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UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL DEPARTAMENTO DE

1. 24 2 110 Queimadores TTT FTFTRRETRTRTT FRpV PRE TTTTTTTE 24 2 1 11 Filtro de Mangas sss a re 26 2 1 12 Transportador de kon eG ena a keke rnr 28 2 1 13 EXAQUStOL ccc cccccccssccssscesssecsseceeseecsseeesseecsusesessecsseeseseecsuscecssecsueeseseeceusescssecsueescsaecessesessecseeeseaeensees 28 2 1 14 Damper do EXaustor ne ccecccccsessesssseseescseeseecseesesecssesesecasaeeecassaesecaeeaseecaeaeeecaeeaeeecaseasercateaeereateas 29 21 15 Damper do Ar PIO ainsi rs danada arara i us du dau oudo esu 29 21516 Elevador sasa kra ka a pd 30 2 2 Instala o da USINa s 31 2 3 Fluxo de FUNCIONAMEN1O 33 2 4 Funcionamento sem Automa o o ccccccccssccessesssecessceessecssseeesseceeceesseceseeeesseceseeeesseeseesesaeeesees 36 3 AUTOMATIZA O DA USINA 2 snoek o PL e ako E e Vr 38 3 1 Descri o Geral do Problema cecccccccessssssssseseeseeecsecescsseeecsecsessecseesecseeeecseeesesaecsessecseeesaeas 38 Sd Variaveisde CONtrOlE xxii KE kreo 41 Bie OPCLP EU ope TETTE 45 3 4 Software SupervisOrio SISTEX oo ccceseescsseseesceeseescseeaeeecaeeaeeecaeeaeeecaeeaeeecaesaeeecaeeaeeeeaeeaeeeeaeeas 49 4 APRESENTA O E DISCUSS O DOS 59 4 1 Desempenho e Opera
2. Tags Por estas facilidades o seu papel no projeto tornou se muito importante pois utilizado para opera o supervis o e controle do processo de fabrica o do HMA Al m disso o SISTEX a pr pria IHM e deve ter uma interface de opera o f cil de ser entendida e operada pelo operador O SISTEX funciona juntamente com o CLP por isso se faz necess rias instala o e programa o do SISTEX Com o CLP programado deve se instalar o ELIPSE SCADA que ferramenta onde programado o SISTEX O SISTEX como comentado nos cap tulos iniciais controlar juntamente com o CLP todo o sistema de automa o da usina O ELIPSE SCADA funcionar ent o como uma plataforma de comunica o para que o SISTEX funcione e tamb m necessita de uma hardkey chave de Hardware para que o programa possa funcionar A figura 3 4 1 ilustra a hardkey de opera o Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 49 Universidade Luterana do Brasil 9 Departamento de Engenharia El trica Figura 3 4 1 Hardkey O SISTEX composto de v rias telas com diferentes fun es cada uma Optou se pela utiliza o de v rias telas para que o ambiente de trabalho n o causasse polui o visual para o operador e que tamb m os poss veis erros de opera o fossem minimizados A figura 3 4 2 ilustra a tela inicial do SISTEX para visualiza o de algumas de suas funcionalidades mal bookies
3. e Status de tela bot o e set point sinais de utiliza o somente do SISTEX que pode associar a um bot o tela ou set point alguma vari vel que pode ser de qualquer dos tr s tipos comentados acima Cada vari vel de controle externa apresenta algumas caracter sticas limitantes vari veis e configur veis estas vari veis s o aquelas que s podem ser conhecidas no momento da instala o do equipamento e de acordo com a produ o que ser exigida do equipamento Por exemplo os limites de temperatura de produ o que podem ser configurados diretamente na tela do supervis rio ou ainda a op o de deixar o damper do exaustor totalmente aberto pois o filtro de mangas ficaria mais protegido por m o gasto de combust vel seria maior Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 42 Universidade Luterana do Brasil K Departamento de Engenharia El trica AR A tabela 3 2 1 mostra as principais vari veis de controle externas com informa o presentes no processo de produ o e como elas atuam no sistema Tabela 3 2 1 Principais vari veis de controle externas VARI VEL ATUA DIRETAMENTE ATUA INDIRETAMENTE Se a temperatura est abaixo dos 120 C Aumentar a pot ncia do queimador atua no servo motor Se a temperatura est entre 12050 e 13050 para filtro de poli ster e entre 150 C e 180 C para filtro de nomex manter a propor o pot ncia do queimador quantidade de produ o Se a
4. la ir embora por n o perceber sua simplicidade Mario Quintana Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 6 Universidade Luterana do Brasil GMO a di Departamento de Engenharia El trica RESUMO Farias Fernandes Diego Automa o de Usinas de Asfalto Trabalho de Conclus o de Curso em Engenharia El trica Departamento de Engenharia El trica Universidade Luterana do Brasil Canoas RS 2008 Atualmente o processo de fabrica o de Asfalto Quente HMA Hot Mix Asphalt manual na grande maioria das Usinas M veis de Asfalto do Brasil Com a necessidade de melhorar o processo de fabrica o do mesmo e torn lo mais seguro surge a necessidade de automatizar a sua fabrica o Este trabalho tem como objetivo demonstrar como funciona uma Usina de Asfalto e de que maneira estas podem ser controladas e automatizadas atrav s da utiliza o de um CLP em conjunto com um Software Supervis rio de Opera o e Controle SISTEX Palavras chave Asfalto Usina Automa o CLP SISTEX Software Supervis rio Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 7 Universidade Luterana do Brasil MO Departamento de Engenharia El trica ABSTRACT Farias Fernandes Diego Plant Automation System Work of Conclusion of Course in Electrical Engineering Electrical Engineering Department Lutheran University of Brazil Canoas RS 2008 Currently the man
5. 23 Universidade Luterana do Brasil KI Departamento de Engenharia El trica queimador A sua fun o na fabrica o do HMA de aquecer os agregados e retirar sua umidade para que estes quando em contato com o CAP tornem a mistura homog nea e obtenha liga entre os componentes Na Figura 2 1 2 pode se observar o tamanho da chama quando o queimador est em funcionamento Este s pode entrar em funcionamento ap s as seguintes condi es e O Exaustor deve estar ligado para que haja ar suficiente para ser queimado e n o haver invers o da chama devido diferen a de press o interna e externa do secador e A Abertura do controlador de entrada de ar damper maior que 50 para que haja vaz o suficiente de ar para a partida do queimador e Presen a de material no interior do secador caso contr rio o ar esquentar muito r pido e o filtro de mangas ser queimado em poucos segundos A Vista interna do queimador B Vista externa do queimador Figura 2 1 2 Queimador em Funcionamento Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 24 Universidade Luterana do Brasil GMO 2 A A N Departamento de Engenharia El trica 2 1 11 Filtro de Mangas O filtro de mangas tem como finalidade filtrar o ar proveniente da queima dos agregados Agregados s o constitu dos por pedra ao qual durante a queima libera muita poeira A filtragem tem dois objetivos n o poluir o ar com o
6. mulo de material dentro do secador podendo assim comprometer a produ o 2 1 5 Inversores de Freqii ncia Para uma usina de asfalto b sica tem se um total de 5 inversores de frequ ncia que s o os respons veis pela varia o de velocidade das esteiras dosadoras e tamb m variam a velocidade da bomba de CAP que atuam no controle da produ o do HMA e na inje o do CAP O controle de frequ ncia dos inversores realizado atrav s de um PID existente internamente no inversor Danfoss 2006 p 25 A realimenta o deste sinal utilizada e tratada no CLP para o controle autom tico Os inversores dos silos e da bomba de asfalto possuem a mesma pot ncia dos seus motores respectivamente 3 CV e 5 CV Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 21 Universidade Luterana do Brasil GMO PA WS Departamento de Engenharia El trica 2 1 6 Bomba de CAP uma bomba de engrenagens de duas polegadas com vaz o de at 12 toneladas por hora controlada por um motor el trico de 5 CV com inversor de frequ ncia para controle de vaz o Tamb m rotaciona no sentido inverso para que no final da opera o sejam retirados todos os res duos das tubula es pois quando o CAP esfria acaba se tornando um material duro O CAP deve ser mantido aquecido 150 C para obter suas caracter sticas quando presente na mistura Petrobr s 1995 Para o tipo de usina em que os agregados se movem em dire o ao
7. o de Usinas de Asfalto 28 Universidade Luterana do Brasil e Departamento de Engenharia El trica abertura r pida para situa es de emerg ncia onde a temperatura do filtro de mangas ultrapassou os limites e precisa ser resfriada rapidamente 2 1 16 Elevador O elevador um equipamento utilizado para transportar o HMA pronto que sai do secador at o silo de sa da que est incorporado no pr prio elevador e que possui uma capacidade de 1 m e que por sua vez descarregara o HMA em um caminh o O mesmo composto por um motor trif sico de 30 CV que quando acionado come a a movimentar as p s de arraste que est o em seu interior transportando assim o HMA O Elevador funciona constantemente enquanto a usina estiver em funcionamento Caso contr rio todo o material ficaria acumulado dentro do secador comprometendo a produ o A figura 2 1 6 mostra o detalhe de um elevador Figura 2 1 6 Detalhe do elevador Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 29 Universidade Luterana do Brasil T Departamento de Engenharia El trica 2 2 Instala o da Usina A usina dever ser instalada preferencialmente na parte superior de um desn vel de terreno com muro de arrimo facilitando assim a descarga da massa na ca amba do caminh o Locais distantes de zonas habitadas s o mais adequados para a instala o da usina Se ficar pr ximo devem ser observados os hor rios permiti
