. Em suma a integração de sistemas solares térmicos é um exemplo de utilização de tecnologia eco-eficiente, podendo ser considerado uma solução de melhoria para as empresas com preocupações relativamente à eficiência energética das suas unidades fabris, em particular no que diz respeito ao uso de energia térmica.

A demonstração da referida integração permite: t aumentar a eficiência energética do setor industrial potenciando o uso de fontes de energias renováveis e, dessa forma, reduzindo a fatura energética; t potenciar inovações tecnológicas ao nível do fornecimento energético destinadas a reduzir custos, contribuindo para o aumento da aceitação das tecnologias solares térmicas; t identificar linhas de desenvolvimento nas atuais tecnologias que visem o aumento da sua eficiência; t contribuir para o estabelecimento de um padrão mundial de fornecimento de energia limpa e sustentável; t contribuir para a conservação dos recursos energéticos de Portugal e para a proteção do clima e do ambiente; t contribuir para o desenvolvimento de uma indústria solar térmica portuguesa e de respetivas tecnologias de suporte que seja exportadora e competitiva; t fortalecer a cooperação entre as empresas e instituições científicas no domínio da investigação, desenvolvimento,

Instrumentação e controlo nos processos industriais

Paula Domingues Formadora nas áreas de Eletrónica, Telecomunicações, Automação e Comando IEFP – Évora pauladomingues47@gmail.com

Figura 1. Linha de tratamento de Metais, Oficina de Processos Especiais, IEFP, Évora.

importantes na conquista destes objetivos. Porém, no controlo de processos industriais automatizados, a instrumentação industrial tem um papel fundamental tendo como objetivo, garantir o nível de qualidade e reduzir o desperdício.

A indústria exige sistemas de controlo cada vez mais otimizados. Os processos industriais poderão ser os mais diversos e, para garantir a qualidade, reduzir desperdícios e cumprir prazos, é fundamental poder controlar ou manter constantes algumas variáveis como a temperatura, o PH, a velocidade, a humidade, a pressão, a vazão, a condutividade, entre outros. As variáveis a controlar poderão ser grandezas físicas, químicas ou elétricas e a sua variação interfere sempre no processo.

Num sistema de controlo, através de instrumentos de medição, é possível controlar uma variável, mantendo-a num valor pré-determinado, comparando o valor da variável medida ou a condição do controlador, com o valor de referência – setpoint – e corrigindo valores em função do desvio existente – offset – sem que seja necessária a intervenção humana. Ao conjunto de equipamentos utilizados no controlo de um processo dá-se o nome de malha de controlo.

robótica

52

DOSSIER SOBRE PROCESSOS INDUSTRIAIS

A instrumentação permite-nos, actualmente, monitorizar o comportamento de variáveis de controlo em processos industriais, permitindo-nos acompanhar e optimizar os mesmos.

Com o desenvolvimento da indústria moderna, as empresas são, necessariamente, cada vez mais competitivas. Para garantirem o seu lugar no mercado torna-se fundamental que os seus processos de produção sejam continuamente optimizados e é determinante saber utilizar todas as ferramentas disponíveis.

Produzir com qualidade, reduzindo desperdícios, cumprindo prazos e a um custo mínimo são exigências do mercado atual.

A aplicação de metodologia Lean utilizando ferramentas como 5S, VSMs, POKA-YOKE, TPM, SMED, KAIZEN e KANBAN são muito

MALHA DE CONTROLO

ABERTA

FECHADA

SEM REALIMENTAÇÃO

COM REALIMENTAÇÃO

Figura 3. Malha de Controlo.

Figura 2. Controlo de variáveis no processo.

Um controlo de malha aberta não utiliza a informação sobre a variável controlada no ajuste das variáveis de entrada. Este é um sistema de controlo sem realimentação em que não há nenhuma influência na variável de processo.

Num controlo de malha fechada existe um sistema de realimentação em que a variável controlada é mantida dentro dos limites estabelecidos, ou seja, o sistema de controlo em malha fechada permite regular a variável controlada, realizando ajustes na variável manipulada.

Podemos ter um controlo em malha fechada manual quando é realizado manualmente por um operador, ou automático quando é realizado através de instrumentação.

PCs industriais: sistemas para a Indústria 4.0

robótica

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Mario Klug Senior Marketing Manager Embedded Boards & Systems RUTRONIK Elektronische Bauelemente GmbH

DOSSIER SOBRE PROCESSOS INDUSTRIAIS

Os controladores centrais da automatização progressiva estão ao nível tecnológico dos PCs industriais ou incorporados. Como alternativa aos desenvolvimentos próprios foram entretanto disponibilizados os vários sistemas completos. A questão “Criar ou comprar?” coloca-se não só ao nível executivo como também ao nível dos sistemas.

Para um sistema completo de um fabricante estabelecido de sistemas incorporados, o que importa em primeiro lugar é o tempo de colocação no mercado (Time-to-Market) claramente mais breve e custos de desenvolvimento significativamente mais reduzidos. Torna-se evidente um outro aspeto positivo quando os PCs na instalação são produtivos. Se ocorrer aqui uma falha do sistema ou uma avaria, muitas vezes os PCs de comando proprietários têm de ser sujeitos a uma dispendiosa análise ao nível dos componentes no local, implicando eventualmente a substituição de componentes individuais e, com frequência, não é possível substituir de imediato o sistema completo.

Daqui resultam, frequentemente, custos enormes sobretudo em termos de falhas de produção. Por outro lado, um PC industrial está geralmente ligado ao sistema completo de forma mecanicamente simples, podendo ser facilmente substituído por um modelo de reposição. Consequentemente é possível analisar qual o componente individual que originou a falha sem afetar a operação da instalação.

Assim reduzem-se significativamente os custos de assistência e manutenção.

BOX PCS COMPACTOS Para os sistemas de comando são adequados Panel PCs completos e prontos a usar ou uma combinação de um Box PC com um monitor Open Frame numa cai-

xa própria. Os Box PCs são sistemas compactos, muitas vezes com refrigeração sem ventoinha, que foram concebidos até para ambientes inóspitos. Permitem uma integração ao nível dos sistemas sem necessidade de um investimento em desenvolvimento digno de nota.

Diversos sistemas com designs testados cumprem os requisitos de muitas aplicações industriais diversificadas.

