MA09web

Problemas e solues 7

Protetores de linha

30

Mercado de robs

10

15Vlvulas direcionais

Mesa XY

9

Controle inteligente:

37Impreciso nas medidas

Sensores de posio

Comunicao serialna indstria usando o protocolo RS-232

39

NDICEN 9 - ABRIL - MAIO/2003

Inversores vetoriais:

33

Este artigo mostra algumas tendnciasdo mercado de robs no Brasil.

Conhea os elementos aplicados no con-trole do sentido de movimento, fora e velo-cidade dos atuadores pneumticos.

A tecnologia de sensor linear: a da magneto-restrio permite a construo de um sensortotalmente sem contato entre o cursor e ele-mento sensor, entre inmeras outras vantagens.

Entenda os conceitos de tomada de me-dio, grandeza e preciso da medida, mos-tra como feita a classificao dos errose apresenta os principais tipos de desvio.

Veja o que pode estar presente, comoperturbao, nas linhas de transmisso deenergia ou de dados, e a maneira de fazer amelhor proteo.

Saiba o que acontece com o motor el-trico no ambiente do controlador e tambmo significado dos eixos Q e D aplicados noprocesso de controle vetorial.

O protocolo RS-232 uma das formasmais usadas para enviar dados de umamquina a um computador, e vice-versa.

Notcias 3

ser o fim dos cartes de entrada e sada?

20A mesa XY uma associao de vrios

componentes eltricos e mecnicos de altaresponsabilidade, preciso e confiabilidade.Esse artigo trata destes componentes.

26

Manuteno preditiva e pr-ativaO que as vantagens das manutenes

preditiva e pr-ativa trazem para os proces-sos produtivos.

44

Entenda como a distribuio do controleinteligente d mais autonomia aos disposi-tivos de campo e muda a configurao b-sica dos processos de automao.

caminha para o "gargalo"

com tecnologia da magneto-restrio

explorando os fundamentos

Analisadores industriaisAqui so apresentados os elementos que

englobam a anlise industrial e tambm osprincipais conceitos da instrumentao ana-ltica

13

Tolerncia geomtrica - 2 parte

52

Vistas ortogonais e foto-realismo

58Crie vistas ortogonais com base em de-

senhos tridimensionais e utilize os recur-sos de renderizao, aplicao de materi-ais e iluminao no AutoCAD.

Conhea os modos de representao doquadro de tolerncia, elementos de refern-cia e principalmente o conceito de campode tolerncia.

Distrbios no fornecimento de energiaVeja os principais tipos e como preveni-los. 46

AUTOMAO

3MECATRNICA ATUAL N 9 - ABRIL/2003

NOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIAS

MECAMECAMECAMECAMECATRNICATRNICATRNICATRNICATRNICANOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIAS

Foundation Fieldbus vira guia de bolsos sete nveis do Foundation Fieldbus e toda asua literatura didtica so descritos por Ian

Verhappen e Augusto Pereira no livro que leva o mes-mo nome. Em formato de Guia de Bolso, o FoundationFieldbus traz os nveis do protocolo, cabeamento, fon-tes de alimentao, documentao, integrao do sis-tema, comissionamento, alm da localizao e repa-ro de defeitos.

Uma srie de grficos e significados de siglas fo-ram incorporados ao trabalho para que o leitor se si-tue dentro da arquitetura de automao industrial. Aproposta do livro tornar-se uma fonte de refernciapara tcnicos e engenheiros me-dida que essa tecnologia vai sen-do explorada. Os autores enfatizamque o guia de bolso FoundationFieldbus no pretende ser um ma-nual completo sobre tudo o que hpara aprender sobre essatecnologia. Ian e Augusto acredi-tam que o Foundation Fieldbus uma tecnologia em constante evo-luo, motivo pelo qual seria impos-svel reunir todas as informaesem um nico trabalho.

Entre um captulo e outro, os autores do dicassobre como sanar dvidas na aplicao doFoundation Fieldbus ou obter a melhor performancedesta tecnologia. Na ltima parte do trabalho, os au-tores apresentam toda a sopa de letrinhas que en-volvem a automao e que so citadas no decorrerdos textos.

Augusto Pereira trabalhou na implantao do pri-meiro projeto de Foundation Fieldbus no mundo (f-brica da Deten, em Camaari Bahia) em 1994. Hdois anos, durante uma reunio da ISA entidade in-ternacional de engenheiros e instrumentistas - ficou

sabendo que o canadense IanVerhappen gostaria de escrever umaliteratura explicativa sobreFieldbus. Augusto, que j detinhaknow-how e material tcnico sobrea tecnologia, aceitou de imediato.

At o final de 2003, os dois au-tores lanaro o segundo livro refe-rente ao assunto. Trata-se de umaaplicao prtica de FoundationFieldbus na Fyncrude Oil & Gas,empresa onde trabalha IanVerhappen.

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Novos softwares paraaquisio de dados

Fluke acaba de acrescentar dois pacotes desoftware sua linha de produtos para aquisi-

o de dados no ambiente industrial. Desenvolvidopela Indusoft, o Fluke DAQ indicado para a confi-gurao de instrumentos e gerenciamento de ten-dncias, enquanto que o Fluke HMI (Human-MachineInterface) amplia as capacidades dos Sistemas deAquisio de Dados. Esta ltima ferramenta apre-senta programao com base na tecnologia orien-tada a objeto para permitir que os usurios expan-dam e integrem com facilidade seus sistemas numgrande nmero de caractersticas disponveis.

Yaskawa traz CLP para o BrasilYaskawa Eltrica do Brasil passou a contar comuma famlia de controladores para implementar

seus projetos de automao no Brasil. A propostada empresa no a de vender o produto de formaisolada, mas sim integrado a projetos onde possafornecer seus painis e inversores de freqncia.Este ltimo produto continua sendo o responsvelpor 50% da receita da empresa no Brasil, seguidode servo-acionamentos (20%), sistemas de enge-nharia (20%) e robs (10%). Em 2002, a empresaalcanou faturamento de R$ 35 milhes crescendo20% em relao a 2001. Em nvel mundial, aYaskawa uma empresa de US$ 3 bilhes.

A A

MECATRNICA ATUAL N 9 - ABRIL/20034

NOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIAS

Cursos e eventosAcompanhe alguns dos Cursos, Feiras e Seminrios que rondam o mundo

da automao industrial. As entidades tcnicas, faculdades e fabricantes apre-sentam vrios temas interessantes que vo desde os sensores e medidoresat os nveis mais complexos baseados em inteligncia artificial.

ISAA Instrumentation, Systems and Automation Society (ISA), atravs de seu

Distrito IV, promove em So Paulo, nos dias 22 e 23 de abril, o curso de Variabi-lidade de processos: causas, conseqncias e auditorias para sua reduo. Jem maio (dias 13 e 14) vez de aprender mais sobre controladores lgicos nocurso A Norma IEC 61131-3 - Programao de Controladores. Maiores infor-maes sobre esses e outros cursos podem ser obtidas pelo telefone (11) 5521-0296, ou atravs do endereo eletrnico: [email protected]

Novitec 2003De 16 a 20 de junho, a cidade de Paulnia (118 km a nordeste de So Paulo)

ser palco do evento Novitec Feira de Novidades em Tecnologias de Automao.Alm de cobrir reas da automao industrial, a feira ter algumas novidadescomo a exposio de ferramentas eltricas, mecnicas, pneumticas, de corte,acessrios para mquinas operatrizes e injetoras. Tambm incluir produtos dosetor de energia, entre os quais, geradores, equipamentos de mdia e alta ten-so, de iluminao e de conservao de energia. Outras informaes pelo telefo-ne: (19) 3844-3019 ou atravs do site da organizadora www.wm2.com.br

Bicsi BrasilTudo sobre cabeamento estruturado, desde normas, infra-estrutura e

automao predial e residencial at chegar planta externa e networking. Esse o foco do evento Bicsi Brasil que acontecer de 20 a 22 de maio (das 12h s20h) no Centro de Convenes Frei Caneca (So Paulo). De acordo com aentidade que promove o evento, o Brasil movimenta por ano US$ 160 milhescom servios de cabeamento. Informaes sobre o Bicsi Brasil-2003 podemser obtidas atravs do (11) 3055-1310.

Automao em processos metalrgicos A Associao Brasileira de Metalurgia (ABM) promover nos dias 15 e 16 de

outubro, em Santos (litoral sul paulista), o VII Seminrio de Automao de Proces-sos. A principal atrao do evento ser a apresentao de solues tecnolgicasvoltadas para a produo de ferro e ao. Na ocasio, a Siemens ir premiar amelhor soluo inovadora em metalurgia. No perodo de 1994 a 2002, o segmentoinvestiu US$ 13,9 bilhes em desenvolvimento tecnolgico. Mais informaespodem ser obtidas atravs do site www.abmbrasil.com.br ou pelo telefone (11)5536-4333 com Luciana Solito.

Altus Partners AutomationCom o objetivo de estreitar o seu relacionamento com o mercado de

automao, a Altus realiza em So Paulo o Altus Partner`s Automation Workshop2003. Em sua segunda edio, o evento ser realizado nos dias 7 e 8 de maio noHotel Novotel-Center Norte (das 13h s 21h). Alm da exposio de produtosparceiros da Altus, o evento tambm ter cursos e palestras. Os visitantes pode-ro mexer em alguns equipamentos no laboratrio (que ser montado no local).Informaes atravs do telefone (51) 589-9521 com Maringela Zambom([email protected])

Simpsio em BauruO Campus da Unesp em Bauru (343 km a noroeste de So Paulo) realizar,

de 14 a 17 de setembro deste ano, o VI Simpsio Brasileiro de Automao Inteli-gente (SBAI). Promovido pelo Departamento de Engenharia Eltrica, da Faculda-de de Engenharia, e pela rede Manufacturing Automation Network, o SBAI promovido a cada dois anos e rene pesquisadores da rea de automao queutilizam tcnicas de inteligncia artificial e reas correlatas. Nos trs dias deevento haver workshop, minicursos e competio de robs mveis autnomos.Mais informaes: (14) 221-6116 c/ Marcelo Franchin ou e-mail:[email protected]

Smar est lanando no merca-do um conversor para sada

discreta, em Fieldbus Foundation,que permite a integrao entre ocontrole de sinal contnuo e o con-trole de sinais discretos. O instru-mento indicado para a geraode alarmes, vlvulas on/off, ati-vao de micromotores, sinaliza-o, acionamentos, controles debombas, esteiras, elevadores eoutras cargas DC e AC.

Batizado de FR302, o produtointegra a faml ia de outrosconversores da empresa que con-versam em Fieldbus: IF302 para4-20 mA; FP302 para presso;DC302 para entradas e sadas dis-cretas; e HI302 para o protocoloHart. Internamente, o FR302 pos-sui dois rels de estado slido e encontrado nas verses: doiscontatos normalmente abertos,dois contatos normalmente fecha-dos e um contato aberto e outrofechado.

A capacidade de Link masterfaz com que o FR302 trabalhe comobackup LAS, aumentando assima disponibilidade do sistema. Se-gundo a empresa, uma interessan-te aplicao a interface paraatuadores eltricos, transformando-os em dispositivos Fieldbus, til ematualizao e reinstrumentao deplantas. O bloco funcional PID Steppode ser ideal em casos onde ne-cessrio modular vlvulas sem arequisio do retorno da posioreal (feedback).

Conversor Fieldbuspara sada discreta

FR302, soluo para interface fieldbus.

