Automação, Telecomando e Telesupervisão de Elevatórias, Reservatórios e Estações de

Tratamento de Água e Esgoto

Eduardo Grachten - Eng. Eletricista

• Sistemas de Telemetria • Case do SIMAE de Joaçaba• Produtos

Desde 1992

Eduardo Grachten

O que é Sistema de TelemetriaO sistema de Telemetria é normalmente composto de um CCO (Centro de Controle e Operação) e Unidades Remotas e permite visualizar e controlar a operação de estações elevatórias, reservatórios, VRPs, macromedidores, estações de tratamento de água e esgoto.

Arquitetura Típica - Algumas estações funcionam como repetidoras.

TOPOLOGIA

E3

Micro 1

Rem

ota

EthernetRS232

CCOLocalizado na ETA

RAP01 UR

01

EAT01 NovaU

R21

RAP02 UR

02 RAP02 Novo U

R22

RAP03 UR

03

RAP04 UR

04

RAP05 UR

05

RAP08 UR

08

RAP12 UR

12

RAP13 UR

13

RAP14 UR

14

RAP15 UR

15

RAP16 UR

16

RAP17 UR

17

INTRANETSimae

E3

Micro 2

CCO EspelhoLocalizado na Sede

Ethernet

EAT02

UR

32

EAT02 Nova

UR

25

EAT03

UR

33

EAT04

UR

34

EAT05

UR

24

EAT08

UR

38

EAT09A e B

UR

39

EAT10

UR

40

EAT12

UR

42

EAT13

UR

43

EAT14

UR

44

EATE04

UR

50

EAT 10 de Maio

UR

51

EAT18

RS232

UR

31

R18

Macromedidor COPERIO

UR

23

RAP10 de Maio U

R1

1

RAP10 UR

10

RAP09A UR

09

EAT17

UR

47

EAT15

UR

45

ETA - CCO

RAP 3

RAP 8

EAT 8

RAP 9 EAT 9

EAT 3

ETE L

RAP 12

RAP 4

RAP LDC

RAP 14 RAP 15

EAT 15

EEH 4

RAP 2

EAT 14

RAP 13

RAP 1

EAT 1

REL 5

RAP 2N

RAP 10

COPERIO

EAT LDC

EAT 2

EAT 12

EAT 17

EAT 13EAT 10

EAT 5

EAT 2N

RAP 16

RAP 17

Benefícios de um Sistema de Telemetria

• Garantia do abastecimento;

• Controle de perdas e redução de custos;

• Eficiência na operação;

• Instrumento de gestão e qualidade.

Garantia de AbastecimentoNa ausência de informações sobre o o funcionamento das estações elevatórias e reservatórios, é a população que avisa da interrupção de abastecimento.

Sistemas de Telemetria alertam quase que imediatamente sobre situações anormais de operação.

Carlos Roma

Chefe da ETA

SIMAE de Joaçaba - SC

Controle de Perdas

O sistema de telemetria implantado no SIMAE de Joaçaba foi de fundamental importância na redução em 20% das perdas que giram em torno de 25% atualmente.

São indicadores de perdas:

• Variações inesperadas de pressão na rede;

• Tendo-se a rede de distribuição de água setorizada, o sistema permite comparar os valores registrados pelos macro medidores com os obtidos dos hidrômetros;

• O registro histórico de vazões instantâneas e acumuladas indicam variações que podem ser devidas a vazamentos;

• Na análise gráfica dos níveis de enchimento e esvaziamento de reservatórios, mudanças das curvas podem indicar rupturas de adutoras.

Redução de CustosA utilização de um sistema de telemetria e a implantação de um programa de controle de perdas permitem:

• Reduzir o consumo de produtos químicos;

• Reduzir o consumo de energia elétrica devido ao menor de volume de água a ser tratado e distribuído;

• Reduzir o consumo de energia elétrica pela tarifa horo-sazonal. O SIMAE contabilizou uma redução de 30% no consumo de energia elétrica;

• Diminuição do desgaste dos equipamentos;

Antes da implantação do sistema de telemetria, a duplicação da ETA para 2002 era tida como imprescindível. A ETA continua dando conta do abastecimento.

