Mecatrônica Atual
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Mecatrônica Atual
Editora Saber Ltda Diretor Hélio Fittipaldi www.mecatronicaatual.com.br Editor e Diretor Responsável Hélio Fittipaldi Revisão Técnica Eutíquio Lopez Redação Augusto Heiss Rafaela Turiani Publicidade Caroline Ferreira Nikole Barros Designer Diego Moreno Gomes Colaboradores Adriano Oliveira, Alex Pisciotta, Cesár Cassiolato, Cleiton Rubens Formiga Barbosa, Delcio Prizon, Igor Marcel Gomes Almeida, Edson A. de Araujo Querido de Oliveira, Emerson Luiz Anaia Duque, Fabiano Rosa, Francisco José Grandinetti, Luiz Eduardo N. do Patrocinio Nunes, Marc Solomon, Rob Hockley, Ron Beck PARA ANUNCIAR: (11) 2095-5339 [email protected] Capa Banco de imagens - www.sxc.hu Impressão Neograf Gráfica e Editora Distribuição Brasil: DINAP Portugal: Logista Portugal tel.: 121-9267 800 ASSINATURAS www.mecatronicaatual.com.br fone: (11) 2095-5335 / fax: (11) 2098-3366 atendimento das 8:30 às 17:30h Edições anteriores (mediante disponibilidade de estoque), solicite pelo site ou pelo tel. 2095-5330, ao preço da última edição em banca. Mecatrônica Atual é uma publicação da Editora Saber Ltda, ISSN 1676-0972. Redação, administração, publicidade e correspondência: Rua Jacinto José de Araújo, 315, Tatuapé, CEP 03087-020, São Paulo, SP, tel./fax (11) 2095-5333 Marketing Industrial Nesta edição trazemos a contribuição do Adriano Oliveira, responsável pelo Departamento de Marketing da Mectrol. O artigo sobre “Marketing Industrial” foi o resultado de uma conversa que tivemos a respeito desse assunto em nosso país, e a maneira pouco profissional como ele é tratado. Muitos pensam que marketing é uma coisa trivial e que qualquer um pode ser contratado para dirigir as ações da empresa, claro que sob a supervisão do dono ou do gerente de vendas, mas sem autonomia e poder de decisão. Quem assume esta função, por mais boa vontade que tenha, sem um embasamento técnico não consegue Hélio Fittipaldi valorizar a marca da empresa e nem promover as vendas. Mesmo o recém-formado em Marketing, sem experiência, pode tornar-se uma péssima solução para a empresa. O produto industrial com vendas de empresa para empresa, o conhecido B2B, é geralmente de produtos que requerem uma venda com suporte técnico, sendo de média e longa maturação. A equipe de vendas está preparada adequadamente para a venda acontecer? O vendedor conhece bem os produtos que está vendendo? Quantas horas de treinamento passou neste último ano? O material referente a vendas, catálogos, amostras, etc, é bem feito? E os banners? Quantos não se julgam aptos a fazer um banner acreditando que está "bonitinho", e quando o publicam no site... não geram contatos e nem conseguem valorizar a marca? Nessa hora, o "errado" passa a ser o site que hospeda e não o "artista" que executou o banner. Outra coisa que não se tem atenção, normalmente, é levantar a estatística de acessos (clicks) e visualizações (views). Sem este controle não iremos notar que pequenas modificações no layout do banner podem gerar muitos acessos, além daqueles minguados e costumeiros? Muitas empresas gastam dinheiro à toa, pois não cuidaram de todos os detalhes e não fizeram um plano de marketing. Um plano bem feito, além de economizar recursos, promove a marca e aumenta as vendas. Pensem nisso! Hélio Fittipaldi Submissões de Artigos Artigos de nossos leitores, parceiros e especialistas do setor, serão bem-vindos em nossa revista. Vamos analisar cada apresentação e determinar a sua aptidão para a publicação na Revista Mecatrônica Atual. Iremos trabalhar com afinco em cada etapa do processo de submissão para assegurar um fluxo de trabalho flexível e a melhor apresentação dos artigos aceitos em versão impressa e online. Atendimento ao Leitor: [email protected] Associada da: Associação Nacional das Editoras de Publicações Técnicas, Dirigidas e Especializadas Os artigos assinados são de exclusiva responsabilidade de seus autores. É vedada a reprodução total ou parcial dos textos e ilustrações desta Revista, bem como a industrialização e/ou comercialização dos aparelhos ou ideias oriundas dos textos mencionados, sob pena de sanções legais. As consultas técnicas referentes aos artigos da Revista deverão ser feitas exclusivamente por cartas, ou e-mail (A/C do Departamento Técnico). São tomados todos os cuidados razoáveis na preparação do conteúdo desta Revista, mas não assumimos a responsabilidade legal por eventuais erros, principalmente nas montagens, pois tratam-se de projetos experimentais. Tampouco assumimos a responsabilidade por danos resultantes de imperícia do montador. Caso haja enganos em texto ou desenho, será publicada errata na primeira oportunidade. Preços e dados publicados em anúncios são por nós aceitos de boa fé, como corretos na data do fechamento da edição. Não assumimos a responsabilidade por alterações nos preços e na disponibilidade dos produtos ocorridas após o fechamento. 3 índice 27 32 18 23 27 32 38 38 40 42 Gestão da Inovação na Automação Industrial Comandos básicos para supervisório com fala feito em Excel Controle de Acesso Automático de Veículos Profibus – Instalação Avançada Parte 1 Vírus em Redes Scada: Proteção Garante o Faturamento SIL ou não SIL? Eis a Questão Avaliação de Propriedades Termodinâmicas e Termofísicas da Aplicação de Hidrocarbonetos em Refrigeradores Editorial Eventos 03 06 Notícias: Índice de Anunciantes: Cognex ............................... 05 Altus .................................... 07 Patola ................................... 11 MDA 2013 ............................ 15 Fluid&Process 2013 ........... 17 SPS IPC Drives 2012 ........... 21 4 Metaltex ............................ 29 Nova Saber ......................... 31 Nova Saber ......................... 47 Mouser ....................... Capa 02 Rio Mech 2012 .......... Capa 03 Festo ............................ Capa 04 Nova linha de ferramentas para pneus fora de estrada, da Schrader .........................................................08 Lentes líquidas para o leitor DATAMAN 300 .......................09 Sensores de Funcionamento por Radar, da Banner Engineering ....................................................................10 Padrão Ethernet, cada vez mais no chão de fábrica .................10 Novo Detector de Chama, Paragon ...........................................11 Medidor de vazão econômico para gases de utilidades, da Endress+Hauser ................................................12 Novo analisador de vibração FastTracer, da Sequoia ...........13 Esteira porta-cabos Igus ...................................................................13 Novo Software para Programação de Máquinas: Fikus VisualCam 17 .......................................................14 Varta Consumer Batteries utiliza VisionPro 3D na produção de baterias ................................................................14 Equipamentos Médico-hospitalares .............................................16 Portal Mecatrônica Atual .................................................................16 Chão de Fábrica 49 literatura Destinado a técnicos de nível médio, projetistas, acadêmicos de engenharia mecânica e professores, este livro busca apresentar de forma clara e organizada, toda a seqüência de passos necessários para o projeto e dimensionamento de circuitos hidráulicos. Rico em conceitos, figuras, exemplos de aplicações, equacionamentos e tabelas, ele apresenta a correta forma de dimensionar atuadores lineares e rotativos, tubulações, bombas e motores hidráulicos, análise de perda de carga (pressão) e carga térmica, dimensionamento necessário ao reservatório, circuitos série, paralelo e misto. Aborda também aplicações e dimensionamento de acumuladores e intensificadores, circuitos seqüenciais, regenerativos e sincronizados, uma introdução à eletroidráulica, dois apêndices com tabelas de conversão de medidas, normas e diagramas, além de todas as soluções passo a passo dos exercícios propostos. Automação Hidráulica - 5a Edição Revisada e Atualizada Autor: Eng. Arivelto Bustamante Fialho ISBN: 978-85-365-0210-6 Preço: R$ 99,00 Onde comprar: www.novasaber.com.br curso Setembro P110 - Automação Pneumática Organizador: Festo Data: 17 a 21 (noturno) e 24 a 26 (Diurno) Horário: 8h30 às 17h30 Duração: 20 horas Investimento: R$ 750 / participante (no Estado de São Paulo) e R$ 780 / participante (nos demais Estados) Local: Rua Giuseppe Crespi, 76 Jd. Santa Emília - São Paulo - SP www.festo-didactic.com/br-pt Poka Yoke - Técnicas à Prova de Erros Organizador: Festo Data: 20 e 21 Horário: 8h30 às 17h30 Duração: 2 dias/ 16 horas Investimento: R$ 390 / participante (no Estado de São Paulo) e R$ 420 / participante (nos demais Estados) Local: Rua Giuseppe Crespi, 76 Jd. Santa Emília - São Paulo - SP www.festo-didactic.com/br-pt Análise de Riscos em Projetos Organizador: SAE Brasil Data: 24 e 25 Horário: 8h às 18h Local: Av. Paulista, 2073 - Edifício Horsa II Cj. 1003 - 10º andar - São Paulo - SP www.saebrasil.org.br Train the Trainer - Formação de Multiplicadores Excelentes Organizador: Festo Data: 27 e 28 Horário: 8h30 às 17h30 Duração: 2 dias/ 16 horas Investimento: R$ 640 / participante (no Estado de São Paulo) e R$ 670 / participante (nos demais Estados) Local: Rua Giuseppe Crespi, 76 Jd. Santa Emília - São Paulo - SP www.festo-didactic.com/br-pt PN152 - Tecnologia de Vácuo para Sistemas Handling Organizador: Festo Data: 27 Horário: 8h30 às 17h30 Duração: 1 dia/ 8 horas Investimento: R$ 450 / participante (no Estado de São Paulo) e R$ 470 / participante (nos demais Estados) Local: Rua Giuseppe Crespi, 76 Jd. Santa Emília - São Paulo - SP www.festo-didactic.com/br-pt Outubro Gestão de Custos Industriais Organizador: SAE Brasil Data: 8 e 9 Horário: 8h às 18h Local: Av. Paulista, 2073 - Edifício Horsa II Cj. 1003 - 10º andar - São Paulo - SP www.saebrasil.org.br Veículos Elétricos e Híbridos Organizador: SAE Brasil Data: 26 e 27 Horário: 8h às 18h Local: Av. Paulista, 2073 - Edifício Horsa II Cj. 1003 - 10º andar - São Paulo - SP www.saebrasil.org.br Eletrônica Embarcada – Algoritmos e Estrutura de Dados – E-learning Organizador: SAE Brasil Data: 6 a 27 Horário: 9h às 18h Local: Av. Paulista, 2073 - Edifício Horsa II Cj. 1003 - 10º andar - São Paulo - SP www.saebrasil.org.br //notícias Nova linha completa de ferramentas para pneus fora de estrada, da Schrader São sete ferramentas portáteis para a desmontagem de pneus agrícolas e off road, além de três acessórios, que agregam tecnologia superior, ergonomia, leveza e mobilidade. O resultado é mais segurança e redução significativa no tempo de troca, uma operação complexa uma vez que alguns modelos de pneus podem chegar até 4 metros de diâmetro A Schrader International, fornecedora de soluções de sensores, válvulas para pneus e componentes para sistemas de ar condicionado diversifica os seus negócios e introduz no país a primeira linha completa de ferramentas hidráulicas para desmontagem de pneus agrícolas e OTR (Off Tire Road). A companhia anuncia também os investimentos em equipe técnica de campo altamente especializada nesta linha de ferramentais para assessoria aos clientes, além do novo Centro de Formação OTR localizado em Jacareí, no estado de São Paulo, na sede da Schrader, para a capacitação de revendas e usuários no uso das novas tecnologias. As ferramentas hidráulicas para desmontagem de pneus da Schrader, comercializadas na França, EUA, China e agora também no Brasil, estão divididas em duas linhas distintas: linha agrícola – direcionada para pneus de tratores e de alta flutuação, para os mais diferentes tipos e tamanhos de aros; e linha OTR – destinada para pneus de veículos usados nas áreas de mineração, logística portuária e infraestrutura (construção e terraplanagem), como pás carregadeiras, caminhões fora de estrada e motoniveladoras. Na parte de acessórios, a empresa apresenta também o dispositivo Barjuky, a Bomba Hidropneumática e o Distribuidor Hidráulico para o uso de mais ferramentas simultaneamente. “O setor agrícola deve crescer exponencialmente no Brasil, país que é um grande celeiro mundial, com o aumento da população e a necessidade de volumes cada vez maiores de alimentos. Também acreditamos na demanda crescente de infraestrutura com os Jogos Olímpicos e a Copa, além do aquecimento do setor de mineração. Fatores que impõem como imperativo a eficiência e otimização de recursos e que são campos férteis para a boa aceitação de nossas ferramentas off road”, diz Carlos Storniolo, diretor geral da Schrader Brasil. O lançamento da Schrader é inovador. A empresa introduz no Brasil ferramentas funcionais sem paralelo no mercado. São soluções profissionais que substituem alavancas, marretas e outras ferramentas rudimentares perigosas por equipamentos modernos e adequados ao trabalho, que resultam em mais segurança e redução significativa no tempo de troca dos pneus (operação complexa que pode envolver pneus de até quatro metros de altura, como os modelos utilizados nos veículos da área de mineração). 8 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Outros benefícios relevantes são tecnologia superior, ergonomia, leveza e mobilidade. As ferramentas Schrader são portáteis (atingindo no máximo 50 centímetros de comprimento e 25 centímetros de largura), ergonômicas (em formato apropriado com hastes para segurar e prender no pneu) e leves (em média 11 kg), podendo ser levadas até o lugar de sua utilização. “A relação custo-benefício da linha de destalonadores Schrader é muito boa, já que cada equipamento se paga com alguns poucos dias de uso, se levarmos em consideração que uma máquina agrícola ou de OTR parada significa perda de dinheiro. Ou mesmo, se considerarmos a possibilidade de dano no pneu, que frequentemente ocorre no processo manual de troca que ainda predomina nas empresas. Pneus off road podem custar até R$ 80 mil cada, dependendo do tamanho”, destaca Storniolo. Ferramentas Hidráulicas Destalonadores Compact e Mini-Kousma O modelo Compact (5 kg) é utilizado para afastar o pneu e a roda com uma força de 2.500 kg. É indicado para aro simples ou de uma única peça, de veículos agrícolas (como tratores), com diâmetros variados e pneus de alta flutuação. Já o Mini-Kousma (8,7 kg), possui a mesma função do anterior, mas imprime uma força de 2.830 kg. Destalonador Shuttle-T O modelo Shuttle-T (6,8 kg), capaz de imprimir força de destalonamento de 13.700 kg, foi desenvolvido para veículos fora de estrada com aros de cinco peças e diâmetros entre 25” e 45”. Destalonadores Kousma e Maxi-Kousma O modelo Kousma (13,2 kg), capaz de imprimir uma força de destalonamento de 4.536 kg, foi desenvolvido para veículos fora de estrada com aros de três peças e diâmetro entre 25” e 29”. O Maxi-Kousma (13,5 kg), por sua vez, possui a mesma função do Kousma, com a mesma força e comprimento do //notícias Lentes líquidas para o leitor de código de barras DATAMAN 300 O destalonador Kousma (13,2 kg) e Maxi-Kousma (13,5 kg) com força de 4.536 kg, de veículos fora de estrada, da Schrader. gancho de aperto maior, mas atende aros de três peças com diâmetros igual ou maior que 29”. Destalonador Magma O modelo Magma (12 kg), capaz de imprimir força de destalonamento de 20.000 kg, foi desenvolvido para aros de veículos fora de estrada de grandes dimensões, com diâmetros entre 45” a 63”. Acessórios Bomba Hidropneumática Utilizada em todas as ferramentas hidráulicas, o equipamento de funcionamento ar-hidráulico depende de uma linha de ar comprimido que ofereça no mínimo 100 libras de pressão para funcionar e amplifica a pressão de saída hidráulica para 700 bar ou 10.000 psi. Não requer esforço do operador e mantém bombeamento contínuo de óleo para alimentação da ferramenta com vazão de até 0,7 l/min. Distribuidor Hidráulico O distribuidor hidráulico é um produto desenvolvido pela Schrader, especialmente para a necessidade brasileira, que junta o acionamento de até quatro destalonadores ao mesmo tempo em uma mesma bomba. O dispositivo agiliza ainda mais a troca do pneu, na medida em que quatro destalonadores afastam todo a extensão do diâmetro do pneu. Dispositivo Barjuky É um produto mecânico que auxilia na liberação do anel-trava e demais flanges, permitindo a troca do anel de vedação (O’Ring) sem remover o pneu do aro e veículo. Está disponível na versão R155134 ( para aros com diâmetros entre 25” e 39”) e R155135 ( para aros com diâmetros entre 29” e 51”). Oferece total segurança e agilidade na operação, garantindo mobilidade plena para o uso do dispositivo. A Cognex anunciou o acréscimo de lentes líquidas para as séries de leitores de código de barras de montagem fixa, DataMan® 300. O novo acessório permite que qualquer leitor DataMan 300 seja atualizado facilmente a partir de foco fixo para foco automático. A tecnologia de foco automático variável das lentes líquidas é ideal para aplicações que exijam uma grande profundidade de campo, ou quando um novo foco seja necessário depois de uma mudança de produto. "A lente líquida é um poderoso adicional à nossa série de leitores de identificação DataMan 300," diz Carl Gerst, vice-presidente e gerente da unidade de negócios, sobre os produtos de identificação. "O recurso de foco automático torna o ajuste a diferentes distâncias de trabalho tão simples quanto apertar um botão". O recurso de ajuste inteligente do DataMan 300 seleciona automaticamente a melhor configuração para iluminação integrada e para foco automático para cada aplicação. Esse processo de ajuste garante que o leitor de código de barras será configurado para alcançar as taxas de leitura mais altas possíveis para 1-D, 2-D e DPM (códigos de marcação direta na peça). As lentes líquidas também podem ser ajustadas com software ou comandos de série sem a necessidade de tocar o leitor. Para leitura de apresentação, leitura de palete e aplicações com classificação de pacote pequeno, as lentes líquidas podem ser configuradas para percorrer o alcance focal total das óticas e ler códigos de barras sob uma vasta gama de distâncias de trabalho. O DataMan 300 está disponível em dois modelos. Ele tem uma resolução de 800x600 pixels, e o DataMan 302 é um modelo de alta resolução, com 1280x1024 pixels. Este último é ideal para leitura de códigos DPM pequenos, geralmente encontrados em aplicações nas indústrias eletrônicas e automotivas. Os leitores DataMan utilizam os mais avançados algoritmos de leitura de códigos. 