TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO...TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO Rogerio Oliveira da Costa Jaguariúna 2013 FACULDADE DE JAGUARIÚNA Campus I:

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TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO

ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO

Rogerio Oliveira da Costa

Jaguariúna 2013




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Sistema de Calibração Automática de Medidores de Vazão / Desenvolvimento de Software e Interface

Operacional

Rogerio Oliveira da Costa 10901983

1. Resumo

A proposta deste trabalho é apresentar o desenvolvimento de software e interface

operacional para um sistema de calibração automática de medidores de vazão. O sistema

de calibração será desenvolvido utilizando CLP programado com o uso da linguagem

Ladder, interface operacional SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition –

controle de supervisão e aquisição de dados), medidor de vazão, bomba centrífuga,

inversor de frequência, instrumentação de pressão e nível. Uma das grandes dificuldades

em uma indústria é a utilização de serviço externo de calibração de medidores de vazão,

pois envolve custos, agendamentos, operação logística e tempo de parada de seus

processos. O propósito deste trabalho é desenvolver um programa de controle da malha

dos medidores de vazão, com interface operacional amigável, de modo que o sistema

realize a calibração de forma automática e com confiabilidade metrológica.

2. Introdução 2.1- Contextualização

A vazão é uma das variáveis mais utilizadas nos processos industriais, suas

aplicações são variadas, desde a mais simples como a medição de água em estações de

tratamento e residências, como medição de vapor, gordura, soda entre outros passando

por medições até mais complexas. A vazão pode ser definida como sendo a quantidade

volumétrica ou mássica de um fluido que escoa através de uma seção de uma tubulação

ou canal por unidade de tempo (DELMÉE, G. 2003; BEGA, E. 2006; CASIOLATO, A.

2008).




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Grandes nomes marcaram a história da física e das medições, através de suas

contribuições, como Leonardo da Vinci, que observou que a quantidade de água que

escoava em um rio em uma unidade de tempo, era a mesma em qualquer parte, não

dependia da largura, profundidade, inclinação e outros. Mas a prática só foi possível com

surgimento da era industrial, contando com a contribuição dos grandes feitos da pesquisa

científica, como Bernoulli, Pitot e outros (CASSIOLATO, A. 2008).

Grande parte dos medidores de vazão sofre alteração de suas características de

funcionamento durante o seu tempo de vida, características de medição mencionadas no

catálogo de referência e/ou manual do fabricante. Dessa maneira, necessitam ser

ajustados ou submetidos a uma periodicidade de calibração, conforme estabelecido ou

necessidade do usuário (SILVA, G. 2011).

De acordo com o Vocabulário Internacional de Termos Fundamentais e Gerais de

Metrologia:

“Calibração é o conjunto de operações que estabelece, sob condições

especificadas, a relação entre os valores indicados por um instrumento de

medição ou sistema de medição ou valores representados por uma medida

materializada ou um material de referência, e os valores correspondentes

das grandezas estabelecidos por padrões” (VIM. 2013).

De uma forma bem simples, dizemos que "calibrar" significa colocar um

instrumento de medição em condições de utilização, e realizar análise por meio da

comparação dos valores das medições fornecidos pelo instrumento, com os valores

padrão conhecidos. Normalmente, após uma calibração, onde se obtem resultados

metrológicos inaceitáveis do instrumento calibrado, esse passa por uma etapa de ajustes

e uma segunda calibração, a fim de se verificar os resultados metrológicos as left (após

ajuste) (SILVA. DIEGO. FREITAS. 2013).




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Segundo o VIM, “Ajuste é definido como operação destinada a fazer com que um

instrumento de medição tenha desempenho compatível com o seu uso. Podendo ser

automática, semiautomática ou manual” (VIM, 2013).

Toda calibração envolve a rastreabilidade da medição, segundo o VIM:

“Rastreabilidade é a propriedade de uma medição ou do valor de um

padrão estar relacionado a referências estabelecidas, geralmente padrões

nacionais ou internacionais, através de uma cadeia estabelecida,

geralmente padrões nacionais ou internacionais, através de uma cadeia

contínua de comparações, todas tendo incertezas estabelecidas. O

conceito geralmente expresso pelo adjetivo rastreável, uma cadeia

continua de comparações é denominada cadeia de rastreabilidade”

(VIM.2013).

As indústrias no âmbito da busca da qualidade, e de acordo com a política

protecionista no Brasil, houve um estimulo no crescimento de demanda de serviços

metrológicos, tendo como resultado uma demanda crescente de serviços metrológicos,

suplantando a capacidade dos atuais laboratórios do Brasil. No objetivo de dar ao país

uma infraestrutura na pratica de serviços básicos para a competividade, e garantindo a

demanda foi criada a Rede Brasileira de Calibração (RBC).