Eficiência na Operação• O sistema permite o controle remoto das estações e o diagnóstico prévio das situações anormais;

• Os operadores podem equilibrar a distribuição de água habilitando e desabilitando elevatórias seletivamente quando a produção de água está comprometida;

• Para atravessar o horário de ponta com os reservatórios mais abastecidos, os bombeamentos são ligados conforme a avaliação do operador.

Instrumento de Gestão e Qualidade• O sistema permite o registro de dados e a geração de relatórios operacionais, essenciais na implantação de programas de qualidade;

• O planejamento de programas de manutenção preventiva dependem dos dados fornecidos pelo sistema de telemetria;

Elisabet Sartori – Diretora do SIMAE

Telemetria é necessário?

Desejamos garantir a continuidade de abastecimento?

Desejamos melhorar o programa de controle de perdas?

Desejamos melhorar os índices de eficiência hidro energética? Desejamos aprimorar a gestão geral do sistema e implantar programas de qualidade ?

O primeiro passo é a implantação do sistema de telemetria?

Solução Alfacomp de Telemetria

1. Utilização de CLPs nacionais com protocolos abertos de comunicação.

2. Utilização de software de supervisão nacional com amplo suporte e cursos regulares de treinamento.

3. Fabricação de módulos eletrônicos que complementam e conferem competitividade à solução Alfacomp de Telemetria.

Solução AlfacompUtilização de CLPs de fornecimento nacional com protocolos abertos de comunicação (MODBUS) e cursos regulares para treinamento sobre o produto. O fonte dos programas são fornecidos abertos.

Solução AlfacompUtilização de software de supervisão nacional com amplo suporte e cursos regulares de treinamento. O software é fornecido aberto, sem proteções por senha.

SISTEMA INTERMUNICIPAL DE ÁGUA E ESGOTO DOS MUNICÍPOS

DE JOAÇABA, HERVAL D’OESTE E LUZERNA - Localizadas no centro-

oeste catarinense, as cidades de Joaçaba, Herval D’oeste e Luzerna totalizam 52.000 habitantes. De topografia acidentada, as cidades se desenvolveram às margens do Rio do Peixe e têm a economia baseada no comércio e indústria metal-mecânica. Em 1968, as prefeituras criaram a Autarquia que posteriormente receberia o nome de SIMAE — Sistema Intermunicipal de Água e Esgoto — para atender os serviços de saneamento dos municípios. Hoje com 62 funcionários, o SIMAE atende 16.600 economias contabilizando um volume micromedido de 196.000 m3 de água tratada. Em 1997, o SIMAE iniciou um programa para redução de perdas que resultou em 20% de diminuição de perdas e 30% de economia de energia elétrica. A implantação do sistema de telemetria desempenhou papel fundamental na melhoria do desempenho.

Painéis de Telemetria Padronizados - As remotas de reservatório e três

novas elevatórias receberam painéis de telemetria padronizados, totalizando 20 quadros. O painel de telemetria possui as seguintes especificações básicas:

• CLP dotado de IHM, relógio de tempo real, uma porta serial RS232 e uma RS485;• Fonte de alimentação com bateria;• Rádio Modem Spread Spectrum de 1W;• 8 entradas analógicas 4 a 20mA protegidas contra surtos;• 11 entradas digitais livres em 24VDC;• 7 saídas digitais livres a relé;• Proteção contra surtos na alimentação CA;• Tomada e lâmpada;• Chave fim de curso indicadora da painel aberto;• Indicação de falta de energia CA.