1DMax+™ usa a tecnologia Hotbars™ (de patente pendente), que pode localizar e extrair dados de códigos mais facilmente e com maior precisão que qualquer outro sistema. O algoritmo 2DMax+™ fornece desempenho de leitura superior em código 2-D (com marcações precárias ou danificadas em ambas as linhas estacionárias) e de alta velocidade. O acessório lente líquida para o DataMan 300 está disponível. Para obter mais informações sobre a série DataMan 300, visite www.cognex.com/300. O leitor de código de barras, agora com lentes líquidas, da Cognex. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 9 //notícias Sensores de Funcionamento por Radar Detecção Confiável de Objetos Estacionários (ou em Movimento) em todas as Condições Climáticas A Série R-GAGE, da Banner Engineering (www.bannerengineering.com), detecta veículos e ajuda a prevenir colisões. Lançada por essa empresa, a nova série de sensores baseados em radar, possui recursos aperfeiçoados para detectar grandes objetos em difíceis situações externas. Os sensores R-GAGE são aplicados na prevenção de colisões e no monitoramento de veículos em portos de contêineres, sistemas de trânsito e estacionamento, manufatura, mineração, manuseio de materiais e ferrovias. Os novos sensores proporcionam a redução de 'zona morta', detectando objetos mais próximos. O radar de onda contínua de frequência modulada (FMCW, na sigla em inglês) oferece detecção confiável em quase todas as condições climáticas, não sendo afetado por chuva, neve, vento, nevoeiro, luz, umidade ou temperatura. Ele também detecta objetos estacionários que não podem ser detectados pelo radar Doppler. Os sensores oferecem dupla zona de detecção para prevenir colisões entre guindastes portuários. Além disso, podem aumentar a eficiência na movimentação de contêineres, fornecendo informações precisas de posição ao operador do guindaste. Há modelos disponíveis para aplicações que necessitam longo alcance (até 40 m), grande amplitude e feixe estreito. Todos apresentam a facilidade de configuração através de chaves DIP, sem necessidade de PC. Padrão Ethernet, cada vez mais no chão de fábrica Vantagens da tecnologia foram apresentadas no Workshop Internacional de Automação e Tecnologia da Informação, que o SENAI/SC promoveu em Florianópolis O padrão de redes Ethernet, antes usado principalmente nos ambientes de escritório e doméstico, está ganhando cada vez mais espaço também no ambiente fabril - e promovendo a comunicação entre equipamentos e entre centrais de controle e o chão de fábrica. Para se ter uma ideia, somente a especificação Profinet, uma das adequações possíveis das redes Ethernet no ambiente industrial e a mais utilizada, aumentou o número de nós (ponto de rede) a uma taxa de quase 40% ao ano na última década. A tecnologia foi uma das tendências apresentadas no Workshop Internacional de Automação e Tecnologia da Informação e Comunicação, em Florianópolis. O evento gratuito, foi promovido pelo SENAI de Santa Catarina, entidade do Sistema Federação das Indústrias de Santa Catarina (FIESC). 10 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Os sensores são baseados em radar e possuem longo alcance (canto superior esquerdo), grande amplitude (canto superior direito) e feixe estreito (parte inferior). contêiner. Os sensores ajudam a prevenir colisões de guindastes em portos de contêiner. Com a tendência entre as empresas de aumentar a disponibilidade das plantas fabris para ter uma constância ou aumento na produção, e de conseguir produzir de maneira mais flexível – de acordo com a demanda – o controle das fábricas à distância aumenta sua importância. Com ele, é possível que um centro de decisão acompanhe, controle e otimize o fluxo de produção em vários pontos, distantes geograficamente. Essa integração escritório-fábrica, no entanto, muitas vezes esbarra nas diferenças de padrão de comunicação entre máquinas e entre máquinas e computadores, o que não acontece quando o padrão Ethernet é adotado. “Um dos principais benefícios do uso da Ethernet é a possibilidade de usar o mesmo padrão desde o escritório até o chão de fábrica, trazendo uma redução de interfaces, além de possibilitar a transparência fácil de dados em qualquer ponto da planta”, explica Robert Gries Drumond, responsável pela área de negócios da Siemens Factory Automation no Brasil, que falou sobre o tema no Workshop Internacional. Segundo ele, que também é vice-presidente da Associação Profibus/Profinet da Regional Brasil, a comunicação via padrão Ethernet proporciona maior produtividade e redução de custos de instalação, operacionalização e manutenção. Isso porque a adoção Novo Detector de Chama: Paragon O Paragon é o detector de chama capaz de realizar também a leitura da temperatura da chama. Este detector faz parte da série de produtos integrais da Fireye para a segurança em combustão, em ambientes de multiqueimadores, ou mesmo de queimadores simples. Embora se utilize apenas da radiação IR, é indicado para queima de gás e óleos, leves e pesados, e de uma variedade de carvões, pois possui avançadas técnicas de sensoriamento e discriminação de chama, tais como flicker frequency e comparação da assinatura da chama aprendida com sinal em tempo real Para tanto, o detector de chama possui dois sensores: um detecta a existência da chama e o outro infere a temperatura da mesma, por meio da técnica do corpo negro. Ele ainda realiza auto-diagnóstico, incorpora 3 relés de chama internos (um para a temperatura e dois para a chama) e dois sinais 4-20 mA (temperatura e chama), que se comunicam diretamente com o sistema BMS (Burner Management System), eliminando assim a necessidade de controladores ou outros módulos. O Paragon foi concebido para diversas aplicações, entre elas, as que dependem de combustão acima de ou em determinada temperatura, assim como incineradores, combustão de gases de processo e aplicações com baixíssima emissão de NOx. O equipamento também interage com o software FEX1 (Fireye Explorer), o qual permite ao usuário obter maior controle e mais informações sobre o funcionamento do detector de chama Paragon e da combustão. A Vorah representa e distribui os produtos e serviços Fireye em todo o Brasil. //notícias Por meio da técnica do corpo negro, o Paragon detecta a existência da chama e infere a temperatura da mesma. de padrão também unifica o uso dos sensores, cabeamento e atuadores – já que não é preciso comprar para cada um dos padrões. “É possível ajudar o cliente a reduzir os custos em até 40% em todo ciclo de vida da planta”, garante. Isso, claro, sempre assegurando o real-time, ou seja, a certeza de a comunicação será feita no tempo necessário. Afinal, no ambiente fabril, diferente do uso doméstico, décimos de segundo de atraso na comunicação entre máquinas fazem toda a diferença. Comparado aos outros padrões, Drumond afirma que o Ethernet possui alto desempenho, quantidades de equipamentos conectáveis praticamente ilimitados e uma operação mais simples. No mais, permite tanto o uso comum de redes (acesso a servidor, conexão entre máquinas, internet), sem comprometer as necessidades especiais do cliente industrial. O Workshop Internacional de Automação e Tecnologia da Informação, do SENAI/SC, contou com palestras com representantes das empresas de referência como Cisco, Siemens e da Sociedade Fraunhofer, uma das principais instituições de pesquisa e inovação tecnológica da Europa. Estiveram em discussão, temas como robótica, computação em nuvem, Ethernet industrial, pesquisa aplicada e sustentabilidade. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 11 //notícias Medidor de vazão econômico para gases de utilidades, da Endress+Hauser Em muitos setores da indústria existem gases como Ar Comprimido, Nitrogênio, Dióxido de Carbono ou Argônio. A produção, transporte, distribuição e compra desses gases consomem uma considerável quantidade de energia e dinheiro. E o objetivo de qualquer operador está claramente definido: controle eficiente do processo e baixo custo de operação. O novo medidor de vazão termal t-mass 150, da Endress+Hauser, foi desenvolvido com esse objetivo. Seja para o monitoramento e controle de ar comprimido, para alocação de custo, detecção de vazamento ou uso em sistemas de gerenciamento de energia, o t-mass 150, que tem um turndown de até 100:1, é capaz de medir pequenas vazões, mesmo em baixa pressão. Como um medidor de vazão multivariável, o t-mass 150 mede não apenas a vazão mássica, mas também o volume corrigido de vazão, a temperatura do processo e a vazão equivalente em free air delivery (FAD). Devido ao princípio de medição térmica, não é necessário nenhuma compensação de pressão ou temperatura. Por conta do “Gas Engine” integrado ao dispositivo, usuários podem implementar o medidor com excelente flexibilidade. O “Gas Engine” torna possível mudar entre diferentes gases sem a necessidade de recalibração. Para instalação em dutos retangulares ou em tubos de DN15 a DN1500 (1/2” à 60”), disponível em versões em linha e inserção. Uma grande variedade de conexões de processo pode ser escolhida, tal como roscas, flanges comuns ou flanges lap-joint. O sensor em aço inox e o automonitoramento contínuo da eletrônica fornecem operação confiável por um longo período. O equipamento pode ser usado em temperaturas de processo de -40 a +100ºC e pressões de até 40 bar. A operação via o menu guiado em português, com textos adicionais explicativos, garante o rápido comissionamento. Produção eficiente de ar comprimido – um exemplo A maior parte da energia usada na produção de ar comprimido é perdida sem necessidade, seja por meio de vazamentos, pressão excessiva no sistema ou calor desperdiçado dos compressores. Como parte de um sistema de gerenciamento de energia, o t-mass 150 pode fornecer as respostas necessárias para questões importantes ao consumo de energia ou demanda regular de ar comprimido. Outros campos de aplicações estão na correta alocação de custos da produção de ar comprimido para diferentes setores, assim como uma medição confiável do consumo para controle e otimização do processo. Como resultado, esse medidor econômico permite uma operação econômica. 12 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 a) c) b) Fa. Proline t-mass B 150 (versão inserção). Fb. Proline t-mass A 150 (versão inline com flanges). Fc. Proline t-mass A 150 (versão inline, conexão roscada). //notícias Esteira porta-cabos Igus® O FastTracer é usado na manutenção preditiva, evitando paradas na produção. Novo analisador de vibração FastTracer, da Sequoia A Sequoia apresenta equipamento portátil e compacto para executar análise de vibrações e detectar desbalanceamento, folgas, desalinhamento e problemas de rolamento. A Manupre, distribuidora exclusiva no Brasil dos produtos da Sequoia – empresa italiana especializada em soluções avançadas para monitoramento de vibrações – apresenta o lançamento FastTracer, um equipamento portátil voltado à medição e análise de vibrações, ideal para ser usado na manutenção preditiva. “O produto é essencial para prever e detectar problemas de desbalanceamento, folgas, desalinhamento e rolamento. Identificando esses pontos, é possível prevenir paradas de produção e, consequentemente, evitar prejuízos financeiros e equipe ociosa enquanto a máquina é consertada”, orienta o diretor da Manupre, Fábio Chavernac. A conexão do FastTracer é feita por meio da porta USB do computador dando um retorno de medição imediata, como onda no tempo, espectro de frequências, real, RMS, pico a pico, aceleração, velocidade e deslocamento. Tudo isso nos três eixos simultaneamente. “A interface desta tecnologia permite uma visualização das informações em tempo real, registra aquisições de dados e fornece relatórios automáticos, possibilitando o envio pela internet para suporte remoto ou para medições centralizadas, além do armazenamento pós-processamento em arquivos de Excel”, complementa Chavernac. Outro benefício do equipamento é que ele utiliza a tecnologia MEMS (Micro-Electro-Mechanical-System), que significa Micro Sistema Eletromecânico, sendo que o sensor em três eixos trabalha com mercúrio e dispensa a calibração periódica, sempre garantindo a segurança e aumentando a vida útil dos maquinários. A solução FastTracer é indicada tanto para a indústria como nas pesquisas ou análises de estruturas. No setor industrial, sua aplicação é indicada para motores, turbinas, engrenamentos, rolamentos, ventiladores e sistemas complexos, permitindo uma rápida visualização de fadiga e A esteira porta-cabos Igus® se adequa a todos os tipos de ambientes e zonas climáticas, e é utilizada em vários tipos de movimentos e cursos, podendo também ser utilizada na posição vertical e fazendo os movimentos de “zigue-zague”. Ela melhora a condução e proteção dos cabos e mangueiras em movimentações; se adapta a muitas máquinas e acessórios para montagens e ajuda na condução de cabos “bus” e dados mais sensíveis. As esteiras porta-cabos Igus® se aplicam em diversos segmentos como por exemplo, indústria petrolífera, máquinas para cortes, guinchos plataformas, empresas que utilizam pontes rolantes, entres outras. Esteira porta-cabos “E6”: 37% mais leve A segunda geração, a E6.1, é até 37% mais leve e mais silenciosa. Além da facilidade de montá-la e da possibilidade de uso em outros tipos de aplicação construtiva. Essas alterações tornam a proteção de seus cabos e tubos mais resistente, fazendo com que aumente a vida útil do produto. Esteira porta-cabos “E6” da Igus®: mais leve e mais silenciosa. desgaste das peças mecânicas analisadas. Já em pesquisa e análise de estrutura pode monitorar edificações, pontes e estruturas em geral, por conta de sua sensitividade mesmo em casos de vibrações em baixas frequências. Características técnicas: - Pequeno (30 x 55,5 x 15 mm), tamanho similar a uma caixa de fósforo; - Baixo peso (55 g); - Fácil de transportar; - Fornecido com CD para instalação imediata; - Resistente a choque mecânico de até 10000g; - Proteção IP67; - Imunidade contra distúrbios garantida pela comunicação digital; - Possibilidade para extensão de cabo de até 30 m; - Registro em banco de dados; - Configurável em várias escalas de alarmes em baixas e altas frequências. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 13 //notícias Novo Software para Programação de Máquinas: Fikus VisualCam 17 A Fitso - Soluções em Tecnologia CAD/CAM/CAE em parceria com a Metalcam apresentou o lançamento da nova versão do Fikus VisualCam, software para programação de máquinas com controle númerico CNC, tais como tornos, centros de torneamento, eletroerosão a fio, corte a fio e jato d'água. O Fikus VisualCam 17 traz uma série de melhorias em todas as aplicações, novas funcionalidades e desenvolvimentos para melhorar a automação e a produtividade. Conheça algumas delas: Torno 2 Eixos A fim de calcular mais precisamente o tempo de processos, é possível definir o avanço rápido e o tempo de troca das ferramentas em cada máquina. Também pode-se colocar o arquivo de tabela de ferramentas em uma pasta definida pelo usuário, e compartilhá-la entre vários usuários. Visualização padrão (ZX+ ou ZX-) na configuração da máquina. Agora podemos escolher a visualização padrão do torno, em X negativo ou positivo, para coincidir com o layout da máquina usada. Verificação de colisão para ferramentas de canal com ângulo. Verificações de colisão de ângulos em ferramentas de canal foram adicionadas ao cálculo. Eletroerosão a Fio Agora, você pode importar as trajetórias e processos completos de outro arquivo Fikus. Assim, se tivermos um arquivo no qual criamos uma estratégia de usinagem e implementamos diferentes processos, aplicaremos essa mesma estrutura para um novo arquivo, simplesmente importando a usinagem para o novo arquivo. Ponto de troca da tecnologia definido pelo usuário. Agora é possível definir o ponto onde ocorre a troca de tecnologia, sendo viável definir esse ponto também no movimento de entrada e no contorno. Diferentes tipos de movimentos de entrada/saída para o contorno foram adicionados: livre, perpendicular, tangente “gota”, tangente semicircular, tangente “bala”, tangente “sino”, etc. Centro de Torneamento Suporte aos centros de torneamento: 2 Spindles/ 2 Torres, 1 Spindle/ 2 Torres, 3 ou mais Spindles / Torres. Eixos X,Y,Z,B e C são alguns dos exemplos suportados. Implementado um novo algoritmo computacional para gerar o contorno de revolução de um conjunto de superfícies 3D. Este recurso é particularmente útil para usinagem de peças com a tecnologia combinada de Centro de Torneamento, quando a obtenção do contorno de revolução do torno não é óbvia nem fácil. Software de excelente custo/ benefício, com rápida curva de aprendizagem e em língua portuguesa. Com menus rápidos, poucos cliques e assistentes para facilitar o desenvolvimento da programação NC. 14 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Varta Consumer Batteries utiliza VisionPro 3D na produção de baterias A Varta Consumer Batteries GmbH & Co. KgaA, em Dischingen, Alemanha, produz cerca de 1 bilhão de baterias portáteis anualmente. A fim de atender às demandas dos clientes por qualidade dos produtos, a empresa depende de um alto grau de automação. A Varta tem limites rígidos de tolerância para a produção de pilhas, especificamente para as interfaces para transferência de energia (ou seja, os polos positivo e negativo). Baterias que tenham falhas mecânicas ou defeitos de desempenho devem ser rejeitadas. No entanto, a empresa também se preocupa com a preservação da eficiência de produção e redução de custos e, por isso, é importante inclusive manter a proporção de rejeições a mais baixa possível. A Varta aku.automation selecionou sistemas de visão compostos com o software VisionPro® 3D e uma câmera SmartRay 3D. Eles foram bem-sucedidos na obtenção de 100% de detecção de falhas e de rejeição mínima de peças aceitáveis em sete linhas de produção com este sistema de visão alocado. Uma diferença pequena, mas importante Até a introdução de sistemas de visão industrial, seres humanos inspecionavam produtos para identificar possíveis defeitos mecânicos. Em 2010, a Varta passou a utilizar visão 2-D para detectar defeitos de qualidade causados por contaminação e distorção mecânica ao invés de pessoal. Entretanto, esses sistemas identificavam pseudo-rejeições a uma taxa inaceitável de 8 a 10%. Mesmo as mais pequenas partículas de contaminação, que não tinham qualquer efeito negativo sobre qualquer desempenho da bateria ou sua aparência, eram classificados pelos sistemas de visão 2-D como defeitos. A Varta aku.automation resolveu este problema usando uma câmera SmartRay 3-D em combinação com o poderoso software VisionPro® 3D. Este novo sistema fez a diferenciação entre a contaminação e distorção mecânica fácil e reduziu as taxas de pseudo-rejeição para um nível aceitável. Desempenho sem limites No processo de testes do sistema de visão 3-D, a Varta