8. o do SISTEX 2 ccecccssesescsseseesceeseescseeseeecseeaeeecaeeaeeeeaeeaeereneeaeereneeas 61 5 CONSIDERA ES FINAIS ada ka 62 REFER NCIAS 64 Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 13 Universidade Luterana do Brasil GMO PA WS Departamento de Engenharia El trica 1 INTRODU O Para a fabrica o da massa asf ltica pode ser utilizada uma usina de asfalto fixa ou m vel Aqui ser apresentado como o funcionamento e automa o de uma usina m vel que se apresenta necess ria em obras distantes de usinas fixas e de dif cil acesso para se transportar a massa asf ltica HMA H dois tipos de usinas m veis com rela o maneira como feito o asfalto Em uma delas os agregados areia brita pedrisco e pedra movimentam se na dire o oposta do queimador e na outra estes se movimentam em sua dire o As ltimas s o chamadas usinas de contra fluxo Existem entre elas pequenas diferen as e neste trabalho ser o abordadas as usinas de contra fluxo por oferecerem uma demanda maior de mercado A fabrica o de asfalto quente HMA consiste na mistura de agregados aquecidos e sem umidade ou com umidade inferior a 3 juntamente com o cimento asf ltico de petr leo CAP Ao aquecer os agregados e mistur los ao CAP que tem o papel de liga a mistura torna se homog nea A opera o destes procedimentos em uma usina de asfal
9. 10 esteja asfaltada O processo de concess o de rodovias revelou a dimens o desse mercado e hoje 42 concession rias atuam em 8 estados brasileiros minist rio do Transporte 2007 Novos trechos s o concedidos a todo o momento e novos setores interessados v m surgindo como pedreiras prefeituras construtoras mineradoras e revendedores de m quinas pesadas ampliando o n mero de empresas no setor e aumentando ainda mais o ramo de pavimenta o e portanto a demanda de usinas de asfalto sobe na mesma propor o Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 17 Universidade Luterana do Brasil GMO DA Na Departamento de Engenharia El trica 1 4 Recursos Em usinas de asfalto por necessitarem de equipamentos eletr nicos com grande poder de resist ncia a intemp ries a movimentos r pidos e bruscos de alta confiabilidade foi necess rio utilizar muitos componentes importados o que acaba tornando a solu o mais onerosa do que o esperado A busca de recursos come a pela elabora o do esquema el trico que a etapa onde se decide como dever funcionar o equipamento Ap s esta etapa necess rio realizar a programa o de materiais ou seja decidir todos os componentes que ser o utilizados feita a lista determina se os custos de materiais e acrescentar o pre o da m o de obra para que se possa ter a no o exata do custo total para solu o apresentada 1 4 1 Or amento do P
10. SISTEX O SISTEX possui tamb m uma tela exclusiva para calibra o dos silos dosadores nesta tela que s o colocadas alguma caracter stica f sica dos silos como comprimento de esteira e tempo para executar uma volta Tamb m definido o peso m nimo para que o SISTEX indique ao operador a falta de material nos dosadores antes de desligar a produ o Os procedimentos para calibrar as c lulas de carga s o as seguintes e Em primeiro lugar a esteira deve estar vazia e o valor lido na c lula de carga deve ser salvo no item tara da calibra o Ap s este procedimento conferida a rela o bits quilogramas e Definir um total de peso a ser medido e Usar a fun o Iniciar Esta fun o ligar elevador secador esteira transportadora e a esteira do silo com a c lula de carga a ser calibrada Como o total de peso a ser pesado j est definido o Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 52 Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica sistema ficar funcionando at atingir o peso estipulado Quando este peso for atingido aparecer no campo peso medido Automaticamente o sistema calcula um fator de ajuste que consegue estabelecer a rela o entre o peso que as c lulas de carga dos silos dosadores est o medindo e o peso real que est saindo de material e Transferir este material para um caminh o que deve ficar embaixo da sa d
11. Secador de Agregados nele onde os agregados s o misturados e aquecidos acionado por quatro motores de 15 CV ligados em paralelo Tem 8 metros de comprimento e di metro de 2 metros Na sua estrutura interna h aletas dentadas soldadas ao redor da estrutura para misturar o material e formar uma cortina que impede o aquecimento direto do ar que pode queimar o filtro de mangas Na Figura 2 1 1 pode ser observado o interior de um secador Figura 2 1 1 Aletas no interior do Secador 2 1 10 Queimador constitu do por um soprador uma bomba de combust vel v lvula de g s faiscador centelhador servo motor e v lvulas de seguran a O soprador gera atrav s de um motor de 40 CV uma corrente de ar que tem a fun o de espalhar a chama A pot ncia total do queimador chega a 13 MW A bomba de combust vel atua juntamente com o soprador atrav s de uma v lvula borboleta que controla a propor o entre combust vel e ar Uma v lvula de g s opera junto com o centelhador para criar uma chama inicial antes de ligar a bomba de combust vel e o soprador As v lvulas de seguran a fecham a circula o do g s e combust vel quando h grande eleva o de temperatura maior que 200 C no secador e quando h diferen a negativa de press o entre o secador e o meio ambiente O servo motor controla a mistura entre ar e combust vel determinando assim a pot ncia do Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto
12. material liberado da queima e ao mesmo tempo reaproveit lo Este filtro constitu do de v rias hastes que s o chamadas de mangas revestidas por Poli ster ou Nomex Renner tecidos 2005 p 1 No topo de cada manga h uma v lvula de ar comprimido que faz um disparo a cada segundo para empurrar para baixo a poeira capturada pelas mangas Na parte inferior do filtro h o transportador de finos que realimenta a mistura com a poeira que foi perdida pela ascens o dos gases H uma perda consider vel de material com o seu aquecimento caso n o ocorra o seu retorno mistura Com essa perda o queimador aquecer demasiadamente o secador e o filtro de mangas entraria em perigo Conforme o tipo do material utilizado nas mangas h uma temperatura m xima que este pode atingir A Tabela 2 1 mostra quais as temperaturas m ximas m nimas e de opera o dos dois tipos de filtro citados Renner tecidos 2005 p 1 Tabela 2 1 Limites de Temperaturas de cada tipo de filtro 150 C 210 C Maxima Temperatura de trabalho no filtro 120 C a 130 C 150 C a 180 C Conta se com dois compressores para alimentar as v lvulas pneum ticas que existem na usina silo e pr silo de sa da filtro de mangas e v lvula de seguran a do ar frio H um controle de press o juntamente com os compressores para controlar seu ligamento e desligamento Os compressores devem ser desligados quando alcan arem 120 lbs pol e ligar em 80 lbs po
13. o secar direito ou haver superaquecimento do secador Com a abertura correta para uma determinada vaz o tamb m se garante economia de combust vel do queimador pois quanto mais ar h para este aquecer menos pot ncia utilizada para retirar a umidade dos agregados Permitindo a entrada de mais ar tamb m pode ser uma maneira de reduzir a temperatura do secador e por consequ ncia do filtro de mangas Este controle n o indicado pois pode causar desperd cio de combust vel e prejudicar o correto aquecimento dos agregados Para reduzir as temperaturas comentadas deve se diminuir a pot ncia do queimador e em segundo caso utilizar o atuador do ar frio 2 1 15 Damper do Ar Frio Atuador el trico usado para entrada de ar frio ar temperatura ambiente para resfriar os gases que v o para o filtro de mangas Rockwell Actuators 2007 p 1 Este atuador o mesmo utilizado no damper logo apresenta as mesmas caracter sticas A entrada de ar frio permite um resfriamento mais r pido dos gases ao inv s de diminuir a pot ncia do queimador ou propiciar uma abertura maior do damper Sua utiliza o se d em casos onde a temperatura do filtro de mangas est muito elevada ou quando est aumentando rapidamente O ajuste do atuador de ar frio deve ser feito atrav s de uma malha de controle que depende da varia o de temperatura dos gases Juntamente com o atuador h uma v lvula pneum tica de Diego Farias Fernandes Automa
14. produ o de HMA normalmente e Levar a mistura pronta a um laborat rio e medir a porcentagem do CAP presente na massa para verificar se esta de acordo com a porcentagem solicitada pelo rg o regulamentado DNIT e Na tela apropriada do SISTEX inserir este valor ainda durante a produ o da mesma mistura A figura 3 4 5 ilustra a tela de calibra o da bomba de CAP das usinas de asfalto mi TEREX CALIBRA O CAP SISTEX BOMBA DE CAP AZAO MAXIMA 5 MENDO LABORAT FORMULA ATUAL ATON DE AJUSTE MPO DE ATRASO DESLIGA ALARME ECO u KZ EN ama esa 44 CI Figura 3 4 5 Tela calibra o da bomba de CAP Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 54 Universidade Luterana do Brasil GMO Departamento de Engenharia El trica A tela que o operador mais utilizar ser a tela de produ o nela onde o operador ter total controle da produ o do HMA A seguir ser o listados os principais t picos relacionados com esta tela e Acionamento dos motores da usina feito atrav s dos desenhos de motores localizados na tela basta clicarem no desenho do motor e o mesmo iniciar seu funcionamento para desligar basta clicar novamente no desenho do motor Em ambas as situa es uma tela abrir solicitando a confirma o da opera o e Antes de acionar os motores necess rio confirmar o comando e Aciona os silos de sa da de massa por comando de