Elevatória – As elevatórias de água tratada possuem normalmente dois grupos de

moto bombas. O acionamento dos grupos se dá pelo CCM (centro de controle de motores) constituido de painel elétrico com inversores, soft-starters ou chaves de partida. O painel de automação controla o CCM e executa as demais funções associadas, como leitura de grandezas elétricas e hidráulicas.

Reservatórios – As remotas de

reservatório são dotadas de painel de automação que tem a função de adquirir grandezas hidraúlicas, tais como nível e vazão de água, assim como registrar invasão, painel aberto e falta de energia.

Descrição do Sistema - O

sistema de automação funciona em protocolo mestre-escravo. A centralização de todas as comunicações se dá no microcomputador do CCO (Centro de Controle e Operação) localizado na ETA. A água tratada na ETA é bombeada para os reservatórios por uma rede de estações elevatórias. Os níveis e parâmetros remotos necessários para o funcionamento de cada estação são lidos e repassados pelo computador do CCO a cada UR (Unidade Remota), ou seja, a informação de nível do reservatório para o qual uma determinada elevatória recalca água é lida do reservatório e enviada para a elevatória.Todas as comunicações partem do CCO, que é dotado de uma antena omni direcional.A repetidora principal constitui a unidade remota do reservatório RAP 012. Também funcionam como repetidoras as estações remotas dos reservatórios RAP 003, RAP 004, RAP 014, RAP 015 e RAP 010 de Maio.

Tela das Comunicações – Permite habilitar, desabilitar e monitorar os rádios.

Facilidade de Operação - Desenvolvido em Elipse E3, o software

supervisório tem interface de fácil operação e permite a operação tanto a partir do CCO quanto de outros computadores pertencentes à rede corporativa e até mesmo via Internet, utilizando o Internet Explorer.

As telas principais possuem uma janela de fundo preto localizada na base onde são apresentadas as mensagens de alarmes presentes. Quando uma situação de alarme acontecer e enquanto ela estiver ativa ou não reconhecida, uma mensagem relativa à este alarme estará sendo mostrada.

Telas de Elevatória - As telas das elevatórias apresentam o reservatório para

o qual a elevatória bombeia a água. O grupo selecionado mostra como está posicionada a chave que seleciona bombas no quadro da elevatória. No quadro laranja com o nome da estação são apresentados:• O indicador de comunicações na forma de um rádio com o tempo em segundos desde a última comunicação com a estação;• Ao lado do rádio está um display do relógio interno do clp da estação;• Indicador de motivo de parada;• Indicador de grupo selecionado pela chave local;• Indicadores de tensão e fator de potência no QGBT;• Botão de ajustes e comandos que permite bloquear ou liberar o funcionamento automático e acessar a janela de parâmetros ajustáveis.

Telas de Reservatório - As telas mostram nível de água, set-points de liga

e desliga da elevatória associada, medidores de vazão de água e alarmes de porta aberta e invasão da estação.

Tela dos Reservatórios – Permite visualizar todos os reservatórios da

cidade.

Relatórios na Forma de Tabelas

Visualização Gráfica das LeiturasMáximo da escala

Mínimo da escala

Gráfico

Registro de Alarmes

Registro de Eventos

Produtos Alfacomp

Rádio Modem 900 MHz

Seccionador e protetor

Fonte com bateria Antena omniPainéis de telemetria

A fabricação de módulos eletrônicos complementam e conferem competitividade à solução Alfacomp de Telemetria.

Rádios Modem – Algumas Faixas de Operação e Padrões Típicos

Ethernet wireless. Padrão IEEE 802.11. Wi-Fi Alliance.Wi-Fi

WPANs. Velocidade original de 1Mbps. IEEE 802.15.3. Interliga PCs, celulares e periféricos, Até 8 elementos por rede.

Bluetooth

WPANs. 2.4 GHz é o mais utilizado. Velocidades seriais até 125 kbs. Dispensa licença na Anatel. Alcance de até 1600 metros com antenas, 100 m dentro de prédios. Potência máxima de 100 mW. IEEE 802.15.4. Interliga sensores e equipamentos de controle. Até 254 elementos por rede. Redes Mesh. ZigBee Alliance.