Estão disponíveis Box PCs como solução baseada em ARM, com CPUs Intel ATOM, até soluções de alto desempenho com CPU Intel Core i7. As soluções de refrigeração são sempre dimensionadas e harmonizadas em função dos componentes e do campo de aplicação previsto, para que o funcionamento seguro dos PCs esteja assegurado, mesmo nos ambientes mais inóspitos.

Para aplicações “out of the box” existem os PCs compactos com sistema operativo pré-instalado de origem e mesmo como imagens específicas do cliente, incluindo do software de aplicação. Isto reduz ao mínimo os custos de manutenção na produção da instalação e permite o intercâmbio dos sistemas em qualquer local de operação no mundo.

As aplicações HMI podem igualmente ser construídas com Box PCs. Ao contrário de uma placa com interface LVDS, o PC não tem de estar posicionado junto ao mostrador, o que proporciona uma maior flexibilidade sobretudo para instalações de maior dimensão.

PANEL PCS PARA APLICAÇÕES HMI/MMI Os Panel PCs já vêm com um mostrador integrado como front-end. Os TFTs estão disponíveis em diagonais de 3,5” a 19”, também já combinados com as mais variadas tecnologias táteis. Com pequenas adaptações constituem uma solução económica para muitos tipos de design.

Fabricantes como a Advantech criaram uma boa reputação para esse tipo de sistemas e também implementam soluções específicas para os clientes.

Com base em soluções individuais, estes fornecedores concretizam conceitos que vão desde o Box PC para o comando da instalação até ao Servidor Cloud industrial para o processamento de dados.

Dado que todos os componentes estão disponíveis a longo prazo, a sua aplicação é possível ao longo de vários anos sem alterações no sistema.

SISTEMAS DE 19” OFERECEM ESPAÇO PARA MUITAS PLACAS DE EXPANSÃO Nos sistemas de 19” com backplanes e nos computadores de placa única em slot adequado, a própria placa-mãe tem a forma de uma placa de encaixe. Além disso, os utilizadores podem instalar mais placas de expansão adicionais do que no caso do padrão ATX. Os sistemas de 19” estão disponíveis como barebones (ou seja, sem CPU, memória, armazenamento e sistema operativo) ou como sistemas completos com placas-mãe padrão ou backplanes com placas de processador PICMG, sistema operativo ou imagem específica do cliente. Em geral, todos os componentes aqui usados provêm do portefólio do respetivo fabricante do sistema, que os testam em inúmeros testes, tanto individualmente como associados a sistemas. Desta forma, o fabricante da instalação poupa nos dispendiosos testes de compatibilidade ao nível dos componentes, podendo focar-se nas placas de encaixe e no respetivo funcionamento com a plataforma e o seu software.

Os 5 erros mais frequentes dos programadores de autómatos

Carlos Coutinho Phoenix Contact, S.A.

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NOTA TÉCNICA

Todos os programadores de autómatos cometem erros quando escrevem código. Quer seja como resultado da pressão dos clientes, falta de café ou simplesmente ser distraído na hora errada, eis os 5 erros mais frequentes que os programadores de autómatos cometem e como evitá-los.

NÃO SEGUIR UMA ARQUITETURA BEM DEFINIDA Quando o programa começa a ser idealizado, o código de cada porção deve seguir uma ordem bem definida de integração numa arquitetura. Ao manter parcelas individuais, o programador verá mais facilmente o funcionamento global do programa. Ajudará também a fazer o debug do programa se alguma coisa correr mal, pois cada parte do código está encapsulada na sua própria arquitetura.

Finalmente, o programa terá melhor aspeto e será mais fácil ler o código, pois a quantidade de linhas que aparecerá de uma só vez será baixa.

Infelizmente, quando o próprio programador ou outros programadores trabalham, posteriormente, no código, este começa a perder a individualidade de cada parcela. As variáveis que antes eram locais passam a ser globais e, frequentemente, as saídas dos sinais digitais e/ou analógicos são escritas duas ou

mais vezes durante a execução do programa. O código fica desorganizado e a arquitetura inicial deixa de ser útil para facilitar o debug do programa e desenvolvimentos futuros. Por estes motivos manter a organização do código e o encapsulamento são comportamentos críticos para a longevidade do programa do autómato.

NÃO DOCUMENTAR O CÓDIGO Documentar o código à medida que é escrito e, mais tarde, em que é alterado é fundamental para manter o autómato em operação durante grandes períodos de tempo entre atualizações e correções.

Frases sucintas em cada parcela principal do programa podem poupar muito tempo e dores de cabeça mais tarde. Pode ajudar também o programador a escrever os seus pensamentos no código, os quais poderão ser úteis em idealizar os próximos passos.

Mesmo que o código faça sentido no momento em que é escrito, os 5 minutos que são gastos a explicar o motivo da utilização de uma técnica específica serão rentabilizados quando, meses mais tarde, o mesmo programador ou outro têm de decifrar o que se está a passar.

Frequentemente, o código original será afetado por correções, atualizações e novas funcionalidades. Se a documentação não é atualizada com o código, então observa-se o aumento da dificuldade de interpretação do programa e, consequentemente, perda de tempo em atualizações e, eventualmente, o perigo de provocar danos materiais do processo controlado pelo autómato.

CRIAR VARIÁVEIS REDUNDANTES É fácil criar variáveis redundantes, isto é, variáveis cuja utilidade é a mesma. À medida que as instruções do código são escritas, também as variáveis são criadas ou são utilizadas de uma tabela previamente escrita. Acontece que, num estado de desenvolvimento avançado dos programas, as variáveis são tantas que mais uma variável interna, ou flag, não tem impacto. O problema é quando estas flags são utilizadas pela executar parcelas do programa que não podem correr em simultâneo. Imagine ordens de avanço e de recuo: apenas uma destas ordens pode ser executada de cada vez; não faz sentido as duas ordens em simultâneo.

O propósito das instruções de Texto Estruturado (Structured Text) IF e ELSE é precisamente para a lógica de OU EXCLUSIVO. Apenas uma variável é necessária. Se a variável é verdadeira executa uma parcela do código; caso seja falsa executa outra parcela. Mas nunca as duas parcelas são executadas em simultâneo.