A RBC deve ser compreendida pela sua atuação estruturante na coordenação do

sistema metrológico brasileiro, operando em perfeita sintonia com os laboratórios

Metrológicos do Inmetro, seguindo procedimentos de consistência e em perfeita harmonia

com os similares utilizados internacionalmente. Em utilização de padrões rastreáveis

baseados nas mais altas referências metrológicas mundiais, de alta exatidão,

estabelecendo um vinculo com o sistema internacional (SI), (INMETRO. 2013).




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2.2 - Problema

Em uma indústria, as calibrações de medidores de vazão são efetuadas internamente ou externamente, através de laboratórios de calibração cadastrados no INMETRO ou em laboratórios que se utilizam de padrões rastreáveis. Normalmente elas envolvem custos, tempo e programação de parada de produção. Devem ser planejadas e agendadas antecipadamente com o prestador de serviço, pois a cada dia as indústrias procuram garantir a qualidade total de seus produtos pautando-se na confiabilidade metrológica dos instrumentos de seu processo industrial.

Figura01- Laboratório de Calibração Fonte <http://accilab.com.br/site/calibracao-de-vazao-de-liquidos-rbc/ Acesso em: 03.mai.2013

2.3 - Justificativa

Este sistema de Calibração de medidores de vazão visa realizar a calibração de medidores de vazão de forma automática dentro da indústria, dispondo de recursos de automação e controle de processo com redução de tempo, custos, prazos e com qualidade dentro de uma indústria.

O objetivo geral deste trabalho é criar um projeto de um sistema de Calibração de medidores de Vazão de forma automática na indústria.

O objetivo específico para sua criação será necessário uso de PLC, supervisórios, bancos de dados, instrumentos de nível, pressão, medidores de vazão, bombas e tanques de armazenagem de água.




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O objetivo neste trabalho é no desenvolvimento de um programa de PLC e interface operacional, para que o sistema possa realizar calibração de medidores de vazão de forma automática com uma interface operacional amigável ao usuário do sistema.

Figura 02 – Sistema de Calibração Proposto




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Figura 03- Diagrama de Bloco




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2.3 - Fluxograma P&ID ANSI/ISA S5.1

Figura -4 Fluxograma P&ID

Legenda LIC- Controlador Indicador de Nível LIT- Transmissor Indicador de Nível PIT- Transmissor Indicador de Pressão PIC- Controlador Indicador de Pressão FIT – Transmissor Indicador de Vazão FIC- Controlador Indicador de Vazão




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Figura 5- Fluxograma de Processo




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Figura 6 – Desenho Preliminar do Projeto

Legenda A – Medidor de Vazão a ser Calibrado B- Medidor de Vazão Padrão C- Rack D- Bomba Hidráulica E- Reservatório Hidráulico

D

A

C

B

E




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3. Descrição

O Sistema de Calibração de medidores de vazão visa realizar calibração de instrumentos medidores de vazão em uma indústria de forma automática; utilizando-se dos recursos da tecnologia da área de automação, controle, instrumentação e com confiabilidade metrológica.

O Sistema de Calibração de Medidores de Vazão contemplará interface

operacional onde podem ser indicadas e monitoradas as variáveis (Vazão, Nível, Pressão). do instrumento padrão com instrumento a ser calibrado utilizando uma estrutura composta por tanque de armazenamento de água, motor-bomba, sistemas de controle de pressão, nível e vazão. O sistema contemplara de programa de CLP (Controlador Lógico Programável), que realizara o controle das variáveis vazão, nível e pressão.

Para realização deste controle será desenvolvido um programa de PLC e interface operacional, para que o sistema possa realizar calibração de medidores de vazão de forma automática com uma interface operacional amigável ao usuário do sistema. 4- Desenvolvimento

Para o desenvolvimento deste sistema de Calibração de medidores de Vazão, será utilizada ferramenta metodológica apresentada no CONEM 2008 “Aplicação do Roteiro Crítico de Projetos em Cursos de Graduação”. (NETO. GERALDO DELGADO GONÇALVES; et al). O projeto se desenvolverá seguindo as seguintes fases: estudo de viabilidade, Projeto Preliminar e Projeto detalhado. 4.1 – Estudo de viabilidade – Análise de necessidad es

Na necessidade de garantir o padrão de qualidade de seus produtos, processos, com o atual mercado com clientes, consumidores cada vez mais exigentes, a calibração de instrumentos de medição esta sendo definida como a base fundamental na competividade das empresas. Na busca da melhoria contínua de seus processos as empresas buscam soluções com eficácia e rapidez, produtividade, flexibilidade e custo competitivo. (BASTOS. NEWTON. 2008).