ZigBee

CDMA, GPRS, 3G. Alcance das ERBs.Celular

Apenas equipamentos Spread Spectrum podem operar nesta faixa. As estações não necessitam licença. Potência máxima de 1W. Alcance de 30 km. Velocidades seriais de 1200 a 115.200 bps

UHF de 902 a 928 MHz

Faixa canalizada. Cada estação deve ser licenciada na Anatel. Potências de até 5W. Alcance de 50 km. Velocidades seriais de 1200 a 19.200 bps.

UHF de 406 a 430 MHz

Solução Alfacomp em 400 MHz – Rádio SD225U1 e Modem 2050

Transceptor desenvolvido para comunicação de dados na faixa de 400 a 440 MHz quando conectado à modem externo . •Potência: 5W•Freqüências programáveis•16 canais selecionáveis por microchave•Alimentação: 12 Vcc

Modem padrão Bell 202 projetado para operar em conjunto com rádios como o SD225U1, é ideal para comunicações utilizando o protocolo Modbus. •Alimentação: 12V•Velocidade serial: 1200 bps•Interface RS232 e RS485

Solução de alto desempenho e baixo custo para comunicação wireless utilizando tecnologia Spread Spectrum na faixa dos 900 MHz.

• Potência de saída: 1000mW • Alcance: até 32 km com visada• Baud rate serial: 1200 a 115.2 Kbps • Baud rate de RF: 76.8 kbps • Sensibilidade do receptor: -110 dBm típico• Software de configuração Baseado em Windows• Faixa de operação: 915-928 MHz• Tecnologia: Frequency Hopping Spread Spectrum • Topologia de rede Ponto a ponto e ponto-multiponto• Número de canais: 50• Conexão RF: SMA fêmea serial • Conexão RS232: RJ12 macho serial • Conexão RS485: Borne destacável modelo STL(Z)• Alimentação: 10 a 30 VCC• Consumo em 24V: 400 mA transmitindo e 25 mA recebendo• Temperatura de operação: -40° a +80°C • Umidade: 10% a 90% (não condensante)• Dimensões: Altura 80 x Largura 25 x Profundidade 98 mm

Solução Alfacomp em 900 MHz – Rádio Modem RM2060

Solução Alfacomp em 2.4 GHz – Rádio Modem RM2070 - ZigBee

•Opera na faixa ISM 2.4 GHz;•Compatível com o protocolo ZigBee e o padrão IEEE

802.15.4;•Alcance de 100 metros em ambiente fechado e 1.600 metros

com antenas direcionais;•Excelente relação custo-benefício;•Baixo consumo de energia;•Baixo tempo de latência (15ms entre o rádio energizar e

passar a comunicar);•Alimentação de 10 a 30V;•Interfaces seriais RS232 e RS485 simultâneas;•Velocidade serial de 1200 a 115.200 bps;•Velocidade de dados em RF de 250 kbps;•Sensibilidade de -100 dBm;•Comunicação ponto a ponto, ponto multiponto, peer-to-peer

e redes Mesh;•DSSS – Direct Sequence Spread Spectrum (Espalhamento

Espectral por Saltos de Freqüência em Seqüência Direta); •Configuração on-line através de comandos AT;•Potência ajustável.

Solução Alfacomp em GSM/GPRS – Marthe GPRS A820

• Funcionamento em modo transparente Serial - GSM/GPRS• Pode ser customizado para diversas aplicações• Compatível com qualquer operadora celular GSM• Interface de rede: GSM/GPRS: Quad Band• Interface serial: RS232• Configuração: Através de comando serial ou SMS• Armazenamento: Memória E2PROM de 64 kbytes• Protocolos disponíveis: IP Versão 4, TCP, UDP• Buffer de Recepção Serial de até 1000 bytes• Suporta duas conexões TCP

KIT RPE1 – Rádio em ponto elevadoKIT RPE1 foi concebido para permitir a instalação do rádio RM2060 próximo à antena. Com esta solução, as perdas no cabo de RF são minimizadas e podemos instalar o rádio afastado do clp e interligado por cabo de rede CAT5. A alimentação do rádio e a comunicação em RS485 são transportadas pelo cabo em distâncias de até 1200 metros. O gabinete utilizado tem IP67 e pode ficar ao tempo.