15. que o sistema de automa o ir interagir com dois estados ligado e desligado o caso do secador correia extratora elevador filtro de mangas bomba de combust vel queimador v lvula de g s chama piloto transportador de material fino compressores exaustor vibradores peneira e outros motores Estes s o todos atuadores sa das do CLP Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 39 Universidade Luterana do Brasil T Departamento de Engenharia El trica e Sinais Cont nuos aquela vari vel onde existe a troca de informa o como a posi o de algum atuador ou de velocidade de motores sinais anal gicos e Vari vel de Controle s o aquelas onde o sistema deve estar continuamente agindo em cima como o tempo de abertura e tempo de fecnamento PID O sistema de automa o realiza rotinas de controle e opera o com base nas respostas das vari veis Tais respostas s o obtidas atrav s de sensoriamentos Balbinot Brusamarello 2006 como PT100 c lulas de carga e temporizadores Implementando se uma l gica de programa o no CLP e no SISTEX com base na sequ ncia de eventos para partida parada e opera o da usina se tem o sistema de automa o Para implementar se a l gica de funcionamento da usina necess rio criar respostas a partir de entradas sinais provenientes de sensores Os sensores servem para avisar ao CLP e ao software supervis rio o q
16. queimador o CAP deve entrar em uma dist ncia equivalente a dois ter os do tamanho do secador dois ter os de oito metros no caso 5 33m contada a partir do ponto onde os agregados entram 2 1 7 C lulas de Carga A usina de asfalto em sua configura o sem opcionais utiliza quatro c lulas de carga que est o localizadas em cada esteira dosadora Cada c lula de carga emite um sinal de 2 mV V Toledo 2004 p 10 que enviada a um amplificador e condicionador de sinais independente pois o CLP n o possui entrada para sinais n o condicionados sinais condicionados s o tratados no CLP controlando pelo peso a produ o e atuando na velocidade das esteiras quando necess rio para aumentar ou diminuir a produ o 2 1 8 Chaves Fim de Curso Os sensores de fim de curso s o utilizados para identificar a presen a de material sobre a esteira Estes sensores s o instalados na base do silo por onde sai o material O transdutor ACE Schmersal 2007 p 2 composto por uma haste com um sensor de merc rio que indica se h ou n o material na esteira Somente a leitura das c lulas de carga n o suficiente para garantir se h ou n o agregado na esteira pois muitas vezes esta desliza e n o h garantia de que o material esteja chegando at a correia extratora Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 22 Universidade Luterana do Brasil amp q 2 Departamento de Engenharia El trica 2 1 9
17. 13 Exaustor O exaustor tem como fun o retirar o ar quente da combust o para que possa ter mais ar para queimar O motor que comp e o exaustor de 75 CV trif sico gira a 1400 rpm e tem uma vaz o de 6000 m h Funciona em conjunto com um atuador que controla a abertura de ar na sa da do exaustor que chamado de damper A figura 2 1 5 traz um detalhamento do conjunto do exaustor Valvula de controle da exaust o Figura 2 1 5 Conjunto Exaustor Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 27 Universidade Luterana do Brasil T 2 N Departamento de Engenharia El trica 2 1 14 Damper do Exaustor Atrav s de um atuador el trico controlada a sa da de ar do exaustor Este atuador tem um controle interno de posi o utilizando um PID A realimenta o de sua posi o real utilizada no CLP Para a partida do queimador necess rio que haja uma abertura de 50 de ar caso contr rio pode haver invers o no sentido da chama Para a partida do exaustor necess ria que o damper esteja completamente fechado caso contr rio a presen a de ar cria resist ncia sua partida o que contribui para o aumento da corrente de partida Durante o processo de produ o esta abertura o que determina a vaz o m xima de produ o pois para uma determinada abertura h uma pot ncia m xima de opera o do queimador Se este controle n o for efetuado ou o agregado n
18. 8 8 9 Estocagem do material Carregamento do material Distribui o dos materiais nos silos dosadores Materiais de menor granulometria devem ser colocados nos silos que tiverem sistema vibrador Transporte do material e pesagem dos mesmos atrav s do sistema de controle de processo SISTEX 1 Cabine de comando Transporte dos materiais dosados para ingresso no secador misturador Inje o de Asfalto CAP Queimador Secagem e mistura do material 1 Exaust o dos gases com particulados em suspens o Saida de massa asfaltica do secador 10 Processo de ingresso do ar contaminado no sistema de filtragem Via Seca Filtro de Mangas Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 32 Universidade Luterana do Brasil GMO PA WS Departamento de Engenharia El trica 11 Manga com Venturi incorporado a o do pulso de ar 12 Decanta o do p contaminado que foi retido nas mangas 13 Exaustor com v lvula de controle de exaust o 14 Chamin de sa da dos gases j descontaminados liberados para a atmosfera 15 Recupera o de filler finos provenientes do processo de filtragem dos gases p reingresso no secador 16 Transporte do material no elevador 17 Descarga do material no silo de armazenamento 18 Processo de carregamento dos caminh es o carregamento em 3 pontos evita a segrega o do material 19 Aplica o da massa as
19. DOR Indica a presen a de termistor sistema de prote o no auto transformador que utilizado para prote o do transformador que faz a partida compensada dos motores de grande pot ncia e o tempo de dura o da partida compensada tamb m deve ser ajustado Ap s modifica es das configura es estas devem ser salvas atrav s do bot o Salvar Configura es A figura 3 4 3 ilustra a tela de configura es obrigat ria da usina de asfalto Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 51 Universidade Luterana do Brasil 7 9 Departamento de Engenharia El trica Hi TERE SISTEX 3 4 MODELO USINA MAG E TM Comer Cissa HE 140 A TH ENDGP Tener TT MEDOORESGEUIRDADE OO DAWERS 7487 SILOS ESTOCAGEM F MEDIDOR UMIDADE SILO 1 MEDDOR UMIDADE BILO 2 F DAMPER EXALISTOR LON SAS I F SILO 1025150 me l MEDDORUMDADE SILO 3 DOSADORE PENEIRA AGREGADOS l DOSADOR SILO 4 T SENSOR MIVEL ALTO SILO FIXO P CARACOL TRANSPORTADOR FHOS F DOSADOR FLIER F SENSOR MVEL BADO SLO FO I CARACOL REJEI O FINOS FP DOSADOR FHOS SENSOR MVEL ALTO FRE SLO F MONHO RECICLADO DESTORROADOR F SENSOR MVEL ALTO SILO FILLER f CORREIA TRANSPORTADORA F SISTEMA VOLUM TRICO F MEDIDOR VAZ O COMBUSTIVEL F TERMSTOR AUTOTRAFO ENEN oo peso Dna SALVAR CONFIGURA O rovo sumo fr ourcina es raiar a ON ON o IITON E KINON TON Figura 3 4 3 Tela configura o do
20. EIA EXTRATORA ENTRADA DIGITAL SOBRECARGA SOBRECARGA COLETOR DE FINOS BB ASFALTO ENTRADA DIGITAL ENTRADA DIGITAL SOBRECARGA BB COMBUSTIVEL ENTRADA DIGITAL SOBRECARGA SILO 1 ENTRADA DIGITAL SOBRECARGA SILO 2 ENTRADA DIGITAL SOBRECARGA SILO 3 ENTRADA DIGITAL SOBRECARGA SILO 4 ENTRADA DIGITAL SOBRECARGA SOBRECARGA COMPRESSOR FM1 COMPRESSOR FM2 ENTRADA DIGITAL ENTRADA DIGITAL SENSOR DE CHAMA ENTRADA DIGITAL RELE FASE ENTRADA DIGITAL TERMISTOR AUTO TRAFO ENTRADA DIGITAL MANUAL AUTOMATICO ENTRADA DIGITAL Tabela 3 3 4 Principais entradas e saidas do modulo de temperaturas TEMP CAP ENTRADA ANALOGICA TEMP MASSA ENTRADA ANALOGICA TEMP GASES ENTRADA ANALOGICA TEMP EM ENTRADA ANAL GICA Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 47 Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica Tabela 3 3 5 Principais entradas e sa das do m dulo de sa das digitais BB COMBUSTIVEL SAIDA DIGITAL SILO 1 SAIDA DIGITAL SILO 2 SAIDA DIGITAL SILO 3 SAIDA DIGITAL SILO 4 SAIDA DIGITAL COMPRESSOR FM SAIDA DIGITAL AR EMERGENCIA BUZINA SAIDA DIGITAL SAIDA DIGITAL COMPORTA PR SILO SAIDA DIGITAL VALV COMBUSTIVEL SAIDA DIGITAL PILOTO SAIDA DIGITA
21. Engenharia El trica da ULBRA como um dos requisitos obrigat rios para a obten o do grau de Engenheiro Eletricista Orientador Valner Jo o Brusamarello Avaliador Andr Luis Bianchi Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto Universidade Luterana do Brasil 3 T Departamento de Engenharia El trica DEDICAT RIA Dedico aos meus pais Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 4 Universidade Luterana do Brasil T Departamento de Engenharia El trica AGRADECIMENTOS A todos que colaboraram direta ou indiretamente na elabora o deste trabalho o meu reconhecimento Ao Professor Valner Jo o Brusamarello pelo est mulo dedica o e esfor o pessoal proporcionado Aos colegas de Engenharia pelas sugest es e observa es valiosas Ao meu Supervisor de est gio Rog rio de Araujo Vidal por me proporcionar a realiza o deste projeto Aos meus pais por sempre acreditarem e me incentivarem em tudo que fiz me incentivando para a realiza o deste sonho A minha namorada por suportar os momentos dificeis e me incentivar Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 5 Universidade Luterana do Brasil T Departamento de Engenharia El trica EP GRAFE Fa a o que for necess rio para ser feliz Mas n o se esque a que a felicidade um sentimento simples voc pode encontr la e deix
22. L HABILITA FILTRO SAIDA DIGITAL Tabela 3 3 6 Principais entradas e sa das do m dulo de frequ ncia FREQ SILO 1 ENTRADA ANAL GICA FREQ SILO 2 ENTRADA ANAL GICA FREQ SILO 3 ENTRADA ANAL GICA FREQ SILO 4 ENTRADA ANAL GICA FREQ ASFALTO FREQ SILO 1 ENTRADA ANAL GICA SAIDA ANAL GICA FREQ SILO 2 SAIDA ANAL GICA FREQ SILO 3 SAIDA ANAL GICA FREQ SILO 4 SAIDA ANAL GICA Tabela 3 3 7 Principais entradas e sa das do m dulo das c lulas de FREQ ASFALTO EM4 101 AA2 SAIDA ANALOGICA carga RELE AUX TIPO CELULA CARGA SILO 1 ENTRADA ANALOGICA CELULA CARGA SILO 2 ENTRADA ANALOGICA CELULA CARGA SILO 3 ENTRADA ANALOGICA CELULA CARGA SILO 4 ENTRADA ANALOGICA Universidade Luterana do Brasil Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 48 Departamento de Engenharia El trica 3 4 Software Supervisorio SISTEX Os programas do tipo Scada s o utilizados em aplica es de automa o e tem como papel se comunicar oferecer uma interface de visualiza o e controle do sistema atrav s do CLP Elipse Scada 2006 p 1 O Elipse Scada que a ferramenta utilizada tem uma interface simples f cil de ser programado tem todas as funcionalidades necess rias e amplo dom nio e escolha de vari veis que no programa s o chamadas de