Diante do TCC “Trabalho de Conclusão do Curso” de Engenharia de Automação e Controle da Faculdade de Jaguariúna, nós alunos se dispomos a desenvolver um sistema de calibração automática de medidores de vazão, onde o usuário poderá realizar as calibrações de medidores de vazão de uma forma prática, segura e com confiabilidade metrológica. Este sistema de Calibração de Medidores de vazão pode ser utilizado em indústria, laboratórios de calibração e prestadores de serviços.




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O sistema de Calibração automática de medidores de vazão realiza calibração de medidores de vazão com saídas padrão 4 a 20 ma. Será calibrada a grandeza vazão comparando-se com o instrumento a ser calibrado e o instrumento padrão, as grandezas pressão e nível poderão ser monitoradas durante o processo de calibração.

O sistema necessita que seja inserida pelo usuário a faixa nominal de trabalho configurada de cada instrumento a ser calibrado, determinar o valor do EMA (Erro Máximo Admissível) valor conhecido pelo cliente, ou conforme especificação do instrumento obedecendo a classe de exatidão de cada modelo ou tipo de instrumento. Depois de inseridos e determinados valores desejados o programa executa o cálculo automaticamente dos pontos a serem calibrados (0%,25%,50%,75% e 100% da faixa nominal configurada nos instrumentos.

Durante a calibração o sistema realiza a verificação destes valores verificando a leitura do instrumento padrão e ao que esta sendo calibrado e calculando a diferença de medição entre os mesmo e comparando com EMA (Erro Máximo Admissível) informada pelo cliente. O programa realiza o calculo de cada EMA do valor calculado de cada ponto e Set Point (valor desejado pelo processo) apresentando ao usuário de forma visual se o valor apresentado durante a calibração esta dentro do valor do EMA determinado pelo usuário, ficando assim o usuário de analisa-los e interpreta-los

O sistema de calibração contem um CLP que controla a vazão automaticamente do circuito em malha fechada utilizando como referência o instrumento medidor padrão. Mantendo-se estável o valor de medição do medidor padrão a cada ponto de calibração o sistema executa de forma automática cada ponto a ser calibrado estes valores coletados de cada medidor padrão e instrumento medidor à ser calibrado, são apresentado na tela do sistema supervisório.

Para que o sistema realize o controle da malha dos medidores de vazão, nível e

pressão foi desenvolvido um programa de CLP (Controlador Lógico Programável) e interface operacional amigável para o sistema de calibração, ao qual o sistema realiza a calibração de forma automática e com confiabilidade metrológica.

Os controladores programáveis (CP) ou controladores lógico-programáveis (CLP

ou PLC, em inglês) surgiram para substituir painéis de controle a relé, na década de 60. A grande vantagem dos controladores programáveis era a possibilidade de reprogramação. Já os painéis de controle a relés necessitavam modificações na fiação, o que muitas vezes inviável, tornando-se mais barato simplesmente substituir todo painel por um novo. Portanto, os CLPs permitiram transferir as modificações de hardware em modificações no software. Com o sucesso de uso de CLPs na indústria, a demanda por novas funções e maior capacidade aumentou consideravelmente. Os equipamentos cresceram em poder de processamento, número de entradas e saídas (I/O), e novas funções. (RICHTER, 2001)

Entretanto, estes controladores ainda usavam lógica discreta e só eram utilizados

na indústria, pois seus custos tornavam inviáveis outras aplicações (automação predial, por exemplo). Com o advento do microprocessador permitiu uma diminuição nos custos e tamanho dos CLPs, com aumento de poder de processamento e confiabilidade. Surgiram




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as redes locais para comunicação entre CLPs e entre CLPs e computadores. Atualmente existe uma forte tendência a utilização de pequenos controladores programáveis, controlando processos locais e comunicando-se com outros controladores e com sistemas supervisórios. Assim, é possível descentralizar o controle industrial, evitando que uma pane interrompa toda a planta. Muitas máquinas já possuem pequenos CLPs para controlá-las. (RICHTER, 2001)

Segundo Engenheiro Vitor Finkel, a primeira aplicação de um CLP, foi dada em um

a indústria automotiva a General Motor, na linha de fabricação de automóveis, em um sistema chamado de giga de testes para cablagem (chicotes) automotivos.

