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UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”
INSTITUTO A VEZ DO MESTRE
PROCESSOS INDUSTRIAIS: MONITORAMENTO ATRAVÉS DE
UM SISTEMA ENDEREÇÁVEL DE DETECÇÃO DE INCÊNDIO
Por: José Alex Rocha
Orientador
Prof.ª Ana Claudia Morrissy
Rio de Janeiro
2010
2
UNIVERSIDADE CANDIDO MENDES
PÓS-GRADUAÇÃO “LATO SENSU”
INSTITUTO A VEZ DO MESTRE
PROCESSOS INDUSTRIAIS: MONITORAMENTO ATRAVÉS DE
UM SISTEMA ENDEREÇÁVEL DE DETECÇÃO DE INCÊNDIO
Apresentação de monografia à Universidade
Candido Mendes como requisito parcial para
obtenção de pós-graduação em Engenharia da
Produção.
Por: José Alex Rocha
3
AGRADECIMENTOS
Agradeço a Deus pela vida e pela
saúde.
Agradeço a todos que compreenderam
a importância deste trabalho e
contribuíram de alguma forma para a
sua realização.
4
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho a minha Esposa e
aos meus Filhos pelo incentivo e pela
compreensão durante o período de
execução.
5
RESUMO
Este trabalho aborda a realização de monitoramento de processos
industriais através de uma rede de dados de um sistema de detecção de
incêndio.
O desenvolvimento do trabalho foi pautado em aproveitar a
característica de um painel central de detecção de incêndio, sua rede de
alimentação dos sensores e um dispositivo específico de entrada e saída,
módulo I/O, para realizar monitoramento de processos industriais.
Inicialmente é apresentada, no capitulo I, a definição de um sistema de
detecção de incêndio, as funções básicas de operação de um painel central de
alarmes e um diagrama básico de interligação e distribuição dos dispositivos.
O capitulo seguinte aborda o processo industrial com foco nas variáveis
de controle: pressão, vazão, temperatura, nível, corrente elétrica, como itens
com necessidade de monitoramento constante.
A partir deste momento, com propósito de integração e realização de
estudo com possibilidade de monitoramento de processos industriais, foi
idealizada uma Estação de Pesquisa, com características semelhantes a uma
pequena indústria, com a escolha três sub-processos para monitoramento pelo
sistema de detecção de incêndio. Os processos escolhidos são relacionados à:
Nível alto em tanque de dejetos, Presença de óleo combustível em tanque de
contenção e ausência de corrente elétrica em circuito elétrico.
No capítulo III é realizada a concepção e modelagem dos circuitos
elétricos necessários a integração/interligação dos sensores instalados nos
processos industriais ao sistema de detecção de incêndio.
6
Para isso foi utilizado e explorado a característica de um módulo
eletrônico endereçável de entrada e saída – dispositivo I/O, compatível com a
rede de dados do painel central de alarmes.
Finalmente, no último capítulo, é realizada uma abordagem relativa à
parametrização do painel central de alarmes do sistema de detecção de
incêndio para compatibilizar os sinais provenientes dos circuitos de
monitoramento de cada sub-processo. Após conexão física dos circuitos, é
realizada a configuração de endereçamento, a escolha do tipo de alarme a ser
enviado e a nomenclatura correspondente na tela do painel central.
7
METODOLOGIA
O Trabalho será desenvolvido com a escolha de um modelo específico
de um painel central de detecção de incêndio e a modelagem de uma pequena
Estação de Pesquisa para monitoramento.
Serão estabelecidos no mínimo três processos industriais a serem
monitorados, com os respectivos detalhamentos dos circuitos para
monitoramento. Seus sinais serão codificados, endereçados e configurados no
painel central de detecção de incêndio.
Serão utilizadas, como referência, consultas bibliográficas e consultas à
internet referente a sistemas de detecção de incêndio e processos industriais,
normas técnicas além da documentação técnica relativa ao painel central de
detecção de incêndio e seus dispositivos sensores.
8
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO 09
CAPÍTULO I - Detecção de Incêndio 11
CAPÍTULO II - Processos Industriais 16
CAPÍTULO III – Concepção e Modelagem 23
CAPÍTULO IV – Configuração do Painel Central de Alarmes 30
CONCLUSÃO 34
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 36
WEBGRAFIA CONSULTADA 37
ÍNDICE 38
FOLHA DE AVALIAÇÃO 40
9
INTRODUÇÃO
O avanço tecnológico permitiu um grande desenvolvimento na área de
eletricidade e eletrônica. O conjunto de dispositivos eletro-eletrônicos e
equipamentos instalados em ambientes residenciais, comerciais e industriais
constituem, independente do rigor e dos requisitos de qualidade e segurança
aplicados na sua instalação ou operação, um risco em potencial para a
ocorrência de acidentes que podem resultar em incêndio.
