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- Mecatrônica Atual

1. es Comu mente os usu rios fazem vistas grossas e em an lises mais criteriosas descobre se problemas com as instala es envolvendo cabos e suas rotas e acondicionamentos blindagens e aterramentos de extrema import ncia que haja a conscientiza o de todos os envolvidos e mais do que isto o comprometimento com a confiabilidade e seguran a operacional e pessoal em uma planta Este artigo prov informa es e dicas sobre aterramento e vale sempre a pena lembrar que as regulamenta es locais em caso de d vida prevalecem sempre Controlar o ru do em sistemas de au toma o vital porque ele pode se tornar um problema s rio mesmo nos melhores instrumentos e hardware de aquisi o de dados e atua o Qualquer ambiente industrial cont m ru do el trico em fontes incluindo linhas de energia AC sinais de r dio m quinas e esta es etc Felizmente dispositivos e t cnicas sim ples tais como a utiliza o de m todos de aterramento adequado blindagem fios tran ados os m todos m dia de sinais filtros e amplificadores diferenciais podem controlar o ru do na maioria das medi es Os inversores de frequ ncias cont m circuitos de comuta o que podem gerar interfer ncia eletromagn tica EMI Eles cont m amplificadores de alta energia de comuta o que podem gerar EMI significativa nas frequ ncias de 10 MHz a 300 MHz Certamente existe potencial de que este ru do de comut
2. Em reas perigosas deve se sempre fazer o uso das recomenda es dos rg os certificadores e das t cnicas de instala o exigidas pela classifica o das reas Um sistema intrinsecamente seguro deve pos suir componentes que devem ser aterrados e outros que n o O aterramento tem a fun o de evitar o aparecimento de tens es consideradas inseguras na rea classificada Na rea classificada evita se o aterramento de componentes intrinsecamente seguros a menos que o mesmo seja necess rio para fins funcionais quando se emprega a isola o galv nica A normaliza o estabelece uma isola o m nima de 500 Vca A resist ncia entre o terminal de aterramento e o terra do sistema deve ser inferior a 1 No Brasil a NBR 5418 regulamenta a instala o em atmosferas potencialmente explosivas Um outro cuidado que deve ser tomado o excesso de termina o Alguns dispositivos possuem termina o on board A figura 35 apresenta detalhes de cabeamento shield e aterramento quando se tem reas distintas Quanto ao aterramento recomenda se agrupar circuitos e equipamentos com caracter sticas semelhantes de ru do em distribui o em s rie e unir estes pontos em uma refer ncia paralela Recomenda aterrar as calhas e bandejamentos Um erro comum o uso de terra de prote o como terra de sinal Vale lembrar que este terra muito ruidoso e pode apre sentar alta imped ncia interessante o uso de malhas de ate
3. Service Table Transport Management Secunity Module Network Management WirelessHART MAC Layer F9 Arquitetura do network layer do WirelessHart SETWORK LAYER dados ao seu destino o dispositivo inclui no cabe alho uma lista orde nada de dispositivos atrav s de qual o pacote deve percorrer Como o pacote roteado cada dispositivo do roteamento utilizar o endere o do pr ximo dispositivo de rede para determinar o pr ximo salto at que o dispositivo de destino seja alcan ado e Superframe Routing um tipo especial de Graph Routing onde os pacotes s o atribuidos a um su perframe Application Layer A camada de aplica o a camada mais alta no WirelessHARTIM Ela define os comandos de diferentes dispositivos as respostas tipos de dados e relat rios de sta tus No WirelessHART M a comunica o entre os dispositivos e gateways baseia se em comandos e respostas A camada de aplica o respons vel por analisar o conte do da mensagem extrair o n mero do comando executar o comando especificado gerando respostas Esta camada usa a camada de aplica o padr o do HART que baseada em comandos onde temos universais pr ticos comuns espec ficos e os comandos wireless que foram definidos para atender esta tecnologia Conclus o O fator tecnol gico e a inova o tecnol gica s o respons veis pelo rompimento e ou aperfei oamento das t cnicas e processos de medi o e co