A evolução tecnológica, alinhada à expectativa e necessidades dos clientes, contribuiu fortemente para que os CLPS assumissem muitas funções que anteriormente não eram atribuídas, como controle de variáveis analógicas, integração de informações de produção em tempo real. (FINKEL. VITOR. 2003)

Atualmente no mercado da automação existem diversos modelos, tipos de controladores lógicos programáveis (CLP), cada qual com seus recursos, para atender as reais necessidades de cada projeto de automação e controle de processos.

Para este projeto foi realizado uma pesquisa de mercado, e identificado algumas soluções de controladores programáveis disponíveis.

Controlador Lógico Programável 1756 da Rockwell, são utilizados em aplicações

de processo, movimento, discretas e de alta disponibilidade. Usam software de programação RS Logix 5000 e protocolos comuns de rede e oferecem recursos de controle em um ambiente de desenvolvimento comum para todas as disciplinas de controle.

O CLP modelo SLC 500 código 1747, é uma família modular de controladores baseados em rack. Com várias opções de processadores, com várias opções de fonte de alimentação e ampla capacidade de cartões de entrada e saída. É um PLC de grande utilidade industrial distribuído ou autônomo, sendo uns dos PLC mais utilizado na indústria.

O Controlador Programável Compact Logix modelo L35E código 1769- L32E, é um CLP de edição on-line é contém um LCD ( Display Crystal Líquido) incorporado que indica o status do controlador, o status de suas entradas e saídas digitais e com mensagens simples do operador. Contém 2 entradas analógicas, 10 entradas digitais e 6 saídas digitais, podendo ser utilizado com uma imensa variedade de tarefas.

É um CLP que pode ser expandir através de módulos de entradas e saídas da família 1769, fornecendo uma flexibilidade de aplicação.

A programação é realizada em uma linguagem em LADDER através do software RSLogix 5000.

Para este projeto em função da aplicabilidade e recursos disponíveis, foi escolhido a utilização do CLP Compact Logix L35E com módulo de expansão de entrada analógica e saída analógica modelo 1769 IF8 e1769-OF4CI, cartão de entradas e saídas digitais 1769 IQ16 e 1769OB16P, em virtude de poder realizar toda lógica de programação para o




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sistema de calibração de medidores de vazão de uma forma eficiente, segura e comunicação com supervisório Factory Talk.

Segundo o site http://intereng.com.br/produtos/rockwell-software/design-e-configuracao/rslogix-5000/ acessado em 19/10/2013. O CLP Compact Logix é um equipamento de fácil programação, desenvolvido pela Rockwell Automation, que utiliza do software de programação RSLogix 5000, onde o ambiente de desenvolvimento de programação é de fácil entendimento tornando-se prático. É um software que se comunica com a família de controladores programáveis da Allen-Bradley Contrologix, possui programação na linguagens Ladder, Bloco de Função e editores sequenciais, o que contribui o desempenho no projeto, com diminuição de tempo no desenvolvimento pois é composto de blocos de funções lógicas bem definidos que auxiliam no desenvolvimento da programação, tornando programa reduzido garantindo rápido comissionamento e start-up, diagnósticos e pesquisa de defeitos com muita facilidade ao usuário.

Interface Operacional (Sistema Supervisório)

Segundo Vitor Finkel, os primeiros CLPs se destinavam a substituir os grandes armários de relés e, por causa disso a primeira linguagem de programação desenvolvida e é utilizada até os dias atuais chamado de histograma de contatos, ou diagrama de escada (Ladder Diagram), semelhante aos diagramas elétricos utilizados pela equipe de eletricistas que realizavam montagens e manutenções de máquinas e equipamentos.

As linguagens de programação mais utilizadas atualmente é Histograma de Contatos (LADDER), o diagrama de blocos funcionais, a lista de instruções lógicas a linguagem estruturada Grafcet, chamada na América do Norte, SFC (sequencial Function Chart) “C” e suas derivadas (FINKEL. VITOR. 2003). Exemplos de programas em CLP figuras 7e 8.

Figura 07 Tipos de linguagem de Programação

Fonte>> htpp. www.mecratonica.atual.com.br

Acessado em 13.mai.2013




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Figura 08 – Exemplo de Linguagem programação em Ladder

Após pesquisa de linguagem de programação disponíveis no mercado de automação definido que para este projeto será utilizado a linguagem Ladder, pois é de fácil interpretação, comum na rotina das indústria em máquinas , equipamentos , processos industriais, a maioria dos profissionais da área da Automação e Controle estão familiarizados e é de fácil manutenção, programa desenvolvido em anexo.




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Interface operacional.

Atualmente todo equipamento, processos industriais necessitam ser monitorados e controlados para que tenhamos informações de seu desempenho, para que possamos realizar qualquer controle em qualquer necessidade.