A prevenção e a proteção contra incêndios têm sido uma preocupação
constante na tentativa de diminuição de prejuízos materiais e desastres
ambientais e a busca por sistemas confiáveis tem sido uma constante quando
se deseja proteção eficaz, principalmente considerando que alguns segundos
podem determinar a diferença entre um princípio de incêndio e um incêndio de
proporções catastróficas.
A utilização de sistemas eletrônicos de detecção permite um
monitoramento constante, com alarme imediato, possibilitando a evacuação de
pessoal, assim como o acionamento, em segundos, de dispositivos de
combate, utilizando agente extintor específico para cada área a ser protegida,
normalmente a base de gás, água ou espuma.
O tema desta monografia é o Monitoramento de Processos Industriais
através de um Sistema Endereçável de Detecção de Incêndio, sendo a questão
principal a de utilizar um sistema endereçável de detecção de incêndio para
monitoramento de fases de determinados processos industriais.
Em empreendimentos de pequeno porte na área industrial é comum,
dentro do mesmo ambiente, a ocorrência de vários sub-processos diferentes,
desde o tratamento e preparo da matéria prima ate a fabricação final, incluindo
o descarte de efluentes.
10
Cada sub-processo individual, dependendo do grau de complexidade e
modernização, pode ser totalmente automatizado, permitindo total controle e
monitoramento de etapas durante seu processamento.
Este estudo se propõe a mostrar como é possível, com um conjunto de
investimentos reduzidos, utilizar uma rede de dados existente, que interliga os
detectores que compõem um sistema de detecção de incêndio, para monitorar
grandezas presentes em fases importantes de sub-processos industriais,
principalmente quando não estiverem em processamento contínuo, como
requisitos de proteção ambiental e do próprio patrimônio.
Variáveis normalmente presentes em processos industriais poderão ser
monitoradas, como por exemplo: Nível, Pressão, Temperatura, corrente elétrica
e demais grandezas com possibilidade de interligação ao sistema.
Para isso, serão apresentados um Painel Central de um sistema de
detecção de incêndio com capacidade para monitorar sub-processos industriais
e serão definidos sub-processos e suas respectivas grandezas, para serem
monitorados.
Serão estabelecidos a concepção e um detalhamento mínimo para
interligação de sensores, por intermédio de circuitos elétricos específicos, ao
sistema de detecção de incêndio e a possibilidade de configurar o painel
central de alarmes de incêndio para este fim.
11
CAPÍTULO I
DETECÇÃO DE INCÊNDIO
Um Sistema de Detecção de Incêndio é um sistema capaz de identificar,
através de dispositivos eletrônicos, a presença de fumaça ou variação
significativa de temperatura em determinado ambiente e ativar alarme sonoro e
visual com a finalidade de alertar a necessidade de evacuação do local, além
de acionar a brigada de incêndio para as providências necessárias.
Um Sistema característico consiste em sensores e acionadores
manuais, distribuídos pelas áreas/compartimentos a serem protegidos,
interligados através de uma rede de dados a um Painel Central de Detecção
que gerencia a informação de cada dispositivo, em intervalos de segundos,
acionando alarme áudio/visual quando da ocorrência de incêndio ou falha de
supervisão.
1.1 - Painel central de detecção de incêndio
Dentre as diversas opções no mercado nacional, escolhemos para o
desenvolvimento deste trabalho um Painel de Controle de Alarmes de Fogo
(Figura 1.1), modelo TRIDENT ML JUNO-NET, fabricado pela Global Fire
Equipment S.A. - Portugal, distribuído no Brasil pela EZALPHA MV -
Equipamentos de Segurança.
1.1.1 - Características básicas:
§ Sistema analógico endereçável, três laços, 126 dispositivos por laço;
§ Duas saídas para sirenes independentes;
§ Conexão RS 232/485 para software supervisório;
§ Baterias incorporadas;
§ Display LCD iluminado, quatro linhas e 40 caracteres;
12
§ Reles de saída NA/NF para fogo, falha e pré-alarme;
§ Memória para 2000 eventos, impressora térmica;
§ Compatível com protocolos Apollo S90/XP95 e Discovery;
§ Software gráfico para PC e programação baseados em Windows TM;
§ Rede multi-painel com RS485 ou conexões de fibra ótica;
§ Impressora térmica interna de 40 colunas opcional;
Figura 1.1 – Visão frontal do painel de controle de alarmes de fogo. 1
1.2 - Configuração de um Sistema de Detecção de Incêndio
1.2.1 - Definições.
Painel Principal - Uma instalação tem apenas um Painel Principal que
monitora e controla todos os seus componentes;
Laço - Conexão física, geralmente dois cabos condutores cobertos para
conexão à prova de incêndios, formando um anel de interconexão entre os
sensores e o painel de detecção;
_______________________ 1 Fonte: Global Fire Equipment - JUNO-NET EN54 – Datasheet
13
Sirenes convencionais - Dispositivo de saída audível conectado às saídas para
sirene convencional do Painel Principal ou do sub-painel. É eletricamente
diferente da sirene de laço;
Detector - Qualquer tipo de sensor de calor ou fumaça que esteja
conectado a um laço analógico;
Dispositivo – Qualquer detector, sirene, módulo ou acionador manual
conectado a um laço analógico;
Sirene local - Dispositivo com saída audível (campainha ou sirene)
conectado à saída da campainha local no painel principal ou sub-painel;
Sirene de laço - Dispositivo com saída audível conectado e controlado
individualmente por um laço analógico. As sirenes de laço são eletricamente
diferentes das sirenes convencionais;
Zona - Um grupo de dispositivos numa situação comum. Uma zona pode
estar formada por uma coleção de quaisquer dispositivos conectados ao
sistema.
1.2.2 - Componentes.
• Painel de Controle de alarmes de fogo - Trident Juno-Net – EN54;
• Detector ótico de fumaça – Apollo - série XP95;
• Detector de temperatura – Apollo - série XP95;
• Acionador manual endereçável – Apollo – serie XP95;
• Indicador áudio visual – Ezalpha – flashni-srv;
• Sirene bitonal – Fulleon – roshini;
• Modulo isolador curto circuito – Apollo – Xplorer.
14
1.2.3 - Diagrama típico.
A figura 1.2 mostra um diagrama típico relativo a uma configuração
básica para funcionamento de um sistema de detecção de incêndio,
consistindo em alimentação principal, alimentação alternativa (baterias), laço
contendo dispositivos sensores e acionador manual e sirenes para sinalização
áudio/visual.
Figura 1.2 – Diagrama típico – configuração básica. (Autor)
1.2.4 - Funcionamento básico.
O Painel de Controle mantêm os laços constantemente alimentados com
24 Volts DC e, a cada intervalo de tempo, os circuitos eletrônicos dos
detectores enviam sinal, em freqüência correspondente a seu endereço, para o
painel.
15
A ausência do sinal de qualquer dispositivo é reconhecida como falha da
linha de alimentação do laço ou falha do próprio dispositivo, o que faz soar o
alarme de defeito.
Caso o detector venha a se tornar ativo (presença de fumaça ou calor
excessivo), o mesmo envia um sinal, em freqüência especifica, para a central,
que processa e dispara alarme de incêndio.
A configuração através de laço serve para, na falha da transmissão da
alimentação (circuito aberto ou curto-circuito) para um determinado numero de
detectores, garantir alimentação pelo outro lado do laço, tendo sido a área
afetada isolada através dos isoladores.
Os acionadores manuais, quando pressionados, alarmam imediatamente
como incêndio e devem ser recompostos após acionamento.
Na falta de energia principal, o sistema continuará sendo alimentado
pelas baterias internas, por um período aproximado de 12 horas.
16
CAPÍTULO II
PROCESSOS INDUSTRIAIS
Processos industriais são procedimentos que envolvem passos químicos
ou mecânicos como parte da fabricação um ou vários itens, aplicados de
maneira a assegurar uma melhoria significativa na eficiência e segurança da
produção.
“Em todos os processos industriais é absolutamente
necessário controlar e manter constantes algumas
variáveis, tais como: pressão, vazão, temperatura, nível,
pH, condutividade, velocidade, umidade etc. Os
instrumentos de medição e controle permitem manter
constantes as variáveis do processo, objetivando a
melhoria em qualidade, o aumento em quantidade do
produto e a segurança” (GONÇALVES, 2003, p.16)
Os sistemas de supervisão e de controle de processos industriais são,
na maioria das vezes, elaborados para atendimento específico de um
equipamento ou sistema que opera em um determinado ciclo da atividade de
produção.
A figura 2.1 mostra uma estação de tratamento de água com vários
equipamentos responsáveis pela conformidade final do produto, dentro dos
requisitos estabelecidos para este projeto. As suas variáveis são monitoradas
por uma por um sistema supervisório localizado na sala de controles.
17
Fig. 2.1 – Sala de Controle – Estação de Tratamento de Água. 2
De maneira análoga poderemos assimilar que uma indústria usaria esta
água tratada como um dos itens da sua produção, necessitando de outros
processos para a elaboração de seu produto final. Poderíamos estabelecer, por
exemplo, como produto final a produção de solução eletrolítica de acido
sulfúrico, produzida por indústrias químicas, como eletrólito para aplicação e
uso em baterias de chumbo-ácido.
A produção desta solução eletrolítica requer basicamente, além da
produção da água desmineralizada, a sua mistura com acido sulfúrico
concentrado para obtenção da densidade desejada, o resfriamento e a
transferência para tanques de armazenamento.
Os sub-processos acima citados, tratamento de água, transferência de
acido e resfriamento são monitorados e controlados individualmente ou
integrados em um único sistema supervisório.
_______________________ 2 Fonte: http://www.meiofiltrante.com.br/materias_ver.asp?action=detalhe&id=528&revista=n40
18
Uma das características dos sistemas de controle e monitoramento é a
automação com o mínimo de supervisão humana. Durante a operação e
funcionamento das maquinas, ou seja, enquanto motores elétricos, bombas e
redes estão funcionando com suas variáveis dentro dos parâmetros
estabelecidos no projeto, existe um acompanhamento de pessoal capacitado
para operação e acompanhamento.
Considerando como grande a possibilidade destes sistemas pararem de
operar, por não serem necessariamente processos ininterruptos, por
necessidade de manutenção ou por estarem sem vigilância em finais de
semana, por exemplo, podem ficar sem monitoramento variáveis importantes
destes processos. Podemos citar, dentro do exemplo ilustrado, tres itens como
imprescindíveis para um monitoramento constante, independente de o
processo estar em operação:
• Nível de ácido no dique de contenção – constata que houve vazamento
indesejado no tanque de acido.
• Nível abaixo do set-point no tanque de água - constata vazamento
indesejável no tanque de água.
• Baixa pressão de ar-comprimido – constata queda no suprimento de ar
necessário à agitação e mistura.
Na impossibilidade destas variáveis serem monitoradas pelos seus
respectivos sistemas supervisórios e o fato de uma falha desta natureza poder
representar um alto custo financeiro para sua reparação, temos como solução,
com um conjunto reduzido de investimentos, a implementação de uma
integração e efetivo monitoramento destes sinais através de uma rede de
dados de um sistema eletrônico de detecção de incêndio.
19
Vamos considerar, a partir deste momento, a implementação do
requerido sistema de monitoração de sub-processos industriais em uma
Estação de Pesquisa, cuja característica das instalações em muito se
assemelha a uma indústria de pequeno porte.
A estação de pesquisa é um complexo que agrupa instalações com
acomodações e conforto para um grupo de 50 pessoas, incluindo dormitórios,
cozinha, banheiros, sala de recreação e camarotes. Além disso,conta com
laboratórios, oficinas, sistema de captação de água, tratamento de efluentes,
geração e distribuição de energia, todos diretamente relacionadas à pesquisa
de campo.
A existência de um grupo reduzido de pessoas para a execução das
diversas atividades relativas à pesquisa e manutenção da estação não permite
o acompanhamento, em tempo integral, de todos os processos existentes,
alem disso, determinados sub-processos não contemplam, nos seus requisitos
de operação, sistema de monitoramento e alarme próprio que possam ser
integrados e acompanhados remotamente.
Consideramos também a pré-existencia de um sistema de detecção de
incêndio conforme características citadas anteriormente, com uma rede de
dados estabelecendo no mínimo um dispositivo por compartimento, habitável
ou não.
2.1 – Escolha de Sub-processos.
Serão monitoradas três grandezas relativas à: nível de efluentes, nível
de óleo e corrente elétrica, componentes de qualquer processo industrial,
presentes nas diversas áreas de automação e controle.
20
2.1.1 – Corrente elétrica para cinta térmica de aquecimento das
redes de captação de água.
A estação de pesquisa prevê a captação e bombeamento de água de
lagos naturais, através de redes de PVC, 100 mm, conduzindo para um
reservatório central.
As redes possuem isolamento térmico e aquecimento através de cintas
térmicas, com alimentação de 220 Volts CA, para evitar o congelamento da
água, o que pode ocasionar, em períodos com ocorrência de temperatura
baixa, o rompimento da respectiva tubulação.
As cintas térmicas mantêm as redes em temperatura acima de zero grau
Celsius através de uma corrente elétrica enviada por controladores elétricos
específicos, que recebem tensão de um alimentador principal denominado
Painel Elétrico de Cintas Térmicas.
O projeto deste painel não prevê o diagnóstico e análise de falha na
alimentação de seus circuitos secundários, o que demandaria um custo alto no
projeto e instalação.
O propósito para este sub-processo é monitorar constantemente a
alimentação elétrica para todas as cintas e, em caso de falha nesta
alimentação, enviar sinal de alarme através do sistema de detecção de
incêndio.
2.1.2 – Nível de Efluentes na estação de tratamento de esgoto.
A Estação de Pesquisa possui uma unidade de tratamento de esgoto,
localizada a cerca de 200 metros da área habitada, constituída por filtração
com recirculação e desinfecção por ultra-violeta.
21
O processo é todo automatizado e prevê a o controle efetivo dos sub-
processos com acionamento das bombas e operação das lâmpadas de UV.
Uma possível falha no acionamento ou operação de um dos motores elétricos
que acionam as bombas de recirculação pode elevar o nível e causar o
transbordo do tanque, com despejo de esgoto sem o tratamento devido.
O propósito para este sub-processo é monitorar constantemente o
volume dos tanques para verificação de falha, enviando sinal de alarme através
do sistema de detecção de incêndio para conhecimento geral e a tomada de
ação corretiva por equipe responsável.
2.1.3 – Presença de óleo combustível no invólucro externo do
tanque principal.
Para o funcionamento dos grupos geradores a Estação de Pesquisa
dispõe de geradores localizados externamente. O fornecimento de óleo
combustível se dá a partir de tanque de aço com duplo invólucro, com
propósito de realizar contenção caso haja vazamento no tanque interno.
O Controle e bombeamento do óleo que é fornecido e queimado nos
motores de combustão, que acionam os geradores, é realizado
automaticamente através do sistema de controle localizado em uma casa de
bombas, junto aos tanques de óleo.
Esse sistema também é automatizado e incorpora todas as
funcionalidades necessárias para o perfeito funcionamento do conjunto, exceto
pela monitoração de vazamento do tanque de óleo.
22
O propósito para este sub-processo é monitorar constantemente o
nível/presença de óleo entre os dois tanques, o que constataria um possível
vazamento, enviando sinal de alarme através do sistema de detecção de
incêndio para conhecimento geral e a tomada de ação corretiva por equipe
responsável.
23
CAPÍTULO III
CONCEPÇÃO E MODELAGEM
Os requisitos necessários para implementação de monitoramento nos
sub-processos citados nos itens 2.1.1 a 2.1.3 serão estabelecidos com base na
documentação técnica de um módulo eletrônico endereçável de entrada/saída,
para utilização em conjunto com a rede de dados de um sistema de detecção
de incêndio.
3.1 – Características do módulo eletrônico endereçável.
Segundo o seu Data-Sheet, o dispositivo I/O Addressable Input/Output
Module – da Global Fire Equipment, permite realizar interface de sinal externo
de um terceiro equipamento ao painel de controle de alarmes de incêndio
usando um contato normalmente aberto de um relê e, ao mesmo tempo,
permite um chaveamento de seu relê de saída para acionamento de um
controle auxiliar externo.
A conexão de entrada pode monitorar falha, circuito aberto ou fechado e
incêndio. Essa entrada do dispositivo é usada para monitorar contatos de um
sistema externo, por exemplo, o monitoramento de sistema de sprinklers para
indicar se foram ativados ou o nível de gás de um sistema de extinção de
incêndio.
A conexão de saída pode ser programada para fechamento de portas
corta fogo ou ativação de sistemas de exaustão de fumaça.
24
Fig. 3.1 – Módulo endereçável de entrada/saída. 3
3.2 – Concepção Inicial.
As funções de entrada e saída do módulo I/O podem ser utilizadas de
acordo com as necessidades sugeridas para este trabalho, estabelecidas no
item 2.1.
A interligação dos sinais de saída dos sub-processos será feita conforme
figura 3.2, com a instalação de um sensor específico para a variável de controle
relativa ao sub-processo a ser monitorado, sua conexão a entrada do modulo
I/O e a configuração do respectivo endereçamento.
_______________________ 3 Fonte: Addressable Input/Output Module – Global Fire Equipment
CONEXÃO COM O LAÇO
ENDEREÇO
ENTRADA SAÍDA
25
Fig. 3.2 – Interligação de sub-processos ao sistema de incêndio. (Autor)
3.3 – Concepção para sub-processo – redes de captação de água.
As redes de captação de água do lago têm instalado, em todo o seu
comprimento, cintas térmicas para aquecimento, com tensão de alimentação
de 220 Volts CA, a partir de um painel central de alimentação.
As características deste painel não prevêem o diagnóstico e análise de
falha na alimentação de seus circuitos secundários, o que demandaria um
custo alto no projeto e instalação.
MODULOS I/O
REDES DE CAPTAÇÃO DE
AGUA
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO
DE ESGOTO
SISTEMA DE INCENDIO
SUB-PROCESSOS SISTEMAS EXTERNOS
TANQUES DE OLEO
COMBUSTIVEL
26
A variável a ser monitorada, neste caso, será a corrente elétrica, que,
em condição normal de funcionamento permanece na faixa compreendida
entre dois e cinco ampéres, conforme potência elétrica das cintas e
temperatura de trabalho.
Um circuito simples utiliza um transformador de corrente, com potencial
de saída ligado na entrada de um circuito integrado comparador, cuja saída
aciona a bobina de um relê, tendo seus contatos conectados a entrada do
módulo I/O, com sua saída de laço interligada ao sistema de detecção de
incêndio, conforme figura 3.3.
Fig. 3.3 – Redes de captação de água - Interligação ao sistema de incêndio. (Autor)
3.4 – Concepção para sub-processo – estação de tratamento de esgoto.
A unidade de tratamento de esgoto prevê, através de seu sistema
supervisório, o controle efetivo do acionamento das bombas e operação das
lâmpadas de Ultra Violeta.
CENTRAL DE INCENDIO
TC
COMPARADOR
SISTEMA DE INCENDIO
MÓDULO I/O
PAINEL ELÉTRICO
TUBULAÇÃO COM CINTA TERMICA
CIRCUITO DE MONITORAMENTO
REDES DE CAPTAÇÃO DE AGUA
LAÇO
27
Uma possível falha no acionamento ou operação de um dos motores
elétricos que acionam as bombas de recirculação pode elevar o nível e causar
o transbordo do tanque, com despejo de esgoto sem o tratamento devido.
A variável a ser monitorada, neste caso, será o nível no tanque de
esgoto, que, em condição normal de funcionamento permanece na faixa de
trabalho estabelecida pela atuação das bóias de nível alto e baixo.
Um circuito simples utiliza uma bóia extra, em um nível de segurança
superior ao das bóias de nível do sistema. A ocorrência de nível extra causará
o fechamento dos contatos de saída da bóia de nível, sendo realizada a
interligação desses contatos com a entrada do módulo I/O, com sua saída de
laço conectada ao sistema de detecção de incêndio, conforme figura 3.4.
Fig. 3.4 – Estação de tratam. de esgoto - Interligação ao sistema de incêndio. (Autor)
CENTRAL DE INCENDIO
SISTEMA DE INCENDIO
MÓDULO I/O
BOIA DE NIVEL SEGURANÇA
TANQUE DE ESGOTO
CIRCUITO DE MONITORAMENTO
ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ESGOTO
LAÇO
28
3.5 – Concepção para sub-processo – tanque de óleo combustível.
O fornecimento de óleo combustível para os grupos-geradores se dá a
partir de tanque de aço de duplo invólucro, construído com propósito de realizar
contenção caso haja vazamento no tanque interno.
O Controle e bombeamento do óleo combustível fornecido aos motores
de combustão, que acionam os geradores, são realizados automaticamente
através do sistema de controle localizado na casa de bombas.
Um possível vazamento neste tanque de óleo seria contido
imediatamente no segundo invólucro, mas sua identificação não seria imediata.
A variável a ser monitorada, neste caso, será a presença de óleo
combustível entre os dois cascos do tanque duplo, que, em condição normal de
funcionamento, estaria sempre seco, sem presença de óleo.
Um circuito simples utiliza um sensor capacitivo para monitorar e alarmar
a presença do óleo. A ocorrência de vazamento e presença do óleo ativaria o
sensor que, conectado a um relê faria o acionamento na entrada do módulo
I/O, com sua saída de laço conectada ao sistema de detecção de incêndio,
conforme figura 3.5.
29
Fig. 3.5 – Tanque de óleo combustível - Interligação ao sistema de incêndio. (Autor)
Vcc
RELÊ CENTRAL DE
INCENDIO
SISTEMA DE INCENDIO
MÓDULO I/O
SENSOR CAPACITIVO
TANQUE DE ÓLEO DUPLO INVOLUCRO
CIRCUITO DE MONITORAMENTO
TANQUE DE ÓLEO COMBUSTÍVEL
LAÇO
30
CAPÍTULO IV
CONFIGURAÇÃO DO PAINEL CENTRAL DE ALARMES
A partir do momento que os sinais provenientes dos circuitos de
monitoramento de cada processo são conectados ao laço de dispositivos
sensores do sistema de detecção de incêndio é necessário realizar a sua
configuração de endereçamento, a escolha do tipo de alarme a ser enviado e a
nomenclatura correspondente na tela do painel central.
A funcionalidade básica do painel e o alarme de fogo estarão disponíveis
assim que os dispositivos forem conectados, seus respectivos endereços
individuais forem determinados e configurados e o sistema alimentado.
O uso de algumas funções de programação permite configurar o sistema
de acordo com a aplicação necessária, para isso devemos considerar dois
níveis de acesso ao sistema: Utilizador - Acesso ao sistema para operação
básica como silenciar sirenes, desabilitar e habilitar zonas de dispositivos,
buzzer, reles e demais ações de conhecimento. Instalador - Acesso ao sistema
para realização de qualquer tipo de manutenção ou expansão, permitindo
alterar descrição de compartimentos, zonas de alarme, e configurações de
modo geral.
O Painel Central de Alarmes é bastante complexo, permitindo, além das
operações já citadas, a realização de diversos tipos de supervisão, inclusive
com acionadores de evacuação, marcação de zonas, sirenes específicas por
dispositivo ou grupo de dispositivos e, principalmente, a função de alarme de
processos, objeto deste estudo. A Programação dera ser realizada de acordo
com as funções preconizadas no manual do fabricante.
31
4.1 – Configuração de endereçamento.
A configuração do endereçamento do módulo I/O segue o mesmo
procedimento adotado para os sensores de fumaça, de fogo e demais
dispositivos endereçáveis, consistindo em ajustar os segmentos do interruptor
DIL para a posição “0” ou “1”, obtendo o correspondente endereço de 1 a 126.
Fig. 4.1 – Lista de possíveis configurações de endereçamento. 4
_______________________ 4 Fonte: Manual de instalação – Detector linear Apollo série XP 95.
ENDEREÇO
32
4.2 – Escolha do tipo de Alarme.
4.2.1 – Alarme de fogo.
O painel central de alarme de incêndio consegue emitir sinal
sonoro/visual através de sirene local e sirenes remotas, conectadas e
distribuídas em uma rede de 24 Vcc com saída a partir de contatos de um relê,
conforme figura 1.2.
Existe também a possibilidade de instalação de sirenes endereçáveis
nos laços, que somente irão sinalizar a partir de determinada ocorrência pré-
programada.
Em ambos os casos, o sinal sonoro é decorrente de uma situação
identificada e caracterizada como incêndio, tendo a função de alarmar em
emergência para conhecimento geral e ações de evacuação e combate por
equipe qualificada.
4.2.2 – Alarme de falha.
As situações de falha identificadas pelo painel central podem ser
caracterizadas como decorrentes de problemas com a alimentação para o laço,
como por exemplo: curto circuito e laço aberto ou problemas relacionados a
dispositivos sensores e acionadores manuais.
Em ambos os casos, o sinal sonoro de falha se limita ao disparo de uma
campainha interna ao painel, com nível de ruído suficiente para percepção a
um raio de cerca de dez metros do painel, condição suficiente para
conhecimento do operador responsável.
33
4.2.3 – Alarme relacionado aos sub-processos.
O módulo endereçável I/O pode ser utilizado para duas situações
distintas, ou seja, através da escolha de valor dos resistores conectados ao
borne de entrada do mesmo, a condição a ser interpretada pelo painel central
pode ser de falha ou alarme, conforme abaixo:
VALOR MÍNIMO VALOR MÁXIMO
FALHA Curto circuito 2K2
FOGO 2K2 8K2
NORMAL 8K2 50K
FALHA 50K Circuito aberto
Tabela 4.1 – Valores de resistores para condição de falha ou fogo. (Autor)
As situações de monitoramento propostas neste trabalho se enquadram
como situação de falha, tendo em vista que não necessitariam de alarme
sonoro geral com necessidade de evacuação, apenas a condição de alarme
local de falha.
4.3 – Nomenclatura no painel.
A programação realizada no painel central de detecção permite incluir
nomenclatura relativa ao alarme de fogo ou falha, com isso aparecerá no
display o texto correspondente que possibilita a identificação do tipo e local do
alarme.
A configuração de nomenclatura se dá a partir da conexão de um
teclado convencional a uma entrada localizada no painel para digitação.
34
CONCLUSÃO
Este trabalho se propôs a mostrar a possibilidade de aproveitamento de
um sistema de detecção de incêndio, com sua rede de dados, para
monitoramento de parte ou fases de determinados processos industriais.
O objetivo principal foi atingido com a sugestão de utilização de três sub-
processos distintos, com necessidade de monitoramento, pertencentes a uma
estação de pesquisa, cujas instalações em muito se assemelham a uma
indústria de pequeno porte, delimitada neste estudo.
As variáveis de nível e corrente elétrica monitoradas poderiam fazer
parte de um sistema supervisório específico para cada sub-processo ou
poderiam ser monitoradas por um sistema supervisório global, compreendendo
toda a unidade de pesquisa, sendo que a implementação de sistemas
específicos representam um investimento relativamente alto quando
comparado ao proposto neste estudo, requerendo inclusive necessidade de
qualificação de pessoal.
Os recursos de utilização propostos permitem a implementação de
tantas quantas forem as necessidades, limitadas as quantidades de
configuração dos endereços, inclusive com requisitos de instalação que
obedecem as normas técnicas vigentes.
Este monitoramento, em uma área especificamente industrial, não terá a
finalidade de substituir o monitoramento local, que é realizado durante o
processamento, com acompanhamento do operador ou monitor do processo,
mas sim de permitir um monitoramento durante repouso, quando estiver sem
vigilância.
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Com relação a custo, podemos associar para cada item a ser
monitorado um custo na ordem de grandeza de R$ 1.000,00 (mil reais), relativo
a aquisição do modulo I/O e demais materiais necessários montagem e
instalação do circuito de monitoramento, sendo que a sua execução poderá ser
feito por pessoal interno a própria empresa.
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BIBLIOGRAFIA CONSULTADA
Gonçalves, Marcelo Giglio. Monitoramento e controle de processos. Rio de
Janeiro: Petrobras ; Brasília : SENAI/DN, 2003.
Siemens Building Technologies Ltda. Sistema de Proteção Contra Incêndios.
Informativo Técnico. SBTBR-E0040 – Revisao 01, 2006.
Global Fire Equipment. Fire Alarm Control Panel. JUNO-NET EN-54.
installation & commissioning manual, revision 1.1, 2005.
Global Fire Equipment. I/O - Addressable Input/Output Module
Data sheet - www.globalfire-pt
APOLLO fire detectors limited. Detector Linear série XP95.
Data sheet - Ezalpha Equipamentos de Segurança Ltda.
Corpo de Bombeiros do Estado de São Paulo – Sistemas de detecção de
Incendio - IT 19/2004
Corpo de Bombeiros do Estado de São Paulo – Processos de Segurança
contra Incêndios - IT 01/2004
37
WEBGRAFIA CONSULTADA
Processo Industrial - WIKIPEDIA – A Enciclopedia Livre
URL<http://pt.wikipedia.org/wiki/Processo_industrial>
Data de acesso: 04/07/10.
TOX PRESSOTECHNIK do Brasil
URL<http://www.tox-br.com/pt/produtos/processo-de-monitoramento.html>
Data de acesso: 08/03/10.
Siemens do Brasil
URL <http://www.siemens.com.br/templates/coluna1.aspx?channel=7224>
Data de acesso: 04/07/10.
Revista meio filtrante
URL<http://www.meiofiltrante.com.br/materias_ver.asp?action=detalhe&id=528
&revista=n40>
Data de acesso: 09/07/10
Tron Controles Elétricos Ltda.
URL <http://www.tron-ce.com.br/produtos/produtos_nivel.html>
Data de Acesso: 15/07/10.
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ÍNDICE
FOLHA DE ROSTO 2
AGRADECIMENTOS 3
DEDICATÓRIA 4
RESUMO 5
METODOLOGIA 7
SUMÁRIO 8
INTRODUÇÃO 9
CAPÍTULO I
DETECÇÃO DE INCENDIO 11
1.1 – Painel central de detecção de incêndio 11
1.1.1 – Características básicas 11
1.2 – Configuração de um sistema
de detecção de incêndio 12
1.2.1 – Definições 12
1.2.2 – Componentes 13
1.2.3 – Diagrama típico 14
1.2.4 – Funcionamento básico 14
CAPÍTULO II
PROCESSOS INDUSTRIAIS 16
2.1 – Escolha de sub-processos 19
2.1.1 – Corrente elétrica para cinta térmica
de aquecimento das redes de captação de água 20
2.1.2 – Nível de Efluentes na estação
de tratamento de esgoto 20
2.1.3 - Presença de óleo combustível no
invólucro externo do tanque principal. 21
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CAPÍTULO III
CONCEPÇÃO E MODELAGEM 23
3.1 – Características do módulo eletrônico
Endereçável 23
3.2 – Concepção inicial 24
3.3 - Concepção para sub-processo -
redes de captação de água. 25
3.4 - Concepção para sub-processo –
estação de tratamento de esgoto 26
3.5 - Concepção para sub-processo –
tanque de óleo combustível 28
CAPÍTULO IV
CONFIGURAÇÃO DO PAINEL
CENTRAL DE ALARMES 30
4.1 – Configuração de endereçamento 31
4.2 – Escolha do tipo de alarme 32
4.2.1 – Alarme de fogo 32
4.2.2 – Alarme de falha 32
4.2.3 – Alarme relacionado a sub-processo 33
4.3 – Nomenclatura no painel 33
CONCLUSÃO 34
BIBLIOGRAFIA CONSULTADA 36
WEBGRAFIA CONSULTADA 37
ÍNDICE 38
FOLHA DE AVALIAÇÃO 40
40
FOLHA DE AVALIAÇÃO
Nome da Instituição:
Título da Monografia:
Autor:
Data da entrega:
Avaliado por: Conceito:
