Mecatrônica Atual

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Mecatrônica Atual

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Editor e Diretor Responsável
Hélio Fittipaldi
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Redação
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Publicidade
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Adriano Oliveira, Alex Pisciotta, Cesár Cassiolato,
Cleiton Rubens Formiga Barbosa, Delcio Prizon,
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Querido de Oliveira, Emerson Luiz Anaia Duque,
Fabiano Rosa, Francisco José Grandinetti,
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PARA ANUNCIAR: (11) 2095-5339
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Capa
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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.
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legal por eventuais erros, principalmente nas montagens, pois tratam-se de projetos experimentais. Tampouco
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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.
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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
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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
Duração: 2 dias/ 16 horas
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
Duração: 2 dias/ 16 horas
PN152 - Tecnologia de Vácuo para
Sistemas Handling
Organizador: Festo
Data: 27
Duração: 1 dia/ 8 horas
Outubro
Gestão de Custos Industriais
Data: 8 e 9
Veículos Elétricos e Híbridos
Data: 26 e 27
Eletrônica Embarcada – Algoritmos
e Estrutura de Dados – E-learning
Data: 6 a 27
//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).
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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
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//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
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.
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//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
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.
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
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:
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
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
Gerenciamento de ativos na
manutenção
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
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.
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
O Gerenciamento do Projeto
Projeto 2
Projeto n
Módulo ethernet suportando Profibus DP e PA
Servidores OPC com plugin SNMP para diagnóstico
Projeto 1
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.
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.
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
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
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.
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
Entenda os CLPs
Mecatrônica Fácil 49
Programação de um CLP - Modos
de programação
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
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
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.
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
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.
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
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.
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
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
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
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.
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
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
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
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.
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
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
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.
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.
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.
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
Construindo geradores eólicos
Mecatrônica Fácil 51
Ionização Ambiente: A Eletrônica
melhorando sua Saúde
Eletrônica Total 139
42
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,
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)
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.
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
(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.
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
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
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/
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.

Mecatrônica Atual

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