Diante da necessidade surgiu a ideia de criar e desenvolver o supervisório, com o avanço da tecnologia nos traz as variáveis de processo em tempo real, pode-se que tempo real é que todas as alterações ou modificações das variáveis são indicadas para o operador no momento em que elas ocorrem.

Em LOPES (2009), afirma-se que na história que o primeiro registro do uso de um sistema de supervisório, aconteceu no inicio da década de 1980, eram de pouca tecnologia, robustos, ocupavam enormes espaços, alguns usavam microcomputadores, mas na época era uma tecnologia muito nova e de custo relativamente alto, na época somente as grandes plantas de energias e petróleo que podiam usufruir desta tecnologia (VAX, 2008).

O sistema de supervisório pode ser definido como sendo uma interface de leitura, de acesso, de conversão de dados de processos ou de produção em telas amigáveis, que auxiliam a atuação de operador sobre o que esta acontecendo em seu processo. (RIBEIRO. 2006)

Um sistema de supervisório e controle podem ser definidos por estações de operação, que tem como função principal fornecer informações sobre o processo de forma alfa numérica e gráfica, onde o operador possa iniciar ou interromper o funcionamento de acordo com as necessidades e armazenando as ocorrências do processo (RISSO.2006).

Atualmente no mercado de automação e controle existem inúmeros fabricantes de supervisórios, com uma demanda crescente dos processos industriais e as novas práticas de gestão, e com o passar do tempo às informações do processo devem ser monitoradas em intervalos de tempo bem curtos.




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Supervisório InduSoft Studio

É uma ferramenta de supervisão da Indulsoft, muito utilizada em processos industriais, muito poderosa, flexível com conceito de arquitetura orientada a módulos funcionais.

Figura-09 Estrutura interna do Indulsoft Studio

Fonte – Apostila de Treinamento InduSoft 25.Novembro/2004

Disponível em <http://dee.ufcg.edu.br/~fatima/Info_Ind/downloads/Apostila-1.pdf acessado em 21.mai.2013




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Figura- 10 Tela de Supervisorio IndulSoft Studio

Fontehttp://www.indusoft.com.pl/blog/index2da2.html?tag=water-scada

Acessado em 21.mai.2013




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FactoryTalk View Site Edition

O FactoryTalk é um pacote de software integrado, desenvolvido pela Rockwell, para desenvolvimento de aplicações de interface homem-máquina (IHM), que permite uma comunicação fácil entre máquinas, e IHM supervisório, com ele pode-se importar aplicações inteiras das máquinas para supervisório, criação de gráficos. Sua aplicação tem sido ampla na indústria em todos os ramos de fabricação.

É um ambiente de operação completo para interação e aplicação, com gestão de alarmes, tendências históricas em tempo real, ambiente seguro ao operador.

Figura -11 Tela exemplo com Factory Talk Treinamento Rockwell




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Para este Projeto, foi realizado uma tela experimental para testes e simulações.

Figura 12- Interface de Operação - Simulação

Figura 13 – Informações Tela de Teste

Dados do instrumento

Dados das grandezas

Botões de comando

Dados da calibração e comentários

Gráficos das grandezas




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Em virtude das análises de interface disponíveis e apresentadas, e através dos teste foi utilizado o Factory Talk Studio. SE5. 1 , com sistema Operacional: Windows Server Standard Inglês, Windows XP Service Pack 3 Português.

Factory Talk View SE, para o sistema de supervisório como interface de operação, parametrização e configuração do sistema de calibração de medidores de vazão.

Pois é uma ferramenta de fácil comunicação com a família de controladores programáveis da Allen-Bradley.

Medidores de Vazão

A vazão é uma das variáveis mais utilizadas nos processos industriais, suas aplicações são variadas, desde a mais simples como a medição de água em estações de tratamento e residências, como medição de vapor, gordura, soda entre outros passando por medições até mais complexas. A vazão pode ser definida como sendo a quantidade volumétrica ou mássica de um fluido que escoa através de uma seção de uma tubulação ou canal por unidade de tempo (DELMÉE, G. 2003; BEGA, E. 2006; CASIOLATO, A. 2008).

Atualmente no mercado de Instrumentação existem vários tipos de medidores de

vazão, cada qual com sua aplicação, e principio de funcionamento.

Exemplo de medidores de Vazão: Medidor de vazão tipo engrenagem, medidor de vazão por pressão diferencial (placa de orifício, Venturi, Pitot e etc.), medidores magnéticos, medidores mássicos, medidores vortex, medidores termal, medidores ultrasônicos e etc.