NÃO REUTILIZAR CÓDIGO Além de ser mais fácil manter e interpretar o programa, a razão pela qual é muito importante isolar e encapsular parcelas

A indústria em movimento

robótica

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RS Components Tel.: +351 800 102 037 · Fax: +351 800 102 038 marketing.spain@rs-components.com · pt.rs-online.com

case study

RS Components analisa o mundo do controlo de movimento examinando o fantástico leque de máquinas e dispositivos disponíveis para os designers.

Em função da história defendida ocorreram duas ou seis revoluções industriais. A primeira, a mecanização em massa, não é questionável. Contudo, existe controvérsia sobre o conceito de linha de produção de Henry Ford, o controlo numérico a partir de fitas e cartões perfurados, o controlo eletrónico a partir de relés e dispositivos de estado sólido, as redes e as interligações e, por fim, num estado embrionário, a Indústria 4.0 baseada na tecnologia associada à Internet das Coisas (IoT).

Não há qualquer dúvida que Henry Ford revolucionou a produção e que a Indústria 4.0 irá resultar numa imensa mudança de paradigma na forma de fazermos as coisas. Contudo, entre um ponto e o outro encontramos o controlo eletrónico e numérico; e foram exatamente estes dois que, em conjunto, causaram o maior impacto na produção ao longo dos últimos 70 anos.

Os primeiros conceitos de controlo de movimento surgiram ao longo da primeira revolução industrial, com mecanismos interconetados acionados por um eixo comum e “perfis de movimento” intermitentes e repetíveis que eram gerados utilizando cames simples. Mais tarde, surgiram outros exemplos em maquinaria impulsionada por vapor, incluindo comboios e bombas a vapor, onde elementos mecânicos eram utilizados para controlar a velocidade e a pressão. De facto, a combinação came comum com eixos é ainda amplamente utilizada em diversos

contextos de produção tradicionais. Em conjunto permitem efetuar o trabalho, é tão simples quanto isso, mas a sua flexibilidade e precisão está anos-luz das abordagens contemporâneas; daí a inexorável migração para servomecanismos e soluções com base elétrica/eletrónica.

O controlo de movimento, na sua forma mais básica, pode ser descrito como um mecanismo para controlar a velocidade, o perfil e também a posição (ou vetor) de um ponto num eixo em relação a um ponto de referência, componente, conjunto ou ferramenta. Aprofundando mais um pouco, um dispositivo básico é composto por um controlador que define um conjunto de instruções de acionamento e depois transmite para um amplificador. O amplificador transforma os sinais de controlo na tensão ou corrente elétrica necessária para ativar um atuador. Para aumentar a precisão, a seguir é implementada a retroalimentação para informar ao controlador da posição ou da velocidade do atuador, possibilitando o fecho do circuito de controlo. Contudo, o processo não termina com o atuador, uma vez que este, que pode ser um eixo acionado de forma elétrica, pode ser utilizado para acionar outros dispositivos auxiliares como caixas de engrenagens ou parafusos de esferas, que requerem mais retroalimentação para garantir a precisão.

Este controlo de movimento pode ser gerado de diversas formas e os designers devem ter em conta a precisão, velo-

cidade, tipo de carga e também a inércia para definirem a metodologia mais adequada para a respetiva aplicação. Devem igualmente considerar os protocolos de controlo mais abrangentes disponíveis, visto existir uma série de redes a partir das quais as soluções de movimentos podem ser acionadas. Estas incluem sinais analógicos básicos, através de protocolos de movimentos dedicados como SERCOS e SERCOS III até barramentos de campo de níveis mais elevados, mas com capacidade para movimentos como EtherNet/IP e EtherCAT. Ao nos afastarmos do acionamento elétrico direto encontramos uma das formas essenciais de controlo de movimento e acionamento, que ainda se encontra amplamente em utilização: os sistemas hidráulicos e pneumáticos. Ambos são capazes de criar movimentos lineares e de rotação, com os sistemas hidráulicos a serem utilizados em aplicações pesadas e os sistemas pneumáticos em utilizações leves. A lógica assim como o controlo das tecnologias hidráulica e neumática tem mudado desde o início, isto porque as soluções de controlo evoluíram consoante a inovação da tecnologia moderna. Atualmente, é frequente encontrar válvulas individuais localizadas no ponto de funcionamento, controlando cilindros e motores de ar utilizando componentes eletrónicos internos descentralizados em relação aos controladores centrais. A tecnologia pneumática, proveniente de empresas como a Parker, SMC e Bosch Rexroth, encontra-se amplamente disseminada pelo mundo industrial, desempenhando funções vitais em diversas indústrias. Embora não seja inerentemente tão concisa como as soluções eletrónicas atuais (principalmente devido à compressão do ar), as infraestruturas neumáticas são utilizadas para uma grande variedade de funções.

O movimento controlado por meios elétricos e eletrónicos é, sem dúvida, a primeira ideia que surge ao falar de controlo de movimento. Considerando a nossa anterior descrição simples, o controlo de movimento baseado em motor consta de um controlador, um acionador (ou amplificador), um motor e toda a re-

Atualização da versão de um comprovado sistema de controlo de processos!

robótica

Siemens, S.A. Tel.: +351 214 178 000 · Fax: +351 214 178 044 www.siemens.pt

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case study

Os fornecedores de sistemas de controlo de processos procuram, cada vez mais, oferecer sistemas que não sejam apenas mais robustos ou potentes, mas que também sejam cada vez mais intuitivos e fáceis de utilizar.

Figura 1. Versão 8.1: a atualização do sistema de controlo de processos SIMATIC PCS 7 oferece muitas inovações e diversos benefícios que daí resultam, tanto para as equipas de projeto, operadores do sistema, ou responsáveis das unidades fabris, através de uma maior eficiência, melhor desempenho e uma utilização mais intuitiva.

Trata-se de um desafio contínuo, tendo em conta a crescente exigência e complexidade dos processos de hoje e a vasta gama de tarefas que os envolvem. Além disso, os requisitos dos diversos grupos de utilizadores de sistemas de controlo de processos variam bastante no que se refere à facilidade de uso, desempenho ou eficiência.

Tanto as áreas de aplicação como as tarefas dos sistemas de controlo de processos não param de evoluir e aumentar.

Inicialmente limitados ao controlo e à monitorização de processos centralizados, a expansão das suas capacidades acabaram por incluir tarefas como o controlo de processos interligados, a gestão de energia, ou o apoio às equipas de manutenção.