Painéis de Telemetria Série PT5400Os painéis são baseados no clp FBS-14MATJ de marca ALTUS.Os equipamentos destinam-se ao uso em instalações de saneamento tais como elevatórias de água e esgoto, pontos de macromedição e reservatórios.

Cada modelo de painel foi projetado para uma aplicação específica e possui características dedicadas.

3518Comando de booster (rádio em ponto elevado).PT5421

3518Comando de booster.PT5420

368Monitoração de reservatório e comando de elevatória (rádio em ponto elevado).

PT5411

368Monitoração de reservatório e comando de elevatória.PT5410

1 Comando de elevatória. Recebe o sinal de um PT5401 ou PT5402 (rádio em ponto elevado)

PT5404

1 Comando de elevatória. Recebe o sinal de um PT5401 ou PT5402.PT5403

1Transmissor do sinal de um relé de nível de reservatório (rádio em ponto elevado).

PT5402

1Transmissor do sinal de um relé de nível de reservatório.PT5401

Sa

ída

s

Dig

itais

En

trad

as

D

igita

is

Sa

ída

s

An

aló

gic

as

En

trad

as

A

na

lóg

ica

s

APLICAÇÃOMODEL0

Painéis de Telemetria Série PT5400

PT5401 - Transmissor do sinal de um relé de nível.

PT5403 - Recebe o sinal de um relé de nível e comanda uma bomba.

PT5410 – Monitoração de reservatório, comando de elevatória, ponto de macro medição.

• 8 entradas analógicas • 5 entradas digital• 3 saídas digital

Painel de Telemetria PT5430 Remota de poste – Medição de nível, vazão e pressão. Comunicação GSM/GPRS. 8 EAN, 5 ED.

Painel de Telemetria PT5431 Remota de poste com alimentação por célula solar – Medição de nível, vazão e pressão. Comunicação GSM/GPRS. 8 EAN, 5 ED.

Painel de Telemetria PT5205 - CCO O painel abriga uma fonte de alimentação e um conversor serial RS232/RS485. Interliga o microcomputador a um rádio modem. Normalmente, o rádio modem estará instalado próximo à antena, utilizando-se o KIT RPE, e será alimentado pela fonte de alimentação do painel PT5205.

Alimentação

PAINEL DE TELEMETRIA PT5205

MicrocomputadorCCO

RádioModem

Ethernet

FONTE DE ALIMENTAÇÃ

O

PROTETOR CONTRA SURTOS

CONVERSORRS232/48524V

Cabo CAT5

RS232

INTRANET

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Painel de Telemetria PT5501 - Baseada no clp DUO350, o PT5501 alia desempenho e economia de espaço. Os quadros apresentam alto índice de integração, modularidade, facilidade de manutenção e clp de mercado com protocolo MODBUS RTU mestre e escravo, resultando em montagens de alto desempenho e baixo custo.