usou o software VisionPro 3D para compilar um catálogo extenso de amostras de referência. Ela é capaz de diferenciar com sucesso a contaminação e defeitos mecânicos, graças ao histograma e à ferramenta de análise de blobs do VisionPro 3D, entre outras coisas. As capacidades de multiprocessamento do VisionPro 3D entregam o suporte a aplicações de alta velocidade que a Varta requer e o VisionPro 3D permite que o sistema 3D faça uso das capacidades máximas dos dispositivos multinúcleos modernos. //notícias Equipamentos médico-hospitalares Estratégia da SKF consiste em aumentar o índice de nacionalização do segmento e reduzir as perdas da balança comercial A SKF do Brasil está atenta ao saldo negativo da balança comercial no setor da Saúde, que deve atingir a cifra recorde de US$ 12 bilhões neste ano. Para ajudar a minimizar essas perdas, a companhia sueca decidiu aportar por aqui com uma plataforma de produtos e serviços em mecatrônica. Essa tecnologia auxilia, por exemplo, no acionamento e controle de movimento de camas hospitalares ou cadeiras odontológicas. Com a chegada dessa ciência no Brasil, a empresa espera que fabricantes de equipamentos médico-hospitalares aumentem o índice de nacionalização de suas máquinas e ajudem a diminuir o déficit transacional na Saúde. “Enquanto o Governo Federal negocia a instalação de fábricas no País com grandes fabricantes de equipamentos médico-hospitalares, podemos fornecer produtos e serviços em mecatrônica que ajudam a melhorar o desempenho, a produtividade e a eficiência dessas máquinas. São sistemas mecânicos, eletrônicos e de controle totalmente integrados e dotados de moderna tecnologia”, conta Paola Jimenez, gerente de Produtos em Mecatrônica. No segmento médico, a SKF conta com uma extensa linha de produtos que vão desde guias e atuadores lineares até pilares telescópicos. Esses componentes têm a função de ajudar a empurrar, baixar ou levantar uma cama hospitalar, aparelho de tomografia ou cadeira odontológica. “É um setor que não para de crescer. Somente no ano passado foram movimentados mundialmente cerca de US$ 690 milhões com a venda de equipamentos médico-hospitalares. O Brasil é um importante player e estamos atentos às mais recentes movimentações de mercado. Vamos entrar forte nessa disputa”, revela Paola. Além do setor médico, a SKF está de olho em outros setores importantes, como o de máquinas-ferramenta, alimentos e bebidas, automotivo, agrícola e petroquímico. “Atuamos no mundo com cera de 500 engenheiros altamente capacitados em mecatrônica. É uma equipe qualificada e especializada em soluções de engenharia avançada. Essa tecnologia está sendo transferida agora para o Brasil”, detalha a executiva. O Grupo SKF está presente em 10 países com sua plataforma de mecatrônica. Tem operações no Canadá, Suécia, Estados Unidos, Alemanha, Itália, China, Tailândia, Suiça, França e Itália. “Estamos trazendo para cá diversas opções de produtos e serviços em mecatrônica. Projetamos faturar em torno de R$ 10 milhões a partir de 2015”, antecipa Paola. Todos os produtos poderão ser adquiridos por meio de venda direta ou pela Rede de Distribuição SKF. Veja no Portal: www.mecatronicaatual.com.br Avaliação da Resposta a Transientes de Robôs Industriais Ao avaliar um robô impulsionado por motor, o consumo de energia do motor e do controlador devem ser medidos ao mesmo tempo que a velocidade é controlada através de um padrão de ações. A empresa que mostra como isso pode ser feito é a Yokogawa que emprega seu analisador de energia PZ4000. Por tempo indeterminado, este artigo completo estará disponível gratuitamente no portal http://www.mecatronicaatual.com.br/secoes/leitura/179 . Aproveite! CLPs e Sensores Controle de Malha Aberta e em Malha Fechada são as duas formas básicas de Controle de Processos Industriais.Assim através dos sensores o sistema recebe a confirmação das ações dos atuadores. Veja a matéria em http://www.mecatronicaatual.com.br/secoes/leitura/862 16 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 automação Gestão da Inovação na Automação Industrial Neste artigo, veremos alguns aspectos das áreas de gerenciamento de projetos e inovação aplicados à Automação Industrial A saiba mais Gerenciamento de energia elétrica para redução de demanda Mecatrônica Atual 33 Gerenciamento de Ferramentas de Corte Mecatrônica Atual 44 Gerenciamento de ativos na manutenção Mecatrônica Atual 34 Critérios para projetos de automação eficientes Portal Mecatrônica Atual www.mecatronicaatual.com.br/ secoes/leitura/748 18 Delcio Prizon década de 1970 presenciou o desenvolvimento de uma boa parte de projetos, os quais culminaram para a implantação da tecnologia de produção de açúcar e álcool no país. Destes projetos, boa parte deles obtiveram sucesso, e foram o resultado de pesquisas, desenvolvimentos e experimentos práticos cuja finalidade era viabilizar e melhorar etapas e processos da produção açucareira de combustíveis. A tecnologia foi dominada, produtos foram criados, e também a primeira crise do setor foi vivenciada, talvez por falta de um planejamento mais amplo ou falta de avaliação dos riscos envolvidos naquele empreendimento. O gerenciamento das várias etapas existentes seguiu a intuição e a experiência dos vários gerentes e empreendedores envolvidos. Coincidentemente, na mesma época, grandes empreendimentos no mundo inteiro estavam carentes de técnicas que pudessem otimizar processos, e torná-los mais gerenciados. Surgiu neste período, uma tentativa de documentação de boas práticas de gerenciamento, trabalho este liderado pelo PMI (Project Management Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Institute), na Pensilvânia, Estados Unidos. Deste trabalho, iniciado em 1969, resultou um guia do conjunto de conhecimentos em gerenciamento de projetos (o PMBOK), que vem sendo atualizado constantemente, e teve sua quarta edição em 2008. Mais recentemente em 2006, os guias para gerenciamento de programas e portfólio também se tornaram disponíveis. Estes vieram a complementar todas as macroetapas que envolvem o gerenciamento dos projetos e empreendimentos, nos quais estamos cada vez mais envolvidos, principalmente neste momento de grandes obras no Brasil. O trecho descrito no box, extraído de um livro de geografia inspirou este artigo. No item 2 será discutida a noção de gerenciamentos de projetos, programas e portfólios e seus principais focos. No itens 3 a 5 um detalhamento um pouco maior de cada modalidade de gerenciamento. Pela extensão do assunto, este artigo apresenta uma visão bastante simplificada das modalidades de gerenciamento, mesmo porque o objetivo é dar uma visão integrada do todo e como a aplicação é benéfica quando adaptada nas corporações. automação O Gerenciamento de Projetos, Programas e Portfólio Assim como bem definido no PMBOK, “um projeto é um esforço temporário empreendido para criar um produto, serviço ou resultado exclusivo”. Esta definição é muito feliz pois estabelece bem a fronteira de como um projeto deve ser concebido. Ou seja, o caráter temporário nos diz que todo projeto tem início e fim bem definidos. O fim será atingido assim que as entregas planejadas forem criadas. Temos, portanto, que o gerenciamento de projetos irá se preocupar com a aplicação de conhecimentos, habilidades, ferramentas e técnicas para atender os requisitos necessários para a criação das entregas. O PMBOK estabelece como boas práticas a integração dos processos de iniciação, planejamento, execução, monitoramento e controle e encerramento. Todos estes processos se aplicam à nove áreas de conhecimentos que são: Integração, Escopo, Tempo, Custos, Qualidade, Recursos Humanos, Comunicações, Riscos e Aquisições. Uma vez entendido o conceito de projeto, o seu caráter temporário e objetivo bem definido, podemos então avançar e coordenar vários projetos simultâneos com a finalidade de obtenção de um benefício maior, só atendido pelas entregas conjuntas de todos os projetos. Neste momento, estaremos atuando com o conceito de gerenciamento de programa. O gerenciamento de programa tem um contexto estratégico bastante definido, pois certamente, o agrupamento de quais projetos devem ser coordenados surge de uma visão corporativa, tipicamente através de um comitê estratégico ou Steering Committee. Um exemplo deste objetivo maior pode ser entendido, no nosso mundo da automação industrial, como os recentes lançamentos dos modernos sistemas de automação e controle, cujo valor é determinado pela operacionalização de todos os projetos de hardware e software operando de forma síncrona e coordenada, gerando um grande benefício para o usuário. Subindo um pouco mais no topo da hierarquia da corporação, nos deparamos com aspectos estratégicos que vão além de um sistema composto por vários projetos e programas. Para cumprir a missão e visão da empresa, muitas vezes existem outros programas e projetos que devem ser identificados, categorizados, avaliados, selecionados, priorizados e finalmente autorizados. Este alinhamento dos objetivos e da estratégia da corporação entra no campo do Gerenciamento de Portfólio. É através desta ótica que se estabelece então um novo conceito de gerenciamento nas empresas (figura 1). A escolha do Portfólio A escolha do portfólio se dá através de vários momentos, sendo um deles no momento em que as áreas de Pesquisa e Desenvolvimento, Marketing, Comercial e outras da corporação visualizam uma oportunidade de mercado não atendida pelo atual portfólio disponível. Tipicamente, acontece uma análise crítica junto ao corpo estratégico da empresa com o Objetivos Estratégicos objetivo de examinar possíveis soluções. Outra oportunidade que culminará com um novo portfólio se dá com a ferramenta Balanced Scorecard, onde os objetivos estratégicos serão submetidos à avaliações sob o prisma das áreas financeira, Marketing, Processos Internos e a área de Recursos Humanos. Um exemplo de Balanced Scorecard está demonstrado na tabela 1. Na maior parte das vezes surgirão iniciativas de produtos que serão enviados à equipe de projetos para pré-análise. Desta pré-análise é dimensionado o tamanho do projeto e/ou programa em questão e uma visão inicial do escopo aparece, muito embora ainda sem detalhamento. Indicadores Alvos Iniciativas Perspectiva Financeira Perspectiva Marketing Perspectiva Processos Internos Perspectiva Recursos Humanos T1. Exemplo de Balanced Scorecard. A inspiração De acordo com Schumpeter, a economia industrial evolui por meio da “destruição criadora”. Quando um conjunto de novas tecnologias encontra aplicação produtiva, as tecnologias tradicionais são “destruídas”, isto é, deixam de criar produtos capazes de competir no mercado e acabam sendo abandonadas. Na fase inicial, ascendente, do ciclo, as novas tecnologias distinguem os empresários inovadores dos que continuam utilizando as tecnologias tradicionais. Os inovadores são “premiados” com elevadas taxas de lucros e erguem verdadeiros impérios empresariais. Na fase de estabilização, os lucros caem para patamares menores, pois a maior parte das empresas adotou o novo conjunto de tecno- logias e a competição tornou-se mais acirrada. Finalmente, a fase descendente caracteriza-se por um excesso de oferta em relação à demanda. As tecnologias que inauguraram o ciclo tornaram-se, a essa altura, tradicionais. A queda acentuada dos lucros prenuncia mais uma ruptura na base técnica, que deflagrará novo ciclo. As ideias de Schumpeter permitem identificar os cinco ciclos - ou ondas - de inovação, das fábricas têxteis do século XVIII até a “era dos computadores” (veja a figura abaixo). Fonte: Magnoli, Demétrio e Araújo, Regina, Projeto de Ensino de Geografia: natureza, tecnologia, sociedades. São Paulo, Moderna, prelo. Ciclos ou Ondas de Inovação na Indústria, desde o século XVIII até os dias de hoje. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 19 automação Nesta fase é bastante importante o gerenciamento do portfólio, uma vez que uma decisão errada aqui, levará a um custo muito grande a partir de então, e espera-se como resultado um produto que corresponda as expectativas da área comercial. Um exemplo de portfólio possível para uma empresa de desenvolvimento de produtos de automação e controle aparece como na tabela 2. Neste modelo de gerenciamento, a ferramenta Balanced Scorecard será utilizada para a garantia do cumprimento dos indicadores e métricas dos portfólios dos projetos. O estabelecimento do Programa F1. Relacionamento dentro da corporação. Item Investimento necessário NPV (valor presente líquido) Payback Prioridade Transmissor de pressão Transmissor de temperatura Sistema de Monitoramento Controlador Programável Gestão de Ativos Sistema Wireless ... T2. Exemplo de Portfólio. Programa Missão Visão Valores Benefício 1 Sistema Nativo Fieldbus Foundation H1 e HSE Benefício 2 Suporte ao Protocolo Profibus DP e PA ... Benefício n Suporte ao Protocolo DeviceNet Sistema de Automação Industrial ... ... ... Projeto 1 Sistema Configurador de estratégia Projeto 2 Projeto n Módulo ethernet suportando HSE Servidores OPC com plugin HSE Projeto 1 Sistema Configurador de estratégia O Gerenciamento do Projeto Projeto 2 Projeto n Módulo ethernet suportando Profibus DP e PA Servidores OPC com plugin SNMP para diagnóstico Projeto 1 Sistema Configurador de estratégia Projeto 2 Projeto n Módulo ethernet suportando DeviceNet Servidores OPC com suporte a Alarmes e Eventos T3. Exemplo de Programa. 20 Uma vez priorizados os itens do Portfólio, são então autorizados programas e projetos. Alguns projetos podem ser melhor gerenciados como programas, devido a quantidade de subprojetos. Um exemplo de programa para uma empresa de desenvolvimento de produtos de automação e controle, aparece como na tabela 3. No caso do ciclo de vida de um programa, devemos atender o gerenciamento de resultados e benefícios. O ciclo de vida de um programa se divide tipicamente em cinco fases, separadas entre si por revisões de final de fase (phase-gate reviews). Ver figura 2. Na fase de Set-up do Programa, normalmente será gerado um “roadmap” detalhado que irá direcionar o gerenciamento do programa e definir suas entregas principais. Os benefícios são gerados a partir da fase de Entrega de Benefícios incrementais, que é também a fase que consome a maior quantidade de recursos do programa. Uma atividade importante a ser desempenhada nesta fase é buscar garantir que atividades comuns e dependências entre projetos e outros programas no portfólio sejam coordenadas. Esta função é desempenhada pelo Gerente de Programa em conjunto com os Gerentes de Projeto. Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Como já foi dito, um projeto é mapeado nos processos de iniciação, planejamento, execução, monitoramento/controle e encerramento. Sempre que aplicável, é recomendado o desenvolvimento dos planos abrangendo as várias áreas de conhecimento, que são Integração, Escopo, Tempo, Custos, Qualidade, RH, Comunicações, Riscos e Aquisições. Na fase de iniciação temos a declaração preliminar de escopo, na qual a empresa automação coloca os primeiros requisitos de alto nível dos projetos, requisitos do produto e limites. Um exemplo disto poderia ser o projeto 2 do Benefício 1 anterior, onde os requisitos de alto nível ditarão que o hardware deve suportar Ethernet 10/100 Mbps, sistema operacional de tempo real, suporte a TCP/ IP, etc. Veja na tabela 4. Uma visão geral dos processos de planejamento é apresentada na figura 3. Para a fase de planejamento iremos desenvolver de forma bem detalhada o plano de gerenciamento do projeto, que incluirá o desenvolvimento do Escopo através da EAP (estrutura analítica do projeto) ou WBS (work breakdown structure), conforme tabela 5. Com os pacotes de entrega pré-determinados, é feito o sequenciamento de atividades para cada pacote de entrega, e posteriormente é desenvolvido o cronograma, onde podemos estabelecer a linha temporal do projeto, conforme figura 4 determinando os caminhos críticos, assim como determinar custos, orçamentação, recrutamento do pessoal necessário, decisão de fazer ou contratar externamente algumas ou todas as entregas do projeto. Utiliza-se F2. Ciclo de Gerenciamento de Programa. F3. Visão geral dos processos de planejamento. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 21 automação nesta fase tipicamente as ferramentas de desenvolvimento de cronograma como o Project ou Open workbench (freeware), mas dependendo da natureza e complexidade, é possível inclusive o uso de planilhas Excel. Devemos a partir deste momento gerar o plano de riscos do projeto. Devemos encarar estes riscos como possíveis ameaças e também oportunidades que porventura possam existir no projeto. O primeiro passo será identificar os riscos, faremos então uma análise qualitativa e quantitativa (dando ênfase a esta última) e então poderemos propor as respostas a cada risco identificado, nos preocupando em eliminar, mitigar, transferir e até em aceitar cada ameaça. Para as oportunidades podemos também provocá-las de forma a amplificar as probabilidades de ocorrência. Ver tabela 6. Os projetos da indústria brasileira Apesar dos exemplos deste artigo serem focados em desenvolvimento de produto para aplicação na automação industrial, estas mesmas técnicas de gerenciamento têm sido amplamente aplicadas ao setor industrial como um todo, ou seja, desde o desenvolvimento da infraestrutura física de uma nova planta industrial, assim como na implantação do sistema de automação no chão de fábrica. Afinal, tudo acaba sendo mapeado em projetos. A visibilidade que o Brasil vem atingindo, principalmente com o Etanol, coloca a indústria brasileira como uma das principais fornecedoras de commodities e de tecnologia do cenário mundial. Temos portanto, um importante papel na automação industrial neste momento, que é gerenciar adequadamente os projetos concebidos pelo nível corporativo. Com o uso intensivo das boas práticas de gerenciamento de portfólio, programa e projetos, podemos nos colocar como grandes jogadores deste campeonato mundial. As boas práticas podem ser obtidas através do PMI e também mediante treinamento adequado em cursos específicos de gerenciamento. O gerenciamento de riscos nos mostra que temos uma grande oportunidade neste momento e podemos provocá-la ainda mais. Juntando o treinamento adequado, profissionais capacitados e a capacidade de inovação das indústrias nacionais, provocamos o avanço da automação industrial e vendemos nossa tecnologia para todo o mundo, o que já vem acontecendo há alguns anos. MA 22 F4. Exemplo de cronograma de projeto. Declaração Preliminar de Escopo Projeto Módulo ethernet suportando HSE Gerente ... Justificativa ... Descrição O hardware deve suportar Ethernet 10/100 Mbps, sistema operacional de tempo real, suporte a TCP/IP, etc. Premissas A CPU XYZ da Intel pode ser utilizada, uma vez que a performance dos testes efetuados em Janeiro/2004 foi adequada e eles se mantiveram dentro dos limites de performance previstos. Restrições É necessário que o projeto não ultrapasse o custo de desenvolvimento de $$$ e o produto final tenha um custo de componentes $$. T4. Declaração Preliminar de Escopo. Estrutura Analítica do Projeto Projeto Módulo ethernet suportando HSE Gerente ... Entrega 1 Hardware Sub-Projeto 1 Sub-Projeto 2 Sub-Projeto n Entrega 2 Firmware Sub-Projeto 1 Sub-Projeto 2 Sub-Projeto n ... Entrega n Software de Configuração Sub-Projeto 1 Sub-Projeto 2 Sub-Projeto n Fonte de alimentação Universal Hardware ethernet 10/100 Mbps ... Sistema Operacional de tempo Real Stack TCP/IP ... Sistema Configurador de endereços Sistema de troca de firmware ... T5. Estrutura Analítica do Projeto. Item Data Identificação Categoria Causa Raiz Efeito Probabilidade Impacto 1 15/01/2008 Recursos Humanos Profissionais capacitados são assediados pela concorrência Atraso de projeto 20% $$$ 2 ... n T6. Identificação dos Riscos do Projeto. Delcio Prizon é engenheiro elétrico com especializaçao em gerenciamento de projetos e gerente de área na Divisao de Pesquisa e Desenvolvimento da Smar Equipamentos Industriais Ltda. Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 automação Comandos básicos para supervisório com fala feito em Excel Invariavelmente, precisamos extrair e/ou colocar dados no CLP com uma interface para usuários ou operadores que não tenham conhecimento em linguagens de programação usadas nos autômatos. As interfaces hoje são chamadas de supervisórios. Em alguns casos, o Excel com o VBA pode fazer esta função para pequenas aplicações e para suprir provisoriamente a falta de uma IHM de poucas trocas de dados. Fabiano Rosa A saiba mais Instalação e Alimentação de um CLP Mecatrônica Atual 52 Entenda os CLPs Mecatrônica Fácil 49 Programação de um CLP - Modos de programação Mecatrônica Atual 46 CLPs e Sensores Saber Eletrônica 453 través da troca dinâmica de dados entre softwares é possível ler e escrever no CLP. Nós temos como forma desde “copiar com vínculo” até códigos em VBA (Visual Basic for Application), e utilizando esta programação com recurso Text-to-Speech podemos fazer falar o que desejarmos para alertar ou sugerir ao usuário/operador através de uma lógica com entrada de dados vindos do CLP, acionando frases prontas com os recursos relatados nesta matéria. As aplicações ficam limitadas aos programadores que podem ser estudantes, técnicos ou engenheiros. Desta forma, também temos a vantagem de desenvolver a aplicação conforme nossa expertise, e se o programador conhecer mais de linguagem de programação do que a programação de automatismo, ele poderá se sentir à vontade para desenvolver em VBA ou vice-versa. Com o Excel / VBA podemos descarregar valores de receitas, para mudanças de setup de máquinas, no CLP, ou até mesmo ler valores de dados que estão no CLP (temperatura, velocidade, quantidade produzida) para gravarmos como um arquivo normal para futuro rastreamento de uma produção. Coletando dados do CLP Usaremos como exemplo o emulador do Contrologix 5000 da Rockwell, mas os mesmos passos servem para os da família 5, 500 e Micrologix. Passos no Rslinx: •Abrimos o Rslinx, (software que estabelece comunicação com os equipamentos da Rockwell, ele possui diversos drives) e configuramos o driver de comunicação do CLP que desejamos até aparecer no browser como (neste exemplo foi o do emulador do Contrologix 5000 e o controlador tem o nome Teste_de_Fala). •Criamos o caminho que vai ser o vínculo com Excel selecionando o CLP que tem o programa que gostaríamos Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 23 automação F1. Crie o vínculo entre o Excel e o CLP com o software RSlinx. F2. Configuração do tópico no RSlinx. de extrair os dados e selecionando a opção Data Monitor, clicando com o botão direito do mouse (figura 1), aparecerão as tags disponíveis que são usadas no programa que está no controlador. Escolha a tag clicando com o botão esquerdo do mouse, aparecendo “copy to clipboard”. •Para finalizar, no lado CLP, depois de clicar em “copy to clipboard” aparecerá a tela para criar o tópico. Se ele não existir, ele tem o caminho para as tags (figura 2), clicar em DONE e logo a seguir abrirá a tela “Copy DDE/OPC link”. Ela colocará a tag disponível na área de transferência, clicar em OK. Passos no Excel: •Abra o Excel; •Use colar especial > colar vínculo > OK. Existem outras formas para ler dados do CLP que seria, escrevendo dados em VBA, mas para o nosso propósito “Colar com vínculo” atende. A diferença entre as formas é que lendo diretamente na célula, a atualização é em tempo real, não dependendo de eventos para atualizar e ler e também pouco uma lógica de programação para isso. Para fazer falar: •Com o Excel aberto, pressionar Alt + F11 para abrir o VBA. A linha de comando Application.speech.speak “palavra ou frase a ser reproduzida” (figura 3) faz o Excel falar. •Confira os recursos de fala do Windows (iniciar -> configurações -> painel de controle -> fala) o default é a biblioteca “Microsoft Sam” em inglês. Para falar em português é necessário instalar uma biblioteca em português, a voz “Raquel 22 kHz” da Scansoft dá um bom entendimento para a aplicação. Obs.: Para verificar se tem recurso de text-to-speech (falar textos), habilite no Excel clicando em Exibir > Barra de ferramentas > Converter texto em fala. Estando desabilitado, os botões da caixa estarão desativados. Enviando dados para o CLP F3. Os comandos do CLP no VBA após "colar o vínculo". 24 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Para enviarmos dados para o CLP é necessário escrevermos um código no VBA do Excel, onde basicamente é composto por três comandos específicos: •DDeinitiate - para iniciar um canal de comunicação. O seu escopo é composto do aplicativo utilizado (no nosso caso é o RSlinx), e do automação tópico (onde se encontram as tags a serem utilizadas). Quando o canal é iniciado com sucesso, ele retorna um número que representa este canal onde atribuímos uma variável; •DDepoke - Envia o dado pelo canal de comunicação aberto. Composto por canal de comunicação, destino do dado, fonte do dado; •DDeTerminate - fecha o canal de comunicação. Para facilitar quando for escrever o código, use o Copy DDe/OPC (do Rslinx) e o Colar especial com vínculo (do Excel) como se fosse coletar dados para ver o caminho completo até a tag, veja na figura 4. Os valores das células A1 e A3 são escritos na tag “Botao” do CLP, como apresentado na figura 5. O conteúdo de A1 é escrito quando o botão TESTE no Excel é pressionado, e o conteúdo de A2 quando o botão é solto, fazendo assim um botão pulsador. Na figura 6 temos todo o trâmite da informação no Excel, Rslinx e Contrologix (CLP) e um exemplo de código e toda o troca de dados para um botão pulsador.. Para trabalharmos com valores que não são binários, basta colocar o valor na célula A1 da figura 6 e retirar todo o procedimento “Commandbutton1_Mouseup” para não escrevermos o valor da célula A3; quando soltarmos o botão “TESTE”, temos que atentar para o seguinte: a tag "botão" no CLP está declarada como Booleana e estamos escrevendo um valor que pode ser inteiro, ou até mesmo real, ficando assim incompatível com o valor a ser escrito. Com um pouco de criatividade podemos fazer as mais diversas aplicações e sair de algumas situações que o dia a dia da indústria nos proporciona, por isso quanto mais recursos melhor. F4. Utilize as funções Copy DDe/OPC e Colar Especial com Vínculo para ver o caminho até a tag. F5. Os valores lógicos do CLP visualizados também no Excel. Conclusão Esperamos que com este simples artigo, o leitor tenha mais criatividade para utilizar o Excel com o VBA como supervisório com fala, para pequenas aplicações com CLP. MA Fabiano Rosa é Técnico em Eletrotécnica, Eletrônica e Informática Industrial. Ocupa atualmente o cargo de Técnico de Manutenção Especializado em Automação e Eletricidade na Sociedade Michelin de Part. Ind. e Com, divisão de pneus de carga. Trabalha há 19 anos na Manutenção da Michelin. F6. Todo o trâmite da informação apresentado, nos três softwares. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 25 automação Controle de Acesso Automático de Veículos Este artigo tem como objetivo desenvolver uma solução tecnológica que permita o controle dos portões automáticos remotamente através da internet. Aplicando-se esse sistema no campus da Juta, por consequência, um profissional da segurança pode permanecer em seu posto de guarda localizado nos fundos do Campus enquanto controla entrada e saída de automóveis remotamente, através de um computador que exibe a imagem da entrada principal capturada por uma câmera WEB. Assim, o segurança que hoje fica exclusivamente controlando a entrada e saída de veículos do Campus na portaria principal poderá fazer ronda dentro da Universidade, aumentando a segurança do campus. Alex Pisciotta Emerson Luiz Anaia Duque Francisco José Grandinetti Luiz Eduardo Nicolini do Patrocinio Nunes Edson Aparecida de Araujo Querido de Oliveira saiba mais Manual da placa picoFlash®, da empresa JK Microsystems Manual WEBTCP e WATTCP, disponibilizado pela empresa JK Microsystems Manual da câmera IP FEASSO, modelo F-IPCAM01 Site para consulta e atualizações de software: www.jkmicro.com Site do fabricante: www.datasheetcatalog.com Site: http://www.youtube. com/watch?v=wlF_ IysSKHE&feature=related 26 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 N os últimos anos a segurança patrimonial vem ganhando espaço nas instalações prediais privadas e públicas, porém o custo para manter dois servidores em cada unidade/ prédio para vigiar e recepcionar as portarias de acesso é elevado. Entretanto, se o administrador alocar um servidor para monitor e acionar as portarias dos prédios à distância, centro de monitoramento, e um servidor para recepcionar cada portaria, o custo será reduzido em 50%. Portanto, o objetivo deste trabalho é apresentar o desenvolvimento de uma solução tecnológica que permita o controle dos portões automáticos remotamente através da internet. Aplicando-se esse sistema no campus da Juta ou outro prédio, consequentemente, um profissional da segurança pode permanecer em seu posto de guarda enquanto um outro controla entrada e saída de automóveis remotamente, no centro de monitoramento, automação através de um computador que exibe a imagem da entrada principal capturada por uma câmera WEB. Assim, o segurança que hoje fica exclusivamente controlando a entrada e saída de veículos do campus/ prédio na portaria principal poderá fazer ronda dentro da Universidade, aumentando a segurança do campus. Para tal, desenvolveu-se uma aplicação utilizando uma placa microprocessada que contém suporte a ambiente WEB, permitindo uma fácil conectividade do periférico por qualquer computador conectado à rede, como pode ser observado na figura 1. Com isso, dispensa-se o uso de um computador ligado 24 horas apenas para controlar o portão, barateando o projeto tanto em hardware quanto em consumo de energia elétrica. Além disso, o espaço físico necessário é bem menor, uma vez que o sistema se torna muito mais compacto. F1. Diagrama em blocos do sistema proposto. Desenvolvimento O sistema deve coletar comandos através da internet e então enviar esses comandos para o módulo de controle dos portões automáticos. Pesquisou-se um dispositivo que pudesse funcionar como um servidor conectado à rede, no qual uma página recebe os comandos e o dispositivo aciona pinos de saída, que então são convertidos em sinal de contato para serem aplicados aos controladores do portão. Para tal fim, escolheu-se a placa picoFlash® da empresa JK Microsystems, que possui as seguintes características: •Baseada nos microprocessadores R8822 de 40 MHz; •512 kB de memória RAM; •512 kB de Memória Flash EEPROM; •2 Portas Seriais de alta velocidade; •16 linhas de entrada/saída digital; •Adaptador Ethernet. Uma foto da placa é apresentada na figura 2. A placa picoFlash é configurada com dois discos virtuais A: e B:, sendo que no disco A: encontra-se o DOS, o BIOS e os programas utilitários essenciais à operação da placa picoFlash, e, por isso, o disco A: é somente de leitura. O disco B: permite escrita e leitura e contém programas utilitários opcionais e está disponível para os arquivos de usuários e aplicativos. Quando a energia é aplicada à placa picoFlash ou quando ela é resetada, a placa F2. Placa picoFlash®. F3. Diagrama Esquemático da Placa de Interface. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 27 automação executa um procedimento de inicialização e então inicia o DOS. Um simples arquivo AUTOEXEC.BAT é executado e então a placa está pronta para o uso. Assim, os aplicativos desejados podem ser configurados para iniciar automaticamente ao iniciar a placa, e é isso que é feito com este projeto. O segundo item, muito importante no desenvolvimento do projeto, foi a placa de interface, que faz o intercâmbio entre a placa de controle e o circuito de acionamento dos motores do portão automático. Placa de Interface F4. Programa Express PCB quando na criação do leiaute (lay-out). F5. Placa de Interface - Lado Bottom. F6. Disposição dos componentes - Lado Top. F7. Placa finalizada – Lado BOT. 28 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 A Placa de interface foi desenvolvida para permitir a comunicação entre a placa de comando picoFlash e o sistema de acionamento do portão automático, transformando o sinal de 5 V e baixa capacidade de corrente da saída digital da placa de comando em um fechamento de contato momentâneo, desempenhando o mesmo efeito de uma pessoa pressionando o botão de controle do portão. A placa possui as seguintes características: •Comando independente para cada uma das folhas do portão; •Compatível com a lógica TTL; •Utiliza alimentação da placa de controle. Essa placa teve que ser especialmente desenvolvida para este fim. O circuito eletrônico foi desenvolvido para permitir que o sinal de 3,3 V disponível na saída digital da placa de controle seja convertido em um contato fechado que é aplicado ao botão de comando dos portões. A figura 3 exibe o diagrama esquemático do circuito. Funcionamento da Placa de Interface A placa de interface é composta por dois circuitos caracterizados como “transistor como chave”, acionando dois relés independentemente. Quando um sinal positivo (cerca de 3,3 V) é enviado pela placa de controle picoFlash, esse sinal é coletado pelos pinos 2 e/ou 3 da placa de interface. O sinal positivo gera uma corrente que passa pelos resistores limitadores R1 e R 2 que limitam o valor dessa corrente a fim de não sobrecarregar a porta de saída I/O digital da placa picoFlash. Essa corrente é direcionada para a base do transistor NPN BC337, que permite uma corrente elétrica com valor b vezes maior que IB circular de coletor para emissor, acionando o relé correspondente. automação Com o circuito pronto, foi possível partir para o desenvolvimento do leiaute (lay-out) da placa de circuito impresso da placa de interface. Utilizou-se o software gratuito Express PCB versão 7.0.2, o qual possui ferramenta que destaca os pontos em comum do circuito, facilitando o trabalho (figura 4). Concepção da Placa A partir do leiaute pronto, pôde-se partir para a confecção da placa de interface. A figura 5 mostra o leiaute pronto da placa, considerando uma placa de face única de 50 mm x 50 mm. A figura 6 exibe a disposição dos componentes no lado TOP. A confecção da placa foi realizada pelo método de transferência térmica, no qual se imprime o leiaute em folha de papel fotográfico (conhecido como papel Glossy) em impressora a laser. É importante observar que a impressão do leiaute deve ser feita de maneira espelhada, para que o processo de transferência térmica resulte no posicionamento correto. O resultado pode ser observado nas figuras 7 e 8. Os testes funcionais com a placa confirmaram o funcionamento antes da ligação direta à placa de comando. Para se realizar o teste, a placa foi alimentada por uma fonte de 5 V, através dos pinos 1 e 4 de J1, e então aplicado 3 V nos pinos 2 e 3, consecutivamente, observando-se o acionamento do respectivo relé. A Câmera de Vigilância A câmera IP é um equipamento projetado para rede do sistema de vigilância por vídeo, que pode ser ligada com fio ou sem fio. Foi adotado um chip de alta qualidade no processador de mídia, que processa áudio e coleção de vídeos, compressão e transmissão. O formato-padrão de compressão MJPEG garante claramente o desempenho de vídeos. A câmera pode ser aplicada nas residências, ou em qualquer outro estabelecimento onde seja necessária a utilização de transmissão de imagens e áudio para um devido monitoramento do ambiente de forma geral em que esteja instalada. O monitoramento pode ser processado de modo local ou remoto. A câmera IP pode ser ligada em modo de acesso local, contendo a câmera IP, Roteador e o PC, conforme a figura 9. A configuração da câmera foi realizada através do software que acompanha o produto, chamado DevFind, que encontra os dispositivos conectados à rede local. Pode-se realizar alterações na configuração original da câmera, conforme mostrado pela figura 10. Após ter configurado a câmera IP, é criado um endereço de acesso na internet que, quando acessado, solicitará o login e senha do usuário. Assim que for acessado, abrirá a página de controle da câmera. Esse sistema da câmera IP permite aos usuários verem através do navegador IE, software de gestão central e software cliente (figura 11). Ainda nesta figura, pode-se observar os controles disponíveis, como movimentação do ponto de observação, brilho, contraste, captura de foto, gravação de vídeo, entre outros. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 29 automação F8. Finalização do Processo de Montagem – Lado TOP. F9. Diagrama de ligação da Câmera IP. Realizadas as configurações, procedeu-se à confecção da página da Internet a ser carregada no servidor picoFlash para, além das funcionalidades de fechamento e abertura dos portões, também receber os sinais da câmera. Para isso utilizou-se linguagem HTML, constituindo-se 3 páginas: a primeira chamada homepage.htm, que comporta um frame, dividindo a tela em duas outras páginas. A segunda é a Navigato.htm, que apresenta o título do projeto e a página de comandos, e a terceira é a página Comando.htm, que consiste apenas no botão de controle do portão. Conclusão F10. Painel de configuração da Câmera IP. F11. Imagem da Câmera após configuração de rede. 30 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Neste artigo mostramos a implementação de uma solução tecnológica que integra um sistema de controle de portões automáticos com um servidor de internet, o que possibilita uma maior praticidade de trabalho aos seus usuários e, no caso específico do Campus da Juta (UNITAU), uma maior segurança dentro da universidade. MA Francisco José Grandinetti é Prof. do Depto de Engenharia mecânica da UNITAU Luiz Eduardo Nicolini do Patrocinio Numes é Prof. do Depto de Infomática da UNITAU Edson Aparecida de Araujo Querido Oliveira é Prof. do Depto de economia e Administração da UNITAU Alex Pisciotta é Líder de Projetos na Autoliv do Brasil LTDA. conectividade Profibus Instalação Avançada Parte 1 É notório o crescimento do Profibus em nível mundial e, principalmente, no Brasil. Decidi escrever este artigo sobre instalação avançada, pois tenho visto na prática muita instalação de forma inadequada, assim como erros básicos e que têm estendido o tempo de comissionamento e startup, e consequentemente gerado uma degradação da qualidade da performance da rede. Esta série de artigos foi dividida, dada sua extensão e abrangência, em várias partes. Esta é a primeira parte. saiba mais A Miminizando Ruídos em Instalações PROFIBUS Mecatrônica Atual 46 Utilização Eficiente de Canaletas Metálicas para a Prevenção de Problemas de Compatibilidade Eletromagnética em Instalações Elétricas - Ricardo L. Araújo, Leonardo M. Ardjomand, Artur R. Araújo e Danilo Martins, 2008. www. emfield.com.br Manuais: Manual Inversor WEG Manual Inversor Drive Siemens Manual Smar Profibus Artigos técnicos – César Cassiolato www.smar.com/brasil2/ artigostecnicos/ história do PROFIBUS começa na aventura de um projeto da associação apoiado por autoridades públicas, que se iniciou em 1987 na Alemanha. Dentro do contexto desta aventura, 21 companhias e institutos uniram forças e criaram um projeto estratégico em fieldbus. O objetivo era a realização e estabilização de um barramento de campo bitserial, sendo o requisito básico a padronização da interface de dispositivo de campo. Por esta razão, os membros relevantes das companhias do ZVEI (Associação Central da Indústria Elétrica) concordaram em apoiar um conceito técnico mútuo para manufatura e automação de processos. Um primeiro passo foi a especificação do protocolo de comunicações complexas PROFIBUS FMS (Especificação de Mensagens Fieldbus), que foi preparado para exigência de tarefas de comunicação. Um passo mais adiante, em 1993, foi a conclusão da especificação para uma variante mais simples e com comunicação mais rápida, o PROFIBUS-DP (Periferia Descentralizada). Este protocolo está disponível agora em três versões funcionais, o DP-V0, DP-V1 e DP-V2. Site do fabricante: www.smar.com.br 32 César Cassiolato Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Baseado nestes dois protocolos de comunicação, acoplado com o desenvolvimento de numerosos perfis de aplicações orientadas e um número de dispositivos de crescimento rápido, o PROFIBUS começou seu avanço inicialmente na automação de manufatura e desde 1995 na automação de processos com a introdução do PROFIBUS-PA. Hoje, o PROFIBUS é o barramento de campo líder no mercado mundial. O PROFIBUS é um padrão de rede de campo aberto e independente de fornecedores, onde a interface entre eles permite uma ampla aplicação em processos, manufatura e automação predial. Esse padrão é garantido segundo as normas EN 50170 e EN 50254. Desde janeiro de 2000, o PROFIBUS foi firmemente estabelecido com a IEC 61158, ao lado de mais sete outros fieldbuses. A IEC 61158 está dividida em sete partes, nomeadas 61158-1 a 61158-6, nas quais estão as especificações segundo o modelo OSI. Nessa versão houve a expansão que incluiu o DPV-2. Mundialmente, os usuários podem agora se referenciar a um padrão internacional de protocolo aberto, cujo desenvolvimento procurou e procura a redução de custos, flexibilidade, confiabilidade, segurança, orientação ao futuro, atendimento às mais diversas aplicações, interoperabilidade e múltiplos fornecedores. conectividade Profibus O PROFIBUS é um padrão de rede de campo aberto e independente de fornecedores, onde a interface entre eles permite uma ampla aplicação em processos e manufatura. Esse padrão é garantido segundo as normas EN 50170 e EN 50254, além da IEC 611158-2 no caso do PROFIBUS-PA. O PROFIBUS-DP é a solução de alta velocidade (high-speed) do PROFIBUS. Seu desenvolvimento foi otimizado especialmente para comunicações entre os sistemas de automação e equipamentos descentralizados, voltada para sistemas de controle, onde se destaca o acesso aos dispositivos de I/O distribuídos. O PROFIBUS DP utiliza a RS485 como meio físico, ou a fibra ótica em ambientes com susceptibilidade a ruídos ou que necessitem de cobertura a grandes distâncias. O PROFIBUS-PA é a solução PROFIBUS que atende aos requisitos da automação de processos, onde se tem a conexão em processos com equipamentos de campo, tais como: transmissores de pressão, temperatura, conversores, posicionadores, etc. Esta rede pode ser usada em substituição ao padrão 4 a 20 mA. Existem vantagens potenciais da utilização dessa tecnologia, onde resumidamente destacam-se as vantagens funcionais (transmissão de informações confiáveis, tratamento de status das variáveis, sistema de segurança em caso de falha, equipamentos com capacidades de autodiagnose, rangeabilidade dos equipamentos, alta resolução nas medições, integração com controle discreto em alta velocidade, aplicações em qualquer segmento, etc.). Além dos benefícios econômicos pertinentes às instalações (redução de até 40% em alguns casos em relação aos sistemas convencionais), custos de manutenção (redução de até 25% em alguns casos em relação aos sistemas convencionais) e menor tempo de startup, oferece um aumento significativo em funcionalidade, disponibilidade e segurança. O PROFIBUS-PA permite a medição e controle por um barramento a dois fios. Também permite alimentar os equipamentos de campo e aplicações em áreas intrinsecamente seguras, bem como a manutenção e a conexão/desconexão de equipamentos até mesmo durante a operação, sem interferir em outras estações em áreas potencialmente explosivas. O PROFIBUS-PA foi desen- F1. Cabeamento e Terminação para Transmissão RS485 no Profibus. volvido em cooperação com os usuários da Indústria de Controle e Processo (NAMUR), satisfazendo as exigências especiais dessa área de aplicação: •O perfil original da aplicação para a automação do processo e interoperabilidade dos equipamentos de campo dos diferentes fabricantes; •Adição e remoção de estações de barramentos mesmo em áreas intrinsecamente seguras sem influência para outras estações; •Uma comunicação transparente através dos acopladores do segmento entre o barramento de automação do processo (PROFIBUS-PA) e o barramento de automação industrial (PROFIBUS-DP); •Alimentação e transmissão de dados sobre o mesmo par de fios baseado na tecnologia IEC 61158-2; •Uso em áreas potencialmente explosivas, intrinsecamente seguras. As conexões dos transmissores, conversores e posicionadores em uma rede PROFIBUS-DP são feitas por um coupler DP/PA. O par trançado a dois fios é utilizado na alimentação e na comunicação de dados para cada equipamento, facilitando a instalação e resultando em baixo custo de hardware, menor tempo para startup, manutenção livre de problemas, baixo custo do software de engenharia e alta confiança na operação. O protocolo de comunicação PROFIBUS-PA utiliza o mesmo protocolo de comunicação PROFIBUS-DP, onde o serviço de comunicação e telegramas é idêntico. Na verdade, o PROFIBUS PA = PROFIBUS DP - protocolo de comunicação + serviço acíclico estendido + IEC 61158, também conhecida como nível H1. O PROFIBUS permite uma integração uniforme e completa entre todos os níveis da automação e as diversas áreas de uma planta. Isto significa que a integração de todas as áreas da planta pode ser realizada com um protocolo de comunicação que usa diferentes variações. No nível de campo, a periferia distribuída, tal como: módulos de E/S, transdutores, acionamentos (drives), válvulas e painéis de operação trabalham em sistemas de automação através de um eficiente sistema de comunicação em tempo real, o PROFIBUS-DP ou PA. A transmissão de dados do processo é efetuada ciclicamente, enquanto alarmes, parâmetros e diagnósticos são transmitidos somente quando necessário, de maneira acíclica. Este artigo apresenta detalhes de instalações em PROFIBUS-DP e PROFIBUS-PA. Citarei brevemente sobre o padrão RS485-IS. Sempre que possível, consulte a EN50170 para as regulamentações físicas, assim como as práticas de segurança de cada área. É necessário agir com segurança nas medições, evitando contatos com terminais e fiação, pois a alta tensão pode estar presente e causar choque elétrico. Lembre-se que cada planta e sistema têm seus detalhes de segurança. Se informar deles antes de iniciar o trabalho é muito importante. Para minimizar o risco de problemas potenciais relacionados à segurança, é preciso seguir as normas de segurança e de áreas classificadas em locais aplicáveis que regulam a instalação e operação dos equipamentos. Estas normas variam de área para área e estão em constante atualização. É responsabilidade do usuário determinar quais normas devem ser seguidas em suas aplicações e garantir que a instalação de cada equipamento esteja de acordo com as mesmas. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 33 conectividade Cabo Profibus- DP Cabo utilizado Impedância (Ω) Frequência Capacitância (pF/m) Resistência de Loop (Ω/km) Seção (mm²) Recomendado A 135 a 165 3 a 20 MHz < 30 <110 >= 0,34 T1. Cabo Profibus-DP tipo A. Uma instalação inadequada ou o uso de um equipamento em aplicações não recomendadas podem prejudicar a performance de um sistema e consequentemente a do processo, além de representar uma fonte de perigo e acidentes. Devido a isto, recomenda-se utilizar somente profissionais treinados e qualificados para instalação, operação e manutenção. Cabo de Comunicação Digital Cabo de Comunicação Digital Cabos com e sem shield: 10 cm Vdc ou 25Vac e < 400Vac Cabos com e sem 20 cm shield: > 400Vac Qualquer cabo sujeito à 50 cm exposição de raios Cabos com e sem shield: Vdc ou 25Vac e < 400Vac Cabos com e sem shield: > 400Vac Qualquer cabo sujeito à exposição de raios 10 cm 20 cm 50 cm 10 cm 50 cm 10 cm 50 cm 50 cm 50 cm T2. Distâncias de Separação entre Cabeamentos. Meio Físico, Cabeamento e Instalação – PROFIBUS-DP A transmissão RS 485 é a tecnologia de transmissão mais utilizada no Profibus, embora a fibra ótica possa ser usada em casos de longas distâncias (maior do que 80 km). Vale lembrar que os equipamentos PROFIBUS-DP não são alimentados pelo barramento. Seguem abaixo as principais características: •Transmissão assíncrona NRZ; •Baud rate de 9,6 kbit/s a 12 Mbit/s, único no barramento e selecionável (de acordo com o equipamento que suportar o menor baud rate); •Par trançado com blindagem; •Estações por segmento, máximo de 127 estações; •Distância dependente da taxa de transmissão (Veja tabela 1); •Distância expansível até 10 km com o uso de repetidores; •Atenuação máxima de 9 dB ao longo de todo o comprimento do segmento; •PIN, D-Sub conector (mais comum). O Profibus normalmente se aplica em áreas envolvendo alta taxa de transmissão e instalação simples a um baixo custo. A estrutura do barramento permite a adição e remoção de estações sem influências em outras estações com expansões posteriores e sem nenhum efeito em estações que já estão em operação. Quando o sistema é configurado, apenas uma única taxa de transmissão é selecionada para todos os dispositivos no barramento. Há necessidade da terminação ativa no barramento no começo e no fim de cada segmento, conforme apresenta a figura 34 F2. Terminador de Barramento PROFIBUS-DP. 1, sendo que, para manter a integridade do sinal de comunicação, ambos os terminadores devem ser energizados, sendo possível perceber a existência do sinal de Vp. É recomendado utilizá-lo somente para alimentar os terminadores, pois qualquer inadequação neste sinal pode gerar uma situação de falha de comunicação. Quando houver um terminador na rede, o cabeamento irá funcionar como uma antena, facilitando a distorção de sinais e aumentando a susceptibilidade a ruídos. A impedância característica é o valor da carga, que colocada no final desta linha, não reflete nenhuma energia. Em outras palavras, é o valor da carga que proporciona um coeficiente de reflexão zero, ou ainda, uma relação de ondas estacionárias igual a um. Tanto a rede Profibus-DP quanto a rede Profibus-PA exigem terminadores, pois sua ausência causa o desbalanceamento, provocando atraso de propagação, assim como oscilações ressonantes amortecidas, causando transposição dos níveis lógicos (thresholds), além de melhorar a margem de ruído estático. No Profibus-DP, os terminadores são ativos, isto é, são alimentados. Veja a figura 2. Cuidados Necessários com Terminadores na Rede PROFIBUS-DP Devido ao fato dos terminadores serem ativos, um erro muito comum é colocar Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 como escravo DP as estações de trabalho, onde em uma queda de energia ou reset do microcomputador as linhas de alimentação oscilam desbalanceando a rede. Na figura 3 a terminação ativa na posição incorreta (esquerda) mostra que tanto o nível quanto a forma de onda são degradados. A ativação incorreta do terminador causa descasamento de impedância e reflexões do sinal, uma vez que além do terminador há um cabo com tal impedância. A falta de terminação, ilustrada na forma de onda à esquerda da figura 4, promove o não casamento de impedância, fazendo com que o cabo Profibus fique susceptível à reflexão de sinal, atuando como uma antena. Na forma de onda à direita, é possível observar a terminação adequada. Cuidado com cabeamento e lançamento de cabos Cabos danificados (machucados, mordidos, com a capa de proteção danificada, etc.) podem representar um grande risco. Eles em contato físico podem energizar partes e componentes e, consequentemente, produzir o risco de danos pessoais ou no funcionamento da planta. Estes sempre devem ser removidos e substituídos. Cabos em geral, em plantas ou fábricas, podem estar energizados com tensões e correntes elevadas. Lançar cabos Profibus-DP conectividade F3. Forma de Onda na RS485 I (PROFIBUS-DP). F4. Forma de Onda na RS485 II (PROFIBUS-DP). em paralelo com tais cabos pode resultar em captação de interferência e, consequentemente, provocar erros na transmissão de dados. A interferência pode ser reduzida separando os cabos Profibus-DP da fonte de interferência e também reduzindo ao mínimo o comprimento dos cabos que correm em paralelo com quaisquer outros (tabela 2). Mantenha sempre o raio de curvatura mínimo permitido, pois exceder o limite mínimo de curvatura pode ocasionar danos ao cabo Profibus e alterar suas propriedades físicas e elétricas. O raio de curvatura mínimo pode ser encontrado nos manuais dos fabricantes de cabos. Para curvar o cabo somente uma vez, o raio de curvatura deve ser, no mínimo, 10 vezes o diâmetro do cabo. Se o cabo precisar ser dobrado várias vezes durante a operação, por exemplo, para a conexão e desconexão de estações Profibus, deve-se considerar um raio maior (tipicamente cerca de 20 vezes o diâmetro do cabo). Durante a sua instalação, o cabo Profibus pode ser submetido a forças de tração adicionais e sendo assim, durante a montagem deve-se manter um raio de curvatura maior do que aquele da posição final. Puxar cabos Profibus ao redor de cantos vivos é um problema em particular. Utilize polias (roletes) a fim de evitar qualquer forma de esforço excessivo em curvas acentuadas quando for puxar um cabo Profibus para contornar cantos vivos. A especificação de raio de curvatura para cabos Profibus chatos (planos) aplica-se somente para curvatura para o lado plano. Para curvar lateralmente tais cabos é preciso adotar um raio de curvatura significantemente maior. Cabo Utilizado no Profibus-DP Pode-se determinar a resistência de loop da seguinte maneira: faça um curto entre os conectores em uma extremidade do cabo e Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 35 conectividade com um multímetro, meça a resistência entre os dois conectores na outra extremidade e aplique a seguinte fórmula: Resistência de = loop (Ω/km) Valor Medido (Ω) * 1000 m Comprimento do Cabo Tomado como Referência (m) Onde: Valor Medido (Ω) = Rm Resistência de loop = Rs O valor Rs deve ser <110 Ω/km. Veja a figura 5. Lembre-se que cabos com capacitâncias maiores podem deformar as bordas e formas do sinal de comunicação com a taxa de comunicação e, a comunicação intermitente pode prevalecer. Cabos onde a resistência de loop é muito alta e a capacitância for menor que 30 pF/m podem ser utilizados, mas cuidado com a atenuação do sinal deve ser observado. Para o cabo tipo A, a maior distância é 1900 m. O comprimento máximo do cabeamento depende da velocidade de transmissão, conforme a tabela 3. Um problema comum é encontrar na prática comprimentos do tronco máximo e do spur máximo ultrapassando os limites da tabela 3 e com isto, adiciona-se capacitâncias aos sinais. Os comprimentos excedentes funcionam como uma antena e as condições de intermitências são favorecidas. A interferência eletromagnética A interferência eletromagnética pode ser radiada (via ar), conduzida (via condutores), induzida(normalmente acima de 30 MHz) ou combinação das mesmas. A EMI é a energia que causa resposta indesejável a qualquer equipamento e que pode ser gerada por centelhamento nas escovas de motores, chaveamento de circuitos de potência, em acionamentos de cargas indutivas e resistivas, acionamentos de relés, chaves, disjuntores, lâmpadas fluorescentes, aquecedores, ignições automotivas, descargas atmosféricas e mesmo as descargas eletrostáticas entre pessoas e equipamentos, aparelhos de microondas, equipamentos de comunicação móvel, etc. Tudo isto pode provocar alterações causando sobretensão, subtensão, picos, transientes, etc. e que em uma rede de comunicação Profibus pode ter seus impactos. A convivência de equipamentos em diversas tecnologias diferentes somada à inadequação das instalações facilita a emis- 36 são de energia eletromagnética e com isto podemos ter problemas de compatibilidade eletromagnética (também chamada de EMC, é a habilidade de um equipamento funcionar satisfatoriamente sem interferir eletromagneticamente nos equipamentos próximos e ser imune à interferência externa de outros equipamentos e do ambiente), onde o funcionamento de um equipamento