As expetativas dos diferentes grupos de utilizadores são tão diversas como

estas tarefas: quer sejam equipas de projeto, operadores ou responsáveis de produção, cada um define prioridades diferentes para o seu sistema de controlo. Com o desenvolvimento da versão mais recente do sistema de controlo de processos SIMATIC PCS 7, as diversas equipas da Siemens tiveram em atenção as inúmeras prioridades e garantem uma engenharia de processos mais eficiente, uma utilização mais intuitiva e – especialmente para os responsáveis das unidades fabris – um maior desempenho.

ENGENHARIA MAIS EFICIENTE A simulação é cada vez mais um instrumento indispensável para se conseguir reduzir o tempo de execução dos projetos e, desta forma, conter os custos dos

mesmos: o sistema de simulação SIMIT, que é também utilizado para o comissionamento virtual de soluções de automação discreta baseadas em SIMATIC, torna o trabalho de engenharia mais eficiente. A simulação do comportamento do processo permite assegurar o correto funcionamento do sistema de automação, por exemplo, no âmbito de testes de aceitação em fábrica (FAT).

A nova funcionalidade Selective Loading of Program Code nos sistemas de automação também visa reduzir significativamente os tempos de comissionamento. Esta nova funcionalidade permite às equipas de desenvolvimento carregar exclusivamente as modificações feitas por eles. Até agora era necessário carregar sempre o programa por completo.

Por um lado, a transferência de modificações individuais reduz o tempo de carregamento contribuindo, por outro lado, para comissionamentos mais flexíveis e significativamente mais eficientes, o que resulta em custos reduzidos, menos erros e num aumento da fiabilidade operacional.

Não são apenas as tarefas individuais que se tornam mais eficazes. Todo o sistema de engenharia é beneficiado. Para isto contribui, por exemplo, a facilidade Multi-User Operator Station Engineering, que minimiza o trabalho de coordenação entre as diversas equipas de desenvolvimento em projetos de grande escala. Até agora, estas equipas tinham de manter registos de modificações manuais quando editavam em paralelo os diversos displays gráficos. Em primeiro lugar para garantir que todas as modificações fossem consideradas e, em segundo lugar, para prevenir que os resultados não fossem mutuamente sobregravados e anulados.

Com a nova versão, este tipo de coordenação deixou de ser necessário, e os erros são minimizados.

A versão 8.1 oferece uma biblioteca de blocos alargada que fornece diver-

A importância da correta monitorização do vapor em processos industriais

Temperatura

Água sub-saturada atu as

u Ág

a rad

Região dupla fase (Vapor Húmido)

robótica

Linhas de pressão constante

numa base instantânea se há água na linha de vapor ou não.

ONDE É GERADO O VAPOR HÚMIDO NUM CIRCUITO DE VAPOR? O vapor húmido pode ser encontrado em qualquer parte num circuito de vapor: t à saída de uma caldeira por estar subdimensionada ou pela qualidade da água; t no circuito de distribuição por via das perdas térmicas; t no ponto de entrega por funcionamento inadequado de equipamento.

Vapor superaquecido

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Ponto crítico

ado atur or s Vap seco

case study

Na generalidade, todos os processos necessitam de energia térmica (vapor), normalmente utilizado para aquecimento ou transferência térmica. Tipicamente é utilizado o vapor saturado, produzido normalmente em caldeiras a gás ou a fuel. As vantagens são óbvias, pois a energia térmica contida no vapor pode ser facilmente regulada através da pressão.

Entalpia Figura 1. Diagrama de Mollier para a água.

Exemplo: Aquecendo Água de 20º C (A) a 100º C (B) é necessário aproximadamente a energia de 4,2 kJ/kg*K (hf ).

Para converter a água (B) em vapor (C) a 100º C e 1013 mbar (abs) são necessários 2255 kJ/kg (hfg). Durante este processo a fração de vapor seco aumenta de 0 para 1.

À medida que o vapor seco passa para o processo, a sua energia é libertada.

Esta energia pode ser quantificada em tabelas de vapor saturado (Entalpia hfg). À medida que esta energia é libertada, o vapor vai ficando húmido, a fração de vapor seco vai reduzir de 1 até 0. O que mudou então foi a combinação da pressão e temperatura durante o processo.

Isto significa que idealmente o vapor entra, por exemplo, num permutador a 3 bar e 144º C e o condensado pode ser encontrado à saída exatamente à mesma pressão e temperatura – a questão é que o vapor sofre uma variação de Entalpia de 2138 kJ/kg (hfg). O problema agora é: se os dois, líquido e vapor, e/ou a qualquer estado no intermédio, podem coexistir à mesma pressão e temperatura, é impossível determinar

a fração de vapor seco simplesmente monitorizando estas duas variáveis. No entanto, hoje não há uma solução disponível para, de forma fácil, determinar

No entanto o vapor húmido é uma ameaça de segurança ou pode ser um problema de eficiência: t podem resultar golpes de ariete; t transporte de sais e minerais pelo sistema de vapor resultando em incrustações ou corrosões; t vapor húmido transporta muito menos energia do que o vapor seco.

Posto isto, é portanto vantajoso receber informação do processo no caso de haver vapor húmido no circuito, ou melhor ainda, medir a fração de vapor

Figura 2. A qualidade do vapor é definido pela respetiva fração de vapor seco "x". Se x=0 a água está saturada; se x=1, o vapor está seco; se x=0,8 significa que 80% da massa de água está no estado gasoso e 20% está no estado líquido.

Industrial Internet of Things como uma “evolução”, e não como uma “revolução”

robótica

84

por Helena Paulino

entrevista

Pankaj Khurana, Industrial Development Manager da Schneider Electric, conversou com a revista “robótica” sobre o Smart Process 2015 e a aplicação da Industrial Internet of Things nos processos industriais e a automação inteligente na competitividade empresarial.

revista “robótica” (rr): A Industrial Internet of Things (IIoT) faz parte do futuro nos processos industriais e nas soluções de automação inteligente?

Pankaj Khurana (PK): A Industrial Internet of Things (IIoT) é uma das principais megatendências de profundo impacto no mercado atual, que continuará a crescer com a constante afluência de novas tecnologias e o mundo de possibilidades que estas nos oferecem. A globalização e o incremento tecnológico estão também a criar novas necessidades em termos de performance e competitividade às quais é apenas possível dar resposta através de um mundo de equipamentos e sistemas inteligentes interligados, a funcionarem como parte de sistemas

maiores, cujo resultado agrega um valor tangível para empresas e cidadãos. O resultado é a potenciação de valores como a eficiência, rentabilidade, segurança cibernética, inovação e a redução do impacto ambiental.

rr: Podemos denominar a IIoT como a 4.ª revolução industrial?