Figura -14 Medidores de Vazão Fonte< http://www.br.endress.com Acesso em 22.mai.2013




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Figura -15 – Medidores de Vazão Fonte<http://yokogawa.com.br/images/142-ARTIGO%20MEDI%C3%87%C3%83O%20VAZ%C3%83O%20 YOKOGAWA.pdf Acessado em 22. mai.2013 Medidores de Pressão

Pressão é definida como “uma força uniformemente sobre uma superfície (Área), é uma propriedade intrínseca a qualquer sistema”.

Figura -16 Formula Pressão




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Medidores de Nível

Nível é a altura de um conteúdo de um reservatório que pode ser líquido ou sólido, sendo uma das principais variáveis de indicação e controle dos processos industriais, pois com ela podemos saber a quantidade armazenada ou estocada, balanço de materiais, segurança e controle de alguns processos onde a variável deve ser controlada (Freitas. 2006)

No atual mercado competitivo, na necessidade de garantir o padrão de qualidade de seus produtos, processos, com o atual mercado com clientes, consumidores cada vez mais exigentes, a calibração de instrumentos de medição esta sendo definida como a base fundamental na competividade das empresas. Na busca da melhoria contínua de seus processos as empresas buscam soluções com eficácia e rapidez, produtividade, flexibilidade e custo competitivo. (BASTOS. NEWTON. 2008).

A calibração dos medidores de vazão pode ser realizada por meio de comparações realizadas entre as unidades volume ou massa. Independente do tipo de medidor, requer uma rotina de calibração, já a sua frequência depende do tipo de utilização desses medidores, determinado pela qualidade, requisitos de segurança e sistema de controle em um todo. Com uma rotina de Calibração periódica pode se manter um histórico de incertezas e tendências do instrumento, garantindo mais qualidade ao processo e a indústria em modo geral (GIMENEZ. 2008).

Figura 17- Bancada de Calibração de medidores Magnéticos Cernay – França fonte < http://www.br.endress.com/ Palestra André Nadais E+H




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Figura 18- Exemplo de Bancada de Calibração de Medidor de Vazão Fonte < http://www.br.endress.com/ André Nadais E+H

Analisando as possíveis soluções do mercado, pode-se dizer que este sistema de

Calibração Automática de Medidores de Vazão, garante uma flexibilidade de locomoção, utilização de tecnologia de automação e controle, com apresentação de dados que podem ser coletados e futuramente armazenados pelo usuário de forma automática.

Figura -19 Desenho Preliminar Bancada




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Desenvolvimento Projeto Detalhado Etapas do Desenvolvimento do Projeto Escolha do Hardware

Para este projeto de sistema de calibração de medidores de vazão em função da aplicabilidade e recursos disponíveis, foi escolhido a utilização do CLP Compact Logix L35E figura 21,com utilização de módulo de expansão de entrada analógica e saída analógica modelo 1769 IF8 e1769-OF4CI, cartão de entradas e saídas digitais 1769 IQ16 e 1769OB16P, em virtude do equipamento poder realizar toda lógica de programação de forma eficiente, segura e com a comunicação com supervisório.

Figura 20- CLP Compact Logix L35 E




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Escolha do Software Para este projeto foi utilizado para desenvolvimento do programa em linguagem

Ladder,o logix 5000 da Rockwell Automation, uma ferramenta atual comum na rotina das indústria em geral utilizado em máquinas , equipamentos , processos industriais, e na grande maioria dos profissionais da área da Automação e Controle estão familiarizados e é de fácil manutenção.

Instalação do Logix 5000 Realizado a instalação do Software Logix 5000, utilizando como plataforma

operacional Windons Xp conforme figura 21.

Figura 21 – Tela durante instalação Logix 5000




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Desenvolvimento do Programa Criação do programa em linguagem ladder, este programa que realizara todo

controle e funcionamento do sistema de calibração de medidores de vazão. O programa foi dividido em rotinas para que possa ser facilmente desenvolvido,

com isso facilitando a manutenção e identificação de eventualidades que possam ocorrer durante o seu funcionamento.

Realizado print das telas do programa em ladder com maiores detalhes em anexo. Rotina1- Comandos Principais: Nesta rotina são atribuídos os comandos de segurança e valores dos instrumentos de medição de nível, pressão e vazão.

Rotina 2- Alarmes Nesta rotina são atribuídos os comandos de segurança e alarmes do sistema de

calibração de Medidores de Vazão. Rotina 3- Armazenamento Nesta rotina são atribuídos os valores de armazenamento dos medidores de vazão

durante as etapas de calibração. Estes valores serão coletados pelo supervisório para mostrar ao usuário do sistema o resultado da Calibração.