81518 48 x 38 x 22DU350Elevatórias e reservatórios - rádio em ponto elevadoPT5502

81518 48 x 38 x 22DU350Elevatórias e reservatóriosPT5501

Saídas Digitais

Entradas Digitais

Saídas Analógicas

Entradas AnalógicasDimensões (cm)CLPAPLICAÇÃOMODEL0

Fonte de Alimentação com Bateria 2061 - Módulo de alimentação chaveado desenvolvida para alimentar um CLP e um rádio modem. Dotado de bateria interna de 12V/7Ah, fornece em suas saídas as tensões de 24V para o CLP e 12V para o rádio. Enquanto a alimentação está presente na entrada CA, o módulo mantém a carga na bateria. Quando acontece a interrupção da energia da rede, a bateria sustenta o fornecimento nas saídas de 24V e 12V.

www.alfacomp.ind.br

A l faco p

Entrada 95V a 250V CASaída 12V/1,5ASaída 24V/2ASaída indicadora de rede presenteBateria interna de 7AhEntrada e saídas protegidas

+

-Rádio

+-

CLP

ED

FASE

REARME

NEUTROTERRA

SW3300 – Seccionador e Protetor com TomadaO módulo integra as seguintes funções:•Seccionamento•Proteção contra sobre corrente por meio de fusíveis•Proteção contra sobre tensões por meio de varistores•Tomada bipolar com terra•Sinalização luminosa de energização

SW3301 – Iluminador de Painel e Indicador de Porta AbertaDe dimensões compactas, o SW3301 pode ser alimentado por 24VCC, 110VCA ou 220VCA. A chave fim de curso é do tipo NF. Quando a porta do painel é aberta, a chave é liberada, acionando a iluminação e acionando o relé que fecha o contato NA do conector. O contato NA pode ser ligado à uma entrada digital de clp, alarmando que a porta esta aberta.

IA2820 – Conversor Multiplexado – 8 entradas Analógicas

A interface analógica IA2820 possui a capacidade de converter até 8 sinais analógicos de corrente de 4 a 20mA gerando uma saída em pulsos, de freqüência proporcional a entrada selecionada. Destina-se às configurações de clp que possuem entrada de contagem rápida, viabilizando aquisição de até 8 sinais analógicos por módulo IA2820. Para cada entrada analógica, o módulo é dotado de conexão destacável para: 24V, Sinal e GND. Cada entrada é protegida por fusível rearmável e diodo Transorb.

IA2801 – Conversor Pulsos / Saída Analógica

O módulo ALFACOMP IA2801 consiste em uma solução de alto desempenho e baixo custo para conversão de pulsos de uma saída digital de clp para sinal analógico de tensão e corrente. De formato adequado para montagem em painéis elétricos de automação industrial, é alojado em gabinete metálico para encaixe em trilho DIN.

Corrente: 4 a 20mA

Resistência de carga: <500Ω.

Tensão: 0 a 10V - 50mA máx

Resistência de carga: >200Ω .

Saída

Trem de pulsos (1 a 255 pulsos com amplitude de 24Vpp)

Entrada

100 mA maxConsumo de energia

+24VccTensão de Alimentação

ESPECIFICAÇÕES TÉCNICAS

ID2908 – Isolador a Relé para 8 Saídas Digitais de 24V

As bobinas dos relés possuem uma ligação em comum no borne 0V. O módulo possui 8 saídas independentes e isoladas; S0 até S7. Ocupando apenas 23 mm no trilho DIN, o módulo funciona como borneira, simplificando a montagem de quadros de comando e economizando espaço.8 LEDs indicam o estado dos relés. As conexões são por bornes destacáveis, facilitando a troca rápida de módulos.

CS485V – Conversor Serial RS232 / RS485

Solução de alto desempenho e baixo custo para conversão do padrão serial RS232 em RS485. De formato adequado para montagem em painéis elétricos de automação industrial, é alojado em gabinete metálico para encaixe em trilho DIN e pode ser alimentado por tensão CC de 10 a 30V. O conversor suporta taxas de comunicação de 1200 a 57600 bps sem necessidade de ajustes. O padrão RS485 permite a comunicação de até 32 dispositivos em distâncias de até 1200 metros.

MUITO OBRIGADO A TODOS

ALFACOMP AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL LTDA.

Rua Visconde do Herval, 1309/202 – Azenha – Porto Alegre

Fone: +55 51 3029-7161

e-mail: alfacomp@alfacomp.ind.br

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