PK: Na Schneider Electric encaramos o advento da Industrial Internet of Things como uma “evolução”, e não como uma “revolução”. Através do tempo, temos vindo a desenhar uma longa história de inovação em arquiteturas abertas e tecnologias com base em Ethernet que têm conduzido os nossos clientes através desta evolução. A IIoT cria um mundo em que os nossos produtos e sistemas inteligentes funcionam de forma conetada, como parte de sistemas agregadores de sistemas.

rr: Uma empresa ou uma indústria que não implemente, ou que ainda não tenha implementado a IIoT terá grandes problemas de competitividade, e consequentemente, de sustentabilidade?

PK: As empresas que vão ter sucesso num mundo cada vez mais interligado e conetado são aquelas que são capazes de compreender que a IIoT veio para ficar e requer uma transição inevitável. O caminho para ter sucesso nesta transição passa impreterivelmente pela adoção de tecnologias pioneiras, e que estão já a ser aplicadas nos mais diver-

sos mercados, como a Ethernet e as arquiteturas abertas.

rr: De que forma está a Schneider Electric a implementar os mecanismos e soluções da IIoT nas indústrias? Há recetividade da parte das mesmas?

PK: As soluções da Schneider Electric são abertas e baseadas em tecnologias de Internet que permitem o acesso seguro a equipamentos e informação a partir de sistemas de controlo para potenciar dados (e big data), analíticas e tecnologias de mobilidade, e oferecer aos nossos clientes um maior controlo sobre o seu negócio: ferramentas essenciais para qualquer empresa na transição para a IIoT, e no caminho para a competitividade e sustentabilidade.

“potenciação de valores como a eficiência, rentabilidade, segurança cibernética, inovação e a redução do impacto ambiental”

1.ª edição F.Fonseca Day: sucesso garantido

robótica

por Rosário Machado e Helena Paulino fotografias por Carlos Teixeira Photography

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reportagem

A F.Fonseca realizou no passado dia 08 de outubro de 2015 a 1.ª edição do F.Fonseca Day, no Hotel Meliá Ria em Aveiro, onde apresentou novas tendências e novas tecnologias.

A iniciativa, que decorreu de forma descontraída num ambiente informal com cerca de 200 profissionais, pretendeu estar próximo daqueles que são mais importantes: os clientes.

Contando com uma participação total de 176 participantes, entre clientes e fornecedores, o programa do evento visou a realização de seminários tecnológicos que pretendem mostrar a visão atual do setor industrial e terciário.

Tiago Carvalho iniciou o evento com o seminário técnico que abordou a segurança tanto em máquinas, edifícios, como em portos e aeroportos. No tema da segurança, o mais importante são os operadores seguros e a produção de máquinas seguras. Enquanto mecanismos associados a uma determinada aplicação com um sistema de acionamento não humano ou animal, realçou as obrigações legais inerentes a fabricantes e utilizadores, através do Decreto-Lei 103/2008, onde o fabricante tem o dever de produzir máquinas seguras, e o Decreto-Lei 50/2005, onde o utilizador deve zelar pelo bom funcionamento, manutenção e segurança das máquinas.

Assim, a produção de maquinaria deverá integrar um rigoroso processo interativo, onde o fabricante deverá realizar uma análise de riscos, um desenho seguro,

estipular medidas de proteção técnica, definir funções de segurança, selecionar os dispositivos de segurança, calcular as dimensões e as distâncias de segurança, bem como a altura do elemento de proteção ótica e informar sobre a existência de riscos residuais. A colocação no mercado implica uma declaração CE, uma chapa de caraterísticas, documentação técnica da máquina e a integração de

um manual de instrução na língua do país sobre a colocação em serviço. Em contrapartida, o utilizador deverá levar a cabo uma inspeção inicial da máquina por pessoas competentes, assim como efetuar inspeções periódicas na máquina de forma a averiguar o correto funcionamento dos elementos de segurança.

De igual modo, Tiago Carvalho referiu a segurança em edifícios, nos portos e nos aeroportos. Através do recurso a sistemas avançados de deteção de movimento, a segurança nos edifícios deverá ser realizada de forma a assegurar uma proteção de bens e equipamentos. Enquanto grandes motores da economia, também os portos devem integrar sistemas de prevenção e proteção de colisões entre gruas e barcos ou materiais. Por sua vez, a segurança dos aeroportos deve ser assegurada através de um sistema de manuseamento e encaminhamento de bagagens e deteção de direção.

“segurança é algo que acontece entre as suas orelhas. Não é algo que possa transportar consigo!”

Posteriormente, Pedro Santos abordou o tema “Segurança e Deteção de Gases”, evidenciando a importância da utilização de equipamentos portáteis de proteção in-

do evento. O aumento de 30% na área ocupada e 60% no número de expositores refletiu-se num maior número de empresas, produtos e marcas distribuídos ao longo de três pavilhões, somando 200 expositores presentes. "Esta realidade é o resultado direto do bom momento que o setor atravessa, com as empresas a apresentarem-se e a investirem no sentido de se afirmarem no mercado", avança José Frazão, promotor do evento.

De forma a proporcionar uma plena visita, a organização distribuiu as áreas das atividades em duas categorias: 1. Máquinas, equipamentos, acessórios e tecnologia para a indústria dos moldes; 2. Máquinas e equipamentos para a indústria dos plásticos. Os expositores esperados neste evento passavam pelos fabricantes, importadores, distribuidores de máquinas, equipamentos, ferramen-

indireta, recorrem a esses mesmos moldes ou peças plásticas para desenvolverem melhor as suas atividades, a participação da MOLDPLÀS era uma premissa importante para muitas empresas.

