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Aula 2

  1. 1. Introdução à Engenharia Elétrica Prof. Rodrigo Rimoldi sites.google.com/site/rodrigorimoldi
  2. 2.  Representações:
  3. 3.  C0nfigurações:  SPST: Single Pole SingleThrow (Chave on/off de 1 estado)  SPDT: Single Pole DoubleThrow (Chave on/off de 2 estados)  DPST: Double Pole SingleThrow (Chave on/off de 2 pólos)  DPDT: Single Pole SingleThrow (Chave on/off de 2 pólos e 2 estados)
  4. 4.  Termos:  Pole – Número de partes móveis que se conectam ou número de circuitos individuais;  Throw – Número de estados da chave.
  5. 5.  Principais tipos:
  6. 6.  Classes:  24 volts AC/DC;  230 volts AC/DC;  48 volts AC/DC;  TTL level (transitor- to-transistor ±5 V);  120 volts AC/DC;  Isolated input. Aula 1 - Introdução à Automação Industrial 6
  7. 7.  Chave cuja operação é ativada de maneira eletromagnética.
  8. 8.  Suas saídas (forma de contatos de relés) são acionadas quando uma contagem pré- estabelecida é atingida. Ex.: Contagem de 5 subidas de borda.
  9. 9.  Utilizado para temporizar eventos, fechando os contatos após um tempo pré- programado. Ex.: Acionamento da saída após 5 segundos.
  10. 10.  Controle Mecânico – eixos, direcionadores, etc.;  Controle Pneumático – pistões e válvulas de ar comprimido, etc.;  Controle Eletromecânico – chaves, relês, temporizadores, contadores, etc.;  Controle Eletrônico – chaves eletrônicas;  Controle Computadorizado.
  11. 11. Exemplo de controle de processo:  Um processo inicia ligando um motor (R2), cinco segundos após uma peça tocar uma chave de limite (LS1). O processo termina automaticamente quando a peça terminada toca uma segunda chave de limite (LS2). Uma chave de emergência (PB1) termina o processo a qualquer instante, quando for acionada.
  12. 12.  Sistema automático: o resultado é definido previamente e o sistema se encarrega de atingi-lo sem a intervenção de um controlador externo (usuário);  Sistema rígido: não há possibilidade de alteração do processo depois da definição do sistema e de seus componentes após início da operação;  Sistema flexível: é possível fazer alterações no sistema e em seus componentes (como incluir entradas ou saídas, por exemplo) após início da operação.
  13. 13.  Processo: conjunto de operações e/ou transformações realizadas sobre um ou mais materiais, com a finalidade de variar pelo menos uma de suas propriedades físicas ou químicas.
  14. 14.  Processo de produção:  Seguir uma receita, usando utensílios para transformar ingredientes básicos num produto;  Para esta transformação é necessária alguma forma de energia;
  15. 15.  Ingredientes: matéria-prima de entrada ou insumos;  Pó de café;  Água.  Utensílios: equipamentos necessários à produção;  Cafeteira;  Coador;  Filtro de papel;  Jarra refratária.
  16. 16.  Fonte de energia: calor usado na transformação dos ingredientes;  Receita:  Determina a sequência de preparo, os intervalos de tempo e a quantidade de matéria-prima envolvida;  Mostra como fazer sempre um cafezinho com as mesmas características ou bem semelhantes (padronização do processo).
  17. 17.  Insumos: combinação dos fatores de produção (matérias-primas, horas trabalhadas, energia consumida, taxa de amortização, etc.) que entram na produção de determinada quantidade de bens ou serviços;  Matéria-prima: substância bruta principal e essencial com que é fabricada alguma coisa;  Energia: propriedade de um sistema que lhe permite realizar trabalho.
  18. 18.  Produção em massa: sistema de produção de um produto com variação mínima;  Exemplo: automóveis e eletrodomésticos.  Produção em lote: sistema de produção de uma quantidade média de um produto que pode ser repetido periodicamente;  Exemplo: livros e roupas.
  19. 19.  Processo descontínuo: é aquele cuja operação se dá em etapas;  Em primeiro lugar ocorre a alimentação do processo com matéria-prima;  Depois ocorre algum tipo de reação;  Finalmente é feita a retirada do produto final.
  20. 20.  Exemplo de processo descontínuo: etapas de produção em indústrias químicas e de manufatura com características de produção em massa (seriada) ou em lotes.
  21. 21.  Processo contínuo: É aquele em que existe uma entrada contínua de matéria-prima, um processamento e uma saída também contínua do produto final.
  22. 22.  Exemplo de processo contínuo: destilação de álcool.
  23. 23.  Exemplo de processo contínuo: destilação de álcool.  A saída de produto é constante (Álcool hidratado) dependendo da quantidade de matéria-prima de entrada (caldo de cana fermentado) e da energia fornecida ao sistema (vapor de água supersaturado);  Um produto sobra nesse processo, o vinhoto. Parte dele é reprocessado, isto é, volta ao topo da coluna. O que sobra é usado como fertilizante nas plantações de cana-de- açúcar.
  24. 24.  São entidades matemáticas associadas a fenômenos físicos/químicos, geralmente através de letras ( x, y, z, V, I, R, t, etc.);  Podem ser associadas a:  Pressão  Temperatura;  Posição;  Vazão;  Velocidade;  Nível;  pH;  Etc.
  25. 25.  Variáveis analógicas (contínuas): podem assumir infinitos valores (dentro de uma faixa de valor máximo e mínimo) durante um intervalo de tempo.
  26. 26.  Variáveis digitais (discretas): podem assumir um número limitado de valores durante um intervalo de tempo.
  27. 27.  Relacionada com as variáveis analógicas. O conjunto formado pelo resistor variável e a bóia (elemento sensor) informa continuamente ao indicador a quantidade de combustível existente no tanque.
  28. 28.  Relacionada com as variáveis digitais. A medição descontínua normalmente é feita por sensores do tipo chave com dois estados, ativo ou não ativo. No exemplo, é utilizada para segurança evitando o transbordamento ou esvaziamento abaixo de determinada posição mínima.
  29. 29.  SP (Set Point) – é o valor desejado; ponto em que se deseja manter a variável controlada, no caso ajustada para o nível permanecer em torno de 50%;  PV (Process Variable) – é a variável de processo que está sendo medida pelo elemento sensor presente no transmissor de nível (LT) e transmitida para o controlador;  MV (Manipuled Variable) – é a variável manipulada, no caso o sinal enviado pelo controlador (LIC) para o elemento final de controle (LCV) que regula a quantidade de combustível que entra no tanque. A este fluxo de fluido chamamos vazão.
  30. 30.  Técnica: uso de um computador para comandar o caminho de uma ferramenta cortante de um torno mecânico ou uma máquina fresadora;  Resultado: alta precisão no produto final e alta repetibilidade com um mesmo programa;  CNC:  Técnica que permite a operação automática de uma máquina por meio de uma série de instruções codificadas que contêm números, letras e outros símbolos;  Máquinas CNC podem ser facilmente reprogramadas para atender a novos projetos e podem ser adaptadas a diferentes situações de produção.
  31. 31.  Definição (NEMA - National Electrical Manufacturers Association): aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para armazenar internamente instruções e para implementar funções específicas, tais como lógica, seqüenciamento, temporização, contagem e aritmética, controlando, por meio de módulos de entradas e saídas, vários tipos de máquinas ou processos;  Usados para controlar uma sucessão de eventos (entradas e saídas);
  32. 32.  Elementos que realizam a interação entre o mecanismo controlador e a variável (grandeza) monitorada;  Tipos:  Contínuos – efetuam medições contínuas de variáveis (ex.: termopar);  Discretos – podem apresentar somente dois padrões de resposta: atuados ou não (ex.: chaves).
  33. 33.  Auto alimentados – produzem um sinal elétrico de saída sem a necessidade de alimentação externa (ex.: termopar);  Com alimentação externa – requerem entrada de energia para gerar um sinal de saída (ex.: sensores capacitivos e indutivos).
  34. 34.  Temperatura;  Fluxo;  Pressão;  Vibração e impacto;  Força;  Viscosidade;  Velocidade e  Ruído acústico; aceleração;  Radiação e ópticos;  Posição e  Biosensores; deslocamento;  Sensores químicos;  Umidade;  Nano sensores.  Nível; Aula 1 - Introdução à Automação Industrial 41
  35. 35.  Elementos que produzem movimento a partir de um comando recebido do dispositivo controlador;  Convertem os sinais elétricos do controlador em ações (movimentos);  Atuam diretamente no processo, modificando as suas condições;
  36. 36.  Empregados em sistemas onde se requer altas velocidades nos movimentos, com pouco controle sobre o posicionamento final, em aplicações onde o torque exigido é relativamente baixo;  Tipos:  Lineares – Pistões de simples e dupla ação;  Rotativos – Motores pneumáticos;  Válvulas de controle pneumáticas – regulam a vazão de um fluído (líquido, gás ou vapor) que escoa através de uma tubulação, por meio do posicionamento relativo de um obturador que obstrui a área livre de passagem do fluído.
  37. 37.  Utilizados principalmente em sistemas onde são requeridos elevados torques, sobretudo no acionamento de máquinas de grande porte e em robôs de alta velocidade de posicionamento;  Comandados por eletro válvulas que monitoram os fluxos de líquido do mecanismo, controlando os movimentos;  Características:  Alto torque desenvolvido;  Alta relação torque/peso;  Alta performance;  Baixa manutenção.
  38. 38.  Motor de passo:  Baixo torque com acionamento simples;  Baixa relação peso/potência;  Aplicação típica: ▪ Sistemas que operam e malha aberta, não exigindo a presença de sensores ou controladores mais elaborados; ▪ Controle de posicionamento mais preciso; ▪ Periféricos para informática.
  39. 39.  Motor de Corrente Contínua:  Controle preciso de velocidade;  Acionamento e controle também são bastante simples.  Motor de indução (CA):  Utilizado quando se deseja imprimir movimento a um equipamento ou estrutura acoplados ao seu eixo;  Bastante robusto e versátil.
  40. 40. 1. GONZAGA, A., “Introdução à Automação Industrial”, notas de aula, Departamento de Engenharia Elétrica – USP, disponível em: http://iris.sel.eesc.usp.br. 2. BALBINOT, A. & Brusamarello, V. J., “Instrumentação e Fundamentos de Medidas”, Vol. 1, LTC, Rio de Janeiro, 2006. 3. BALBINOT, A. & Brusamarello, V. J., “Instrumentação e Fundamentos de Medidas”, Vol. 2, LTC, Rio de Janeiro, 2006.

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