A

AUTOMAO


NOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIAS

esponsvel pelo perfeito funcionamento de mquinas, a manutenoganha novos aliados medida que o Brasil desenvolve seu parque

industrial. Alguns desses aliados so os sistemas informatizados queganham espao no mercado devido facilidade que proporcionam a en-genheiros e tcnicos.

Mais conhecidas como softwares de manuteno, essas ferramen-tas deram um grande salto na sub-rea denominada manutenopreditiva. Hoje, h empresas fabricantes de equipamentos, como moto-res e vlvulas, que produzem seu prprio software de manutenopreditiva, ou como preferem alguns software de gerenciamento de ati-vos. Tambm possvel encontrar empresas que trabalham nesse ni-cho de mercado especfico. Encontram-se nessa categoria empresascomo Datastream e MRO Software que, respectivamente, so detento-ras das solues MP2 e Mximo.

J a SKF, outra empresa que possui solues para a manutenoinformatizada, lanou recentemente o aplitude, ferramenta que integra sis-temas para o monitoramento de condies de mquinas, diagnsticosinformatizados e SDCDs (Sistemas Digitais de Controle Distribudo).

Esta iniciativa mais um passo na orientao da SKF em apoi-ar clientes industriais atravs de servios baseados em tecnologiadesenhados para reduzir custos totais da operao, maximizar efi-cincia na manuteno e aumentar a produo por meio daotimizao da eficincia do ativo, comenta Phil Knights, presidenteda SKF Service Division. De acordo com informativo da empresa, oaplitude tem o objetivo de auxiliar na informatizao do processo esuporte tomada de decises.

Manuteno entra na era informatizada

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HP e Microsoft divulgam tecnologia XML no pasma parceria entre a HP e a Microsoft est permi-tindo divulgar a tecnologia XML (eXtensible Markup

Language) em todo o territrio nacional. Nos Estadosdefinidos pelas duas empresas h a participao deum terceiro parceiro que fica responsvel pela sele-o de bolsistas, participantes de empresas e estu-dantes de graduao. Em So Paulo, por exemplo, oIPT Instituto de Pesquisas Tecnolgicas S/A a terceira ponta responsvelpela disseminao de novastecnologias.

Em um ambiente dotado devrios laboratrios, estudantese profissionais podero desen-volver softwares com padresde qualidade reconhecidos in-ternacionalmente. O acesso aessas ferramentas permitir aintegrao de sistemas volta-dos para o varejo, meio ambi-ente e cadeias produtivas.

A criao do centro em par-ceria com a Microsoft represen-

ta a oportunidade de empregar mais recursos no setorde pesquisas, afirma Rodolpho Cardenuto, vice-presi-dente do grupo de sistemas pessoais da HP Brasil.Um dos primeiros projetos acontece com a Associa-o Paulista dos Cirurgies Dentistas, na rea de en-sino a distncia.

O centro de tecnologia XML tambm foi montadona cidade de Recife com a participao do Centro de

Informtica da Universidade Fede-ral de Pernambuco, o Centro de Es-tudos e Sistemas Avanados do Re-cife, a Empresa de Fomento deInformtica de Pernambuco, a QualitiSoftware e o complexo tecnolgicoPorto Digital.

Para o diretor-presidente do PortoDigital, Pier Carlo Sola, o centro trazboas perspectivas para a regio. Ainaugurao do Centro de TecnologiaXML, focado na qualidade do software,representa um passo fundamental naconstruo do ecossistema do PortoDigital, observa.

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postando na expanso do mer-cado brasileiro de computadores

portteis, a Advantech Brasil deveriniciar a fabricao nacional de TabletPCs ainda em 2003. A estratgia dedivulgao da empresa tambm in-clui a reduo de 25% do valor doMobiPanel, seu modelo de Tablet PClanado em agosto do ano passado.

O MobiPanel foi desenvolvido paraoferecer uma soluo wireless quepermita acesso a banco de dados viaInternet ou Intranet em tempo real. Ogrande diferencial sua resistncia,avalia Carlos Alberto Farineli, diretorde tecnologia da Advantech.

Com sistema operacionalWindows CE 3.0 e processador IntelStrongARM de 206 MHz, oMobiPanel foi desenvolvido paraatuar em linhas de produo indus-trial, redes varejistas, distribuido-ras, hospitais, construo civi l ,telecom e empresas de utilities.

Advantech reduz em 25% preo de Tablet PC

So Paulo e Recife j contam com Centrotecnolgico em XML

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Andr Campos/divulgao


NOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIASNOTCIAS

ARockwell Automation cresce 13% e firma parcerias acadmicasRockwell Automation, uma das gigantes daautomao industrial, encerrou seu ano fiscal de

2002 com um crescimento de 13%, o que representaum faturamento bruto de R$ 194 milhes. A rea desensores foi a que representou a maior taxa de cresci-mento com 40%, seguida pela parte de softwares com30%, inversores de freqncia com 22% e centros decontrole de motores com 29%.

Vale lembrar que as empresas de automao noBrasil tiveram flego maior a partir de agosto de 2002com a desvalorizao mais acentuada do real. Os fa-bricantes que importam produtos repassaram parte doscustos, enquanto que as empresas com produo lo-cal tiveram seus preos mais competitivos e abriramnovas portas para a exportao.

Seguindo essa tendncia, a Rockwell Automationenviou 20% da sua produo para a matriz norte-ame-ricana. A exportao j responde por 10% da receitada subsidiria brasileira. As exportaes que tinhampor principal destino a matriz nos EUA, comearam aabrir novas portas, disse Danilo Talanskas, presiden-te da subsidiria brasileira.

A empresa tambm centrou foco na rea acad-mica para aumentar o intercmbio de informaescom professores e com os futuros funcionrios decho-de-fbrica das companhias. Em 2002, ela pa-trocinou a modernizao das instalaes do CPCT Centro de Pesquisa e Capacitao Tecnolgica emAutomao Industrial da USP; ajudou a criar oLaboratrio de Automao Industrial da Faculdadede Engenharia da Fundao lvares Penteado; eassinou acordo com a Universidade de Braslia paraacelerar o processo de aprendizagem do quadro deprofessores e alunos em geral.

Em 2003, a Rockwell pretende aumentar seus la-os com a rea acadmica. Uma das aes prev aconcesso de bolsas de iniciao cientfica para alu-nos que desejam continuar na rea acadmica. Outrofoco de parcerias da empresa acontece com firmasque, at ento, podiam ser consideradas como con-correntes. Foi o caso do licenciamento que amultinacional americana fechou com a Smar. Desde oano passado, a Rockwell passou a desenvolver produ-tos com a tecnologia Foundation Fieldbus. Segundoalguns diretores da Rockwell, o nico objetivo obtermelhores resultados na rea de processo.Talanskas: Exportaes abriram novas portas.

uais so os tipos de robs utilizados no parque industri-al? Quais as tendncias e as aplicaes especiais? As res-postas dessas perguntas esto sendo respondidas no livroRobtica Industrial Aplicao na Indstria de Manufaturae Processos. Editado pela Edgard Blcher, o livro teve acoordenao de Vitor Ferreira Romano, professor da Univer-sidade Federal do Rio de Janeiro e apresenta essa fascinan-te mquina de produo industrial.

Em 256 pginas, o trabalho foi dividido em trs partespara uma melhor organizao dos assuntos. Em Funda-mentos Elementares, o leitor tem uma noo do que es-tuda a cincia robtica; em Robtica Aplicada, o foco apresentar casos tpicos de manufatura; e em Comple-mentos, o leitor fica conhecendo as potencialidades douso dessas mquinas e seu impacto econmico social.

O mundo da cincia robtica

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AUTOMAO


PROBLEMAS E...PROBLEMAS E...PROBLEMAS E...PROBLEMAS E...PROBLEMAS E...PROBLEMAS E...PROBLEMAS E...PROBLEMAS E...PROBLEMAS E...PROBLEMAS E...

Defeitos em contatores...o que fazer?Alaor Mousa Saccomano

Por mais que os dispositivos de acionamento continu-em evoluindo sempre, em muitos casos, equipamen-tos consagrados por sua robustez e desempenho nuncacaem de moda. o velho clich: em time que estganhando...., assim, para manobrar cargas em vriosciclos, o contator (figura 1) ainda o melhor produto.

Ento, veremos algumas dicas que podero salvara situao e melhorar muito o desempenho dos equi-pamentos, que so excelentes para manobrar motorese cargas altamente indutivas, e at puramente resistivas.

Basicamente, um contator uma chave magnti-ca composta de:

- conjunto bobina- conjunto de contatos- carcaa de suporte.Assim, poderemos agrupar os principais defeitos

de modo a abranger as principais partes do contator.

DEFEITOS NA BOBINA

A bobina o corao do contator. graas a elaque o mesmo realiza o movimento automtico de atra-car os contatos. Os principais problemas apresenta-dos com relao bobina so os seguintes:

Queima por subtenso:Quando uma bobina submetida a valores de ten-

so inferiores aos estipulados pelos fabricantes, isto, subtenso, ocorrem a dilatao do conjunto bobinadoe tambm deformaes no suporte da bobina (figura2) de forma que o ncleo fica preso no mesmo. Ten-ses inferiores s definidas na classe de operao(Classe 1: 80% da tenso nominal da mesma paratenso mnima) levam a este tipo de dano. Normal-mente, estes eventos acontecem por distrbios narede de alimentao e quedas de tenso devidas aerros de dimensionamento, sobrecargas na rede, li-nhas muito distantes da alimentao, cabossubdimensionados e maus contatos nas conexes.Uma investigao minuciosa em equipamentos queso geralmente abordados por estes defeitos, obser-vando os problemas causadores j citados, so sufi-cientes para resolver esta situao. Alm de compro-meter e danificar permanentemente o conjunto

No ambiente fabril, os agentes agressores estosempre presentes: atmosferas alcalinas, umidade, vi-brao, variaes de tenso de alimentao, poeiras,leos e solues, entre tantos outros que tendem adiminuir a vida til dos componentes, principalmentedaqueles que possuem movimento, como no caso docontator. E aliando-se a isso, uma manuteno pre-ventiva/preditiva pobre e desconhecimentos sobre as-pectos de cargas e manobras (categorias de empre-go e classe de operao de tenso princpios bsi-cos da norma IEC947-4-1) fazem com que um com-ponente que poderia resistir por quase 1 milho demanobras (dentro dos limites normalizados), no duremais do que seis meses.

Figura 1 - Contator em corte.


...SOLUES...SOLUES...SOLUES...SOLUES...SOLUES

Figura 3 Queima por sobrepresso ou surto.

bobinado, a subtenso pode no propiciar o total fe-chamento dos contatos de fora, levando-os a sedanificarem.

Queima por sobretenso:Quando a bobina sujeita a tenses superiores

ao valor mximo especificado (110% do valor nomi-nal quando em Classe 1), surge este tipo de defeito.Normalmente, surtos e rajadas de tenso (picos dealta tenso) so os responsveis pelo ocorrido. facilmente notado o escurecimento da isolao (fi-gura 3) e deformaes no corpo de bobina (fica umafina faixa escura na isolao). Os surtos de tensoso grandes descargas nicas nas bobinas. As raja-das so caracterizadas por valores pouco menoresque os surtos, mas mais repetitivos.