Dirigida a todos os profissionais do setor, e contando com os mais recentes avanços tecnológicos e com uma distinta oferta de soluções, a 9.ª edição registou uma surpreendente adesão de mais de 24 000 profissionais, complementando assim o considerável crescimento

Uma vez que a indústria de moldes já se assume como uma base da sociedade de consumo e da sustentabilidade produtiva de muitas empresas que, de uma forma direta ou indireta, recorrem a esses mesmos moldes ou peças plásticas para desenvolverem melhor as suas atividades, a participação da MOLDPLÀS era uma premissa importante para muitas empresas.

por Rosário Machado

A EXPOSALÃO – Centro de Exposições da Batalha acolheu, de 28 a 31 de outubro de 2015, a 9.ª edição da MOLDPLÁS – Salão de Máquinas, Equipamentos, Matérias-Primas e Tecnologias para Moldes e Plásticos.

A forte adesão de marcas e profissionais consolidou o evento enquanto marca incontornável da indústria.

robótica

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reportagem

24 000 profissionais na 9.ª edição da MOLDPLÁS

Localizada num dos mais importantes pólos industriais do setor, a MOLDPLÁS pretendeu dar a conhecer as melhores e maiores soluções tecnológicas e as inovações da indústria, aproximando assim a oferta da procura por parte das empresas de forma a concretizar os melhores negócios e parcerias. Uma vez que a indústria de moldes já se assume como uma base da sociedade de consumo e da sustentabilidade produtiva de muitas empresas que, de uma forma direta ou

PLC 2015: começou a 4.ª revolução industrial

robótica

por Helena Paulino

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reportagem

A 22 de outubro contabilizou-se a 10.ª edição do PLC – Produtividade, Liderança e Competitividade, no Hotel Vila Galé, em Coimbra, um evento organizado anualmente pela Rittal, Phoenix Contact e M&M Engenharia (EPLAN). O tema de destaque em 2015 foi a Indústria 4.0 – a denominada 4.ª Revolução Industrial.

Aos cerca de 150 profissionais presentes foram transmitidas as várias evoluções que estão a ocorrer na indústria e nas tecnologias até aos dias atuais e quais serão as tendências para um futuro próximo. Entre muito do que foi dito é necessário reter que existe uma efetiva evolução dos sistemas produtivos industriais, que estão a ser ligados através da partilha de dados e informação, e assim, os processos M2M (Máquina-a-Máquina) e a Internet das Coisas, os dispositivos e os meios são conetados em ambiente produtivo, tomando decisões

de produção, custos e segurança sob o modelo de inteligência artificial previamente definido.

O evento começou com Jorge Mota, Michel Batista e José Meireles a revisitarem os 10 anos de PLC, contando histórias que foram ficando na memória de todos, edição a edição, mostrando algumas fotografias da 1.ª edição, e agradecendo a todos os que comparecem todos os anos ao convite de mais uma edição com o intuito de estarem mais próximos dos fornecedores e, por conseguinte, dos clientes.

“UM MUNDO COM FUTURO” Francisco Chácon, Gestor da EPLAN Iberia, mostrou um vídeo futurista onde surgia um mundo diferente, com mais tecnologia inserida na Indústria 4.0, e ditando que o maior benefício da EPLAN passa por melhorar a qualidade de vida dos clientes. David Santos abordou a Engenharia Inteligente na Indústria 4.0 onde apresentou um projeto que envolve as 3 empresas – EPLAN, Phoenix Contact e Rittal – e representa o futuro da conceção dos processos de fabrico, tendo escolhido como exemplo um caso real de um sistema automatizado para a produção de armários de comando. Aqui a plataforma EPLAN desempenha um papel de relevo ao permitir uma integração plena de todo o fluxo de trabalho interdisciplinar. Dita ainda que o protótipo é essencial numa empresa para normalizar processos e garantir uma ótima prototipagem, sendo sempre necessário existir uma partilha de informação para que os processos se desenvolvam da mesma forma ao longo do tempo. José Meireles ressalvou que o funcionamento de um determinado processo ou indústria não pode parar porque isso acarreta prejuízos: “o fabricante sabe exatamente aquilo que quer, da forma que quer. Nós só fornecemos a plataforma de alcance.”

Standard, interfaces inovadoras, tecnologias de automação inteligentes, produção de produtos personalizados em grande escala e rentabilidade são palavras e expressões que fazem parte do léxico e da implementação de uma Engenharia Inteligente. A Plataforma EPLAN, enquanto coluna vertebral da engenharia, tem uma estratégia de implementação segundo David Santos: fluxo de trabalho desde a simples engenharia até à integração da produção, parametrização e dados consistentes para o desenvolvimento de produtos, valor acrescentado com a combinação de produtos para o processo, integração de processos através da interligação de sistemas e dados de parceiros PLM e métodos inovadores de engenharia com

RS Components lança novo software de design elétrico para profissionais de engenharia

por Rosário Machado

robótica

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reportagem

No passado dia 24 de setembro de 2015, a RS Components anunciou o lançamento de DesignSpark Electrical, o novo software de design elétrico que oferece todos os benefícios àqueles que ainda não utilizam ferramentas CAD elétricas.

Ignacio Yañez, Global Category Marketing Manager da RS Components, deu as boas-vindas aos convidados, agradecendo a sua presença. Prosseguiu com uma breve apresentação do novo software DesignSpark Electrical, uma inovação ao alcance de cada engenheiro, explicando em que é que consiste, os motivos que conduziram ao seu desenvolvimento e o balanço da aceitação da solução no mercado.

O facto de muitos engenheiros ainda utilizarem soluções inadequadas, implicando uma lentidão e pouca precisão no desenho impulsionou o desafio de desenvolver um inovador software de CAD Elétrico que permitisse desenhar com elevada velocidade e precisão implicando, no entanto, um elevado custo e complexidade, os principais obstáculos para o CAD. Seguindo os preceitos das ferramentas de desenho, a implementação do novo sistema tem registado uma grande aceitação, contabilizando 1 milhão de descargas desde o seu lançamento até hoje.

Dirigido a engenheiros elétricos e outros profissionais do setor, o intuitivo novo software, desenvolvido em parceria com o Trace Software International, permite poupar tempo e dinheiro, ao reduzir o número de erros no momento de desenhar quadros elétricos, maquinaria e sistemas elétricos. “Um dos critérios mais importantes na hora de selecionar um CAD elétrico é o tempo de que se necessita para obter o máximo rendimento do software.