pode afetar o outro. Isto é muito comum nas indústrias e fábricas, onde a EMI é muito frequente em função do maior uso de máquinas (máquinas de soldas, por exemplo) e motores e em redes digitais e de computadores próximas a essas áreas. O maior problema causado pela EMI são as situações esporádicas e que degradam aos poucos os equipamentos e seus componentes. Os mais diversos problemas podem ser gerados pela EMI, por exemplo, em equipamentos eletrônicos podemos ter falhas na comunicação entre dispositivos de uma rede de equipamentos e/ou computadores, alarmes gerados sem explicação, atuação em relés que não seguem uma lógica e sem haver comando para isto e, queima de componentes e circuitos eletrônicos, etc. É muito comum a presença de ruídos na alimentação pelo mau aterramento e blindagem, ou mesmo erro de projeto. A EMI é muito importante principalmente em sistemas digitais e analógicos onde estamos falando de frequências de 30 a 300 MHz, ou seja, superiores a VHF. Vale lembrar que estamos falando de pulsos rápidos da ordem de ns e qualquer condutor como, por exemplo, a trilha de uma placa de circuito impresso passa a ser uma antena, sem contar os efeitos por irradiação de sinais e acoplamentos parasitas. Em geral, em frequências elevadas, os condutores se aproximam ainda mais do comportamento de uma antena, o que nos ajuda a entender porque os problemas de emissão de EMI se agravam em redes que operam em altas velocidades. E ainda, qualquer circuito eletrônico é capaz de gerar algum tipo de campo magnético ao seu redor e seu efeito vai depender de sua amplitude e duração. Um exemplo típico de como a EMI pode afetar o comportamento de um componente eletrônico, é um capacitor que fique sujeito a um pico de tensão maior que sua tensão nominal especificada, com isto pode-se ter a degradação do dielétrico (a espessura Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 do dielétrico é limitada pela tensão de operação do capacitor, que deve produzir um gradiente de potencial inferior à rigidez dielétrica do material), causando um mau funcionamento e em alguns casos a própria queima do capacitor. Ou ainda, podemos ter a alteração de correntes de polarização de transistores levando-os a saturação ou corte, ou dependendo da intensidade a queima de componentes por efeito Joule. A eletricidade estática é uma carga elétrica em repouso que é gerada principalmente pelo desbalanceamento de elétrons localizado sob uma superfície, ou no ar do ambiente. Este desbalanceamento de elétrons gera assim um campo elétrico que é capaz de influenciar outros objetos que se encontram a uma determinada distância. O nível de carga é afetado pelo tipo de material, velocidade de contato e separação dos corpos, umidade e diversos outros fatores. Quando um objeto é carregado eletrostaticamente, um campo elétrico associado a esta carga é criado em torno dele e um dispositivo sujeito a este campo que não esteja aterrado poderá ser induzido, causando uma transferência das cargas entre os dois corpos. Esta transferência de cargas poderá resultar em falhas que reduzem a vida útil, prejudicam o funcionamento ou até mesmo destroem o dispositivo permanentemente. Fatores que contribuem para a interferência eletromagnética Os principais fatores são: •Tensão; •Frequência; •Aterramento; •Os componentes eletrônicos; •Circuitos impressos; •Desacoplamentos. Existem três caminhos de EMI entre a fonte e o dispositivo a ser influenciado (a vítima): •Irradiação; •Condução; •Indução. A EMI irradiada se propaga a partir da fonte, através do espaço, para a vítima. Um sinal conduzido viaja através de fios conectados à fonte e à vítima. O meio conduzido pode envolver qualquer cabo de alimentação, entrada de sinal e terminais de terra de proteção. Já a indução conectividade ocorre quando dois circuitos estão magneticamente acoplados. A maioria das ocorrências de EMI se dá através de condução ou combinação de irradiação e condução. A EMI por indução é mais difícil de ocorrer e o modo de acoplamento vai depender da frequência e do comprimento de onda, sendo que as baixas frequências propagam-se muito facilmente por meios condutivos, mas não tão eficientemente pelo meio irradiado. Já as altas frequências se propagam com eficiência pelo ar e são bloqueadas pelas indutâncias do cabeamento. As perturbações conduzidas normalmente estão na faixa de 10 kHz a 30 MHz e se classificam em: •modo-comum - onde a interferência acontece entre as linhas de sinal e o terra. O ruído é provocado pela resistência existente e comum ao sinal e ao retorno. Os sinais de radiofrequência são fontes comuns de ruído de modo-comum. O ruído em modo-comum é o maior problema em cabos devido a impedância comum entre o sinal e seu retorno; •modo-diferencial - onde a interferência acontece entre as linhas de sinal. As perturbações induzidas normalmente estão acima de 30 MHz e dependem das técnicas de aterramento, blindagem e mesmo da posição física em relação a fonte de indução. A topologia e a distribuição do cabeamento são fatores que devem ser considerados para a proteção de EMI. Lembrar que em altas frequências, os cabos se comportam como um sistema de transmissão com linhas cruzadas e confusas, refletindo energia e espalhando-a de um circuito a outro. Mantenha em boas condições as conexões. Conectores inativos por muito tempo podem desenvolver resistência ou se tornar detectores de RF. Em geral, quanto maior a distância entre os cabos e quanto menor o comprimento do cabo PROFIBUS que corre paralelamente a outros cabos, menor o risco de interferência (crosstalk). Figura 6. Os cabos Profibus-DP instalados em canaletas ou dutos podem estar sujeitos a fontes geradoras de perturbações quando são instalados paralelamente com cabos de energia, compartilhando a mesma infraes- Baud rate (kbit/s) 9,6 19,2 93,75 187,5 500 1500 12000 Comprimento Total (m) ou Segmento (m) 1200 1200 1200 1000 400 200 100 Tronco Máximo (m) Spur Máximo (m) 500 500 500 500 900 100 967 33 380 20 193,4 6,6 100 0 T3. Comprimento em Função da Velocidade de Transmissão com Cabo Tipo A. F5. Medindo a resistência de loop. trutura, tendo como efeito interferências eletromagnéticas indesejáveis como o crosstalk (diafonia). Neste sentido deve-se ter uma maior atenção e cuidado na fase de instalação, objetivando-se adotar medidas para atenuar ou mesmo eliminar seus efeitos. O mercado de equipamentos e acessórios para instalação de redes de campo dispõe basicamente de canaletas e dutos fabricados com os seguintes materiais: •Plástico – é um excelente isolante elétrico, mas não oferece proteção contra campos eletromagnéticos; •Alumínio – é um bom condutor de eletricidade, mas não oferece proteção elétrica. Porém, oferece boa blindagem eletromagnética; •Aço (zincado ou pintado) – não é bom condutor de eletricidade, não oferece proteção elétrica, mas proporciona boa blindagem eletromagnética. Dentre os tipos apresentados, os acessórios fabricados com alumínio são os que apresentam uma melhor blindagem eletromagnética interna e externa. As canaletas de alumínio são praticamente imunes às correntes de Foucaut devido a sua condutibilidade elétrica. Conclusão Vimos neste artigo vários detalhes importantes. Na próxima parte estudaremos o F6. Espaçamento entre cabos. aterramento, e também abordaremos algumas vantagens da RS485-IS. Vale a pena lembrar que o sucesso de toda rede de comunicação está intimamente ligada à qualidade das instalações. Consulte sempre as normas. MA Este artigo não substitui os padrões IEC 61158 e IEC 61784 e nem os perfis e guias técnicos do PROFIBUS. Em caso de discrepância ou dúvida, os padrões IEC 61158 e IEC 61784, perfis, guias técnicos e manuais de fabricantes prevalecem. O conteúdo deste artigo foi elaborado cuidadosamente. Entretanto, erros não podem ser excluídos e assim nenhuma responsabilidade poderá ser atribuída ao autor. Sugestões de melhorias podem ser enviadas ao email: [email protected]. César Cassiolato - Diretor de Desenvolvimento de Equipamentos de Campo, Engenharia de Produtos, Qualidade , Assistência Técnica e Instalações Industriais - Smar Equipamentos Industriais Ltda. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 37 supervisão Vírus em redes SCADA: proteção garante o faturamento Este artigo alerta para a urgência de implementação de um sistema de proteção para redes de controle industriais tipo SCADA Marc Solomon* N saiba mais Ataques de roubo de dados e redes zumbi continuam em alta na América Latina Site da revista PC&Cia Redes Industriais Saber Eletrônica 461 à 463 Redes da Organização Profibus Mecatrônica Atual 16 38 os últimos tempos, os executivos começaram a perceber a importância e urgência de proteger as suas redes de controle de processos. O Stuxnet, por exemplo, um worm de computador projetado especificamente para atacar sistemas de controle de processos industriais, abriu caminho para mostrar o que é possível fazer por profissionais. Mais recentemente, o Duqu entrou no mercado de ameaças permitindo que os invasores roubem dados dos fabricantes de sistemas de controle de processo industrial e utilizem esses dados para explorar as entidades que usam esses sistemas. Mas, por que essas redes são suscetíveis a ataques? A grande maioria das empresas possui departamentos especializados responsáveis pela proteção de duas redes-chave: Data Centers (servidores) e Workstations (estações de trabalho). No entanto, uma “terceira rede”, a de controle de processos, ainda precisa receber o mesmo nível de atenção. Frequentemente chamadas de redes SCADA (Supervisory Control and Data Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Acquisition) devido à sua associação com processos industriais, essas redes se conectam a equipamentos ao invés de computadores e aos sistemas de suporte ao invés de pessoas. Em setores como serviços públicos, transportes, logística, manufatura e indústria farmacêutica, essas redes são essenciais para o funcionamento da organização. Em serviços públicos, por exemplo, elas são tão importantes que são consideradas parte de uma infraestrutura crítica nacional. Já na área de logística, são responsáveis por encaminhar milhões de encomendas por dia. Em algumas empresas essa rede opera nos bastidores, intermediando o acesso aos prédios, controlando o ar-condicionado, elevadores e refrigeração de um data center. As redes SCADA são consideradas as redes mais desprotegidas e, por isso, estão na mira dos cibercriminosos. Se eles conseguem o acesso, podem trazer consequências prejudiciais às empresas, seus clientes e até à população em geral, o que seria extremamente perigoso. supervisão O que faz com que essas redes sejam mais vulneráveis? Alguns fatores que tornam essas redes mais vulneráveis são: •As ameaças estão se tornando mais sofisticadas. Se antes os motivos eram amadores, agora estão relacionados, em forma de ‘hacktivismo’, à política, espionagem e agressão ao Estado. As ameaças persistentes avançadas – as profissionais - estão impulsionando o surgimento de um novo nível de ataques complexos e furtivos, difíceis de identificar e ainda mais de desativar; •As redes estão se tornando cada vez mais conectadas, na medida em que as empresas estão sedentas por obter dados que permitam uma melhor tomada de decisão e fornecedores que habilitem tudo na internet com o objetivo de diminuir os custos de suporte e aumentar a retenção de clientes; •Projetadas em uma época diferente, as redes de controle de processos têm sido consideradas inerentemente seguras e muitas vezes não incluem noções básicas de segurança. Quando divulgados por fornecedores de sistemas, os patches de correção são difíceis de se implementar devido às exigências de disponibilidade do sistema; •A rede SCADA é frequentemente ‘invisível’ e não recebe a atenção e investimento necessários para aumentar o nível de segurança compatível com o aumento das ameaças; •Na maior parte das organizações, os engenheiros de controle de processo gerenciam a rede de processo de controle industrial, enquanto o departamento de TI gerencia as demais redes. Esses dois grupos possuem demandas e prioridades distintas. Dada a separação típica de funções, quando consideramos que as empresas de soluções de segurança deveriam mudar seu pensamento em relação a “Segurança da TI”, falamos que elas deveriam mudar a forma de considerar as prioridades e necessidades específicas dos engenheiros de controle de processos responsáveis por gerenciar a rede SCADA. Em primeiro lugar, as ferramentas de segurança não devem interferir nos processos de circuito fechado, pois podem colocar em risco o controle. Em segundo lugar, a disponi- F1. Tela de exemplo do SCADA. bilidade/tempo de atividade da rede é o mais importante objetivo da rede. Em terceiro lugar, as políticas de alteração regulares de senha podem pôr em risco a empresa, bloqueando o acesso dos engenheiros de um sistema. E em quarto lugar, as ferramentas de segurança que exigem acesso direto à internet não são redes viáveis, pois muitas redes de controles são bloqueadas por Firewalls. Ao mesmo tempo, as redes de controle de processos têm várias áreas de vulnerabilidades que devem ser protegidas. A Interface Homem-Máquina (em inglês, The Humam Machine Interface), os servidores de processos e históricos são normalmente baseados em Microsoft Windows e são pontos potenciais de entrada para qualquer invasor que tenha acesso através da rede corporativa e que esteja utilizando exploits conhecidos. A Unidade Terminal Remota (RTU) e Controladores Lógicos Programáveis (CLPs) são muitas vezes proprietários e exigem conhecimento sofisticado no sistema de controle para que seja possível a invasão, como acontece com o Stuxnet e Duqu. As seguintes diretrizes podem ajudar as empresas a identificar as soluções de segurança que respeitem as exigências e prioridades do processo de controle de ambiente de rede, ao mesmo tempo em que reforçam sua proteção. As empresas devem pensar em soluções que podem: •Fornecer a flexibilidade para operar de modo passivo ou in-line sem interromper o processo de circuito fechado, mesmo quando acontece alguma falha no software, hardware ou energia; •Apoiar uma vasta biblioteca de normas e em formato de código aberto para aceitar conjuntos de regras SCADA, além das normas determinadas pelas agências do governo, outras regras de terceiros e proprietárias, únicas para a rede da própria empresa; •Controlar o uso da rede por aplicação, usuário e grupo como uma forma ideal de segregar zonas de controle de rede para obter a máxima flexibilidade; •Prover a descoberta passiva de dispositivos, avaliação automática de impacto e ajuste de regras para tomar uma ação corretiva somente nas ameaças que são relevantes para uma rede específica da empresa; •Oferecer monitoramento e gerenciamento centralizados para unificar funções críticas de segurança de rede, agilizar a administração e resposta. Os processos de controle de rede e sua segurança são de extrema importância. Cada vez mais no radar dos invasores profissionais, é a vez da rede SCADA simplificar o gerenciamento da empresa e obter a atenção e proteção que merece. *Marc Solomon, Chief Marketing Officer, possui mais de 15 anos de experiência em Software de Gerenciamento e plataformas de SaaS (Software as a Service) para operações de TI e Segurança. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 39 supervisão SIL ou não SIL? Eis a questão As condições de segurança devem ser sempre seguidas e adotadas em plantas e as melhores práticas operacionais e de instalação são deveres dos empregadores e empregados. O que se busca é reduzir a probabilidade de ocorrência de falhas. Este artigo nos esclarece alguns pontos sobre o uso de segurança instrumentada César Cassiolato T saiba mais SIS - Sistemas Instrumentados de Segurança - Partes 1 à 5 Mecatrônica Atual 51 à 55 Site do fabricante: www.smar.com/brasil/ artigostecnicos/ IEC 61508 – Functional safety of electrical/electronic/programmable electronic safety-related systems 40 enho visto na prática, em muitas aplicações, a especificação de equipamentos certificados SIL para executar funções de controle. Existe uma confusão no mercado levando à compra de equipamentos mais caros, desenvolvidos para funções de segurança, onde na realidade serão aplicados em funções de controle de processo. Além disso, os usuários acreditam que têm um sistema de controle seguro certificado, mas, na verdade, eles possuem um controlador com funções de segurança certificado. Neste artigo, veremos quais as diferenças básicas que ajudarão nestas especificações e em um melhor entendimento. A implantação de um SIS é uma medida de segurança que constitui uma das camadas de proteção independentes, previstas na norma IEC 61508, para manter a operação de uma planta ou processo em um nível aceitável de risco, garantindo assim a integridade de pessoas, da planta, patrimônios, evitando impactos ambientais. Veja a figura 1. Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Por que necessitamos de um SIS? Os Sistemas de Seguranças Instrumentados (SIS) são utilizados para monitorar a condição de valores e parâmetros de uma planta dentro dos limites operacionais e, quando houver condições de riscos, devem gerar alarmes e colocar a planta em uma condição segura ou mesmo na condição de shutdown. As condições de segurança devem ser sempre seguidas e adotadas em plantas e as melhores práticas operacionais e de instalação são deveres dos empregadores e empregados. Vale lembrar ainda que o primeiro conceito em relação à legislação de segurança é garantir que todos os sistemas sejam instalados e operados de forma segura, e o segundo é que instrumentos e alarmes envolvidos com segurança sejam operados com confiabilidade e eficiência. Os Sistemas Instrumentados de Segurança (SIS) são os sistemas responsáveis pela segurança operacional e que garantem a parada de emergência dentro dos limites considerados supervisão seguros, sempre que a operação ultrapassar estes limites. O objetivo principal é se evitar acidentes dentro e fora das fábricas, como incêndios, explosões, danos aos equipamentos, proteção da produção e da propriedade e mais do que isso, evitar riscos de vidas ou danos à saúde pessoal e impactos catastróficos para a comunidade. Deve-se ter de forma clara que nenhum sistema é totalmente imune a falhas e sempre deve proporcionar mesmo em caso de falha, uma condição segura. SIS x BPCS (Sistema de Controle de Processo Básico) Tal como ilustrado na figura 2, é geralmente preferível que qualquer sistema de proteção (incluindo um SIS) seja mantido funcionalmente separado do sistema BPCS em termos da sua capacidade de operar independente. Quando a separação não é possível porque as funções de segurança são integradas com o sistema de controle de processo (cada vez mais comum em modernos sistemas complexos), todas as partes do sistema de segurança que têm funções relacionadas devem ser consideradas como um SIS para efeitos de avaliação da integridade de segurança. Saiba mais sobre SIS e SIL no artigo “Confiabilidade nos Sistemas de Medições e Sistemas Instrumentados de Segurança (SIS)” na Mecatrônica Atual nº 56. Posicionadores de Válvulas Certificados Alguns usuários usam os posicionadores de válvulas fazendo o teste de stroke parcial (partial stroke testing/movimento parcial) com a finalidade de mostrar que a válvula está apta a atender uma solicitação do sistema de segurança. Esta função não é certificada. Na verdade, não se certifica a posição em si da válvula. O que se certifica é a habilidade de fechar a válvula todas as vezes que for necessário, isto é, a função de segurança. Por exemplo, se durante um partial stroke o equipamento for colocado em demanda, a certificação garante que ele vai parar o teste e fechará a válvula. O que você ainda precisa saber sobre equipamentos SIL? Nenhuma mudança de configuração, simulação, multidrop ou teste de loop pode ser feita com o equipamento em operação normal (isto é, exigindo segurança). Ao F1. Camadas de Segurança. comunicar, faz com que a saída não esteja em condição de ser avaliada seguramente: •Na condição segura deve estar com a proteção de escrita habilitada; •Nenhum ajuste local pode ser realizado (Ajuste local deve ser desabilitado); •Equipamento SIL para reparo deve ser enviado ao fabricante para que este garanta o certificado SIL. Qualquer intervenção do usuário descaracteriza o certificado SIL (mais um motivo para se atentar quando especificar SIL para uso em função de controle!!). Conclusão Vimos, neste artigo, que um sistema seguro de controle faz uma função de controle e não de segurança. Além disso, está claro que nada é totalmente seguro. O que se busca é reduzir a probabilidade de ocorrência de falhas. Vale lembrar que a principal preocupação das normas é garantir ao máximo a segurança e isto tem seu custo. Equipamentos aplicáveis em Sistemas de Seguranças Instrumentados custam mais que os usados em Sistemas Regulatórios de Controle. Um PLC de segurança pode custar muito mais que um convencional. Equipes precisam estar treinadas e todo processo documentado, desde o início do projeto, análises, startup/comissionamento, F2. SIS versus BPCS. manutenção e ciclos de vida de segurança, planos de emergências, etc. Verifique também preços de sobressalentes e custos com atendimentos e manutenções. Em plantas que já estão em operação os custos podem ser maiores. Quanto mais se aumenta a disponibilidade da planta, na maioria das vezes, se diminui a segurança e vice-versa. MA César Cassiolato - Diretor de Desenvolvimento de Equipamentos de Campo, Engenharia de Produtos, Qualidade , Assistência Técnica e Instalações Industriais - Smar Equipamentos Industriais Ltda. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 41 energia Avaliação de Propriedades Termodinâmicas e Termofísicas da Aplicação de Hidrocarbonetos em Refrigeradores Os esforços de pesquisa e desenvolvimento na área de Refrigeração e Ar Condicionado aplicados ao uso de fluidos refrigerantes naturais não está associada somente à necessidade de preservação do meio ambiente em si, mas também apresenta grande importância na necessidade latente do aumento da eficiência energética dos equipamentos. Neste sentido, o presente trabalho trata da avaliação termodinâmica da aplicação de fluidos refrigerantes hidrocarbonetos em um sistema de refrigeração residencial que utiliza o HFC134a como fluido de trabalho. Cleiton Rubens Formiga Barbosa Igor Marcel Gomes Almeida saiba mais Quanto custa um banho? www.sabereletronica.com.br/ secoes/leitura/60 Nariz eletrônico Mecatrônica Atual 37 Construindo geradores eólicos Mecatrônica Fácil 51 Ionização Ambiente: A Eletrônica melhorando sua Saúde Eletrônica Total 139 42 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 U ma análise teórico-computacional foi desenvolvida para o R134a, propano (R290) e as misturas selecionadas (R290/ R600a 60%/40%, R290/R600a/R134a 40%/30%/30% e R600a/R 290-GLP 70%/30%) no ciclo de refrigeração padrão ASHRAE, utilizando as propriedades termodinâmicas e termofísicas fornecidas pelo Software REFPROP 6.0. Os resultados das simulações computacionais foram comparados entre os fluidos para indicação da melhor alternativa ao HFC134a. Dessa forma, pôde-se observar que os hidrocarbonetos reduzem os níveis de pressão no condensador e evaporador, além de menores trabalhos de compressão serem necessários no sistema devido às propriedades termofísicas privilegiadas destes fluidos. A utilização destes fluidos também proporciona uma menor temperatura de descarga do compressor, incrementando a vida útil deste componente de alto valor do sistema. A utilização do R290 e misturas envolvendo hidrocarbonetos proporciona uma triplicação do calor latente de vaporização em relação ao R134a. Tal fator acarreta uma redução de cerca de 50% da necessidade de carga em massa de refrigerante no sistema de refrigeração para uma mesma capacidade do equipamento. energia Em setembro de 2007, quando se comemoravam os 20 anos de sucessos do Protocolo de Montreal, uma nova decisão histórica foi tomada pelo conjunto dos países signatários. Com o fim dos CFC’s, previsto para 2010, decidiu-se pelo início do processo de substituição dos HCFC’s já em 2013, antecipando em dez anos o prazo previsto pelo Protocolo de Montreal para o abandono destes gases. Além dos benefícios para a recomposição da Camada de Ozônio, objeto do Protocolo, a medida traz também um enorme benefício para o regime climático, dado o acentuado Potencial de Aquecimento Global (GWP) dos HCFC´s. Ao longo de seus 20 anos, a eliminação dos CFC´s contribuiu significativamente para que se evitasse a emissão de bilhões de toneladas de CO2 equivalente e pode continuar a fazê-lo com uma relação custo-benefício das mais favoráveis. Somente no Brasil, a antecipação do prazo de eliminação dos CFC´s determinada pela Resolução 267/2000 do CONAMA evitou o consumo de 36,5 mil toneladas PDO de CFC´s, o que equivale, quanto ao seu efeito para o aquecimento global, a 360 milhões de toneladas de CO2. A título de comparação, o ProÁlcool, o mais bem-sucedido programa de combustíveis renováveis do mundo, evitou de 1975 a 2005 a emissão de 650 milhões de toneladas de CO2. Antecipar os prazos de abandono de HCFC´s significará novos ganhos. No entanto, os esforços de pesquisa e desenvolvimento na área de Refrigeração e Ar Condicionado aplicados ao uso de fluidos refrigerantes naturais não estão associados somente à necessidade de preservação do meio ambiente em si, mas também apresentam grande importância na necessidade latente do aumento da eficiência energética dos equipamentos. Tal característica é observada na Decisão XIX/6 do Protocolo de Montreal. Neste sentido, de acordo com diversas pesquisas realizadas com tais fluidos, a utilização de hidrocarbonetos em operações de drop-in em equipamentos de refrigeração proporcionam condições favoráveis à redução do consumo energético. Hidrocarbonetos, como o Gás Liquefeito de Petróleo (GLP), são ambientalmente corretos e encontram-se disponíveis na natureza, então, a utilização destas substâncias como fluidos refrigerantes em refrigeradores é muito atrativa. Pouca informação se encontra disponível na literatura científica Categoria Exemplos prisões, A (doméstico/ Hospitais, teatros, escolas, público) supermercados, hotéis. Requisito B (comercial/ privado) Escritórios, pequenos shoppings, restaurantes, < 2,5 kg por sistema hermético. < 10 kg em salas específicas de máquinas ou em sistemas indiretos. C (industrial/ restrito) Câmaras frias, abatedouros, áreas não públicas, < 10 kg em locais ocupados por pessoas. < 25 kg para lados de alta pressão (exceto condensadores resfriados a ar) se localizado em sala de máquinas específica. Sem limite, se todos os equipamentos forem localizados em salas específicas. < 1,5 kg por sistema hermético. < 5 kg em salas específicas de máquinas ou em sistemas indiretos. T1. Requisitos de carga de refrigerante para várias categorias de espaços (ACRIB, 2001). sobre a utilização de hidrocarbonetos em refrigeradores domésticos A maioria dos trabalhos está concentrada na substituição do CFC-12, e poucas pesquisas abordam a substituição do HFC-134a, que é o fluido atualmente utilizado nestes equipamentos. Vale lembrar que a substituição dos HCFC´s se dará com a introdução de outros gases. Caso o HCFC- 22 venha a ser substituído predominantemente pelo HFC-134a, uma das alternativas mais consolidadas no mercado, grande parte deste ganho seria anulada, já que o GWP das duas substâncias são similares. Os refrigeradores estão dentre os equipamentos que representam as maiores participações no consumo residencial de eletricidade no Brasil. Essa participação é estimada em torno de 30% representando em 2004 um consumo de eletricidade aproximado de 23.000 GWh, cerca de 6,3% do consumo total de eletricidade no país. Apesar dos avanços no aumento da eficiência no consumo de energia dos refrigeradores disponibilizados no mercado, o que é indicado pelo selo PROCEL, ainda existem em operação nos domicílios brasileiros muitos equipamentos antigos com tecnologias ineficientes. Estima-se que a participação de refrigeradores com idade superior a 15 anos no estoque em uso seja de aproximadamente 12%. Isso indica prolongamento da utilização de equipamentos com utilização de tecnologias ineficientes e com eficiência degradada. O consumo desses equipamentos pode ser até 5 vezes superior aos equipamentos novos com classificação A do selo PROCEL (MELO e JANNUZZI, 2008). Desta forma, observa-se a importância de buscas de alternativas para redução do consumo energético de refrigeradores domésticos no Brasil. Especificamente no caso da cidade de Santa Cruz-RN, a maior parcela de consumo energético anual se dá no setor residencial, onde os refrigeradores contribuem em grande parte com tal nível de consumo, que é de 8695 MWh, de um total de 19232 MWh incluindo todos os setores (industrial, comercial, rural, poderes públicos, iluminação pública e outros setores) (IBGE, 2007). A constatação desta realidade local está sendo analisada no contexto do desenvolvimento de projetos de extensão junto à comunidade rural ou urbana para levantamento do consumo energético de refrigeração e estudo da possibilidade de realização de projetos de drop-in nos equipamentos. Uma das alternativas possíveis para tal objetivo consiste na substituição de fluidos refrigerantes sintéticos por naturais, como os hidrocarbonetos, em operações de drop-in. Resultados experimentais demonstram reduções no consumo de energia de 4,3% (MOHANRAJ et al., 2007), 5% (WONGWISES e CHIMRES, 2005) e de até 20% (MACLAINE-CROSS, 1997). Devido a flamabilidade, um dos mais importantes avanços no projeto de equipamentos de refrigeração com hidrocarbonetos foi a minimização de carga em massa destes fluidos, ou em outras palavras, a obtenção de elevadas taxas de capacidade de refrigeração específica (kW/kg de refrigerante). Este objetivo pode ser alcançado pelo uso de trocadores de calor compactos, trocadores de calor de placa brasados com o fluido de transferência de calor sendo um líquido ou trocadores de microcanais utilizando ar como fluido de transferência e reduzindo ao máximo o volume de tubulações e componentes auxiliares, especialmente os componentes em que o fluido se encontra na fase líquida (MARTÍNEZ-GALVÁN et al., 2011). A tabela 1 apresenta os requisitos de carga de refrigerantes hidrocarbonetos para diversas categorias de aplicação. Um elemento-chave para a transformação do mercado de refrigeradores domésticos, Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 43 energia especificamente, quanto à eficiência energética consiste no desenvolvimento de um processo de conscientização e reforço no processo educativo da população sobre o uso da energia de forma eficiente nestes equipamentos. Tal objetivo pode ser alcançado através do desenvolvimento de um currículo de ensino médio que aborde questões referentes à eficiência energética e à utilização da energia em disciplinas da área de ciências. Além do desenvolvimento deste currículo, uma outra tarefa importante consiste na divulgação de informação ao público em geral. Meios de comunicação social podem auxiliar na sensibilização de consumidores e usuários de sistemas de refrigeração sobre a utilização eficiente da energia. Documentários públicos e programas de educação são outros componentes essenciais na campanha para a transformação do mercado (VAN BUSKIRK et al., 2007). O presente artigo constitui parte introdutória de projeto de pesquisa relacionado ao uso de hidrocarbonetos em sistemas de refrigeração residencial. Enfoca-se a análise termodinâmica da utilização destes fluidos refrigerantes em comparação aos fluidos sintéticos convencionais através dos resultados de simulações computacionais realizadas mediante utilização do Software REFPROP 6.0 (McLINDEN et al., 1998), de avaliação de propriedades termodinâmicas e termofísicas de fluidos refrigerantes. Modelagem TeóricoComputacional Primeiramente foi desenvolvida uma metodologia de análise teórico- computacional do sistema de refrigeração proposto de forma a se obter estimativa do processo de funcionamento do sistema bem como de sua performance. Para tal análise serão utilizados softwares específicos, a saber, REFPROP 6.0 (McLINDEN et al., 1998) de avaliação de propriedades termodinâmicas e termofísicas de fluidos refrigerantes. Uma análise teórica foi implementada para a utilização do R134a, propano (R290) e as misturas selecionadas de R290/ R600a 60%/40%, R290/R600a/R134a 40%/30%/30% e R290/R600a 30%/70% no ciclo padrão de refrigeração ASHRAE (temperatura de evaporação: -23,3ºC, temperatura de condensação: 54,4ºC, temperatura de líquido e de sucção: 32,2ºC), utilizando as propriedades termodinâmicas do RE- 44 FPROP 6.0, conforme recomendado por KIM et al. (1998). O coeficiente de performance de sistemas de refrigeração comerciais e domésticos é incrementado de 10 a 20% quando se utilizam misturas de hidrocarbonetos que contenham R600a e R290 (SEKHAR et al., 2004). Com o objetivo de simular o refrigerador por compressão a vapor, algumas suposições são necessárias. São estas: a) operação em estado estacionário (regime permanente); b) não ocorre perda de pressão nas tubulações, isto é, as alterações nas pressões ocorrem apenas no compressor e no tubo capilar; c) perdas ou ganhos de calor são negligenciadas e, d) o compressor apresenta eficiência volumétrica ideal e eficiência isoentrópica de 75% (FATOUH e EL KAFAFY, 2006a). A figura 1 apresenta o modelo de ciclo termodinâmico utilizado na análise teóricocomputacional. Para a aceitação do drop-in (processo de substituição de um fluido refrigerante sem alteração nos componentes estruturais do refrigerador) de um fluido de trabalho em um sistema de refrigeração já existente, algumas importantes características de performance devem ser consideradas. São elas: pressões de operação, capacidade de refrigeração volumétrica, coeficiente de performance e temperatura de descarga do compressor (FATOUH e EL KAFAFY, 2006a). O refrigerante deve apresentar um número mínimo de características essenciais favoráveis, dentre as quais as mais significantes são: reduzida densidade na fase líquida, alto calor latente de vaporização, reduzido volume específico na fase vapor e reduzido calor específico na fase líquida, tais características serão avaliadas e confrontadas entre os fluidos em questão, conforme citado por POGGI et al. (2008). A capacidade de refrigeração volumétrica (Qvol) é uma medida do tamanho do compressor requerido para condições de operação particulares. Expressa o efeito de refrigeração obtido por 1 m3 de refrigerante aspirado pelo compressor (POGGI et al., 2008). Deve-se notar que à medida que a capacidade volumétrica de refrigeração aumenta, o tamanho do compressor requerido é reduzido. A capacidade de refrigeração volumétrica (Qvol) Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 pode ser estimada como segue: onde h5 e v1 são a entalpia específica e o volume específico do refrigerante na condição de vapor saturado à entrada do compressor e h4 é a entalpia específica do refrigerante à entrada do evaporador, de acordo com a figura 1. A razão de pressão (RP) é definida como a relação entre a pressão de condensação (Pcond) e a pressão de evaporação (Pevap), isto é, As pressões de condensação e evaporação são determinadas de acordo com as temperaturas de condensação e evaporação, respectivamente. O coeficiente de performance (COP) relaciona a capacidade de refrigeração com a potência requerida e indica o consumo de potência global para uma carga desejada. Alto COP significa baixo consumo de energia para absorção da mesma capacidade de refrigeração do espaço a ser refrigerado. Pode ser expresso como onde Qevap é a capacidade de refrigeração e Pcomp é potência requerida para acionar o compressor. O balanço de energia no evaporador resulta em: A potência requerida para acionar o compressor pode ser descrita como: A entalpia específica real do vapor refrigerante superaquecido à saída do compressor (h2) pode ser calculada como segue: onde his,comp é a eficiência isoentrópica do compressor e h2,is é a entalpia do vapor refrigerante superaquecido à saída do com- energia pressor para um processo de compressão isoentrópico. A vazão mássica de refrigerante (mr) pode ser estimada utilizando a equação seguinte (TASHTOUSH et al., 2002): Onde Qevap é a capacidade de refrigeração em watts e qevap o efeito de refrigeração específico em kJ/kg. A temperatura de descarga do compressor (Tdes = T2) é um importante parâmetro, devido ao seu efeito nos componentes do compressor e na estabilidade dos lubrificantes. Esta temperatura foi determinada utilizando ambos os dados de pressão de condensação e entalpia específica real à saída do compressor, determinada pela equação 6. Na análise do ciclo, a mesma capacidade de refrigeração foi aplicada para todos os refrigerantes considerados. A capacidade de refrigeração de 143 W foi obtida através da conversão da capacidade de congelamento de um refrigerador de 210 l, fornecida pelo fabricante, que é de 3,5 kg/24 h. F1. Ciclo termodinâmico real de um refrigerador. Resultados e Discussões Aplicando-se as diversas equações relativas ao circuito de refrigeração representado na figura 1 sob as condições previamente definidas de operação (ciclo ASHRAE) e o Software REFPROP 6.0 (McLINDEN et al., 1998), obtiveram-se os dados operacionais referentes aos refrigerantes selecionados. A tabela 2 apresenta os resultados das simulações. Analisando-se a figura 2, observa-se que a densidade do vapor da mistura de R290/ R600a (50/50) é a menor para toda a faixa de temperaturas de operação, sendo esperada assim uma redução no trabalho de compressão requerido. A redução na densidade é um fator mais importante que o calor latente de vaporização do fluido (Poggi et al., 2008). A diminuição da proporção de R134a nas misturas acarreta uma redução da potência de compressão necessária e da transferência de calor no condensador. A mistura de hidrocarbonetos com o R134a proporciona um aumento na lubricidade e miscibilidade do óleo lubrificante com o R134a (Tashtoush et al., 2002). As densidades de vapor nas condições de sucção das misturas e do R290 puro se apresentam menores que as do R134a, correspondendo a F2. Variação das densidades de vapor em função da temperatura. F3. Variação das densidades de líquido em função da temperatura. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 45 energia uma menor carga de massa necessária destes fluidos no sistema em relação ao R134a (Sekhar et al., 2004). De acordo com a figura 3, a mistura de R290/R600a (50:50) apresenta as menores densidades de líquido juntamente com a mistura R290/R600a (60:40), proporcionando assim, redução das perdas por fricção no sistema (Sekhar et al., 2004). Em qualquer sistema de refrigeração, uma parte do óleo lubrificante circula junto com o refrigerante pelos vários componentes do sistema. Os efeitos do óleo estão fortemente relacionados com a habilidade do refrigerante de se dissolver no lubrificante. Níveis elevados da solubilidade do refrigerante levam a reduções de viscosidade da solução refrigerante/ lubrificante, o que é benéfico para o retorno do óleo ao compressor, mas pode agir em detrimento da lubrificação dos mancais. A figura 4 apresenta as características de variação da viscosidade dos fluidos com relação à temperatura, observa-se que as misturas R290/R600a (60/40) e R290/R600a F4. Variação da viscosidade em função da temperatura. F5. Variação do volume específico na sucção do compressor em função da temperatura. F6. Variação da condutividade térmica na fase líquida em função da temperatura. 46 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 (50/50) apresentam os menores valores de viscosidade em toda a faixa de temperaturas em questão. Tal fato é positivo, já que proporciona redução das perdas de carga nas tubulações do circuito de refrigeração. A figura 5 apresenta a variação do volume específico nas condições de sucção (temperatura) do compressor. Observa-se que maiores valores de volume específico na sucção do compressor proporcionam maiores capacidades de refrigeração volumétricas, o que acarreta a necessidade de um maior deslocamento volumétrico do compressor para uma mesma capacidade de refrigeração do sistema. Nota-se que com o objetivo de realização de drop-in em um sistema de refrigeração, o fluido substituto deve apresentar capacidade de refrigeração volumétrica semelhante à do fluido original de modo a não ser necessária a troca do compressor. Neste sentido, observa-se que o R290/R600a (50:50) apresenta os maiores valores de volume específico. O R290/R600a (60:40) apresentou valores mais próximos do R134a. A figura 6 apresenta as condutividades térmicas na fase líquida dos diversos fluidos refrigerantes analisados em função da temperatura. Observa-se que o R134a apresenta as menores condutividades em toda a faixa de temperatura. À medida que a fração de R134a é reduzida, estes valores aumentam. As misturas de hidrocarbonetos R290/R600a (60:40) e (50:50) possuem maiores condutividades em toda a faixa de temperatura, sendo estas praticamente iguais entre as duas misturas. Tal fato proporciona maiores taxas de transferência de calor ao sistema de refrigeração. A figura 7 apresenta as condutividades térmicas na fase vapor dos diversos fluidos refrigerantes analisados em função da temperatura. Observa-se que o R134a apresenta as menores condutividades em toda a faixa de temperatura. As misturas de hidrocarbonetos R290/R600a (60:40) e (50:50) possuem maiores condutividades em toda a faixa de temperatura, sendo estas praticamente iguais entre as misturas. Analisando-se os resultados apresentados na tabela 2, observa-se que quanto maior a fração em massa de propano (R290), maior será a pressão de condensação e menor a temperatura de evaporação, o que pode acarretar em grande formação de gelo no evaporador, a mistura de R290/R600a (60/40) aponta para a melhor solução neste quesito. energia A mistura de R290/R600a (60/40) apresenta as menores densidades de líquido juntamente com o R290 puro, proporcionando assim reduzidas perdas por atrito no sistema. Esta mistura também apresenta as menores densidades na fase vapor e líquida, sendo esperada uma redução no trabalho total de compressão. A redução nos valores de densidades é mais importante que um aumento no calor latente de vaporização do fluido (POGGI et al., 2008). A diminuição da proporção de R134a nas misturas acarreta uma redução da potência de compressão necessária e da transferência de calor no condensador. A mistura de hidrocarbonetos com o R134a proporciona um aumento na lubricidade e miscibilidade do óleo lubrificante com o R134a (TASHTOUSH et al., 2002). As densidades de vapor nas condições de sucção das misturas e do R290 puro se apresentam menores que as do R134a, correspondendo a uma menor carga de massa necessária destes fluidos no sistema em relação ao R134a. Pode-se notar ainda que o calor latente de vaporização (efeito de refrigeração) da mistura R290/R600a é cerca de duas vezes maior que do R134a. No entanto, devido ao reduzido volume específico do R134a na sucção, a capacidade de refrigeração volumétrica dos dois fluidos são próximas. De modo a aceitar um fluido de trabalho como substituto para um sistema de refrigeração, uma similar capacidade de refrigeração volumétrica e performance comparada com o refrigerante existente são requeridas (FATOUH e KAFAFY, 2006a). O único fator real que pesa contra a utilização em massa dos hidrocarbonetos como refrigerantes em equipamentos de refrigeração e ar condicionado é a segurança quanto a utilização de quantidades relativamente grandes destes fluidos inflamáveis (MARTÍNEZ-GALVÁN et al., 2011). O isobutano já vem sendo utilizado há bastante tempo em refrigeradores e nenhum problema maior de segurança tem sido observado, principalmente devido às cargas reduzidas no sistema e ao índice muito diminuto de fugas. Um importante quesito no projeto dos sistemas que operam com hidrocarbonetos consiste na avaliação da possibilidade de exclusão de acumuladores/tanques de líquido na saída do condensador, e quando não for possível a exclusão deste componente, projetá-lo com um volume reduzido. Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 47 energia Qualquer pessoa que esteja envolvida com o manuseio ou manutenção de circuitos refrigerantes com hidrocarbonetos deve possuir um certificado válido de algum órgão acreditado, comprovando sua competência para o manuseio destes refrigerantes de forma segura. Todas as ferramentas e equipamentos devem ser confiáveis para o uso com fluidos inflamáveis, atenção particular deve ser dada na seleção de: unidades de recuperação de fluido, detectores de vazamento, medidores elétricos, cilindros de recuperação de fluido e lâmpadas portáteis. Conclusão Os esforços de pesquisa e desenvolvimento na área de Refrigeração e Ar Condicionado aplicados ao uso de fluidos refrigerantes naturais não estão associados somente à necessidade de preservação do meio ambiente em si, mas também apresentam grande im- portância na necessidade latente do aumento da eficiência energética dos equipamentos. Hidrocarbonetos, como o Gás Liquefeito de Petróleo (GLP), são ambientalmente corretos e encontram-se disponíveis na natureza, neste sentido, a utilização destas substâncias como fluidos refrigerantes em refrigeradores é muito atrativa. De acordo com a análise termodinâmica desenvolvida para os fluidos hidrocarbonetos, pode-se observar que estes reduzem os níveis de pressão desenvolvidas no condensador e evaporador. A utilização do R290 e misturas envolvendo hidrocarbonetos proporcionam uma triplicação do calor latente de vaporização em relação ao R134a. Tal fator acarreta numa redução de cerca de 50% da necessidade de carga de refrigerante em massa no sistema de refrigeração para uma mesma capacidade do equipamento. F7. Variação da condutividade térmica na fase vapor em função da temperatura. Refrigerante Parâmetros Pressão de condensação @ 54,4ºC (kPa) Pressão de evaporação @ -23,3ºC (kPa) Diferença de pressão (kPa) Razão de pressões Efeito de refrigeração (kJ/kg) Capacidade de refrigeração volumétrica (kJ/m3) COP Capacidade de refrigeração (W) Vazão mássica (kg/h) Temperatura de descarga (°C) Temperatura de entrada no tubo capilar (°C) Volume específico na sucção (m3/kg) Calor específico na fase líquida (kJ/kgK) Densidade na fase líquida (kg/m3) R134a R290 R290/R600a (60/40) R290/R600a (30/70) R290/R600a/R134a (40/30/30) 1470,0 1883,0 1370,5 1050,6 1604,0 114,8 216,6 140,6 99,85 174,7 1355,2 12,8 185,58 1666,4 8,7 354,47 1229,9 9,74 347,85 950,75 10,52 342,11 1429,3 9,18 279,7 743,719 1171,9 819,718 619,5 980,391 2,049 143 2,773 139,5 2,041 143 1,452 134,5 2,093 143 1,479 128,8 2,160 143 1,504 123,6 2,085 143 1,840 126,0 32,2 32,2 32,2 32,2 32,2 0,2121 0,2571 0,3607 0,4694 0,2425 1,44733 2,8002 2,66510 2,57641 2,28916 1183,27 483,44 505,718 523,598 588,688 T2. Características dos hidrocarbonetos no ciclo de refrigeração padrão ASHRAE. 48 Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Os hidrocarbonetos apresentam menores temperaturas de descarga no compressor, proporcionando maior vida útil a estes componentes. O coeficiente de performance do sistema com hidrocarbonetos e misturas apresentou crescimento de cerca de 5% em relação ao R134a. Consequentemente, menores trabalhos de compressão são requeridos para os hidrocarbonetos em relação ao R134a devido a suas propriedades termofísicas relativas à densidade na fase líquida e vapor. De forma a consolidar os hidrocarbonetos e suas misturas como substitutos aos fluidos sintéticos, como o HFC134a, a indústria de refrigeração deve focar seus esforços no desenvolvimento de compressores adequados à capacidade de refrigeração volumétrica dos fluidos naturais. Além do desenvolvimento de novas metodologias de projeto de trocadores de calor, já que as misturas se comportam de forma diferente dos fluidos puros no que diz respeito à mudança de fase. O único fator real que pesa contra a utilização em massa dos hidrocarbonetos como refrigerantes em equipamentos de refrigeração e ar condicionado é a segurança quanto a utilização de quantidades relativamente grandes destes fluidos inflamáveis. Como continuidade do projeto de pesquisa serão desenvolvidas análises experimentais destas misturas selecionadas de modo a se obter um indicativo de performance em relação ao HFC-134a, tendo como objeto de comparação os resultados da análise teórico- computacional. Agradecimentos Agradecemos à Pró-Reitoria de Pesquisa e Inovação do IFRN pela concessão de auxílio financeiro como apoio ao desenvolvimento de projetos através do Edital Nº 23/2010. MA Igor Marcel Gomes Almeida Grupo de Estudos em Refrigeração e Ar Condicionado. Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do Rio Grande do Norte, Campus Santa Cruz. Rua São Braz, No.304, Bairro Paraíso. Santa Cruz-RN. E-mail: [email protected] Cleiton Rubens Formiga Barbosa Grupo de Estudos em Sistemas Térmicos (GEST). Departamento de Engenharia Mecânica. Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Av. Salgado Filho. S/N. Lagoa Nova. Natal-RN. E-mail: [email protected] chão de fábrica Marketing Industrial, por que não pensei nisso antes? H oje, ainda se confunde muito o conceito de Marketing e suas funções com as outras áreas da organização, e isto dificulta ainda mais a sua aplicação. Na indústria há empresas de todo tipo de gestão, as de menor porte, por exemplo, desconhecem os preceitos do marketing, entendendo que esse tema se restringe à divulgação ou que serve apenas para ser um apoio comercial. No Brasil o termo marketing teve uma infeliz banalização e disseminação, muitas falácias confundem o termo com propaganda, promoção, publicidade e vendas. Analisando a fundo a raiz destas confusões e equívocos acerca da palavra marketing, os termos terminados em ing exigem mais que uma só palavra para sua definição, sendo que o sufixo ing (de origem inglesa) tanto indica um gerúndio quanto um substantivo. O marketing nunca encontrou por aqui uma interpretação digna do seu real significado, entretanto, uma das falácias que mais rebaixam a classe dos seus profissionais é ser chamado de “marqueteiro”, isso mesmo - no diminutivo - pois esta palavra não merece tal destaque, é o puro aportuguesamento da expressão marketeer usada no inglês para identificar as pessoas que trabalham com marketing. Adriano Oliveira é responsável pelo Departamento de Marketing na Mectrol do Brasil Para se entender melhor, de acordo com o dicionário, marqueteiro é "aquele que, oportunisticamente, se utiliza do marketing para projetos e interesses pessoais”. Atualmente no Brasil, “marqueteiro” é visto como um vulgo pejorativo e até mesmo ofensivo, usado para qualificar negativamente um profissional. No meio político, o vemos como aquele que cuida de campanhas de políticos, que muitas das vezes são incompetentes e corruptos. Por isso, entender seus conceitos é de fundamental importância para que este cenário compreenda a definição correta destes termos. No decorrer deste artigo veremos a importância desta área dentro da empresa e porque não devemos terceirizá-la. Primeiramente, iremos definir melhor o conceito de marketing na indústria. No setor industrial, ainda nos vemos amarrados a conceitos e paradigmas de um passado conservador, tanto nas estratégias de marketing quanto na comunicação, bastante restritos aos pensamentos das lideranças acomodadas em suas posições e no receio da inovação. É muito comum você se deparar na indústria com empresas que de certa forma Setembro/Outubro 2012 :: Mecatrônica Atual 49 chão de fábrica “ ...a área de marketing é uma área estratégica da empresa e interdependente de diversas áreas, incluindo a direção da empresa... ” 50 são bem sucedidas, mas com grandes "falhas de marketing". Exemplos disso vemos nas tradicionais revistas B2B, anúncios que mostram a pura falta de profissionalismo com erros gritantes ou nos sites que parecem verdadeiros blogs abandonados. Muito se perde, pois estas ações não levam em conta a importância da persuasão das palavras, das cores, dos elementos gráficos e de tudo aquilo que possa ser considerado influenciador para uma tomada de decisão. Certamente é difícil mudar o perfil de alguém já formado, principalmente quando este pertence a gerações mais tradicionais, que, por receio de algo que não viveram ou não vivem, não se arriscam. Marketing é muito além de saber o que o mercado pensa e deseja, é saber como oferecer, como ser inovador e ao mesmo tempo criativo. Uma definição conceitual de Marketing que gosto bastante, apesar de não ser definitiva: “É uma função organizacional e um conjunto de processos que envolvem a criação, a comunicação e a entrega de valor para os clientes, bem como a administração do relacionamento com eles, de modo que beneficie a organização e seu público interessado. (AMA - American Marketing Association). Toda decisão de compra tem componentes racionais e objetivos, e componentes emocionais. Como marca é associada ao produto, ela é um bom exemplo disso: marca tem elementos tangíveis, racionais, e outros intangíveis ou emocionais. Marketing industrial deve ser feito para todos, não saindo do princípio B2B (business-to-business) ou B2C (business-to-customer). Um case que responde a esta tese é a empresa Tetra Pack, que passou um bom tempo fazendo propaganda em mídia de massa, sendo que nenhum consumidor final comprou embalagens, mas sim a marca, originando o conceito do “Por que não pensei nisto antes?”, levando sempre em consideração o uso das regras, do público-alvo e toda a sua atmosfera.Por isso é de fundamental importância que a área de Marketing não seja terceirizada, pois é a "coluna cervical" da empresa, e sem ela a empresa não fica de pé. É muito comum vermos diversas empresas da área de Marketing Digital/ Mecatrônica Atual :: Setembro/Outubro 2012 Comunicação "vendendo" as receitas de sucessos através de ferramentas de workflow, e-marketing e links patrocinados no Google, quando na verdade muitas das empresas na indústria não têm uma equipe de marketing própria, que dará o suporte necessário para essas ações internamente, ficando à mercê de um péssimo investimento. Muitas empresas de "tecnologia e comunicação" vendem esse conceito à indústria, alegando que para o crescimento, a grande “sacada” é terceirizar, mas ele não se suporta na prática, pois muitas das ações e decisões devem ser feitas internamente, até porque envolvem muitas vezes informações sigilosas e estratégicas da empresa, que não podem cair "na boca do mercado". Enfim, no cenário competitivo industrial, uma empresa que quer realmente ter um marketing industrial eficiente, precisa ter sua própria estrutura interna, mas essa estrutura pode ter o apoio de uma consultoria, agências de design e comunicação, dando suporte quando e onde for necessário. Entretanto, a área de marketing é uma área estratégica da empresa e interdependente de diversas áreas, incluindo a direção da empresa. Recomendo sim a terceirização de ações específicas, devidamente focando o plano de marketing, mas defendo uma postura de profissionais full time, sentindo a realidade da empresa e descobrindo diariamente como os seus clientes e mercado pensam, este é o grande desafio do Marketing Industrial. No segmento B2B e B2C, o que conta muito é a sua expertise, as empresas comprarão seus produtos ou serviços se acreditarem na sua competência, e isto gerará credibilidade e confiança. Já imaginou como serão as empresas lideradas pelas gerações Y e Z? Tenho certeza que ousadia e inovação serão suas marcas registradas. Fica aqui este questionamento, sucesso a todos, câmbio, desligo! MA Adriano Oliveira, formado em Publicidade e Propaganda pelas Faculdades Integradas de Bauru (FIB), responsável pelo Departamento de Marketing na Mectrol do Brasil, tem especializações em Design, Marketing Digital e eventos industriais.