Rotina 4- Calibração

Nesta rotina são atribuídos blocos de funções que determinam valores de Set Point de Calibração dos medidores de vazão.

Rotina 5- Set Point de Valor para PID – Teste de Estanqueidade

Nesta rotina são atribuídos blocos de funções que determinam valores de Set Point para Bloco PID em manual, para que o sistema realize o teste de estanqueidade do sistema.




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Desenvolvimento do Supervisório – Interface Operaci onal O sistema supervisório foi desenvolvido no software Factory Talk Studio 5.1 através de desenvolvimento de telas de abertura, tela operacional principal e a tela de gerenciamento conforme abaixo. Tela de Abertura do supervisório Ao iniciar a abertura do supervisório aparecerá o Logo da FAJ, pois se tratando de um Projeto de TCC.

Figura 22 Tela de Abertura do supervisório




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Desenvolvimento da Tela de Operação do Sistema Criado a tela grafica do sistema de Calibração de medidores de vazãoconforme figura 24. Esta tela mostra visa mostrar de forma próxima ao real, todos os equipamento e periféricos utilizados no sistema. Durante o funcionamento apresenta graficos dos medidores de vazão, valores de nível, pressão, indicação do passo que esta sendo executado, botões de liga e desliga sistema, botão de reconhecimento dos alarmes apresentados.

Figura 23 Tela Principal de Operação do Sistema




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Desenvolvimento da Tela de Gerenciamento e Históric o de Alarmes Esta tela permite ao usuário apresentação e históricos de todos alarmes e eventos do sistema, a qual o operador pode realizar o reconhecimento após identificado e reseta-los caso o alarme foi devidamente desativado.

Figura 24 Tela de Gerenciamento e Histórico de Alarmes Tela do Supervisório em Abertura Durante a abertura do software do supervisório aparecerá ao usuário a tela da figura 25.

Figura 25 Tela de Abertura do Supervisório em operação




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Tela de Operação do Supervisório

Figura 26 Tela de operação do Sistema de Calibração

Figura 27 Tela supervisório em funcionamento




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Tela de Gerenciamento e Históricos dos Alarmes do S istema

Figura 28 Tela de Gerenciamento e Histórico de Alarmes Simulação em Bancada Após a realização do programa e criação do supervisório de operação, foi realizada uma simulação do sistema em bancada, utilizando geradores de sinais 4 a 20 ma conforme figura 29. Esta simulação pode facilitar os pre ajuste de valores de PID de controle do sistema, analisar os valores de controle de set point, valores de armazenamento, simulações de valores de alarmes de todo sistema.




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Figura 30 – Bancada de Simulação Figura 29 – Bancada Simulação

Figura 30 – Sistema de Calibração Desenvolvido

Notebook

Notebook

Geradores

de sinais

PLC




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Resultados:

A partir das pesquisas relacionas para o desenvolvimento deste projeto,pode-se

verificar que o programa e supervisório desenvolvido realizou o controle da malha dos

medidores de vazão, com interface operacional amigável, de modo que o sistema realizou

a calibração de forma automática, apresentando resultados satisfatórios dentro do

previsto pelo projeto , com confiabilidade metrológica e gerenciamento de alarmes.

Conclusão :

Diante do funcionamento do sistema pudemos verificar que o software e interface operacional desenvolvido realizaram o controle e funcionamento do sistema de calibração de medidores de Vazão, proposto para este trabalho.

Realizando todas as etapas de funcionamento do sistema de calibração de medidor de vazão, gerenciamento de rotinas de alarmes, indicações dos alarmes gerais do sistema e apresentando os resultados obtidos durante todas as etapas da calibração.

Podemos concluir que este sistema atenderá ao usuário final seja industrial ou laboratorial como uma ferramenta de grande utilidade no planejamento e rotina de calibração de seus medidores de vazão, visando qualidade e garantia de medição aos seus processos industriais, otimizando seus recursos seja ele logístico e principalmente redução do tempo de parada de seus processos para a prestação deste serviço.