A ágil e intuitiva interface de DesignSpark Electrical permite a qualquer profissional que desenhe projetos elétricos familiarizar-se com o software num breve período de tempo”, explica Glenn Jarett, Global Head Product Marketing Manager na RS. Esta nova ferramenta permite às empresas aceder a funções CAD para sistemas elétricos de forma gratuita, ao contrário do custo elevado do software CAD tradicional. O DesignSpark Electrical otimiza, consideravelmente, os métodos de design de sistemas elétricos e de automação e ajuda a melhorar a capacidade de design dos clientes RS, permitindo-lhes competir no mercado de maneira bem mais eficaz.

Miguel Ángel Luján, Diretor da Trace Software, explicou na prática o software, incluindo as suas caraterísticas e funcionalidades, indicando cinco importantes razões para utilizar o DesignSpark Electrical tornando-a, assim, numa ferramenta de design elétrica inteligente e especializada.

FUNCIONALIDADES DE DESENHO ELÉTRICO AUTOMATIZADO O DesignSpark Electrical permite ter em conta o número de cabos e componentes que se produzem de forma automática, as referências cruzadas atualizam-se em tempo real e o software valida o trabalho realizado à medida que se vai desenhando. Se algo não se desenvolver

ANÁLISE TÉRMICA DE MATERIAIS

49,17 €

Autor: Cheila Gonçalves Mothé, Aline Damico De Azevedo ISBN: 9788588098497 Editora: ARTLIBER Número de Páginas: 324 Edição: 2009 (Obra em Português do Brasil) Venda online em www.engebook.com e www.engebook.com.br

Esta é um livro que apresenta os fundamentos teóricos e práticos das técnicas de uma maneira clara e de fácil leitura com aplicações, equipamentos e resultados, além de exemplos experimentais do nosso país, ilustrando a nossa diversidade e potencial industrial em Alimentos, Compósitos, Fibras vegetais, Hidrocolóides, Medicina, Polímeros, Tratamento-Reciclagem e Aproveitamento energético de Resíduos, dentre outros.

As técnicas termoanalíticas como Termogravimetria, Termogravimetria derivada, Análise Térmica Diferencial, Calorimetria Exploratória Diferencial, Análise Mecânica Térmica, Análise Mecânica Dinâmica, Deteção de Gases desprendidos e Análise de Volatilização Térmica, tornaram-se métodos muito úteis na caraterização ou no estudo de propriedades térmicas, no desempenho do material, avaliação de decomposição, controle de reações químicas, falhas de processo e operação, elucidação da cinética e do mecanismo dos processos, além do controle e garantia da qualidade de produtos. Índice: Breve histórico sobre procedimentos térmicos. Fundamentos. Termogravimetria (TG). Análise térmica diferencial/calorimetria exploratória diferencial (DTA/DSC). Análise mecânica térmica/análise mecânica dinâmica (TMA/DMA). Detecção de gás desprendido/análise de gás desprendido/análise de volatilização térmica (EGD/EGA/TVA). Referências bibliográficas. Índice de figuras. Índice de tabelas. Obra da autora.

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BIBLIOGRAFIA

FUNDAMENTOS DA CONFORMAÇÃO  MECÂNICA DOS METAIS

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Autora: Paulo Roberto Cetlin, Horacio Helman

A conformação mecânica dos metais, também conhecida como transformação mecânica de metais, é um campo de grande importância dentro da área de técnicas de fabricação de peças metálicas, e refere -se à mudança de forma e de dimensões de metais através da aplicação de esforços mecânicos externos. Este é um livro dirigido para todos aqueles que trabalham na conformação mecânica, engenheiros de empresas, os que cursam graduação e pós-graduação em engenharia. Apresenta uma abordagem didática e simplificada, visando a aplicação das teorias existentes a situações práticas.

ISBN: 8588098288

Índice: Tensões e deformações. Elasticidade e p1asticidade. Atrito e lubrificação. Fatores metalúrgicos na

Editora: ARTLIBER

conformação mecânica dos metais. Métodos Analíticos para a solução de problemas na conformação

Número de páginas: 264

mecânica de metais. Treftlação e extrusão. Forjamento. Laminação. Exercícios. Referências bibliográficas.

Data de edição: 2005 (Obra em Português do Brasil) Venda online em www.engebook.com e www.engebook.com.br

EVOLUÇÃO DO PENSAMENTO EM GESTÃO

14,95 € 13,46 € ISBN: 9789897231285 Autor: Carolina Feliciana de Sá Cunha Machado, Teresa Carla Trigo Oliveira, João Paulo Davim Tavares da Silva Editora: PUBLINDUSTRIA Número de Páginas: 200 Data de Edição: 2015 (Obra em Português do Brasil) Venda online em www.engebook.com e www.engebook.com.br

Os crescentes desafios que caracterizam os mercados nacionais e internacionais da atualidade impõem que as organizações adotem continuamente uma postura pró-ativa que lhes permita desenvolver e implementar inovadoras e mais efetivas capacidades de gestão. É através de um profundo e crítico conhecimento das principais Teorias de Gestão, a par de reflexões sobre a efetiva implementação de práticas de gestão, que os diferentes atores, interessados e envolvidos, desde o âmbito político, académico e/ou profissional, desenvolvem competências de elevado nível, conducentes a níveis de eficiência e eficácia fulcrais para o sucesso das organizações.

Com particular interesse para todos aqueles que se encontram a desenvolver a sua formação académica na área da Gestão e afins (Mestrados e Licenciaturas em Gestão, Economia, Sociologia, Engenharia, …), o presente livro apresenta também como público-alvo todos os profissionais que, inseridos nas suas diferentes áreas de atuação, precisam adquirir e/ou atualizar os princípios básicos subjacentes a um efetivo conhecimento das questões fundamentais à prossecução das diferentes atividades na área da Gestão.

CINEMÁTICA E DINÂMICA DE ENGRENAGENS  TEORIA E EXERCÍCIOS DE APLICAÇÃO

21,90 € 19,71 € Autor: João Paulo Flores Fernandes, José Manuel Ramos Gomes ISBN: 9789897231360 Editora: PUBLINDUSTRIA Número de Páginas: 256 Edição: 2015 (Obra em Português) Venda online em www.engebook.com e www.engebook.com.br

O principal objetivo desta obra é o de apresentar os princípios fundamentais para o estudo cinemático e dinâmico de engrenagens. Os temas abordados neste livro estão divididos em 6 capítulos. Numa 1.ª fase expõem-se os conceitos básicos e gerais sobre engrenagens, onde se apresentam os tipos de engrenagens, as suas aplicações, a geração dos perfis dos dentes, o princípio fundamental do engrenamento, entre outros.

Posteriormente, são analisados os principais tipos de engrenagens, que vão desde as engrenagens mais simples, até às mais complexas e onde se discutem os principais parâmetros de desempenho, tais como a continuidade do engrenamento, o rendimento, a problemática das interferências, entre outros.

Finalmente, é apresentada a análise dinâmica de engrenagens, vulgo análise de forças, que visa o cálculo dos dentes, o dimensionamento dos veios, bem como a seleção dos apoios para veios. Além dos aspetos mais teóricos, este livro contém ainda um vasto leque de exercícios de aplicação resolvidos, assim como um conjunto de exercícios de revisão de conhecimentos. Trata-se, pois, de um texto de apoio a professores e estudantes do ensino superior, que poderá ser também útil para aqueles que se interessam pelas temáticas relacionadas com as engrenagens. Índice: Aspetos Gerais sobre Engrenagens. Engrenagens Cilíndricas de Dentes Retos. Engrenagens Cilíndricas

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Índice: Equilíbrio Estático – Diagrama do Corpo Livre. Esforços Internos. Tensões – Cargas Axiais. Deformações.

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Em termos de especificações técnicas, esta obra está sustentada na normalização europeia aplicável e no caso particular do cálculo à encurvadura, também se recorre ao euro-código aplicável a estruturas em aço, para além de outros critérios (R.E.A.E., Americano, e outros). Os temas abordados estão divididos em 13 capítulos. Numa 1.ª fase expõem-se os conceitos básicos subjacentes ao equilíbrio estático e diagramas de corpo livre, evoluindo para uma análise detalhada dos diversos tipos de esforços internos e respetivas tensões, culminando numa integração através da análise de tensões compostas, combinação entre tensões normais e de corte, principais critérios de resistência e análise da deformação de vigas. Contém ainda um capítulo final de especificações técnicas referentes a diversos materiais (aços, ferros fundidos, alumínios, e outros) e uma vasta e detalhada gama de perfis normalizados, totalmente sustentados em normas europeias.

Trata-se de uma ferramenta de apoio a professores e estudantes do ensino superior, que poderá ser também útil a todos os profissionais de engenharia que lidam com as questões relacionadas com o dimensionamento/cálculo de equipamentos e estruturas.

robótica

RESISTÊNCIA DOS MATERIAIS

BIBLIOGRAFIA

de Dentes Inclinados. Engrenagens Cónicas. Engrenagens de Parafuso Sem-Fim. Dinâmica de Engrenagens.

feiras DESIGNAÇÃO

TEMÁTICA

LOCAL

DATA

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STEELFAB / MIDDLE EAST

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Índia

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Birmingham

24 a 25

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Reino Unido

fevereiro

info@necgroup.co.uk

2016

www.thenec.co.uk

Exposição de Construção e Dinamização Guimarães

17 a 19

SAR e Universidade do Minho

de Robots

março

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Hannover

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Deutsche Messe AG

Alemanha

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2016

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Exposição na Área da Embalagem

2016

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ROBOPARTY®

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Portugal

seminários e formações DESIGNAÇÃO

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SOLDADURA MULTIPROCESSOS Formação na Área da Soldadura

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2016

INICIAÇÃO À SOLDADURA

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Grijó

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ISQ

Portugal

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www.isq.pt

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AUTOMATISMOS

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Porto

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INDUSTRIAIS – PNEUMÁTICA

Industrial

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TEMPOS E MÉTODOS – ESTUDO Formação na Área da Gestão

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ESPECIALIZAÇÃO EM SISTEMAS Formação na Área da Gestão

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INTEGRADOS DE GESTÃO

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2016

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e Qualidade

OPERADOR/A DE MÁQUINAS

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CENFIM

FERRAMENTA

Metálicas

Portugal

2016

porto@cenfim.pt

a 30 junho

www.cenfim.pt

2017

NEEC – Núcleo de Engenharia Electrotécnica e Computadores

robótica

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LINKS

O NEEC – Núcleo de Engenharia Electrotécnica e Computadores da Universidade Nova de Lisboa foi criado em 1998, sendo um núcleo sem fins lucrativos, que reúne maioritariamente alunos de MiEEC da FCT-UNL. Mas qualquer aluno é sempre bem vindo. O maior objetivo deste núcleo passa por dar possibilidade aos membros de realizarem os seus projetos e de se desenvolverem como profissionais, e nesse seguimento, todos os membros fazem parte de uma equipa com objetivos a cumprir. Neste núcleo existe um Clube de Robótica composto por uma equipa que pretende inovar e navegar na área da robótica. Além disso, através deste website pode ter conhecimento das últimas notícias da área tal como dos eventos mais relevantes. O NEEC e a revista “robótica” uniram esforços numa parceria com vista à divulgação de eventos e outras informações relevantes na área. www.neec-fct.com

Portal de Impressão 3D em espanhol Este é o primeiro portal em espanhol sobre a impressão 3D, fabrico aditivo e outras tecnologias relacionadas. Na Imprimalia3D encontramos as novidades sobre o setor, os últimos desenvolvimentos e inovações, novos produtos e aplicações relacionados com o emocionante mundo da impressão 3D. Neste website encontra ainda as últimas notícias de âmbito internacional do setor do fabrico aditivo, tal como uma grande quantidade de recursos como tutoriais, manuais de utilização, diretório de empresas, catálogo de produtos, blogs e fóruns sobre o setor, publicidade, a somar a uma completa agenda com os eventos mais relevantes e tudo o que decorre relacionado com a impressão 3D. www.imprimalia3d.com

Clube de Robótica O Clube de Robótica da Universidade de Coimbra foi fundado por um grupo de alunos do Departamento de Engenharia de Eletrotécnica e de Computadores para, através de projetos internos e externos, dinamizar a robótica pelos estudantes de engenharia da Universidade de Coimbra. Tal como servir de catalisador e facilitar o desenvolvimento de projetos e o acesso às competições de robótica. Os alunos podem propor o seu projeto, despertar o interesse do mesmo na comunidade e criar uma equipa que ajude a desenvolver. Neste website ainda pode encontrar informações e notícias sobre as várias competições de robótica tal como um conjunto de tutoriais e projetos já desenvolvidos. http://clrobotica.deec.uc.pt

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