A automação industrial é uma área de pesquisa que vem ampliando sua atuação gradativamente nos últimos anos. O uso de dispositivos e a aplicação de soluções desenvolvidos em automação industrial tem grande repercussão sobretudo no setor industrial. As aplicações não se resumem a substituir o trabalho humano em tarefas exaustivas, monótonas e perigosas; elas trazem melhoria na qualidade de processos, otimização dos espaços, redução no tempo de produção e custos.
Existem diversos equipamentos utilizados na automação industrial, porém, o controlador lógico programável (CLP) é um dos mais importantes. O CLP surgiu no final da década de 1960 e revolucionou os comandos e controles industriais.
Nessa época, a automação era executada quase totalmente por relés com base em lógica fixa, ou lógica hardwired, o que resultava em enormes armários de relés eletromecânicos interligados por circuitos elétricos e extensas fiações.
O primeiro CLP foi criado em 1968 por Dick Morley, funcionário da empresa Bedford Associates. Ele foi desenvolvido com o objetivo de substituir os armários empregados para controlar operações sequenciais e repetitivas na linha de montagem da indústria automobilística General Motors.
Essa primeira geração de CLPs usava componentes discretos e tinha baixa escala de integração. Sua utilização só era viável quando substituía painéis que continham mais de 300 relés. Tal equipamento ficou conhecido pela sigla PLC (programmable logic controller) – em português, CLP (controlador lógico programável).
Segundo a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), CLP é um “equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis com aplicações industriais”. Já para a National Electrical Manufacturers Association (NEMA), trata-se de um “aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para o armazenamento interno de instruções para implementações específicas, tais como lógica, sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, para controlar através de módulos de entrada e saída vários tipos de máquinas e processos”.
Com o surgimento dos circuitos integrados, foi possível viabilizar e difundir a utilização do CLP em grande escala, melhorando o poder de processamento e diminuindo o tamanho dos equipamentos. Esse avanço está atrelado, em grande parte, ao desenvolvimento tecnológico dos computadores, até mesmo em sua arquitetura de hardware e software. O uso de microprocessadores e microcontroladores de última geração e o de arquitetura híbrida, aliada às novas técnicas de processamento paralelo e às redes de comunicação, contribuíram para o sucesso desse equipamento industrial.
Há pouco tempo o CLP possuía arquitetura proprietária, na qual cada fabricante produzia o próprio modelo e desenvolvia os softwares de programação e simulação exclusivos para seus equipamentos, ou seja, não existia portabilidade.
Com a adoção da norma IEC 61131-3, ocorreu a padronização da linguagem de programação e a solução para softwares e aplicativos foi alcançada.
Atualmente, os CLPs possuem funções específicas de controle e canais de comunicação que permitem interligá-los entre si e a computadores em rede, formando um sistema integrado. Enquanto se estudavam as propostas de padronização do fieldbus (barramento de campo), as redes wireless suplantaram essa tecnologia e se incorporaram aos CLPs como opção de coleta de sinais de chão de fábrica.
Dessa maneira, eliminaram-se os condutores usados para interligá-los, propiciando troca de informações e distribuição de dados por todo o processo.
As vantagens da utilização do CLP em aplicações industriais são inúmeras e cada dia surgem novas, que resultam em maior economia, superando o custo do equipamento. Essa evolução oferece grande número de benefícios, por exemplo:
• Maior produtividade.
• Otimização de espaço nas fábricas.
• Melhoria na qualidade do produto final.
• Alto MTBF (tempo médio entre falhas).
• Baixo MTTR (tempo de máquina parada).
• Maior segurança para os operadores.
• Menor consumo de energia.
• Redução de refugos.
• Reutilização do cabeamento.
• Fácil manutenção.
• Projeto de sistema mais rápido.
• Maior flexibilidade, satisfazendo maior número de aplicações.
• Interface com outros CLPs através de rede de comunicação.
A automação industrial
Marcadores: Automação |Transformador monofásico
Marcadores: eletricidade, transformadores | O transformador é uma máquina elétrica estática, que altera a tensão e a corrente elétrica para valores adequados de acordo com a aplicação específica do projeto. Na figura 1, um transformador monofásico representado de maneira elementar.
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| Figura 1 |
O enrolamento que recebe a tensão da rede é o enrolamento primário, e o que fornece tensão para a carga, o secundário. Os enrolamentos primário e secundário estão enrolados em um núcleo ferromagnético, porém eletricamente isolados.
Essa separação entre o primário e o secundário está representada na figura 2.
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| Figura 2 |
• U1, a tensão elétrica primária (V);
• I1, a corrente elétrica primária (A);
• N1, o número de espiras do enrolamento primário;
• U2, a tensão elétrica secundária (V);
• I2, a corrente elétrica secundária (A);
• N2, o número de espiras do enrolamento secundário.
Vamos analisar a figura 2a. Quando se aplica ao enrolamento primário uma tensão elétrica, cria-se uma corrente. Surge, então, um campo magnético, que alcança o enrolamento secundário, pois ambos compartilham o mesmo núcleo.
Observando agora a figura 2b, percebemos que, ao inverter o sentido da tensão no primário, o campo magnético também inverte de sentido. A inversão de sentido pode ser interpretada como movimento, e, de acordo com o princípio da indução eletromagnética, magnetismo associado a movimento gera eletricidade.
Portanto, no enrolamento secundário, gera-se uma tensão elétrica, que, ao ser aplicada em uma carga, fornece uma corrente elétrica.
O transformador apresenta dispersão do fluxo magnético por correntes parasitas.
Para minimizar essas perdas por histerese, seu núcleo é composto por lâminas, feitas de uma liga metálica especial.
O transformador monofásico é construído de maneira diferente do transformador elementar (figura 3).
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| Figura 3 |
Vamos acompanhar o percurso desde a usina de geração de energia até os consumidores.
Normalmente, a usina gera tensão na ordem de 10 000 V, que o transformador elevador de tensão aumenta para 150 000 a 400 000 V. Não se eleva a tensão acima de 400 000 V para evitar o efeito corona (uma espécie de descarga elétrica através do ar), que causa perda de energia.
Para ser transportada em grandes distâncias, a energia elétrica segue por cabos instalados em linhas de transmissão. Por ficarem suspensos, os cabos da linha de transmissão não oferecem risco às pessoas, motivo pelo qual não recebem revestimento isolante. Eles são compostos por um trançado de alumínio com aço que garante a condutibilidade e resistência mecânica para suportar o próprio peso, as mudanças climáticas e os fortes ventos.
Durante a transmissão, ocorrem perdas de energia nos cabos, porque estes, apesar de apresentarem baixa resistência elétrica, são muito longos. Para amenizar as perdas, instalam-se subestações de energia. Assim, quando a tensão é mais uma vez elevada, as perdas são compensadas.
Ao chegar próximo aos consumidores, a tensão deve ser reduzida, para não oferecer risco à vida e também para fazer funcionar os aparelhos elétricos, eletrônicos e eletroeletrônicos na tensão adequada.
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