23. L co VENTILADOR BAIXA SAIDA DIGITAL as Oo CORREIA EXTRATORA SAIDA DIGITAL COLETOR DE FINOS SAIDA DIGITAL N BOMBA ASFALTO SAIDA DIGITAL OQ REVERS O BB ASFALTO SAIDA DIGITAL Tabela 3 3 2 Principais entradas e sa das do m dulo dos Dampers 1 U0 DAMPER EXAUSTOR ENTRADA ANALOGICA 2 10V 2 U1 DAMPER QUEIMADOR ENTRADA ANALOGICA 2 10V 1 UO DAMPER EXAUSTOR SAIDA ANALOGICA 2 10V Diego Farias Fernandes Automacao de Usinas de Asfalto Universidade Luterana do Brasil 46 Departamento de Engenharia El trica DAMPER QUEIMADOR SAIDA ANAL GICA Tabela 3 3 3 Principais entradas e sa das do m dulo geral LIGADO VIBRADOR SILO 2 ENTRADA DIGITAL 2 10V LIGADO VIBRADOR SILO 3 ENTRADA DIGITAL LIGADO VIBRADOR PENEIRA 1 ENTRADA DIGITAL LIGADO VIBRADOR PENEIRA 2 ENTRADA DIGITAL LIGADO AUTO TRAFO D1 E D2 ENTRADA DIGITAL SOBREGARGA VIBRADOR SILO 2 ENTRADA DIGITAL SOBREGARGA VIBRADOR SILO 3 ENTRADA DIGITAL COIN OD DI 5 Wo DL SOBREGARGA SOBREGARGA VIBRADOR PENEIRA 1 VIBRADOR PENEIRA 2 ENTRADA DIGITAL ENTRADA DIGITAL SOBRECARGA EXAUSTOR ENTRADA DIGITAL SOBRECARGA ELEVADOR ENTRADA DIGITAL SOBRECARGA VENTILADOR ENTRADA DIGITAL SOBRECARGA SECADOR ENTRADA DIGITAL SOBRECARGA CORR
24. LP acaba por solucionar diversos problemas como a quest o do elevado custo de m o de obra e o alto ndice de acidentes at ent o do ponto de vista comercial n o era poss vel agregar margem maior de lucro no equipamento pois a m quina n o oferecia nenhum tipo de tecnologia e ainda exigia um custo extra com pessoas para oper la Com este processo foi poss vel estabelecer melhores pre os de venda dos produtos e ainda proporcionar aos clientes uma m quina vi vel financeiramente com uma capacidade de produ o maior Foram proporcionadas tamb m m quinas menos poluentes e com um ndice de risco de acidentes quase zero Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 16 Universidade Luterana do Brasil T Departamento de Engenharia El trica 1 3 Estudos de mercado Visando sempre o crescimento no mercado de constru es de estradas se faz necess rio conhecer o ramo de trabalho e os principais clientes Segundo o minist rio dos transportes minist rio do Transporte 2007 o mercado das rodovias do Brasil o segundo maior do mundo e s perde para os EUA Somente no Brasil de usu rios das estradas e rodovias s o mais de 1 3 bilh es de pessoas anualmente representando mais de 95 do transporte de passageiros total do pa s Cerca de 63 da carga transportada passa pelas estradas A malha rodovi ria a segunda maior do mundo com mais de 1 6 milh es de quil metros embora menos de
25. SISTEX 2 5 Figura 3 4 2 Tela inicial do SISTEX Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 50 Universidade Luterana do Brasil EX AE Departamento de Engenharia El trica A partir da tela inicial do SISTEX o operador ter acesso a todas as outras telas principais e tamb m a sair do programa mas s ser permitida a sa da quando todos os motores estiverem desligados Nesta tela feito LOGIN LOGOUT Isso se faz necess rio pois cada funcionalidade do programa tem n veis de restri o para garantir que usu rios n o qualificados n o possam desfazer alguma configura o da usina ou mesmo operar a mesma de maneira errada podendo causar acidentes Uma das telas principais para o perfeito funcionamento das usinas de asfalto a tela de configura es Nela o operador estabelecer tudo o que o sistema dever controlar sendo que os itens a seguir s o obrigat rios para que o sistema comece a funcionar e MODELO USINA Configura o programa de acordo com a usina a ser utilizada e SILOS ESTOCAGEM DOSADORES QUEIMADOR MEDIDORES DE UMIDADE SENSORES DE N VEL MEDIDORES DE VAZ O SEGURAN A E MOTORES Assinalar itens presentes ou n o na estrutura da usina e SISTEMA DE PESAGEM Configura o tipo de controle realizado para contabilizar e dosar as produ es Pode se habilitar um filtro para a pesagem e escolher o n mero de m dias a ser utilizado por ele e AUTO TRANSFORMA
26. T Departamento de Engenharia El trica visual na tela indicando qual o motor parou de funcionar se o problema permanecer por mais de 90 segundos o SISTEX automaticamente p ra a produ o desligando todo o processo para que possa ser verificado o problema e n o prejudicar a produ o do HMA As vari veis internas s o virtuais criadas dentro do sistema de programa o seja ele no CLP ou no programa Elas podem ter as seguintes fun es e Registradores sem mem ria guardam informa o enquanto o programa est em opera o Quando fechado o SISTEX ou iniciado outro ciclo de opera o a informa o se perde e Registradores com mem ria guardam informa es para que se mantenha um hist rico de opera es da usina O hist rico inclui um totalizadores de horas trabalhadas e produ o da varia o das temperaturas registro de placas de caminh o juntamente com o peso e a temperatura da massa comparada e tipo de mistura utilizada Tamb m deixam salvas configura es sobre equipamentos presentes ou n o na usina escalas e limites de temperatura escalas e limites da c lula de carga resultados de calibra es tempos de partida parada e atrasos e outras configura es que a usina exige e Flags s o sinais internos que servem de aviso de que algum processo pode ou n o ser iniciado e habilitadores de alguma fun o ou funcionamento Trabalham com os valores 0 para n o e 1 para sim
27. a dos silos do elevador e lev lo para ser pesado e Coloca se este peso de material que est no caminh o no campo apropriado e o programa calcula um novo de modo que nos c lculos os pesos fiquem iguais Repete se o processo mais duas vezes para confirmar a calibra o A figura 3 4 4 ilustra a tela de calibra o dos dosadores ETEREX CALIBRA O BALANCAS x SISTEX 25 AS RA O BRA O BRA O AL RA O CALIBRA O CALIBRA O PESO ATUA PESO ATUA PESO ATUA PERO ATUA ESO ATUAL ESO ATUAL PESO A MEDIR PESO A MEDIR PESO A NE DIR PESO A MEDIR PESO A MED ATOR DE AJUSTE 0 0 Kg DO Kg 0 0 Kg 0 0 Kg 00 Kg PESO MEDIDO PESO MEDIDO PESO MEDIDO PESO MEDIDO ESO MEDO 00 Kg D Kg Kg 00 Kg EMERG NCIA SO aal ESO PAROAL 0 00 p ESO PARCMI PESO PARCIA ATOR DE AJUSTI 3000 TARA TARA TARA TARA voka MO doku dokoj MO ooog Jf dora TARAR STEIRA TEMPOVI J TEMPOVOLTA 0 000s 0 00 000s VEL MAXIMA VEL MAXIMA VEL MAXIMA VEL M XIMA Vi MAXIMA f E o ommin ogommn comem E EN ee E Figura 3 4 4 Tela calibra o dos dosadores Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 53 Universidade Luterana do Brasil Ku Departamento de Engenharia El trica O SISTEX possui uma tela para calibra o da bomba de CAP os procedimentos para calibra o s o apresentados a seguir e Iniciar a
28. abrir e fechar ou por ciclo temporizado No caso de ser sistema de pesagem aciona o silo balan a com um peso estabelecido e Motores com inversor de frequ ncia tem uma tela para escolha de velocidade e modo de opera o manual autom tico e Acesso s informa es de consumo e registro de caminh es e MANUAL AUTOM TICO Modo de produ o da usina em manual ou autom tico e DESLIGA ALARME Desliga alarme de motores que aparecem na lista de ALARMES e INICIAR PRODU O Ap s o acionamento da correia extratora secador elevador e escolha de uma f rmula o operador j pode dar in cio a uma produ o A figura 3 4 6 ilustra a tela principal de opera o da usina Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 55 Universidade Luterana do Brasil 9 Departamento de Engenharia El trica SISTEX 34 o 70 0 yh i ka ALARMES FORMULA ATUAL REAL EEE KEER EA cm KION La eca foromo pscou o Mu morones Mlresecharimas romes Hl SU amen Figura 3 4 6 Tela principal de opera o Um dos principais pontos de controle de usinas de asfalto s o as temperaturas Entretanto como os limites de temperatura variam muito conforme a regi o s condi es clim ticas altitude dentre outros fatores foi criada dentro do SISTEX uma tela para calibra o dos limites de temperatura necess rios no processo A figura 3 4 7 ilustra a tela de controle das temperatu
29. ais e como ser o as formas de controlar seus processos atrav s da programa o do CLP e do software supervis rio de maneira que possa proporcionar uma solu o para o controle de processo de fabrica o de asfalto com confiabilidade e seguran a para todos os envolvidos O diagrama da figura 3 1 1 ilustra a dimens o do problema e o que ele envolve Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 38 Universidade Luterana do Brasil 9 Departamento de Engenharia El trica a Esteira E Elevador Secador Transportadora K A 7 Filtro de Mangas Bomba de Combust vel ventilador Soprador Automa o de Usina led de Asfalto abertura v lvula e A Abertura pt Damper NO N EM Centelhador Abertura Exaustor Abertura Servo N Lu Motor HD prio do Queimador Transportador de Pinos Silo Pr Bila de Sa da da faida Bomba de CAP Peneira vibradores x2 Figura 3 1 1 Diagrama de Contexto do Problema Na Figura 3 1 1 as setas com ponta simples indicam uma variavel discreta As setas duplas se referem a sinais continuos onde ha uma transfer ncia de informa o Ja as setas de ponta simples com linha pontilhada indicam uma vari vel de controle Neste contexto existem vari veis de tipo diferente s o elas Vari vel Discreta aquela
30. argem para erro humano pois para opera o da usina neste modo necess ria muita experi ncia porque o painel de controle manual apresenta diversos acionamentos que devem ser executados para garantir a opera o do equipamento Em s ntese o operador deve administrar o correto funcionamento a abastecer os caminh es que chegam constantemente com HMA em temperatura e quantidade certa A garantia de que os motores est o funcionando corretamente visual e n o h muitos avisos de seguran a e os poucos que existem s o meramente para mostrar ao operador que algo est errado E necessita portanto que o mesmo esteja muito atento e quando necess rio saiba como interferir no processo O processo de fabrica o quase artesanal O operador acerta a mistura correta visualmente sendo que alguns ajustes das porcentagens das misturas s o feitas de forma errada ou seja a escolha da vaz o da produ o e da pot ncia do queimador feita com base apenas na experi ncia do operador A sequ ncia de partida dos motores tamb m feita de forma manual e o tempo da partida compensada deve ser conhecido pelo operador A figura 2 4 1 ilustra o quadro de comando manual de opera o Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 36 Universidade Luterana do Brasil QU Departamento de Engenharia El trica Figura 2 4 1 Painel sem automa o Algumas usinas mais modernas j t m parte de seu funcionamento au
31. as usinas de asfalto s o equipamentos que sofrem constantes vibra es havia o receio quanto repetitividade deste sistema Por existir esta d vida com rela o pesagem e tamb m porque estes erros causariam grande estrago na produ o de HMA optou se por utilizar um sistema de pesagem volum trico que facilitaria at mesmo os c lculos e os filtros que eram necess rios para programar O sistema de pesagem volum trico consiste basicamente em deixar uma abertura constante dos silos e calibrar a usina da mesma maneira com a diferen a que a constante agora proporcional ao volume de agregado que se encontra na esteira Como conhecida a densidade o c lculo de peso que h na esteira se torna f cil e preciso pois para qualquer velocidade com abertura constante a altura da pilha de material n o se altera A realiza o destes testes foi um pouco complicada pois atualmente no sul do Brasil a tonelada do HMA vendida por R 180 00 Normalmente uma usina com capacidade de produzir 140 toneladas por hora trabalha realmente com uma quantidade de produ o equivalente a 100 toneladas por hora Se os testes fossem Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 59 Universidade Luterana do Brasil T Departamento de Engenharia El trica feitos com esta vaz o como a usina n o estaria trabalhando com capacidade m xima seria necess rio realizar mais de um teste para obten o de resulta
32. atos raros Quanto mais ferramentas de controle e opera o puderem ser utilizadas mais confi vel e valorizado ser o produto tanto por quem usa quanto por quem faz Neste trabalho foi implementado um sistema de controle e automa o de usinas de asfalto m vel Para isso foi utilizado um CLP do fabricante Moeller e foi escolhido pela sua rela o custo benef cio Seu pre o n o elevado e possui grande disponibilidade de m dulos de entradas e sa das e f cil implementa o de l gica interna como PID s temporizadores l gicas combinacionais e etc Foi utilizado tamb m um software superivis rio do tipo Scada que foi destinado a fazer a interface entre operador e equipamento todo este processo de automa o foi denominado SISTEX O trabalho realizado n o foi focado apenas na realiza o do SISTEX e proporcionou conhecimentos n o apenas em engenharia el trica mas sim em solu es gerais com engenharia Cada projeto de automa o pode disponibilizar novas informa es e permitir que o engenheiro amplie suas maneiras de encarar os Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 62 Universidade Luterana do Brasil T Departamento de Engenharia El trica problemas Em cada projeto podem se utilizar novas ferramentas ou at ferramentas que j foram utilizadas em projetos passados Contudo o necess rio entender o problema e aplicar as solu es de maneira r pida pr ti
33. ca eficiente e com menor custo poss vel Um projeto de automa o requer um amplo estudo e conhecimento sobre o processo que se quer modificar um projeto completo pois o engenheiro deve conhecer todas as vari veis envolvidas e como elas interagem com o sistema N o basta ter uma solu o pronta previamente pois o problema n o facilmente definido o qual exige avalia es e estudo Muitas vezes a planta do projeto j est pronta e pode conter elementos de automa o presentes o que pode criar certas restri es e dificuldades O ideal seria poder desenvolver novas solu es para os problemas que o projeto imp e que sejam resolvidos Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 63 Universidade Luterana do Brasil EX AE Departamento de Engenharia El trica 6 REFERENCIAS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Danfoss Manual inversor de Frequ ncia Danfoss VLT2810 ed 8 Sao Paulo 2006 Petrobras Propriedades do CAP cimento asfalto petroleo Rio de Janeiro 1995 Toledo Manual de C lula de Carga SV100 Sao Paulo 2004 ACE Schmersal Manual Fim de Curso e chaves de seguranca Sao Paulo 2007 Alexandre Balbinot amp Valner Brusamarello Instrumenta o e Fundamentos de Medida Vol 1 1 ed 2006 LTC RENNER Tecidos Manual Especifica o de Mangas 2005 ELIPSE SCADA Manual de Instru es 2 ed 2006 Ogata Katsuhiko Discrete time Control S
34. ca sobre o material quando o material p ra de cair esta p desce e toca o contato do fim de curso que por sua vez aciona o vibrador do respectivo silo com falta de material Caso n o haja automatiza o o vibrador s ser ligado quando o operador notar que n o h material presente na esteira Normalmente dois vibradores s o suficientes para a Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 20 Universidade Luterana do Brasil E K Departamento de Engenharia El trica usina pois s s o usados dois tipos de agregados com dimens es maiores pedra e brita e que trancam no silo mais seguidamente A instala o em todos os silos opcional 2 1 3 Peneira instalada na sa da dos quatro silos que alimentam a esteira extratora e usada para evitar que pedras de tamanho maior ou outro material de grandes propor es entre no secador e o danifique Na peneira h um motor de 0 75 KW que a faz vibrar 2 1 4 Esteiras Existem cinco esteiras na usina Quatro delas s o dos silos e a quinta chama se correia extratora As outras esteiras t m seu final de curso na esteira extratora que carrega os materiais dos silos para dentro do secador As esteiras dos silos s o movimentadas por motores trif sicos de 3 CV A correia extratora tem o mesmo motor mas com pot ncia de 7 5 CV Deve haver um intertravamento entre o funcionamento das esteiras dos silos e a correia extratora para que n o ocorra ac
35. dos precisos e cada teste duraria no m nimo uma hora Uma vez que a usina ligada e est trabalhando as temperaturas do processo s o elevadas portanto depois que desligada deve se aguardar certo tempo pois as curvas de temperatura do processo s o lentas e se comportam de maneira diferente conforme as caracter sticas da produ o mudam Em uma hora de testes seriam gastos R 18 000 00 Caso a qualidade do produto deste teste n o fosse satisfat ria o mesmo poderia n o ser aproveitado Outro fator que preocupou bastante foi como seria a resposta do sistema no caso de alguma falta de material Pois caso falte material no interior do secador ou o operador imponha um aumento demasiado da produ o as temperaturas subiriam em poucos segundos e os atuadores com certeza n o seriam capazes de atuar a tempo Cada atuador para chegar de O a 100 leva 100 segundos o que seria tempo demais Constatou se que isso era um problema do atuador e n o era poss vel minimizar pelo programa por tratar se de uma caracter stica construtiva da pe a Assim optou se por substituir os atuadores por outros com uma resposta no tempo adequado Alguns problemas mec nicos foram detectados durante os testes que impediam o perfeito funcionamento do programa Foi necess rio implementar alguns outros tipos de sensoriamento como sensor de chama para detectar a presen a de fogo no queimador dentre outros Para que fosse poss vel ter uma conclus o sobre o
36. dos para o funcionamento da usina A rea n o deve ser vulner vel a alagamentos O espa o em torno da usina deve ser suficiente para permitir o livre tr nsito para movimenta o de material e garantir a seguran a dos oper rios Como a usina um equipamento pesado que apresenta vibra o no funcionamento fundamental instal la em um terreno de boa estabilidade e rea ocupada Ao definir o local de instala o preciso conhecer a dimens o da usina e tamb m das reas de armazenagem de agregados movimenta o de ve culos de transporte depend ncias auxiliares etc Estudar a melhor forma de distribuir estes elementos visando obter uma instala o organizada que se caracteriza por permitir facilidade no fluxo de materiais manobras de ve culos circula o de oper rios etc e Incid ncia de ventos Especialmente em regi es com incid ncia constante de vento importante determinar qual a dire o predominante do mesmo evitando que uma orienta o inadequada da usina venha originar dificuldades operacionais futuras tal como a poeira gerada no carregamento de silos n o deve atingir o operador da carregadeira devido a perdas de visibilidade e risco de acidentes s rios nem a cabine de controle da usina Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 30 Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica Polui o Na instala o da usina deve haver a pre
37. e Asfalto 12 Universidade Luterana do Brasil T Departamento de Engenharia El trica SUM RIO l INTRODU O sa akr a aar RS ag 15 1 1 Vis o Geral do Problema sse ereeeerereree tree an 16 1 2 Aspecto lo 17 1 3 Estudo de OIN ra eeo 18 lfs RECUTSOS sno e od KED VO 18 1 4 1 Or amento do PETER ER PA ERE REA PENEAN pena a dah Lina ap 18 2 FUNCIONAMENTO DA USINA DE ASFALTO cesscssssssssnessneeseesseneseeeeneeeesesesesesess 19 2 1 Funcionamento da principais partes da 21 2 1 1 Silos Dosadores pekemo Inn aea ka eten 20 2 1 2 Vibradores de SILOS sss a So dO NAN I ISS re IO 21 A kos Peneiras en ON reo 220 2 Usd ESLEIFAS rn 22 2 1 5 Inversores de Frequ nceia 22 2 1 6 Bomba de CAP mena anna e inin o kem nn koe 23 2 1 Celilas de CarSa sunset R REE RO 23 2 128 Chaves Plm de CUFSO o R Be ss 23 2 1 9 Secador d ss iro SSS
38. essa todas as vari veis de temporiza o ele comunica se em tempo real com o CLP que controla os processos cr ticos e de emerg ncia como controlar a temperatura do filtro de mangas e realizar as rotinas de parada de emerg ncia enquanto no SISTEX ficaria com as outras rotinas em fun o da facilidade que tem em executar os c lculos O CLP tamb m tem limita es para valores de dados pois trabalha em 32 bits e com ponto fixo ou seja n o poss vel utilizar n meros com casas decimais Por m tudo que decidido pelo usu rio no SISTEX antes passa pelo CLP que cria a comunica o entre os dois sistemas Basicamente o SISTEX onde s o tomadas as decisoes do sistema de automa o ele recebe informa es do CLP e proporciona a interface visual com o operador H tr s classes de vari veis de controle presentes na usina s o elas e Externas liga desliga vindas de estados de sa das l gicas e Internas criadas para c lculos e controle de rotinas de programa o e Externas com informa o oriundas de sensores As vari veis externas do tipo liga desliga atuam diretamente no controle do sistema pois alguns motores n o podem permanecer desligados durante a produ o caso algum dos motores desligue durante o funcionamento por problema de sobrecarga ou mau funcionamento imediatamente o operador recebe um sinal Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 41 Universidade Luterana do Brasil
39. f ltica na pista atrav s de uma vibro acabadora 20 Resultado final pista asfaltada com alta qualidade proporcionada pelos equipamentos Terex Roadbuilding A figura 2 3 1 ilustra o fluxo de funcionamento das usinas de asfalto Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 33 Universidade Luterana do Brasil T Departamento de Engenharia El trica Estocagem do Material Carregamento Material Distribui o do material Transporte Material Cabine Comando Material Dosado Inje o Asfalto Queimador Secagem Gases Particulados Sa da da Massa Ar Contaminado Pulso de ar P Contaminado V lvula de Controle Exaustor Chamin de Saida Gases Recupera o de Filler Transporte Elevador Descarga material Carregamento Caminhoes Anlicac o Massa Figura 2 3 1 Fluxograma de Funcionamento Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 34 Universidade Luterana do Brasil QU Departamento de Engenharia El trica i S a ee a D da n DAE ae E ID d TT dl ds E runo Ep Figura 2 3 2 Fluxo de Funcionamento Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 35 Universidade Luterana do Brasil T Departamento de Engenharia El trica 2 4 Funcionamento sem Automa o O funcionamento das usinas de asfalto sem automa o chamado de sistema manual este sistema bastante complexo e abre m
40. ica 2 1 Funcionamento das Principais partes da Usina A seguir ser o descritas as principais partes das usinas de asfalto m vel para um melhor entendimento do funcionamento geral deste equipamento 2 1 1 Silos Dosadores Normalmente uma usina de asfalto m vel conta com 4 silos com aproximadamente 2m de capacidade A fun o dos silos de durante a produ o armazenar os agregados que ir o constituir a mistura asf ltica final H na sa da do silo uma abertura que pode ser variada conforme as necessidades de produ o A instala o da usina deve ser feita ao lado de uma estrutura mais elevada para que uma retro escavadeira possa recarregar por cima os silos que ficam a 4 metros do ch o conforme estes silos dosadores esvaziam durante a produ o A usina que est sendo automatizada pode chegar a produzir 140 toneladas por hora como com o silo cheio t m 5 toneladas de material todos os agregados v m da pedra logo suas densidades s o iguais em aproximadamente 9 minutos um silo pode ser totalmente esvaziado 2 1 2 Vibradores de Silos Os silos t m uma sa da afunilada de materiais e muitas vezes o agregado fica preso e n o chega esteira Para resolver este problema existem os vibradores motores de 0 37 KW que vibram o silo para que o material volte a cair na esteira O seu funcionamento depende de uma chave fim de curso que fica instalada na sa da do silo com uma esp cie de p que fi
41. iza o das telas a opera o se torna corriqueira e simples bastando pressionar poucos bot es Dentre os principais resultados que este sistema proporcionou podem ser citados e O aumento da seguran a para todos os envolvidos no processo e O aumento da capacidade produtiva em 15 T H de HMA e Controle geral do processo atrav s de um nico local de comando O SISTEX ainda se encontra em desenvolvimento buscando se tornar o seu layout mais amig vel e ainda mais f cil de operar e interagir Algumas funcionalidades est o sendo alteradas e adicionadas para garantir que a produ o de asfalto seja segura e repetitiva Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 61 Universidade Luterana do Brasil T Departamento de Engenharia El trica 5 CONSIDERA ES FINAIS Com uma boa especifica o do problema poss vel pensar em solu es adequadas e inteligentes para atender s necessidades exigidas O pr prio cliente tamb m deve saber descrever o que ele quer para que o engenheiro j saiba de antem o o caminho que deve seguir As solu es propostas em um projeto de automa o sempre t m o intuito de torn lo mais robusto e seguro Neste caso n o foi diferente pois p de ser observado que o processo de fabrica o do HMA complexo e pode interagir com ainda mais vari veis que aqui foram apresentadas A pr pria usina j um local perigoso onde acidentes n o s o f
42. l Durante o processo de fabrica o foca se principalmente na temperatura neste ponto A reposi o do filtro de mangas tem um custo elevado cerca de U 14 000 00 custos Terex da a preocupa o em controlar a sua temperatura Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 25 Universidade Luterana do Brasil oS 9 Departamento de Engenharia El trica A Figura 2 1 3 exemplifica o fluxo de um tipo de filtro de mangas juntamente com alguns elementos que o acompanham A Figura 2 1 4 exemplifica a estrutura de um filtro de mangas Funcionamento do filtro de mangas A representa o a seguir e meramente esquematica a fim de faclitar a Interpreta o do funcionamento C mara superior ej 24 N D Ar fitrado pelas mangas sugado pelo exaustor No b Pulso de ar L kda 7 Jato dear Entrada de ar contaminado Camara superior Tubo pulm o Manometro coluna d gua Manga 3 Ai V lvulas de pulso de ar Figura 2 1 3 Funcionamento do Filtro de Mangas Figura 2 1 4 Filtro de Mangas Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 26 Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica 2 1 12 Transportador de Finos O transportador de finos um transportador helicoidal tipo caracol sem fim que leva o p extra do das mangas do filtro para o secador para ser misturado novamente ao restante dos materiais 2 1
43. lo de frequ ncia 48 Tabela 3 3 7 Principais entradas e sa das do m dulo das c lulas de carga 48 Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 10 Universidade Luterana do Brasil GMO Departamento de Engenharia El trica LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT Associa o Brasileira de Normas T cnicas CAP Cimento Asf ltico de Petr leo CLP Controlador L gico Program vel FFT Fast Fourier Transform IHM Interface Homem M quina HMA Hot Mix Asphalt ou Massa Asf ltica PID Proporcional Integral e Derivativo RAP Recycled Asphalt Pavement RPM Rota es Por Minuto SCADA Supervisory Control and Data Acquisition SISTEX Software Supervis rio TEREX TPH Toneladas Por Hora Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 11 Universidade Luterana do Brasil MO Departamento de Engenharia El trica LISTA DE S MBOLOS K Coeficiente de condutibilidade P Press o termodin mica Ti Valor da temperatura A Amp res C Graus Celsius G Unidade para Gravidade 9 82 m s HP Horse Power Unidade de Pot ncia CV Cavalo Vapor Hz Hertz kW Kilo Watts lbs pol Libras por polegada ao quadrado m Unidade de Metro m Metro c bico m h Metro c bico por hora MW Mega Watts V Volts Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas d
44. ma de Contexto do Problema Figura 3 4 1 Hardkey sss Figura 3 4 2 Tela inicial do SISTEX Figura 3 4 3 Tela configura o do SISTEX Figura 3 4 4 Tela calibra o dos dosadores Figura 3 4 5 Tela calibra o da bomba de CAP Figura 3 4 6 Tela principal de opera o Figura 3 4 7 Tela de controle individual de temperaturas Figura 3 4 8 Tela cria o de formulas Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 9 Universidade Luterana do Brasil EX AE Departamento de Engenharia El trica LISTA DE TABELAS Tabela 2 1 Limites de Temperaturas de cada tipo de filtro 26 Tabela 3 2 1 Principais vari veis de controle oases 43 Tabela 3 3 1 Principais entradas e sa das da CPU 45 Tabela 3 3 2 Principais entradas e sa das do m dulo dos Dampers 46 Tabela 3 3 3 Principais entradas e sa das do m dulo geral 47 Tabela 3 3 4 Principais entradas e sa das do m dulo de temperaturas 47 Tabela 3 3 5 Principais entradas e sa das do m dulo de sa das digitais 48 Tabela 3 3 6 Principais entradas e sa das do m du
45. ocesso de fabrica o do HMA surge a necessidade de melhorar a qualidade e seguran a que pode ser obtida com Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 15 Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica a automa o do processo Atrav s da implanta o de malhas de controle com sensores de temperatura press o posi o presen a e c lulas de carga s o criados set points por meio de um CLP que opera em conjunto com um sistema supervis rio Com estas duas ferramentas foi elaborado um projeto de automa o para o controle de uma usina de asfalto m vel Tal solu o visa controlar em tempo real todas as informa es originadas nos sensores da usina Este trabalho portanto visa produ o de asfalto com maior qualidade al m de proporcionar os padr es necess rios de seguran a a todos os envolvidos na produ o do HMA bem como atingir um mercado de vendas maior 1 2 Aspecto Comercial O conceito de usinas de asfalto que existia at alguns anos atr s era o conceito de uma m quina robusta e com pouca tecnologia embarcada ou seja as m quinas exigiam muito esfor o f sico e requeria muitas pessoas envolvidas no processo de fabrica o de HMA Assim implicava em um alto custo de m o de obra envolvido tanto para a empresa fabricante da m quina quanto para o cliente final do equipamento A proposta de controlar todo o processo de fabrica o de HMA pelo computador C
46. ocupa o com o meio ambiente Devem se tomar todas as medidas para prevenir a polui o provocada por vazamentos de combust veis l quidos lubrificantes ou asfalto ainda mais quando a usina ser instalada pr xima a cursos d gua o que deve ser evitado Neste caso a execu o correta de obras civis de conten o evitam que vazamentos alcancem os cursos naturais de guas lavouras resid ncias etc Organiza o da montagem Para uma montagem r pida e sem contratempos ou acidentes a organiza o dos elementos serem instalados que devem ser dispostos no local de montagem pr ximos ao local definitivo deixando espa o para a movimenta o dos equipamentos de movimenta o Os empilhamentos devem ser evitados que al m do risco de danificarem componentes exigir remanejamento no momento da montagem A figura 2 1 7 exemplifica um tipo de instala o de usina 2900 Figura 2 1 7 Tipo de Instala o de Usina com rampa de acesso para carregamento de materiais Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 31 Universidade Luterana do Brasil GMO Departamento de Engenharia El trica 2 8 Fluxo de Funcionamento Para iniciar a produ o de HMA nas usinas de asfalto necess rio que o cliente informe que tipo de massa asf ltica ele tem necessidade e sua temperatura A partir da a m quina segue o seu fluxo de funcionamento descrito a seguir 1 2
47. ole Se o valor lido inferior a 5 Kg j considerando a tara Emitir aviso de que falta material na esteira e ligar o vibrador daquele silo e Esta leitura utilizada para realizar c lculos da vaz o de cada silo bomba de CAP e produ o total H um controle linear da rela o pot ncia do queimador abertura do damper Se a abertura for diferente de 0 bloquear partida do exaustor Se a abertura do damper for inferior a 50 bloquear a partida do queimador Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto Universidade Luterana do Brasil 44 EX AE Departamento de Engenharia El trica 3 3 O CLP O CLP utilizado da fabricante Moeller e foi escolhido pela sua rela o custo benef cio Seu pre o n o elevado e possui grande disponibilidade de m dulos de entradas e sa das e f cil implementa o de l gica interna como PID s Ogata 1995 temporizadores l gicas combinacionais e etc O CLP conta com as seguintes caracter sticas Manual Moeller 2006 p 5 e Capacidade 500 Kbytes de mem ria RAM e Cart o de mem ria de 1 Mbyte e Velocidade de comunica o de 0 5 Kbps e Na pr pria CPU este CLP possui 16 entradas digitais 14 sa das digitais 2 entradas anal gicas e 1 sa da anal gica e Sa das digitais a rel e Rede SUCO net K e permite a conex o de sistemas abertos tal como PROFIBUS FMS ou PROFIBUS DP AS interface tele controle de acordo c
48. om IEC870 5 ou serial comunica o via RS232 ou RS485 utilizando expans es remotas e locais e M dulos de expans o que totalizam 17 entradas anal gicas 4 sa das anal gicas e 15 sa das digitais As tabelas a seguir apresentam os m dulos utilizados e suas respectivas entradas e sa das e sua classifica o Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 45 Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica Tabela 3 3 1 Principais entradas e sa das da CPU do CLP LIGADO EXAUSTOR ENTRADA DIGITAL LIGADO ELEVADOR ENTRADA DIGITAL LIGADO VENTILADOR ENTRADA DIGITAL LIGADO SECADOR ENTRADA DIGITAL LIGADO CORREIA EXTRATORA ENTRADA DIGITAL LIGADO COLETOR DE FINOS ENTRADA DIGITAL LIGADO LIGADO COMPRESSOR FM1 COMPRESSOR FM2 ENTRADA DIGITAL ENTRADA DIGITAL LIGADO BB ASFALTO ENTRADA DIGITAL LIGADO BB COMBUSTIVEL ENTRADA DIGITAL LIGADO SILO 1 ENTRADA DIGITAL LIGADO SILO 2 ENTRADA DIGITAL LIGADO SILO 3 ENTRADA DIGITAL LIGADO SILO 4 AUTO TRAFO ENTRADA DIGITAL SAIDA DIGITAL EXAUSTOR ALTA SAIDA DIGITAL EXAUSTOR BAIXA SAIDA DIGITAL SECADOR ALTA SAIDA DIGITAL SECADOR BAIXA SAIDA DIGITAL ELEVADOR ALTA SAIDA DIGITAL ELEVADOR BAIXA SAIDA DIGITAL COIN OD OI ES WO MDL VENTILADOR ALTA SAIDA DIGITA
49. os N Lig 42 VER 4 z ligy f 9 aw Vem UNIVERSIDADE LUTERANA DO BRASIL PR REITORIA DE GRADUA O DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA EL TRICA GO Diego Farias Fernandes AUTOMA O DE USINAS DE ASFALTO Canoas Julho de 2008 GG AE Departamento de Engenharia El trica Diego Farias Fernandes Automacao de Usinas de Asfalto Trabalho de Conclus o de Curso apresentado ao Departamento de Engenharia El trica da ULBRA como um dos requisitos obrigat rios para a obten o do grau de Engenheiro Eletricista Departamento Engenharia El trica rea de Concentra o Automa o Industrial Professor Orientador Dr Eng Valner Jo o Brusamarello CREA RS 78 108 D Canoas 2008 Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 2 Universidade Luterana do Brasil GMO Departamento de Engenharia El trica FOLHA DE APROVA O Nome do Autor Diego Farias Fernandes Matricula 041001494 8 T tulo Automa o de Usinas de Asfalto Professor Orientador Dr Eng Valner Jo o Brusamarello CREA RS 78 108 D Banca Avaliadora Msc Eng Adriane Parraga CREA RS 107 196 D Conceito Atribu do A B C D Msc Eng Andr Luis Bianchi CREA RS 89 197 D Conceito Atribuido A B C D Assinaturas Autor Diego Farias Fernandes Avaliador Adriane Parraga Relatorio Aprovado em Trabalho de Conclus o de Curso apresentado ao Departamento de
50. os modificados durante a produ o caso seja necess rio Ao clicar em EDITAR F RMULA os campos de edi o ficar o habilitados para a troca de valores Feitas as modifica es ser necess rio salvar a f rmula novamente e carreg la A figura 3 4 8 ilustra a tela de cria o de f rmulas E TEREX FORMULAS _sistex 25 DESCRICAO DA FORMULA LU FORMULA FORMULA FORMULA F RMULA m EE e om e CC Figura 3 4 8 Tela de cria o de formulas As demais telas n o ser o citadas por n o influenciarem diretamente na produ o de massa asf ltica Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 58 Universidade Luterana do Brasil T gt i N Departamento de Engenharia El trica 4 APRESENTA O E DISCUSS O DOS RESULTADOS O projeto de automa o das usinas de asfalto depois de terminado foi colocado em pr tica Para realizar os testes foi fabricada uma usina prot tipo que foi emprestada a alguns clientes para que fosse alocada em alguma obra simulando uma condi o real Este tipo de teste se torna interessante para ambas as partes tanto cliente quanto o fabricante da m quina que poder assim homologar o seu equipamento Durante os primeiros testes a maior preocupa o era com rela o ao sistema de pesagem pois as c lulas de carga s o muito sens veis a vibra es e a movimentos Como
51. ras individuais Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 56 Universidade Luterana do Brasil 55 9 Departamento de Engenharia El trica iii TEREX SISTEX 2 5 a o IEN ON E ETN Figura 3 4 7 Tela controle individual de temperaturas Um dos principais fatores da produ o de massa asf ltica a escolha da f rmula que determinada pelo rg o regulamentador o DNIT ou seja a receita de mistura Para isso foi implementada uma tela onde o operador somente precisa inserir a f rmula e o SISTEX calcula os outros fatores todos automaticamente como por exemplo velocidade de correias e aberturas de comportas Abaixo ser o listados os principais passos para que uma f rmula de produ o de massa asf ltica seja criada e carregada para a tela de produ o e Tela para criar editar salvar e apagar f rmulas para opera o da usina e Para criar uma formula 1 Clicar em NOVA F RMULA 2 Preencher as porcentagens e nomes dos materiais da f rmula 3 Clicar em SALVAR F RMULA Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 57 Universidade Luterana do Brasil Ce Cg Departamento de Engenharia El trica e O operador pode buscar uma f rmula pelo seu nome ou pelo n mero e Para utilizar a f rmula em uma produ o o operador deve antes selecionar a f rmula desejada e clicar em CARREGAR F RMULA e A f rmula tamb m pode ter seus par metr
52. rojeto Atualmente uma usina de asfalto tem um custo de fabrica o em m dia de R 800 000 00 e os custos do sistema de automa o est o mensurados a seguir Controle de Usinas de asfalto sem sistema de automa o e Materiais e componentes el tricos R 10 000 00 e M o de obra R 5 000 00 e Encargos administrativos R 5 000 00 Controle de usinas de asfalto com sistema de automa o completo e Materiais e componentes el tricos R 35 000 00 e M o de obra R 15 000 00 e Encargos administrativos R 10 000 00 Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 18 Universidade Luterana do Brasil NR Departamento de Engenharia El trica Estes custos s o estimados e muitas vezes sofrem varia es devido s oscila es do mercado financeiro 2 FUNCIONAMENTO DA USINA DE ASFALTO Neste cap tulo ser explicado em detalhes como o funcionamento de uma usina de asfalto m vel Em primeiro lugar apresenta se a usina bem como suas partes e funcionalidades para posteriormente apresentar em detalhes o seu funcionamento A Figura 2 1 serve de guia para a localiza o dos principais itens que ser o descritos a seguir Giles Coser pe Ar Fiy A Erbina Tubins d Cnrannra Figura 2 1 Descri o das Principais Partes da Usina Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 19 Universidade Luterana do Brasil T Departamento de Engenharia El tr
53. sistema de controle das usinas de asfalto optou se por considerar mais importante a parte de opera o e desempenho da parte b sica do sistema de automa o que ser discutido a seguir Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 60 Universidade Luterana do Brasil GMO A ty cy Departamento de Engenharia El trica 4 1 Desempenho e Operacao do SISTEX A primeira vers o desenvolvida do SISTEX tinha apenas alguns controles b sicos de opera o e ainda n o previa a inser o de algumas funcionalidades as quais se detectou necess rias Durante os primeiros testes de comunica o com os dispositivos el tricos da usina que fun es e telas foram sendo inseridas de acordo com as necessidades observadas em campo Alguns m todos e l gicas de opera o das fun es do programa previamente desenvolvidas se mostraram corretas e bem aceitas pelo operador da empresa que fabrica o asfalto Modifica es e atualiza es tiveram que ocorrer no momento em que se produzia asfalto Com a opera o constante da usina e observa o do operador sobre o que era programado o SISTEX foi sendo modificado para ficar de acordo com o que se espera de uma interface que possa controlar e operar uma usina de asfalto Durante o per odo de testes o SISTEX tornou eficaz o processo de produ o facilitando os processos de iniciar acompanhar e concluir uma produ o de massa asf ltica Ap s a familiar
54. temperatura estiver se aproximando de 150 C para filtro de poli ster e 200 C para filtro de nomex liberar entrada de ar frio controle PID que atua no atuador do ar frio A es de Controle Se a temperatura est abaixo dos 140 C Aumentar a pot ncia do queimador se a temperatura do filtro de mangas n o elevar rapidamente caso contr rio diminuir a quantidade de produ o atua no servo motor ou nos inversores de frequ ncia A es de Controle Se a temperatura est entre 140 C e 168 C manter a propor o pot ncia do queimador quantidade de produ o Se a temperatura estiver acima de 169 C Aumentar a vaz o dos ingredientes se a temperatura do filtro de mangas n o estiver muito elevada caso contr rio diminuir a pot ncia do queimador Se a temperatura est abaixo dos 145 C Emitir aviso ao operador de que a temperatura est baixa nem o CLP nem o SISTEX t m controle sobre a caldeira que aquece o CAP Se a temperatura estiver abaixo de 142 C Avisar e iniciar procedimentos de parada da usina e Se a temperatura esta entre 147 C e 154 C n o realizar nenhuma a o Se a temperatura estiver acima de 155 C Emitir aviso ao operador A es de Controle Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 43 Universidade Luterana do Brasil GMO o K 4 Departamento de Engenharia El trica vie A es de Controle A es de Controle A es de Contr
55. to requer muitos cuidados tanto para a qualidade do HMA quanto para a prote o da usina e do operador Necessariamente tr s temperaturas devem ser medidas e avaliadas constantemente s o elas temperatura do filtro de mangas temperatura dos gases e temperatura da massa juntamente com a quantidade de produ o e a qualidade da chama emitida pelo queimador Uma falha na avalia o destas informa es pode ocasionar em um acidente e uma grande perda de insumos O sistema que controla todo o processo de automa o da usina denominado SISTEX Software Supervis rio TEREX este sistema se comunica e todo o tempo com o CLP que faz toda parte de acionamento e tomada de a es Suas particularidades tamb m ser o abordadas neste trabalho A figura 1 1 ilustra o que uma usina de asfalto m vel Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 14 Universidade Luterana do Brasil Departamento de Engenharia El trica S os Dosadoras Figura 1 1 Usina de Asfalto M vel 1 1 Vis o Geral do Problema Atualmente existem no Brasil poucos fabricantes de usinas de asfalto por ser um produto complexo e de alto custo as usinas que eram fabricadas na Terex possuiam todos os seus acionamentos sem nenhum tipo de controle incorporado ou seja n o era poss vel garantir a produ o adequada e muito menos a seguran a necess ria para este tipo de equipamento Tendo conhecimento das dificuldades do pr
56. tomatizado Elas utilizam como automa o apenas um sistema supervis rio que atua juntamente com os inversores de frequ ncia para automatizar o processo da mistura dos agregados e CAP O programa cria relat rios de produ es administra a vaz o dos ingredientes fazendo o c lculo do que foi utilizado e produzido e calibra as c lulas de carga Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 37 Universidade Luterana do Brasil T gt i N Departamento de Engenharia El trica 3 AUTOMATIZA O DA USINA At este momento ainda n o foi abordado o sistema de automa o da usina A necessidade de tal projeto justifica se em fun o do processo de confec o de HMA ser muito complexo e envolver diversas vari veis que devem ser controladas a fim de proporcionar um melhor produto final e maior seguran a aos funcion rios A qualidade da produ o de HMA n o fica mais condicionada a experi ncia do operador pois se trata de um sistema inteligente que interpreta os valores e age automaticamente na corrigindo o processo As se es seguintes apresentar o mais detalhadamente o desenvolvimento do projeto de automa o da usina de asfalto 3 1 Descri o Geral do Problema Antes de descrever como ser a solu o do problema necess rio compreender bem quais pontos o projeto ir atender e o que o mesmo exige Com a compreens o do que uma usina exige para funcionar que se podem determinar qu
57. ue est acontecendo na usina para a partir de certo evento realizar alguma a o Todos os elementos el tricos que se deseja controlar e operar devem ser acionados pelo CLP pois a informa o do que est ou n o ligado tamb m serve como uma entrada e n o apenas os sensores s o vistos como tais Dentro do escopo da solu o est toda a parte de sensores e l gica de funcionamento do problema Neste projeto alguns sensores atuadores v lvulas servo motor e inversores de frequ ncia j estavam instalados outros sensores tiveram que ser implementados para completar o sistema de controle Tendo isto em mente o projeto resume se determina o e programa o da l gica de funcionamento Agora que est o definidas as ferramentas que ser o aplicadas para solucionar o problema resta a tarefa de definir como elas ir o responder e interagir Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 40 Universidade Luterana do Brasil GMO PA WS Departamento de Engenharia El trica 3 2 Vari veis de Controle e Opera o As vari veis de controle das usinas de asfalto ser o processadas em dois sistemas que se comunicar o em tempo real o CLP e SISTEX O SISTEX Software Supervis rio TEREX um sistema criado para controlar o processo de produ o do HMA ele composto pelo CLP e o software supervis rio Atrav s de uma IHM interface nomem m quina que ser o computador o SISTEX proc
58. ufacture process of Hot Mix Asphalt HMA in most of the mobile plants of Brazil is manual With the necessity to improve the process of manufacture of the HMA and become it safer appears the necessity to automatize its manufacture The goal os this work is to analyze how a Mobile Plant of Asphalt operates and the ways that it can be controlled and automatized through the use of a CLP and a Supervisory Software to Control and Operate SISTEX Keywords Asphalt Plant Automation PLC SISTEX Supervisory Software Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 8 Universidade Luterana do Brasil EX OO Departamento de Engenharia El trica LISTA DE ILUSTRA ES Figura 1 1 Usina de Asfalto M vel Figura 2 1 Descri o das Principais Partes da Usina Figura 2 1 1 Aletas no interior do Secador Figura 2 1 2 Queimador em Funcionamento Figura 2 1 3 Funcionamento do Filtro de Mangas Figura 2 1 4 Filtro 5 Figura 2 1 5 Figura 2 1 6 Elevador ida aa Ui Figura 2 1 7 Tipo de Instala o sas as Sea Figura 2 3 1 Fluxograma de Funcionamento Figura 2 3 2 Fluxo de Funcionamento sus sce Figura 2 4 1 Painel sem automa o Figura 3 1 1 Diagra
59. ystems 2 ed Prentice Hall International EUA 1995 Manual Moeller CLP 2006 10 Rockwell Actuators Instruction Manual and mantainice 2007 11 Minist rio dos Transportes http www transportes gov br Diego Farias Fernandes Automa o de Usinas de Asfalto 64 Universidade Luterana do Brasil

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