Os principais motivos para este tipo de defeitoser freqente so o mau dimensionamento do sis-

Figura 2 Queima por subpresso.

tema de alimentao da bobina, a falta de um trans-formador de comando para tambm isolar o coman-do do sistema dos outros compartimentos do cir-cuito e quando um mesmo contator aciona vriascargas indutivas ao mesmo tempo. Em contatoresde comando, deve-se ter sempre em mente o res-peito aos valores da categoria de emprego do mes-mo (na maior parte dos casos AC-15).

Rudo ou zumbido: caracterizado por problemas nos contatores quan-

do tm entre seus ncleos resduos ou partculas s-lidas, ou at o anel de curto-circuito com pequenosrompimentos, quebrando o circuito magntico que responsvel por manter o contator atracado quandoda passagem por zero volts no ciclo da alimentaosenoidal em AC. Em qualquer caso, nunca lixe o n-cleo de um contator, pois remover as camadas pro-tetoras anti-oxidantes, danificando-o por completo.

AUTOMAO


ESPECIALESPECIALESPECIALESPECIALESPECIALREPORREPORREPORREPORREPORTTTTTAAAAAGEMGEMGEMGEMGEM

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ContrContrContrContrControle Inteligente:ole Inteligente:ole Inteligente:ole Inteligente:ole Inteligente:Ser o Fim dos CarSer o Fim dos CarSer o Fim dos CarSer o Fim dos CarSer o Fim dos Cartestestestestesde Entrada e Sada?de Entrada e Sada?de Entrada e Sada?de Entrada e Sada?de Entrada e Sada?

Srgio Vieira

m boa parte das centenasde fbricas e indstrias bra-sileiras, a arquitetura de umprocesso de automao se-

gue uma configurao bsica: nabase do sistema esto os dispositi-vos e sensores; em um nvel acimaesto o controlador lgico progra-mvel (CLP) e as IHMs (InterfacesHomem-Mquina); mais acima esto sistema supervisrio e os siste-mas de gesto. Durante um bom tem-po, esse tem sido o esquema utili-zado quando se pretende automa-tizar um processo industrial. Entre-tanto, novas filosofias de controletm aparecido no ambiente industri-al que mudam um pouco o aspectodessa pirmide.

Uma dessas filosofias a distri-buio do controle inteligente que dmais autonomia aos dispositivos decampo e muda a configurao doesquema descrito acima. Essas pla-taformas so baseadas em PC eutilizam softwares modulares paragerenciamento de ativos integrados.Esse novo conceito apareceu deforma mais abrangente h dez anos,quando percebeu-se que o controlede uma planta industrial poderia serfeito por um PC, em vez de se utili-zar um controlador especfico.

"Ao invs de ter um CLP e umSDCD, voc tem a distribuio docontrole inteligente", diz AugustoPereira, engenheiro da EmersonProcess Management, uma dasempresas que caminha nessa filo-sofia de controle e que j implantouvrios sistemas no pas. Vale lem-brar que esse conceito caminha ape-nas em plantas de processo indus-trial (indstrias de acar e lcool,petroqumica, papel e celulose, qu-mica, petrleo, etc). A filosofia no

empregada em indstrias de ma-nufatura (automobilstica, eletrodo-msticos, etc).

Apesar da distribuio do contro-le inteligente ser apoiada em PC, peloque foi constatado pela RevistaMecatrnica Atual, o controlador l-gico no deixa de existir. "Temosquatro salas de controle e 26controladores", diz Diego Zucal, l-der de automao da Planta Nordes-te da Monsanto. De acordo comZucal, a empresa distribuiu o contro-le com a idia de levar a intelignciapara o campo, porm, algoritmosmais avanados de controle continu-am a ser desempenhados peloscontroladores. "Para quem quer fa-zer alteraes futuras fica complica-do deixar de lado os cartes de en-trada e sada e o mdulo inteligen-te". A Planta Nordeste da Monsanto(Camaari/BA) , que foi inauguradaem 2001, tem 8 mil pontos de con-trole.

Para Paulo Rocha, gerente deproduto, a descida para o campoda inteligncia de controle sempre

aconteceu e nunca vai parar, ouseja, encontra-se sempre em evo-luo. "Os mdulos de entrada esada (I/Os) nunca morrero porqueos controles so mltiplos", prev.Para ele, a inteligncia totalmentedistribuda demandaria uma efici-ncia muito grande dos instrumen-tos de campo, coisa que no acon-tece ainda hoje. "A coordenaodos trabalhos fica muito difcil",disse Rocha, lembrando que siste-mas baseados em PC e, por con-seqncia em Windows, podemapresentar srios problemas.

Terceirizao - Consideradocomo o corao de um processoautomatizado, o controlador lgicoprogramvel, cada vez mais, vemse tornando uma commoditie entreos fabricantes desses equipamen-tos. Hoje, 75% de um CLP base-ado em metodologias de controle,ou seja, software - parte que nopode ser terceirizada. Nesse avan-o, o Brasil perdeu a oportunidadede fabricar o hardware para pasescomo a China e a ndia.


REPORREPORREPORREPORREPORTTTTTAAAAAGEMGEMGEMGEMGEM

C

caminha para oMercado de robs

gargaloonsiderado como ferra-menta-smbolo quando sefala em automao indus-trial, o rob vive um dra-

ma para a disseminao de seu usoe operao no Brasil. H um enor-me interesse no seu emprego emprocessos industriais, entretanto, afalta de treinamento de usurios econhecimentos de programao im-pede seu desenvolvimento no par-que industrial brasileiro.

O gargalo vivido por essas m-quinas acontece, principalmente,nas empresas de pequeno e mdioporte. Nessa faixa industrial de em-presas, o rob fica limitado a exe-cutar tarefas repetitivas, limitando-se produo de um nico produto.Seria muito importante que os usu-rios usufrussem ao mximo a ca-pacidade dessas mquinas para aproduo de diferentes produtos,avalia Vitor Ferreira Romano, profes-

sor do Departamento de EngenhariaMecnica, da Universidade Federal doRio de Janeiro.

Dados da Rede de Automao daManufatura (Manet) estimam que 60%dos robs instalados no Brasil estoexecutando servios de solda e, mes-mo assim, sem muita criatividade naexplorao dos parmetros dasoldagem. Geralmente, essas mqui-nas caminham na aplicao sol-dagem/pintura, caracterstica bsicadas multinacionais de veculos, asquais, respondem por 80% da basede robs instalados.

Poucos robs so aplicados namontagem, insero de chips e ou-tras tarefas menos convencionais eque alavancariam a pequena e mdiaempresa de base tecnolgica, co-

menta Jos Reinaldo Silva, profes-sor do Departamento de Mecatrnicada Escola Politcnica da Universi-dade de So Paulo. Juntamente como professor Vitor Romano e outrosquinze pesquisadores de vrias Uni-versidades do pas, ele coordena aRede Manet.

Para resolver o problema dereprogramao de robs, a ter-ceirizao tem sido apontada pelospesquisadores como a alternativamais econmica que as empresasesto encontrando para reprogramarrobs. Os raros profissionais exis-tentes no mercado ficam encarrega-dos de elaborar todo o planejamen-to e treinamento necessrios para aaplicao pedida pelo cliente.

Se o rob pode desenvolver ou-tras funes dentro de uma empre-sa, qual seria o motivo ento para avulgarizao do uso dessa mquinae o desinteresse em reprogram-lo?

Srgio Vieira

O Brasil possui hoje 7 mil robs instalados.H dez anos no passavam de 500.


AUTOMAO



Talvez a resposta esteja dentro daindstria automobilstica que, comofoi citado acima, concentra a maio-ria dessas mquinas.

Empresas como Ford, GM eVolkswagen possuem em mdia 200robs instalados em diversos seto-res da fbrica (soldagem, pintura eestamparia). S a Ford instaloumais de 240 robs na sua unidadede Camaari (BA), inaugurada emoutubro de 2001. Por se tratar deempresas estrangeiras, a decisode quais, quantos e como essesrobs sero utilizados, vem dasmatrizes.

Nesse cenrio, as aplicaesde cada rob esto intimamenteassociadas a sua funo dentro dacadeia produtiva, comenta VitorRomano. As montadoras promo-vem o treinamento dos tcnicosque iro operar os robs, segundoas caractersticas operacionais queeles devem enfrentar no dia-a-dia.Essas operaes podem ser en-contradas em qualquer outra plan-ta industrial j em funcionamento,seja na Europa, EUA, Argentina ouTurquia. Isto significa que o apren-

dizado segue o know-how pr-exis-tente e tem um forte componenteprtico e imediatista. Com essaforma de aprendizado, as mon-tadoras tm conseguido suprir asnecessidades do mercado au-tomotivo que so volume de pro-duo e similaridade de operaesrealizadas, mesmo que em mode-los de veculos diferentes.

O desinteresse em programaode robs pode ser sentido em cur-sos realizados por empresas comoa Yaskawa, uma das quinze fabri-cantes que atuam no pas. Houvevrios cursos que realizamos queno apareceu ningum, argumen-ta Jos Luiz Rubinato, gerente ge-ral da Yaskawa Eltrica do Brasil.Na sua avaliao, o mercado brasi-leiro consome hoje em torno de 100robs/ano. Aumentos significativosnesse nmero s acontecem quan-do h a implantao de fbricasmultinacionais, como foi o caso daFord. Vale lembrar que fatos comoesse no acontecem todo dia noBrasil. Na Yaskawa, o faturamentocom robs representa 10% da re-ceita.

Na Kuka Roboter, que tem apenaso rob industrial como produto, o par-que instalado j chega a 900 unida-des. Seu principal cliente aVolkswagen (VW) que tem apenasrobs dessa marca em todas as suasplantas industriais. Parte das suasvendas comea a caminhar para aindstria alimentcia, produtos de hi-giene, autopeas, polimentos de me-tais, etc.

Para os pesquisadores, a base ins-talada e que deve ser operada no dia-a-dia mais importante que o nme-ro de unidades vendidas. Mas, mes-mo nesse ponto, parece que h umdficit na mo-de-obra qualificada.Boa parte dos cursos oferecidos sotericos, as partes de aplicao, in-sero no cho-de-fbrica, flexibilida-de e reaproveitamento de tarefas noso sequer citadas, argumenta JosReinaldo, lembrando que os profissio-nais se formam engenheiros mecni-cos, mecatrnicos, eltricos e algunsem Cincia da Computao. Nenhumdeles vai trabalhar para uma firma queprecisa de um bom tcnico programa-dor offline. A grande maioria dos tc-nicos que operam os robs tm cur-

40% do preo de um rob corresponde aos impostos.

fotos: ABB/divulgao



sos de curta durao e voltados ape-nas operao bsica do equipamen-to, em geral fornecidos pelo prpriorepresentante da marca.

Jos Reinaldo v a necessidadeda pequena e mdia empresa explo-rar a flexibilidade de sites e mqui-nas para promover a sua insero nomercado moderno, e isto implica emcontar com tcnicos um pouco maisespecializados. Na sua opinio, oServio Nacional de AprendizagemIndustrial (SENAI) o nico lugar doBrasil onde se formam tcnicos paraaplicaes gerais de Robtica.

Pouco gente sabe, mas a Ro-btica uma cincia que rene vri-as reas do conhecimento.Alm do aspecto de programao,para que um rob possa funcionar, necessrio ter as mnimas condi-es para sua instalao fsica, dis-ponibilidade de energia, unidades depotncia corretamente dimensio-nadas, escolha de garras e fer-ramentas adequadas, lay-out docho-de-fbrica, logstica (suprimen-to de componentes e matria-prima,sincronia de operaes, movimenta-o de peas, embalagem, vendase servios ps-venda), testes paraajuste dos parmetros, manutenopreventiva e corretiva, etc.