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BIBLIOGRAFIA DELGADO NETO, Geraldo Gonçalves; DE ALKMIN E SILVA, Ludmila Corrêa; CABRAL VIEIRA, Vivianne; DEDINI, Franco Giuseppe. Aplicação de Roteiro Crítico de Projetos em Curso de Graduação . Revista de Ensino de Engenharia, v.29, n.2, p. 35-42, 2010. Disponível em: HTTP://www.abenge.org.br/revista/index.php/abenge/article/download. Acesso em: 16 mar. 2013. Laboratório de Factory Talk View SE, disponível em http://pt.scribd.com/doc/109229007/62044675-Apostila-Factory-Talk-View-1 data de acesso em:31mar 2013. Manual de medição de vazão. Delmeé G. Jean; 3ª Edição – 2003; Editora Edgard Blücher Ltda RIBEIRO, Marco Antônio. Vazão Fundamentos e Aplicações 6ª edição Tek Treinamento & Consultoria Ltda. Salvador, 2004.p.111. Richter Claudio, Controladores Programáveis, disponível em http://www.colegiobatistavr.com.br/site_batista/downloads/curso_de_clp.pdf data de acesso em: 31mar 2013. Richter Claudio, Controladores Programáveis, disponível em http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAQtEAL/controladores-programaveis?part=7data data de acesso em: 31mar 2013. SENAI SP, 2006, Apostila do Curso de Instrumentação, Controlador Programáveis Trabalho elaborado pela Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini” SENAI SP, 2006, Apostila do Curso de Instrumentação, Sistemas Digitais de Controle Trabalho elaborado pela Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini” SENAI SP, 2006, Apostila do Curso de Instrumentação, Instrumentação Trabalho elaborado pela Escola SENAI “Prof. Dr. Euryclides de Jesus Zerbini”




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http://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o Acesso em:22.maio.2013. http://yokogawa.com.br/images/142-ARTIGO%20MEDI%C3%87%C3%83O%20VAZ%C3%83O%20YOKOGAWA.pdf Acesso em 22.maio.2013 http://www.profibus.org.br/files/artigos/Artigo_Vazao_CI_2008.pdf Acesso em 22.maio.2013. http://moodle.stoa.usp.br/file.php/1106/Normas_e_Incertezas/VIM_Fundamentos_2007.pdf Acesso em 22.maio.2013 http://www.smar.com/newsletter/marketing/index40.html Acesso em 22.maio.2013




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Anexos Rotina 1




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Rotina 2




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Rotina 3




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Rotina 4




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Rotina 5




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Lista de Material Preliminar Necessário para constr ução Bancada:

• CLP Compact Logix 35E Fabricante ABB • Cartão entrada analógica -1769IF8

• Cartão de entrada digital – 1769IQ16F • Cartão de saída digital – 1769IQ16F • Cartão de Saída Analógica – 1769OF4

• 02 - Fontes 24vcc – 2A • 01 Motor Trifásico Siemens 0,25KW/0,33CV – 1630Rpm – 220/380V • Bomba Centrifuga 50 l/min, 3 M³/h trifásica ½ cv • Inversor Power Flex 4 M • 03 Relês 24 Vcc • 01 - Painel 600x400x200mm • 01 Botoeira Liga VD- NA • 01 Botoeira Desliga VM- NF • 01 Botão de Emergência com retenção com contao NF • 01 Monitor 21 in • 02 Latas de tinta Primer cinza Spray · 01 Lata de tinta esmalte sintético Azul • 18m Metalon 30x15mm • 06 m Metalon 15x15mm • 04 Rodizios D= 76 mm • 01 barra 6m - Tubos soldável de PVC ¾” • 03 Conexão T ¾in ( cola/ rosca) • 06 Cotovelo 90º ¾” • 04 Redução de ¾ in / ½ in • 04 União soldável PVC ¾” • 04 Registro tipo Gaveta soldável ¾” • 02 Tubos Cola p/ tubo PVC · 06 Lixas 100 · 02 Canaletas elétrica 30x30mm • 50 Rebites Alumínio 1/8” • 30 metros Cabos PVC 1,5mm² • 10 metros capo PP 2x1,5mm² • 02 metros cabo PP 3x10,5mm² • 01 Placa Policarbonato 3000x2000x2mm • 01 Tubo 500kg Silicone • 50 terminal Tipo pino 1,5mm² • 02 Adaptador Soldável ¾” c/ anel p/ caixa d’água. • 01 Disjuntor Trifásico 25A • 02 Disjuntor Unipolar 6A • 01 Contator Tripolar 10A - Bobina 24Vcc




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• 01 Contator Auxiliar 2NA+2NF – Bobina 24Vcc. • 15 Conector de passagem cabos 2,5mm² ( Bornes ). • 1 metro trilho DIN 35mm • 50 Abraçadeiras nylon pequena ( Hellermann T18 ). • 01 Rolo Fita Isolante preta • 02 Placas Madeira MDF-12mm - 1m x 1,5metros. • 20 parafuso cabeça panela Zincado ¼” x 1” • 40 Arruela Lisa zincada ¼” • 20 Porca Sextavada ¼” • 1,5m² chapa plana ± 2mm Espessura

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TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO...TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO Rogerio Oliveira da Costa Jaguariúna 2013 FACULDADE DE JAGUARIÚNA Campus I: