09/03/15. Revolução Industrial. Conceito: Automação Industrial. Revolução Industrial. Automação - Histórico. O que é Automação?

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1 Revolução Industrial AULA 2 AUTOMAÇÃO DA PRODUÇÃO (O QUE É AUTOMAÇÃO) Prof. Fabricia O que foi a Revolução Industrial? Foi o principal evento que deu origem a automação industrial. Quando a Revolução Industrial aconteceu? A Revolução Industrial teve início no século XVIII, na Inglaterra, com a mecanização dos sistemas de produção. Como aconteceu? Inglaterra o país que saiu na frente no processo de Revolução Industrial do século XVIII. Revolução Industrial A Inglaterra possuía grandes reservas de carvão mineral (principal fonte de energia das máquinas a vapor); Grandes reservas de minério de ferro, a principal matéria-prima utilizada neste período; A mão-de-obra disponível em abundância; A burguesia inglesa contribuiu para o pioneirismo inglês. Ela tinha capital suficiente para financiar as fábricas, comprar matéria-prima e máquinas e contratar empregados. O mercado consumidor inglês também tinha potencial para consumir os produtos produzidos. Conceito: Automação Industrial A palavra automação está diretamente ligada ao controle automático, ou seja ações que não dependem da intervenção humana; Este conceito é discutível pois a mão do homem sempre será necessária, pois sem ela não seria possível a construção e implementação dos processos automáticos. O que é Automação? É um conceito amplo que pode ser aplicado em qualquer ambiente, seja predial, comercial ou industrial; Baseia-se fundamentalmente na aplicação de dispositivos que visam substituir o trabalho braçal, insalubre ou repetitivo. Historicamente, o surgimento da automação está ligado com a mecanização de processos; O objetivo era sempre o mesmo, o de simplificar o trabalho do homem; Nos tempos modernos, entende-se por automação qualquer sistema apoiado em microprocessadores que substitua o trabalho humano. 1

2 09/03/15 A história da automação industrial começa na década de 20 quando Henry Ford cria a linha de produção para a fabricação de automóveis; Porém, o grande impulso para a automação se deu com o aparecimento dos transistores na década de 60. Até então, tal programação era feita utilizando relés, e a complexidade dos processos produtivos envolvidos exigia, instalações em painéis de controle com centenas de relés. Automação - Atualmente Automação industrial é muito aplicada para melhorar a produtividade e qualidade nos processos considerados repetitivos, estando presente no dia-a-dia das empresas; A automação industrial pode ser definida como um conjunto de técnicas destinadas a tornar automáticos vários processos na indústria, substituindo o trabalho muscular e mental do homem por equipamentos diversos. Alguns tipos de Automação Automação Industrial; Automação Comercial; O Uso de relês apresentavam diversos problemas dentre eles: alto consumo de energia; difícil manutenção; modificações de comandos dificultados e onerosos com muitas alterações na fiação; ocasionando número de horas paradas; dificuldades em se manter a documentação atualizada dos esquemas de comando modificados. Exemplos de Automação O conceito de automação varia com o ambiente e experiência da pessoa envolvida. Para uma dona de casa, a máquina de lavar roupa ou lavar louça. Para um empregado da indústria automobilística, pode ser um robô. Para uma pessoa comum, pode ser a capacidade de tirar dinheiro do caixa eletrônico. Conceitos Gerais Qualquer grandeza física pode ser controlada através de: Controle manual: operador presente; válvulas, alavancas, chaves. Automação Predial; Automação Residencial; Automação Bancária; Automação Agrícola. 2

3 09/03/15 Conceitos Gerais Qualquer grandeza física pode ser controlada através de: Produção seriada: início da industrialização; produção composta por etapas ou estágios; máquinas específicas a determinada aplicação; valorização do trabalhador; a máquina passou a fazer o trabalho mais pesado; o homem, a supervisioná-la. Conceitos Básicos O controle em malha fechada pode ser realizado por um operador humano (controle manual) ou mediante a utilização de instrumentação (controle automático); No controle manual o operador terá como função medir a variável controlada e corrigir variável manipulada, esses dois valores comparados e decidir qual atitude tomar; No controle automático todo esse processo segue os seguintes passos ( medir, comparar, computar e corrigir) Controle de Processos Introdução O controle de processos está inserido na sociedade moderna; Diversas aplicações podem ser citadas dentre elas algumas complexas como o lançamento de um foguete e outras simples como o controle de temperatura da água de determinado reservatório de forma automática; Existem outros tipos de controles automáticos que não foram criados pelos homens. Principais Objetivos do Controle de Processos Segurança operacional e pessoal - HACCP - Sistema de Análise de Perigo e Pontos Críticos de Controle; Adaptação a perturbações externas; Estabilidade operacional; Especificação do produto; Redução do impacto ambiental; Adaptação às restrições inerentes (equipamento/ materiais/ etc.); Otimização; Resultado econômico do processo; Controlar o processo é atuar sobre ele ou no meio que ele está inserido com o objetivo de manter o processo sempre próximo de um determinado estado estacionário (estável) mesmo que variáveis internas e externas tentem prejudicar esse processo. Definição de Sistema de Controle Segundo Nise (2011) um sistema de controle pode ser considerado como subsistemas e processo que tem como objetivo obter uma saída desejada para uma determinada entrada. Entrada Sistema de controle Saída 3

4 Exemplo de sistema de controle - Elevador Vantagens do Sistema de Controle Entrada: ato de apertar botão do andar desejado é apertado; Saída: o andar indicado no botão indica a saída desejada; Dois fatores devem ser observados : 1. Conforto do passageiro (resposta transiente) 2. Posição do elevador ao parar nivelado no andar desejado (Erro de estado estacionário) O uso de sistema de controles proporciona o movimento mais precisos: de atuadores, posicionamento de objetos dentre outros. Isso nem sempre é possível quando se utiliza apenas mão de obra humana em funções repetitivas na indústria de modo geral. Características dos Sistemas de Controle Os sistemas de controle mantêm a variável controlada no valor especificado, comparado o valor da variável medida, ou condição a controlar, com o valor desejado (set point) e fazendo as correções em função do desvio existente entre estes dois valores (erro ou offset), sem a necessidade de intervenção do operador. Configuração dos Sistemas de Controle Sistemas de Malha Aberta Sistemas de Malha Fechada Sistemas controlados por Computador (fria) Válvula Sistema em Malha Aberta Sistema em Malha Aberta Válvula (fria) Medidor de temperatura Sistema em malha aberta é aquele em que a informação sobre a variável de controle não utilizada para ajustar as variáveis de entrada. do vapor 4

5 Sistema em Malha Fechada Sistema em Malha Fechada Controlador Temperatur a desejada SP MV Atuador (válvula) (fria) do vapor Medidor de temperatura CV A função fundamental do sistema controle em malha fechada, ou sistema de controle com realimentação, é manipular a relação entrada/saída de energia ou material, de maneira que a variável controlada do processo seja mantida dentro dos limites estabelecidos, ou seja, o sistema de controle em malha fechada regula a variável controlada (temperatura do fluido aquecido na saída do trocador), fazendo correções em outra variável do processo (vazão do vapor adicionada ao tocador), que é chamada de variável manipulada. Sistemas controlados por Computador O computador é responsável por realizar a supervisão do processo e avisar o operador por meio de alarmes erros ou gerar relatórios para os operadores. Perfil do Profissional de Automação Dinâmico!!! Que saiba lidar com prazos curtos!!! Que possa trabalhar por escalas!!! Disposto a conhecer novas tecnologias!!! Propor soluções que aumentem os lucros e reduzam os custos!!! 5

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