Vanguarda Apesar das dificul-dades, o Brasil considerado comoum dos pases de elevado conheci-mento no campo da Robtica. Quan-do a oportunidade aparece, h o de-senvolvimento de projetos bem su-cedidos que vo da rea industrialao campo do entretenimento. Spara citar alguns: A UFRJ desenvol-veu um rob para atuar em exten-sas lminas de gua; j a Universi-dade Federal de Minas Gerais(UFMG) trabalha num rob que atuaem inspeo da rede eltrica; na Uni-versidade Estadual Paulista (Unesp)o trabalho foi em cima de um robpara inspeo da rede de gua; aUniversidade de Campinas(Unicamp) desenvolveu um robpara auxiliar deficientes; o prprioprofessor Vitor Romano foi quemdesenvolveu o rob acoplado de umacmera e que atua no Sambdromodo Rio de Janeiro durante os diasde carnaval.

A construo de robs industriaisrequer um elevado investimento finan-ceiro at chegar ao desempenho apre-sentado pelos fabricantes. Diversasempresas de tecnologia nacional se-riam capazes de desenvolver essesequipamentos, porm o grande nme-ro de concorrentes internacionais nomercado, que j est saturado, vemcausando uma substancial reduodo custo para a aquisio dessasmquinas. Esse fato vem inibindo asiniciativas de se produzir robs nopas. Em aplicaes no industriais,as indstrias e instituies de pes-quisa nacionais podem facilmenteconcorrer no mercado.

Cerca de 40% do preo de umrob industrial hoje vem dos impos-tos. O preo dessas mquinas caipela metade depois de um ano deuso. A ligao maior entre fabrican-te e seus clientes est no controleda mquina. Depois de dez anosde uso, um rob manipulador, porexemplo, est em bom estado, mascom controle obsoleto. Para resol-

No Brasil, o rob est limitado a repetio de movimentos.

ABB 1800

Empresas

Kuka 900

Fanuc 300

outras empresas 4000

Robs industriais instalados no Brasil.

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ver esse problema, a Rede Manettem um projeto de fazer retroffitingdesses robs substituindo o con-trole original. O trabalho, que de-senvolvido junto com laboratriosde Portugal, possibilita ter uma m-quina velha, mas em bom estado.O controle feito diretamente doPC e pode impulsionar a base tec-nolgica na pequena e mdia em-presa, principalmente, naquelasque visam o mercado internacional.Com o rob possvel atingir pa-dres de qualidade e produo numcurto espao de tempo e, conse-qentemente, aumentar a carteirade clientes.

O rob de solda o mais consu-mido por esses novos clientes queesto aparecendo no mercado. Inds-trias de autopeas e de eletrodoms-ticos (principalmente a linha branca:geladeira, fogo, frezzer, etc.) pas-saram a ter uma maior reduo decustos de mo-de-obra, reduo comcustos de materiais e elevado ndi-ce de segurana.

AUTOMAO


ELETRNICAELETRNICAELETRNICAELETRNICAELETRNICA


ELETRNICAELETRNICAELETRNICAELETRNICAELETRNICADISPOSITIVOSDISPOSITIVOSDISPOSITIVOSDISPOSITIVOSDISPOSITIVOSDISPOSITIVOsDISPOSITIVOsDISPOSITIVOsDISPOSITIVOsDISPOSITIVOs

E

Gilberto Branco

staremos apresentando, apartir desta edio, umasrie de artigos visandodesmistificar os segredos

da instrumentao analtica aplica-da a processos industriais. O objeti-vo deste trabalho apresentar osprincpios de medio das variveismais utilizadas na indstria, bemcomo, apresentar e comentar os pro-blemas mais comuns nestes tiposde processos e suas solues.Estamos iniciando este trabalhocom uma introduo ao assunto comalguns comentrios pertinentes.

Os sistemas de anlise industri-ais englobam, geralmente, os seguin-tes elementos:

- Instrumento de anlise ouanalisador - Equipamento sofistica-do, de operao automtica e inde-pendente, que tem a finalidade demedir uma ou mais caractersticas

de uma amostra do processo que porele flui continuamente.

- Sistema de amostragem - Equi-pamento de operao, em geral auto-mtico, com a finalidade de retirarcontinuamente do processo, umaamostra, enviando-a, aps prepara-o, ao analisador.

Os analisadores so construdos,geralmente, de modo a receberem umaamostra dentro de certas condiespadronizadas de presso, temperatu-ra, umidade, poeira e corrosividade. Ascondies da amostra, dentro do pro-cesso, fogem, geralmente, dos padresestabelecidos para o analisador.

O sistema de amostragem agecomo elo de ligao entre o processoe o analisador, transformando um flu-xo, inicialmente imprprio para anli-se, em uma amostra representativae perfeitamente mensurvel.

Devido infinidade de processosexistentes nas indstrias, existe, con-seqentemente, uma variedade desistemas de amostragem, cada qualadaptado as condies peculiares daamostra a ser analisada.

INSTRUMENTACO ANALTICA

Conceitos gerais

- Anlise qualitativa - a deter-minao dos componentes de umamistura slida, lquida ou gasosa.

- Anlise quantitativa - a deter-minao da quantidade de cada com-ponente de uma amostra. Ela ex-pressa em concentrao numa dasseguintes unidades: % Vol , g/m3 ,ppm Vol , ppb Vol.

Classificao

A instrumentao analtica seclassifica em instrumentao anal-

tica de laboratrio e instrumentaoanaltica de processo (figura 1).

A figura 2 esquematiza a confi-gurao bsica de um sistema parainstrumentao analtica de proces-so, que ser o objetivo desta sriede publicaes. Os analisadores deprocesso podem (ou no) ter a ne-cessidade de utilizar um sistema deamostragem especfico. Usualmen-te, existem tipos de analisadoresque no necessitam de tratamentode amostra e tm o sensor em con-tato direto com o processo, porexemplo, o pH e condutividade paraanlise de lquidos e xido dezircnia para anlise de gs (Oxi-gnio). Em outros a instalao deum sistema especfico para o con-dicionamento de amostra impres-cindvel pois, do contrr io, osanalisadores sofreriam danosirreversveis tornando a operaocara e ineficiente, por exemplo, aanlise de gases em geral (NOx,SO2, etc.).

Figura 1 Classificao.

Instrumentaoanaltica

Instrumentaoanaltica deprocesso

Instrumentaoanaltica delaboratrio

Analisadores industriais


DISPOSITIVOSDISPOSITIVOSDISPOSITIVOSDISPOSITIVOSDISPOSITIVOS

FUNCES DO SISTEMADE AMOSTRAGEM

No entanto, no podemos esque-cer que o sistema de condicionamen-to de amostra deve ser capaz decompatibilizar as caractersticas delas condies necessrias a perfeitaoperao do analisador, porm aamostra nunca pode perder a suarepresentatividade nas condies doprocesso para a varivel sob anli-se.

O sistema de amostragem constitudo por um conjunto de equi-pamentos que possibilitam:

- A captao da amostra;- O transporte da amostra;- O condicionamento da amostra;- O descar te / reprocesso da

amostra;- A admisso de padres.

FUNCES DO ANALISADOR

O analisador de processo tem afuno de fornecer dados para que,atravs da interveno do homem oude controle automtico, seja poss-vel:

- Manter a segurana de homense equipamentos, permitindo ao usu-rio a interveno ou a monitoraodas condies do processo / ambi-ente visando a manuteno das con-dies mnimas para a manutenoda segurana pessoal e patrimonial.Por exemplo a monitorao da quan-tidade de CO (Monxido de Carbo-no) emitido durante um processo dequeima.

- Otimizar a eficincia de equi-pamentos, visando um melhor apro-veitamento da matria-prima e, porconseguinte, a reduo dos custosoperacionais da planta. Por exemploa medio do teor de O2 (Oxignio)em uma caldeira para manutenoda melhor relao ar/combustvelpara que a queima seja adequada.

- Melhorar/manter a qualidadede produtos fabricados, atravs damanuteno da varivel monitoradadentro dos padres exigidos por nor-mas ou regulamentos. Por exemplomedir o pH de produtos alimentciosou remdios para que o produtoatenda a legislao.

- Controlar a emisso deefluentes industriais, visando o aten-

Figura 3 Principais partes do analisador.

dimento legislao ambiental vigen-te no local, bem como o bem estarde funcionrios e da comunidadeonde a empresa se localiza. Porexemplo monitorar a emisso de ga-ses tais como, NOx, SO2, CO, etc.em chamins de caldeiras, termoel-tricas, etc.

PRINCIPAIS PARTESDO ANALISADOR

Dentre outros componentes doanalisador propriamente dito podemosdestacar basicamente o detector, que o corao do equipamento e que capaz de converter a varivel fsicaou a reao qumica em sinal eltri-co, sinal este que ser enviado entopara ser tratado eletronicamente econvertido para fornecer ao usurioum sinal eltrico/eletrnico padropara poder ser utilizado pelo sistemade controle da planta onde o equipa-mento estiver instalado (figura 3).

DESEMPENHO DOSISTEMA ANALTICO

Preciso dos resultados e conti-nuidade de funcionamento - Esta a principal preocupao do usurioquanto a um sistema de anlise e paraque possa ser obtida, o usurio deveobrigatoriamente atentar para os pon-tos, a seguir, antes e aps a implanta-o de um equipamento de anlise:

- Projeto- Aplicao adequada- Manuteno preventiva e corre-

tiva- Sobressalentes - disponibilidade

pelo fabricante.

De nada adiantar a aquisio deum excelente equipamento se o usu-rio no atender estas orientaes b-sicas, pois corre-se o risco de termosaplicado uma grande quantidade dedinheiro em um produto que no aten-der a expectativa.

Em nossas prximas edies es-taremos apresentando uma visomais detalhadas dos tipos de medi-o, bem como, das solues paraos problemas mais comuns apresen-tados por aplicaes que utilizam a-nalisadores industriais. At l.

Figura 2 Esquema bsico de configurao de um sistema analtico


MECNICA INDUSTRIALMECNICA INDUSTRIALMECNICA INDUSTRIALMECNICA INDUSTRIALMECNICA INDUSTRIAL

Figura 1 - Mesa XY.

XYXYXYXYXYMesaMesaMesaMesaMesa

Samir Kassouf

As mesas XY podem receber v-rias denominaes tcnicas comomesas car tesianas, mesas posi-cionadoras, coordenados ou pick &place. Esta variedade de nomes ex-plica em parte a variada gama deaplicaes que podemos destinar aesse produto nos diversos setoresda indstria.

A mesa XY, na verdade, a as-sociao harmoniosa de vrios com-ponentes eltricos e mecnicos dealta responsabilidade e preciso, ede alta confiabilidade (figura 1).

Basicamente, temos dois tipos demesa XYcomerciais, visto que o cus-to dos motores lineares so aindamuito mais altos para essas aplica-es padro. Como caractersticasdeterminantes de cada podemos ci-tar que a mesa acionada por fusosde esferas recirculares (o fuso deesferas recirculares o mais indica-do para esse tipo de aplicao devi-do ao seu alto rendimento, prximode 95%, e um baixo desgaste, almdas caractersticas que discultiremosno decorrer desse ar tigo) Suasvelocidades mximas so limitadas

em 3 m/s, e um cuidado especialdeve ser dado s aplicaes onde amesa seja instalada na vertical, poisa vida do fuso nesse caso deve serbem avaliada. Pela caracterstica detrabalho de um s flanco da roscado fuso, sua versatilidade referenteao controle das folgas (e conseqen-temente de sua preciso) maior e,portanto, indicado para as aplicaesde alta preciso como pick & places,mesas de usinagem, cabeotes deleitura, etc.

H uma caracterstica interes-sante a se observar nesse tipo demesa, onde a miniaturizao dasguias, fusos e rolamentos possibili-tam a construo de mesas de pe-quenas dimenses (mesa miniatura).

J as mesas fabricadas com cor-reias sincronizadas so mais velo-zes (podendo chegar a 5 m/s), po-rm menos precisas, e so mesasnas quais conseguimos altas acele-raes e desaceleraes, ideais praaplicaes em sistemas de monta-gens. Sua miniaturizao mais di-fcil e restrita pelas dimenses daspolias sincronizadas que ocupam um

espao considervel no projeto. Cha-mamos a ateno do leitor que j vis-lumbrou uma aplicao deste tipo demesa, que ela contra-indicada na-quelas aplicaes onde a mesa fi-que na posio vertical, pois o rom-pimento da correia acarreta a quedado material deslocado. Um ponto po-sitivo para este tipo de mesa amanuteno baixa, e caractersticada troca rpida da correia, que nodeixa o dispositivo parado, sem pro-duzir, por longo tempo.

COMPOSIO DA MESA XY

Guias Lineares

As guias, carros ou buchas linea-res so dispositivos de movimenta-o linear de baixo coeficiente deatrito (0,001), onde vrias carreirasde esferas trabalham em um circuitofechado, e so responsveis pelosuporte e translado de uma carga,normalmente presa guia, que porsua vez corre em um trilho de altadureza.

Basicamente, os projetos de me-sas XY mais modernos aceitam doistipos de guias: a circular e aprismtica.

No caso das guias circularesquando mencionamos que esta dotamanho 40 ou tamanho 25, estamosnos referindo ao dimetro externo doeixo de trabalho (em mm, a regra jno vale para polegada). J nasprismticas (todas padronizadas emmilmetros) os tamanhos 15, 25, 35,etc. representam, em muitos casos(no sendo regra) a largura do trilhode trabalho em mm. Veja na figura2, um projeto especial e dedicado,

AUTOMAO



onde utilizamos dois pares dessasguias para movimentar um carro(com acionamento por motor de pas-so) para perfurao de lonas de freio.

Guias circulares - A guia circu-lar a menos crtica, pode serfabricada em ao ou em materialpolimrico com insertos de ao tem-perado, sendo este ltimo uma ten-dncia mais atual de mercado. Sofabricadas desde o tamanho miniatu-ra, como 0,18 pol (ou 5 mm), at2 pol.(ou 50 mm) ou mais. A guia cir-cular indicada nos projetos detransporte de uma carga onde nohaja muita preciso com folgas late-rais ou rigidez do conjunto, por exem-plo, onde as cargas de trabalho nodevem ser muito grandes. H tam-bm um menor comprometimento daqualidade da base onde a guia serinstalada.

Uma caracterstica importantedessas guias a sua capacidade deabsorver desalinhamentos de mon-tagem, que podem chegar a at 0,5.A velocidade de trabalho no deveultrapassar os 3 m/s, visto que aci-ma dessa velocidade as esferas pa-tinam, ao invs de rolar, e desgas-tam os eixos.

As guias circulares devem serinstaladas sempre aos pares. Umaboa regra a ser obedecida que nasmontagens onde a distncia entre asguias do mesmo trilho "L", a dis-tncia entre os trilhos dever ser aoredor de 3 L. Caso haja a necessida-de de uma distncia menor entre asguias recomenda-se o uso de guiasduplas ou chamadas de "twin block"ou blocos gmeos.

Outra dica, que parece ser bvianos projetos mas que na prtica no seguida, que a quantidade mni-ma de guias para um projeto correto quatro. Os eixos so superfciesde alta dureza (60 a 65 RC de dure-za) e com desvios de tolerncia mui-to pequenos para proporcionar umdeslocamento uniforme e sem trava-mentos no percurso, sendo que elespodem ser suportados apenas emsuas extremidades (normalmente emaplicaes de pequena carga) ousuportados em toda sua extenso poruma base de alumnio parafusada aoeixo, nesse caso para as aplicaes

de elevadacarga, ondetrabalha umtipo aberto debucha (veja afigura 3).

Referentea lubrificao,j existem v-rios fabrican-tes que envi-am as guias jlubr i f i cadaspara toda avida (exemplo das guias prismticasda ABBA, ou THOMSON), mas paraaquelas que tero que se enquadrarnos planos de lubrificao das fbri-cas, sugerimos a aplicao do mes-mo leo destinado aos rolamentosda fbrica (to abundante em qual-quer oficina de manuteno), ou parasimplificar, o mesmo leo aplicadonos fusos da esfera.

Podemos simplificar bacos e to-mar como base os fusos de esferas,que funcionaro tambm na maioriados casos das guias lineares: quan-do a velocidade de trabalho alta ea carga a ser transportada baixa,sugerimos um lubrificante de baixaviscosidade (32 a 68 cst), j quandoas caractersticas da aplicao soopostas a essa, ou seja, baixa veloci-dade de trabalho em altas cargas,recomendamos os lubrificantes dealta viscosidade (90 cst). Os selosso comuns s guias oferecidas nomercado e tm como caractersticasprincipais, o confinamento do lubrifi-cante na jaula de esferas e a limpe-za do fuso ou guia, retirando meca-nicamente os contaminantes maio-res. A graxa s deve ser utilizada emaplicaes especficas por poder di-minuir a vida das guias com o acmu-lo de contaminantes, outra caracte-

rstica importante dever ser a bai-xa velocidade de trabalho daguia.Caso a graxa seja inevitvel naaplicao, usar graxas a base de ltioe evitar aquelas base de bissulfetode molibdnio por atacar os anis devedao.

O curso de deslocamento da guia muito importante para garantir arecirculao de todas as esferas deum circuito e sua total lubrificao.Uma prova visvel de que isto noest ocorrendo, o desgaste visualdo trilho. Como outra regra de simpli-ficao podemos citar a necessida-de de um deslocamento mnimo dabucha de duas vezes o comprimen-to da mesma (desconsiderando osselos).

As buchas sem esferas so mo-delos que apresentam um termopls-tico de baixo coeficiente de atrito emconstante contato com os trilhos.Esse tipo de bucha pode ser indica-do para a indstria alimentcia ondeos equipamentos esto sujeitos alavagens peridicas, para ambientescom contaminantes severos comolimalha de ferro, plsticos ou areia,ou mesmo nas aplicaes onde sbuchas devam ser mergulhadas emgua ou em solues qumicas.

As buchas termoplsticas solargamente utilizadas pela indstriaautomobilstica, e elas esto espa-lhadas por nossos veculos em maisde 20 pontos articulados.

Guias lineares "quadradas" ouprismticas - Estas so guias dealta rigidez (neste caso tambm cha-madas de "patins"), apresentando asmesmas caractersticas das guiascirculares de baixa manuteno, bai-xo atrito, agora aliada as caracters-Figura 3 - Guias lineares circulares.

Figura 2 - Projeto onde se utilizaram dois pares de guias circulares.



ticas de uma capacidade de cargamaior e a alta rigidez .

Tomemos como exemplo o fabri-cante ABBA que apresenta os mo-delos BR15, 20, 25, 30, 35, 45 e 55.Estas guias apresentam variadosmodelos, capacidades de carga, jo-gos radiais, tolerncias, etc. No con-ceito desse fabricante, tambm noh a necessidade do plano de lubrifi-cao, pois a guia j vem com o lu-brificante para a vida.

FUSOS DE ESFERAS

Os fusos de esferas (figura 4) soos responsveis pelo transporte f-sico da carga nas mesas XY. Suaconcepo, utilizando esferasrecirculantes, possibilita um transla-do suave, uniforme, de baixo atritoda carga e at livre de folga em cer-tas aplicaes. Oferecidos nas maisdiversas verses como: castanhasimples, castanha dupla com pr-carga ajustvel, castanha simplescom pr-carga fixa ou castanha sim-ples com pr-carga ajustvel.

Hoje em dia, no Brasil, devido agrande variedade de fabricantes emodelos encontrados no mercado,h por vezes a necessidade de re-cuperao do fuso, pois existem fa-bricantes que utilizam valores de pas-sos completamente diferentes dosnormalmente encontrados no merca-do (ou castanhas com dimensesespeciais). Como a fbrica no temacesso ao software de comando paraimplementar uma compensao des-se avano, o que resta a recupera-o do conjunto.

Esta recuperao pode se enqua-drar em quatro modalidades que vodesde a simples limpeza do fuso ata retificao completa de sua pista(com um novo tratamento trmico portmpera e a troca de esferas), dei-

xando-o em condies similares sde um fuso novo. Porm, a mais co-mum em nosso pas a recupera-o da pista, limpeza e troca dasesferas (que devem estar dentro damesma tolerncia de dimetro). Asesferas encontradas comercialmen-te no se enquadram na tolerncia edureza exigidas nas aplicaes comfusos de esferas. A utilizao des-sas far com que sempre algumasesferas (as maiores) se sobrecarre-guem, e tenham sua vida encurtada,alm de que ao se desintegrarem,elas estaro prejudicando as outrasesferas, visto que seus fragmentosse prendero pista do fuso, geran-do mais danos aos equipamentos. Segundo a Kalatec Automao, quefaz este servio h mais de oito anos,20% dos fusos que chegam para re-paro, no tm condies de recupe-rao devido a pistas muito danifi-cadas ou tubos de retorno (interno ouexternos) gastos e sem similaresentre as marcas mais populares.

Basicamente temos dois tipos defusos no mercado, o chamado "rola-do" onde o processo de compressode um tarugo entre duas ferramentasde conformao concede uma pistade rolagem em hlice, e o retificado,que sofre ainda um processo de retifi-cao gerando superfcies mais uni-formes e com isso uma maior preci-so. A diferena de custo entre os dois sensvel, sendo que os fusos rola-dos so utilizados em movimentos detransporte, como exemplo, em umamesa de deslocamento de um leitorde umidade (usado em uma mquinade papel, impressoras, etc.), que deve"varrer" constantemente, em movi-mentos repetitivos, a largura da bobi-na e coletar dados de umidade, parauma possvel correo nos processosanteriores de secagem. Ou ainda, numsistema de corte e solda de chapas,onde a primeira mesa responsvelpela "puxada" do material, ou seja, amesa quantifica o material a ser tra-balhado, uma segunda mesa executaa aproximao do sistema de solda euma terceira aproxima e desloca umdisco de corte operao final (pode-ramos at num estgio prximo teruma mesa encarregada doempilhamento das chapas).

Observe que em nenhum dosexemplos dados, um erro de posiciona-mento pequeno poderia prejudicar oprocesso. J na indstria de usinagem,ou nos processos de fabricao defibras pticas, uma folga na castanhapode comprometer o processo. Nasmesas destinadas a essas aplicaesa soluo encontrada foi a de se com-por duas castanhas e tension-las umacontra a outra, fazendo com que afolga seja retirada do sistema (chama-mos de pr-carga), e nessas aplica-es usamos fusos retificados. Exis-te tambm a castanha simples pr-carregada, onde diferentes ngulos dehlice na castanha do fuso geram umtensionamento interno a mesma.

As folgas referentes ao fuso deesferas so estabelecidas como pa-dro em um comprimento de 1 p(304,8 mm). Por exemplo, a normaISO estabelece como grau 5, que odesvio mximo em 304,8 mm do fusodever ser 0,001 pol ou 0,0254 mm.A especificao tcnica do fuso co-mea atrelada velocidade de deslo-camento da mesa. As mesas maisvelozes devero ter passos maiores,por exemplo, 16 a 25 mm, j as develocidades menores podem e devemusar fusos com passos menorescomo 9 ou 12 mm, visto que com issono sobrecarregam o acionamento.

Nas empresas especializadas,normalmente a especificao tcni-ca dos fusos fica a cargo de trsbacos que analisam a velocidadecrtica, a compressibilidade e a vidado fuso.

CELA

O que chamamos de "cela" nadamais do que a plataforma de con-tato da mesa, onde ser fixado nos-so equipamento (ou em aplicaesmais raras o ponto que ficar fixo,com o deslocamento de toda massainercial da mesa passando por ele).

Observe que as dimenses da"cela" devero ser baseadas no equi-pamento a ser instalado nela, evi-tando-se ao mximo superdimen-sion-la, lembrando que a mesmadever ser transportada tambm peloacionamento (podendo at serfabricada em alumnio com alvio deFigura 4 - Fuso de esferas.

AUTOMAO



materiais para diminuio de peso einrcia e, conseqentemente, dimi-nuio de seu acionamento).

No caso de um ambiente conta-minado onde haja a necessidade deuma proteo sanfonada, a mesmadever ter uma de suas extremida-des fixa na cela. Normalmente a"cela" alojar em sua base a casta-nha do fuso e no mnimo as quatroguias (ou mais), o que j lhe outor-gar um tamanho mnimo.

MANCAIS DE APOIO

Nas extremidades dos fusos eguias temos os rolamentos e seusmancais, normalmente esses soespecificados levando-se em consi-derao as foras que lhes so im-postas pelo fuso, pela carga ou atforas externas, assim como as con-dies do ambiente de trabalho, quepodero at exigir retentores nasextremidades das mesas.

ACIONAMENTOS

Uma mesa XY pode ser aciona-da por motores AC, DC, AC sncrono,motor de passo, servomotor, etc.Levando-se em considerao o graude preciso e confiabilidade exigido,os dois ltimos acionamentos so osmais utilizados.

Os perfis de operao dos servose dos steppers so muito similares,sendo que o servo mais utilizadonas operaes onde h uma dinmi-ca maior de movimentos e onde ve-locidades de trabalho superior a 1200RPM devam ser alcanadas. Obser-vamos que o motor de passo a al-ternativa mais barata para acionarestas mesas, por apresentar a ca-racterstica de trabalhar em "loopingaberto", isto , sem nenhum dispo-sitivo como encoders e resolvers (fi-gura 5) que fiquem constantementechecando e corrigindo seu posiciona-mento; sendo que a ausncia dosmesmos propicia drivers de controlemais simples (sem PID) e, porqueno dizer, menos custosos.

Em um motor de passo pode serincludo um encoder, deixando-o comas caractersticas de um servo, maspodemos dizer que em 95% das apli-

caes, isto no necessrio.Uma das vantagens dos fabrican-

tes atuais, como a AMP (Applied Mo-tion Industries - USA), a utilizaode um "HUB" que consegue contro-lar, de maneira simples e uniforme,at oito motores de passo ou servos.Outra vantagem a programaosimples que dispensa manual ou co-nhecimentos prvios de programa-o, alm da capacidade de teste on-line.

Os drivers j vm com caracte-rsticas de um PLC, isto , eles apre-sentam a capacidade de receber pro-gramas, apresentam oito entradas e3 sadas digitais programveis econfigurveis via software e, comoj foi dito, este software pode con-trolar desde um eixo solitrio at aintegrao de oito eixos (salientan-do novamente que o software defcil compreenso dispensando co-nhecimentos prvios de programa-o, o que d acesso at ao "cho-de-fbrica" de program-lo). Veja nafigura 6.

Existem tambm os drivers querecebem apenas um sinal de pulsopadro TTL e um sinal de direo, deum PLC, por exemplo.

Com esses dois sinais, o driver totalmente dirigvel e programvel,agora via PLC ou outro indexer comessas sadas.

REDUTORES

Os redutores aplicveis s mesasXY, devem manter as caractersticasde alta preciso do sistema, deven-

do por tanto ser especialmenteprojetados e construdos para isso(figura 7).

Como todos os redutores, elesso responsveis pelo aumento detorque do motor ou a reduo da inr-cia da carga a ser transportada. Ba-sicamente existem dois tipos de re-dutores de preciso no mercado. Oprimeiro so os redutores planetri-os que apresentam caractersticasde trabalho definidas como rendimen-tos de 85 a 95%, folgas ao redor de10 e instalao em linha, ocupandoum pequeno espao na aplicao(design extremamente compacto).Esses modelos so limitados poraplicaes onde se necessite de altotorque.

H tambm um modelo de redu-tor de coroa-sem-fim com baixssimobacklash (menor que os redutoresplanetrios e trabalhando com torquemaiores, e um dos fabricantes, agirard transmissions, da Frana, tra-balha com esses redutores, onde sepode definir trs tipos bsicos defolgas:

BASIC - folga < 10MEDIUM - folga < 5EXPERT - folga < 1Sendo que, no modelo Expert

pode-se ainda ajustar a folga, natentativa de minimiz-la com o des-gaste do uso, ou adequ-la a apli-cao. Esses conjuntos j vmcom o acoplamento sem folga ade-quado, caixas leves fabricadas emliga alumnio-magnsio, no tmchavetas de conexo (o queinviabilizaria uma aplicao com

Figura 5 - Encoders e resolvers.



folga zero) e vrias opes de mon-tagens.

ACOPLAMENTOELSTICO SEM FOLGA

Outro componente de fundamen-tal necessidade o acoplamentoelstico e preciso (especiais) quecomo todo acoplamento deve absor-ver desalinhamentos laterais e an-gulares, sem ter a temida folga dossistemas.

muito comum aplicaes ondetudo feito com muito critrio e preo-cupao, mas que o detalhe doacoplamento com folga zero ne-gligenciado, sendo um fator de errono produto e de performace no tan-to visvel (figura 8).

Infelizmente, para esse produtoainda no temos nenhum fabricantenacional, dependendo inteiramentedo mercado externo. Podemos citarcomo os modelos de acoplamentosmais comuns: Corrugado (Bellowstype), Membrana (Membrane type),Oldham, Universal, Multibiam e Jaw.

Os mais indicados paraas mesas XY so Jaw(ou aranha), Oldham eBellows, sendo que o se-gundo modelo o que, naprtica, mais se adequas mesas por poder sertri-partido, sendo que umcubo de alumnio fica li-gado ao eixo do motor eum segundo cubo presoao fuso e, na montagem,um disco polimrico deacetal far o trabalho deconectar e de corrigir osdesalinhamentos dessesdois eixos principais. Ou-

tra vantagem desse modelo que apea de desgaste, isto , o disco deacetal pode ser facilmente reposto eo mesmo pode ser utilizado em rota-es to altas como 4000 rpm e emambientes com severa contaminao.

PROTEES

As mesas podem ainda ser prote-gidas contra contaminantes externosfazendo uso de protees externasou coifas, que tm por objetivo cobriro fuso e as guias e isol-los do meioambiente. Essas protees so fibrasou tecidos revestidos de uma cama-da plstica, comumente sanfonadas(para acompanhar os movimentosdas mesas), muitas vezes feitas dematerial especial para se adaptar scondies do cliente.

Por exemplo: Uma mesa aplicadaem um autoforno pode receber umacamada de alumnio para evitar asconstantes fagulhas do processo. Htambm as protees telescpicas,feitas de alumnio ou ao que podemser uma boa alternativa para essasaplicaes de alta temperatura e altograu de contaminantes.

PERIFRICOSE EQUIPAMENTOS ESPECIAIS

Os equipamentos perifricos soaqueles usados esporadicamentenos projetos como protees, enco-ders, redutor, acionamento, chave fim-de-curso, chave de fim-de-curso rota-tivo (ligada ao eixo do fuso), mano-plas para acionamentos manuais,

fontes especiais, limitadores detorque etc.

J como equipamentos especiaispodemos citar, alm das guiaspolimricas Nyliner e Fluornyliner,uma guia especial fabricada pelaThomson Industries, indicada paraambientes de elevada contaminaoe com elevadssima capacidade decarga, a guia especial chamada deRoundway, ela tem alta durabilidadee baixa manuteno.

Para aplicaes especiais a car-ga ser suportada por roletes de aode extrema dureza. Uma correnteque desliza na lateral dos roletes responsvel por sua recirculao dosmesmos sobre um eixo de apoio.Para ilustrar nossa aplicao, pode-mos dizer que uma guia Roundwaysimples pode carregar at 20 tonela-das, j o modelo duplo transporta at30 toneladas de carga.

MONTAGEM

A montagem de uma mesa XY um processo laborioso de pacincia,onde o cuidado com a montagem dosdiversos componentes se refletir nodesempenho do equipamento.Vamosaqui nos ater montagem das bu-chas circulares, que so mais fceise de menos comprometimento noprojeto. J para as prismticas, osprocedimentos so mais criteriososexigindo equipamentos e dispositi-vos dedicados.

Dois pontos de fundamental im-portncia devem ser considerados:

Alinhamento dos mancais Paralelismo dos eixos. necessrio assegurar que a al-

tura da base do mancal da guia ato eixo esteja dentro de 0,025 mm, ecaso isto no esteja ocorrendo, cal-os calibrados devem ser colocadosna base dos mancais. Aqui vale tam-bm ressaltar que as guias abertas(com trilhos totalmente apoiados),so menos suscetveis ao problemade desnvel na montagem. Sua ca-racterstica construtiva nos habilitaa desprezar pequenas diferenasnestas cotas.

Os mancais podem ser monta-dos s "celas", seguindo as seguin-tes determinaes:

Figura 7 - Exemplo de redutor.

Figura 6 - IHM, Hub, dois drivers programveis com fonte edois sem fonte.

AUTOMAO



a - A placa ou cela dever ter umlado de referncia ou fresado, ondeos mancais das guias sero presos.

b - Monte firmemente doismancais referenciando-os por umlado de referncia, garantindo comisso seu perpendicularismo.

c - Monte o segundo par demancais no lado oposto, dando umaleve presso nos parafusos.

d - Insira o eixo pelos mancais echeque as distncias, com relao

ao lado usado de referncia na letra"b", e aperte em definitivo seus pa-rafusos de fixao.

Com isso, garantimos que osmancais esto propriamente alinha-dos. Agora vamos alinhar os eixosque no podem exceder 0,025 mmde paralelismo em todo o seu com-primento. Isto pode ser conseguidocom o seguinte procedimento:

a - Monte um dos eixos (total-mente suportados ou s nas extre-midades) com baixo aperto nos pa-rafusos de fixao.

b - Usando um dispositivo de ali-nhamento como laser, alinhe um doseixos, referenciando-o em relao base de fixao do equipamento.

c - Depois da fixao deste pri-meiro eixo, o segundo eixo deverser montado com uma leve pressonos parafusos de aperto.

d - Agora, com toda a "cela" co-locada sobre eixos, e em movimen-tos repetitivos de ida e volta, o se-

Figura 8 - Exemplo de redutor.

gundo eixo deve se alinhar, e ser pa-rafusado em definitivo.

e - Como ltima etapa, um rel-gio comparador pode se apoiar na"cela" e checar seu desvio em todoo curso da mesa.

CONCLUSO

As mesas XY so, hoje em dia,os meios de transporte e posiciona-mento de preciso mais econmicosdo mercado. Na atualidade existeuma constante perseguio da Pneu-mtica e Hidrulica para posiciona-mentos precisos e repetitivos, masesses objetivos ou ainda no foramalcanados (deixando as por tasabertas para a proliferao dos maisvariados projetos de mesas nas f-bricas de todo mundo) ou necessi-tam de vrios perifricos para conse-guir a preciso necessria, encare-cendo e inviabilizando muito oprojeto.



com a tecnologiacom a tecnologia

O

Sensores de posio

magneto-restrio

O

Sensores de posio

Gilberto Abro Jana Filho

s sensores de posio li-near vm sendo cada vezmais utilizados em au-tomao de mquinas. Sua

aplicao mais comum emservocontroles, mas h vrias outraspossibilidades como, por exemplo, nocontrole de nvel de lquidos.

Existem vrias tecnologias parao controle de posio linear. As maiscomuns so a rgua potenciomtricae a rgua ptica. A primeira possuium potencimetro resistivo em seuinterior e a resposta dada na sada uma resistncia proporcional posi-o do cursor; j a rgua ptica fun-ciona com o mesmo princpio doencoder, gerando pulsos proporcio-nais posio do cursor.

A mais moderna tecnologia desensor linear a da magneto-restri-o (magnetostriction, em ingls). Elapermite a construo de um sensortotalmente sem contato entre ocursor e o elemento sensor, alm deproporcionar altssima resoluo, in-formao da posio de forma abso-luta (no sendo necessria a colo-cao de sensores de referncia) emltiplas opes de sinal de sada.

O QUE AMAGNETO-RESTRIO

A magneto-restrio a proprie-dade apresentada por alguns materi-ais ferromagnticos, onde o materialse expande ou se contrai quandocolocado em um campo magntico(veja figura 1). O elemento sensorde um sensor magneto-restritivo deposio o guia de onda, um longoe fino fio ou tubo de materialferromagntico. Outra caractersticadestes materiais o efeito

magneto-restrio

Wiedemann: quando uma correntepassa pelo guia de onda, na presen-a de um campo magntico, umafora torcional exercida sobre ele.A seqncia de eventos de umamedio de posio :

1- Um pulso de corrente, chama-do pulso de interrogao, aplicadoao guia de onda (o circuito comple-tado por um fio de cobre de retorno),e um temporizador inicializado. Estepulso gera um campo que percorre oguia de onda.

2- Na posio do cursor h ummagneto que gera um campo mag-ntico e este causa a toro no guiade onda. Quando o pulso de interro-gao encontra esta toro, um pul-

so snico gerado e retorna ca-bea do sensor, detectado e otemporizador pra.

3- Como a velocidade de pro-pagao do pulso conhecida eprecisa (tipicamente 0,35 s/mm),o tempo medido representa a dis-tncia entre a cabea do sensore o cursor.

4- O tempo medido serve paragerar a sada desejada que pode seranalgica (4-20 mA, 0-10V,...),Profibus, Devicenet, SSI, etc..

AS VANTAGENS

Os sensores magneto-restriti-vos de posio possuem diversas

Figura 1 Princpio de funcionamento do sensormagnetorestritivo.

AUTOMAO



vantagens em relao a outrastecnologias. A possibilidade de fa-zer uma medio sem contato per-mite que a vida til deste tipo desensor seja muito superior da r-gua potenciomtrica, visto que estaltima sofre desgaste pelo contatoque desliza sobre seu elementosensor.

Outra grande vantagem que,como no h contato, possvel queo elemento sensor e o circuito ele-trnico do sensor magneto-restritivopossam sem montados em en-capsulamentos totalmente provade p e de lquidos.

A faixa de atuao do sensor podechegar at 15 metros (dependendodo modelo), enquanto seus concor-rentes chegam a poucos metros.

Alm disso, esta tecnologia per-mite que mais de um cursor possaser instalado em um mesmosensor, possibilitando uma grandeeconomia em algumas aplicaes.Outra possibilidade que alm dasada proporcional posio, possvel termos uma sada propor-cional velocidade de movimentodo cursor.

MODELOSDISPONVEIS

H trs tipos bsicos de monta-gem disponveis:

- Para montagem externa (veja fi-gura 2), que instalado ao lado dodispositivo a ser medido, e este mecanicamente ligado ao cursor.Existem cursores que podem desli-zar sobre o sensor e outros que po-dem flutuar sobre ele.

- Para montagem interna em ci-lindro hidrulico (observe a figura 3),

Figura 2 Sensores para montagemexterna.

Figura 3 Sensor para montagem interna em cilindro hidrulico.

Figura 4 Vista em corte da montagem em cilindro hidrulico.



que possui uma haste de ao inoxonde o elemento sensor instalado.Este tubo pode suportar presso demais de 5000 psi e instalado dentrodo cilindro (que deve ter seu mbolofurado). Um magneto instalado nombolo (figura 4), e com isto tem-sea medida da posio do cursor do ci-lindro. Este tipo de montagem temuma grande vantagem, pois h gran-de reduo do espao ocupado parainstalao do sensor. Alm disso, nocaso de uma manuteno, pode-se re-tirar somente a eletrnica e o elementosensor, ficando o tubo de ao inoxdentro do cilindro.

- Sensor com haste flexvel (nafigura 5), que permite a instalaoem locais onde era impossvel a ins-talao de sensores de posio.

Com relao ao tipo de sinal desada pode-se escolher entre:

- analgica - 0-20 mA, 4-20 mAou 0-10 V;

- SSI interface serial sncrona24 ou 25 bits, binrio ou gray code;

- Profibus-DP;- Interbus-S;- CANopen;- Devicenet;

- Servovlvula - 0-50 mA ou 10V; este tipo de sensor (figura 6) pos-sui um servocontrolador embutido epermite o controle da servovlvuladiretamente, sem o uso de um servocontrolador externo.

A resoluo alcanada por estessensores pode chegar a 0,002 mmpara a sada digital ou infinita parasada analgica.

APLICAES

Devido a sua alta vida til e suarobustez, o sensor magneto-restritivode posio linear pode ser usado emdiversas aplicaes industriais ou atmesmo comerciais.

- Mquinas injetoras: os sensorespodem ser utilizados em trs locais:o controle da injeo, o controle daextrao e o controle da abertura domolde (observe a figura 7). Com ouso deste sensor pode-se reduzir sen-sivelmente o ndice de trocas das r-guas potenciomtricas comuns.

- Cilindros hidrulicos: como foidito anteriormente, a instalao den-tro do cilindro hidrulico facilita a ins-talao e permite inmeras aplica-es.

- Prensas e dobradeiras: pode-se reduzir o tempo de preparao demquina tendo uma informao ab-soluta da posio.

- Mquinas de molde por sopro:o sensor pode dar o retorno de infor-

Figura 5 Sensores com hasteflexvel.

Figura 6 Sensores tiposervovlvula.

mao para controlar a taxa ou aquantidade de plstico alimentado ouexpandido dentro do molde.

- Cilindros pneumticos: o sen-sor pode ser instalado ao lado docilindro para informar sua posioatual.

- Mquinas injetoras de metal:o sensor informa a posio do cilin-dro hidrulico que fora o metal paradentro do molde.

- Indstria do entretenimento: osensor pode informar a posio decadeiras ou plataformas mveis uti-lizadas em diversos brinquedos derealidade virtual.

- Nvel de lquidos: com o usode um sensor com haste de ao inoxcom uma bia munida do magneto, possvel medir o nvel de diversostipos de lquido, inclusive combust-veis, uma vez que se pode usar umsensor magneto-restritivo com segu-rana intrnseca.

- Mquinas agrcolas: o sensortem diversas aplicaes; uma delas controlar a profundidade que o ara-do deve penetrar na terra.

Alm destas, existem ainda apli-caes na siderurgia, mquinas deprocessamento de alimentos, simu-ladores de vo, etc.

Figura 7 Sensores empregados em uma mquina injetora.

Sites sugeridos

- www.temposonics.com- www.metaltex.com.br


ENERGIAENERGIAENERGIAENERGIAENERGIA

linha

T

ProtetoresNewton C. Braga

de

Alm de energia e dados, uma linha de transmisso pode tra-zer muito mais do que a energia e a informao de que precisa-mos. Assim, de forma indesejvel, podem chegar surtos,transientes e outras perturbaes capazes de afetar no somen-te a qualidade da energia e a integridade dos dados como tam-bm causar srios danos aos equipamentos conectados.

anto a energia que chega atra-vs de uma linha de transmis-so como os dados que vmpelos cabos no so puros,

nem completamente livres de pertur-baes ou deformaes.

Em artigos na Revista Saber Ele-trnica, abordamos por diversas ve-zes os problemas que decorrem daqualidade da energia e tambm osmeios para evitar que eles apare-am, ou se aparecerem, a forma desan-los.

Os equipamentos industriais queutilizam dados enviados por cabos esendo ainda alimentados por energiavinda da rede local, so sensveis auma srie de perturbaes que pre-cisam ser evitadas.

Operao de forma indevida, quei-ma freqente de circuitos ou at mes-mo acidentes podem ser causadospor problemas que no so geradosno prprio equipamento, mas quevm de fora na forma de picos detenso, surtos e transientes.

DESCARGAS ATMOSFRICAS

Uma das principais fontes de per-turbaes que afetam a transmissode energia e de dados atravs de ca-bos expostos ao meio ambiente aresultante de descargas atmosfricas.

Um raio, mesmo que caia a umadistncia considervel do local poronde passa uma linha de transmis-

so de energia ou de dados, podeinduzir picos de tenso de curtadurao, mas de valores muito ele-vados.

Quando um raio se estabelece,mesmo que seja atravs de um pra-raios, conforme mostra a figura 1,um campo de corrente criado indu-zindo tenses cujo valor depende jus-tamente do gradiente desse campo.

Um cabo que atravesse essecampo de correntes pode ser sub-metido a um processo de induoextremamente intenso, capaz de fa-zer aparecer picos perigosos que sepropagam at os dispositivos liga-dos em suas extremidades.

Verifica-se que os efeitos de umadescarga atmosfrica podem afetarequipamentos eletrnicos a uma dis-tncia de at 3 km.

Evidentemente, uma descargadireta no cabo ou num poste que fixeesse cabo, ainda mais perigosa.

Centelhas saltam com facilidadeentre estruturas metlicas e cabosou entre cabos, conforme ilustra afigura 2, criando tambm uma situa-o de induo de pulsos perigososde alta tenso, os quais se propa-gam at os equipamentos conecta-dos a esses cabos.

Os picos de tenso que apare-cem nas extremidades dos cabos eque portanto so aplicados aos equi-pamentos, podem chegar a milharesde volts com energia suficiente para

causar a queima completa de todosos seus circuitos.

Tambm importante observarque os picos de tenso, gerados pordescargas atmosfricas, no ocor-rem apenas durante uma tempesta-de com raios.

A presena de cargas na atmos-fera constante, e as descargaspodem acontecer at mesmo em diassem nuvens.

Faiscamentos devidos a cargasacumuladas no ar, com menor in-tensidade, podem perfeitamentesurgir gerando transientes da mes-ma forma, capazes de causar da-

Figura 1 Campo de corrente criadopelo raio.

Figura 2 Centelha entre caboe ponte.

AUTOMAO



nos aos equipamentos, veja a fi-gura 3.

Para proteger os equipamentoscontra esses picos de transientes,que podem atingir valores elevados,existem diversas tcnicas.

AS PROTEES

A idia bsica de um sistema deproteo desviar para a terra o picode alta tenso que se propaga atra-vs da linha de transmisso de ener-gia ou de dados, antes que ele che-gue ao equipamento sensvel.

Esse sistema denominado"shunt", sendo o mais comum.

Dessa forma, para a proteo dalinha de alimentao, ligamos o dis-positivo em paralelo com ela, na en-trada do equipamento, observe a fi-gura 4.

Para uma linha de transmisso dedados como, por exemplo uma linhatelefnica, ligamos o dispositivo emparalelo antes da entrada no equipa-mento. Atente para a figura 5.

A ligao terra muito impor-tante, se bem que em alguns casosseja aproveitado, o retorno da pr-pria linha ligado terra.

O dispositivo utilizado normal-mente algum tipo de componente queapresente uma resistncia eltricamuito baixa para o transiente, masque seja visto como um circuito aber-to para o sinal ou energia que devechegar ao equipamento.

Diversos so os dispositivos em-pregados para essa finalidade.

Varistores

Os varistores de xido de zinco(SIOVs, MOVs, etc.) so componen-tes que tm uma curva caractersticasemelhante mostrada na figura 6.

Para as tenses normais do circui-to, que correspondem aos sinais ou energia que est sendo transmitida,eles apresentam uma resistnciamuito alta, no afetando o circuito.

No entanto, para tenses acimade um determinado valor (que a ten-so nominal do dispositivo), eles co-mutam, apresentando uma resistn-cia muito baixa.

Conforme ilustra a figura 7, ondetemos a estrutura granulada de umdispositivo desse tipo, uma cente-lha ocorre atravs do dispositivo des-viando a energia do pulso detransiente. Nesse desvio da energiatemos dois fatores importantes aconsiderar.

O primeiro, que o dispositivodeve ser capaz de absorver a ener-gia da centelha, o que, nos casosmais graves como, por exemplo, naqueda de um raio prximo ao prpriocabo, pode superar sua capacidadecausando sua destruio.

O segundo, que os efeitos docentelhamento atravs do dispositi-vo so cumulativos, ou seja, a cadapulso absorvido a centelha "gasta"um pouco o dispositivo, queimandogranulos de sua estrutura e, com otempo, ele pode deixar de funcionar.

Os varistores so muito usadosnas tomadas protegidas de compu-tadores, mas que servem para qual-quer tipo de equipamento de uso do-mstico ou mesmo industrial que te-nha sensibilidade a surtos que sepropaguem pela rede de energia.

Na figura 8 temos um exemplodessas tomadas.

Evidentemente, para mquinasindustriais e outros equipamentossensveis, o varistor pode ser agre-gado internamente entrada de ener-gia do circuito.

Centelhadores

Os centelhadores so dispositi-vos de proteo que se baseiamna rigidez dieltrica do ar ambien-te. O ar um isolante at determi-nado ponto. Se a tenso superar umdeterminado valor, o ar perde suaspropriedades isolantes, ioniza-se epassa a conduzir intensamente acorrente eltrica. o que sucedecom a prpria descarga atmosfri-ca, quando a umidade da chuva,no momento em que ela se forma,reduz a rigidez dieltrica do ar aponto de permitir o aparecimentodas descargas entre as nuvens eentre as nuvens e o solo na formade raio.

Figura 3 Faiscamentos a cargasacumuladas.

Figura 4 Protetor tiposhunt.

Figura 5 Protetor para linhatelefnica.

Figura 6 Curva caracterstica de umvaristor de xido de zinco.



Para o ar seco, a rigidez dieltricado ar de aproximadamente 10 000V/cm, para eletrodos planos.

Isso significa que duas placas demetal separadas por uma distnciade 1 cm, conforme visto na figura 9,podem isolar uma tenso de at10.000 V.

Uma tenso maior "rompe" odieltrico que o ar, e a centelha apa-rece.

Para eletrodos em forma de pon-ta, a distncia diminui, e a queentra em cena o centelhador usadona proteo de linhas telefnicas ede dados de muitos equipamentos,inclusive telefones comuns.

Esse componente formado porduas pontas ou agulhas separadaspor uma distncia que depende dequal seja a tenso que desejamospara que ele entre em ao. Acom-panhe a figura 10.

Se um pico de tenso, causadopor uma descarga atmosfrica, porexemplo, chegar ao centelhador, ocor-re a ionizao do ar entre suas pon-tas e uma fasca surge absorvendoa energia e evitando que ela chegueao aparelho.

Centelhadores a gs

Dentro de uma ampola cheia degs so colocados eletrodos.

O tipo de gs que determinabasicamente a tenso de ionizao,e portanto, o ponto de conduo.

Quando a tenso de conduo atingida, o gs ioniza-se e passa aapresentar uma resistncia muitobaixa.

Nessas condies, o pulso de altatenso presente na linha protegida desviado para a terra.

O tipo de gs tambm determinaquanta energia o protetor pode ab-sorver sem que ele mesmo sejadestrudo.

Circuitoscomerciais

Na figura 11 temos um exemplode protetor que emprega diversosdispositivos diferentes de modo a seobter energia limpa para alimentaode um equipamento a partir da redede 220 V.

Conforme o leitor pode ver, naentrada temos um protetor a gs du-plo para uma tenso de 260 V. Essedispositivo conduz para a terra qual-quer pulso de tenso ou transientecujo valor de pico ultrapasse os 260V.

A seguir, temos 3 varistores dexido de zinco de 180 V que atuamse o pico de tenso estiver num va-lor intermedirio entre o pico da redede energia (155 V, aproximadamen-te) e os 260 V.

Finalmente, temos 3 diodoszeners de 180 V que proporcionam aproteo final para o equipamentoalimentado.

Os resistores de baixo valor emsrie com o circuito no causamperdas apreciveis na tenso e aomesmo tempo servem comofusistores, ou seja, abrem o circui-to se ocorrer um curto, quer sejadevido a problemas na proteo,quer seja devido a problemas noprprio equipamento protegido quetenham outras causas.

Figura 11 Circuito protetor para linha de 220 V que utiliza diversos dispositivos.

Figura 10 Centelhador para proteode linha telefnica.

Figura 9 Isolao de at10 kV.

Figura 8 Tomada protegida.

Figura 7 Centelha atravs da estruturagranulada do varistor.

AUTOMAO

33MECATRNICA ATUAL N 5 - DEZEMBRO/2002

SOFTWSOFTWSOFTWSOFTWSOFTWAREAREAREAREAREAUTOMAO

33MECATRNICA ATUAL N 8 - FEVEREIRO/2003

ROBTICAROBTICAROBTICAROBTICAROBTICA


AAAAAUTOMAOUTOMAOUTOMAOUTOMAOUTOMAO

Inversores vetoriais:Explorando

s inversores de freqnciapara acionamento de mo-tores de induo trifsicosso, sem sombra de dvi-

da, alguns dos equipamentos maisutilizados hoje na indstria, devidos grandes facilidades encontradasnestes poderosos equipamentos,quanto ao controle de velocidade etorque, sentido de rotao, proteesinternas contra faltas e erros deprocessamento, falhas de sobrecar-ga e sobretemperatura, possibilida-de de conexes via redes industriaiscom outros dispositivos, sistemas decontroles internos para aplicao emsistemas de controle de vazo e flu-xo e poderamos destacar outrosinmeros benefcios agregados aeste produto. No h produtos maisconfiveis e de melhor resposta di-nmica (resposta rpida e de robus-ta estabilidade) do que os inverso-res de freqncia.

Se, contudo, nos concentrarmosapenas no inversor puro, temosbasicamente trs pontos importan-tes: a estrutura de potncia, ocontrolador e a interface com o usu-rio. Diversos timos artigos j forampublicados a respeito de inversores,inclusive na revista Saber Eletrni-ca. Nossa inteno agregar algu-ma informao j existente, contri-buindo para o desenvolvimentotecnolgico de todos. Na realidade,o nosso objetivo tentar responder

Neste artigo, abordaremos o detalhamento do funcionamentode um inversor acionado por controle vetorial. Em uma perspec-tiva conceitual, para um assunto muito discutido e extremamentecomplexo, verificaremos o que acontece com o motor eltrico noambiente do controlador e entender o significado dos eixos Q e Daplicados no processo de controle vetorial.

a questo: como funciona o controlede um Inversor Vetorial?

Vrios timos livros tm sido es-critos, sempre na maior parte, senoem todos os casos, apresentando aabordagem matemtica do assunto,que , por si s, extremamente com-plexa. Tentaremos, com o mnimo deabordagem matemtica possvel,esclarecer os pontos de um modomais conceitual.

VETORES E VETORES...

Para entendermos o comporta-mento do controle vetorial, inicial-mente vamos tentar explorar o quevem a ser um vetor. Os elementosque definem uma situao fsica, ca-racterizando-a de modo completo denominado de grandeza, ou melhor,grandeza fsica. Esta, basicamentepode ser definida quanto ao aspectointensidade, isto , definida apenasem base numrica. Por exemplo, otempo, rea, volume, temperaturaentre outros so exemplos de gran-dezas que podem ser totalmente ca-racterizadas apenas com um valornumrico. J, outras grandezas ne-

cessitam, alm do valor de sua in-tensidade, definies mais especfi-cas quanto a direo (de onde veme para onde vai) e logicamente o sen-tido (est vindo ou indo?). Estasso ditas vetoriais. Lembrando da Ma-temtica, um vetor um segmentoorientado que define intensidade, di-reo e sentido. Entre as inmerasaplicaes para vetores, temos asque definem fora, velocidade e ace-lerao. Veja na figura 1.

Alm disso, h todo um universomatemtico para atuao de vetores:adio de vetores, produto vetorial,espao e sub-espao que ns omi-tiremos aqui, apesar de que com esseconhecimento tudo ficaria mais fcil.Bom, s voltar aos livros de Geo-metria Analtica

MAIS CONCEITOS

Ainda visando facilitar ao leitor, al-gumas definies devem ser enunci-adas. No podemos perder a oportu-nidade de homenagear aqueles quemuito contriburam para o nvel do de-senvolvimento tecnolgico que che-gamos, desde Faraday, Maxwell,Lenz, Henry, Ampre, Tesla, Gauss,Volta, entre tantos outros. Alguns se-ro diretamente citados, pois muitasdas leis enunciadas/descobertas portm, com todo o direito, seus nomes.

Lei de Lenz: O fsico russoHeinrich Lenz estabeleceu a relaoFigura 1 - Vetor.

O

fundamentosAlaor Mousa Saccomano

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AAAAAUTOMAOUTOMAOUTOMAOUTOMAOUTOMAO

entre o sentido da corrente eltricainduzida em um circuito e o campomagntico varivel que a induziu. Eleobservou que, ao induzirmos umacorrente em um condutor ou grupodestes, ela criar um campo que seopor variao do campo que aproduziu. Assim, em uma bobina,quando sujeita ao de uma cor-rente induzida, sempre aparecer umcampo que se opor a qualquer varia-o de campo magntico sobre si.Guardando as devidas propores,podemos dizer que h uma certainrcia na bobina quando da forma-o de campo magntico.

Tenso induzida ou induoeletromagntica: Quando um m semov

MA09web

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