4. e A malha de blindagem deve ser conec tada ao potencial de refer ncia terra do circuito que est sendo blindado Aterrar a blindagem em mais de um ponto pode ser problem tico Deve se minimizar comprimento da liga o blindagem refer ncia pois funciona como uma bobina figura 29 Campos el tricos s o muito mais f ceis de blindar do que campos magn ticos e o uso de blindagens em um ou mais pontos funciona contra campos el tricos O uso de metais n o magn ticos em volta de condutores n o blinda contra campos magn ticos A chave para blindagem magn tica reduzir a rea de oop Utiliza se um par tran ado ou o retorno de corrente pela blindagem Para prevenir a radia o de um condutor uma blindagem aterrada em ambos os lados geralmente utilizada acima da frequ ncia de corte por m alguns cuidados devem ser tomados Apenas uma quantidade limitada de ru do magn tico pode ser blindada devido ao loop de terra formado Qualquer blindagem na qual flua corrente de ru do n o deve ser parte do caminho para o sinal Utilize um cabo tran ado blindado ou um cabo triaxial em baixas frequ ncias A efetividade da blindagem do cabo tran ado aumenta com o n mero de voltas por cm Aterramento em reas classificadas Recomenda se verificar a NBR 5418 para aterramento e liga o com sistema equipotencial de sistemas intrinsecamente seguros Um circuito intrinsecamente seguro deve estar flutuando
5. o de valores e par metros de uma planta dentro dos limites operacionais e quando houver con di es de riscos devem gerar alarmes e colocar a planta em uma condi o segura ou na condi o de shutdown C sar Cassiolato Diretor de Marketing Qualidade e Engenharia de Projetos e Servi os Smar Equipamentos Industriais N saiba mais IEC 61508 Functional safety of electrical electronic programmable electronic safety related systems IEC 6151 I I clause Functional safety Safety instrumented systems for the process industry sector Part Framework definitions system hardware and software requirements 2003 01 Sistema de intertravamento de seguran a Esteves Marcello Rodriguez Jo o Aur lio V Maciel Marcos 2003 ESTEVES Marcello RODRIGUEZ Jo o Aur lio V MACIEL Marcos Sistema de intertravamento de seguran a 2003 Confiabilidade nos Sistemas de Medi es e Sistemas Instrumentados de Seguran a C sar Cassiolato Manual LD400 SIS SIS Parte 2 C sar Cassiolato Mecatr nica Atual 52 Sistemas Insirumentados Parte 3 es de seguran a devem ser seguidas e adotadas em plantas e as melhores operacionais e de instala o s o de empregadores e empregados Vale inda que o primeiro conceito em gisla o de seguran a garantir que todos os sistemas sejam instalados e operados de forma segura e o segundo que instrumentos e alarmes envolvidos
6. s 17 30h Edi es anteriores mediante disponibilidade de estoque solicite pelo site ou pelo tel 2095 5330 ao pre o da ltima edi o em banca Mecatr nica Atual uma publica o da Editora Saber Ltda ISSN 1676 0972 Reda o administra o publicidade e correspond ncia Rua Jacinto Jos de Ara jo 315 Tatuap CEP 03087 020 S o Paulo SP tel fax 11 2095 5333 anatec www anatec org br Associa o Nacional das Editoras de Publica es T cnicas Dirigidas e Especializadas Editorial Nos ltimos anos a automa o vem crescendo em todo o mundo numa velocidade maior seja pela concorr ncia asi tica por uma melhor qualidade em alguns setores ou mesmo por custos e at falta de m o de obra especializada Com a crise mundial iniciada em 2008 nos EUA e agora se estendendo para a Europa temos um rearranjo em diversos pa ses O Brasil um deles e neste exato H lio Fittipaldi momento est sofrendo mudan as significativas N o s o capital estrangeiro est vindo para nossas bolsas de valores Agora temos uma entrada em massa de m o de obra qualificada e s neste ano de 2011 deveremos ter mais de 65 mil estrangeiros trabalhando aqui Em 2010 foram cerca de aproximadamente 50 mil estrangeiros Junto com eles t m vindo tamb m empresas de diversas nacionalidades para apro veitarem as oportunidades de crescimento de demanda e tamb m de poss veis barreiras para importa o de
7. sidade de automa o na ind stria e is diversos segmentos est associada rios aspectos s possibilidades de r a velocidade de processamento a es uma vez que as opera es vez mais complexas e vari veis requerendo um grande n mero de controles e mecanismos de regula o para permitir decis es mais geis e portanto aumentar os n veis de produtividade e efici ncia do processo produtivo dentro das premissas da excel ncia operacional Vale lembrar que o uso de protocolos de comunica o na automa o industrial tem alta demanda de confiabilidade e robustez A solu o completa deve prover uma metodologia de gest o da ind stria de forma transparente e garantir que todos os esfor os sejam direcionados para se atingir a meta estabelecida facilitando a tomada de decis o quando h mudan as relevantes no desempenho dos indicadores ou um desvio em rela o ao planejado Usu rios e clientes ent o devem estar atentos na escolha e defini o de um sistema de automa o e controle que leve em conta v rios crit rios e que possa estar sincronizada com o avan o tecnol gico Quanto mais informa o melhor uma planta pode ser operada e sendo assim mais produtos pode gerar e mais lucrativa pode ser informa o digital e os sistemas verdadeiramente abertos permitem que se colete informa es dos mais diversos tipos e finalidades de uma planta de uma forma interoper vel e como ningu m jamais imagino
8. a partir da descarga Quando um raio atinge o solo as ondas de tens o propagam se radialmente como quando jogamos uma pedra verticalmente sobre um lago parado As ondas deslocam se o centro para a pe riferia figura 7 indica como a descarga pode ocorrer visto que entre uma onda e outra temos uma diferen a de potencial Quanto mais distante uma onda da outra maior a ddp Por essa raz o o gado tem uma probabilidade de morte maior que o ser humano visto que a dist ncia entre suas patas maior que o passo humano Efeito do raio sobre os equipamentos eletr nicos Os efeitos do raio sobre equipamen tos e placas eletr nicas s o na maioria das vezes catastr ficos Ao contr rio da ESD Eletrostatic Discharge ou descarga eletrost tica que danifica a placa apenas eletricamente o raio costuma danificar tamb m mecanicamente Trilhas da PCI placa de circuito impresso destru das buracos na placa inc ndio destrui o total de componentes explos o do encapsulamento s o apenas alguns dos exemplos de danos que o raio pode causar Mas o que fazer para proteger os equipamentos eletr nicos contra um raio O primeiro conceito importante que o engenheiro de campo ou desenvolvimento deve saber que n o existe uma prote o 100 segura O que fazemos diminuir os riscos de danos aos equipamentos e instala es atrav s de dispositivos de prote o Mas garantir que nenhum sistema ir queimar
9. nio com An lise de Espectro MDO4000 Mixed Domain Oscilloscope O Dominio Tempo Dominio Frequ ncia a 4 canais anal gicos 2500 MHz e 1 GHz largura de banda 16 canais digitais 1 canal RF 50 kHz 3 GHz e 50 kHz 6 GHz modelos de range de frequ ncia gt Ultra wide largura de banda de at 3 GHz Ferramentas de an lise de RF exclusivas marcadores display espectrograma linha RF vs tempo triggers avan ados de RF An lise e trigger de bus de dados paralelos padr o An lise e trigger de bus de dados serial opcional Fabricado na mesma plataforma do j conhecido M504000B O nico oscilosc pio 4 em 1 oscilosc pio analisador de espectro analisador l gico analisador de protocolo Conhe a a S rie MDO4000 da Tektronix o oscilosc pio com an lise de espectro revolucion rio Este muito mais que um novo oscilosc pio vai transformar o m todo que voc faz medidas Capture e correlacione sinais anal gicos digitais e RF para uma vis o completa do seu sistema Veja os dominios do tempo e frequ ncia numa unica tela Veja o espectro de RF em qualquer ponto do tempo e como ele se altera Rapidamente e eficientemente resolva os mais complicados problemas de projeto com um oscilosc pio t o bem integrado com o seu projeto Dois dom nios Um oscilosc pio revolucion rio Apenas com a Tektronix Veja como n s transformamos o seu teste Veja o oscilosc pio em a o analise a especifica o e
10. o fatores que devem ser consi derados para a minimiza o dos efeitos da EMI Lembrar que em altas frequ ncias os cabos se comportam como um sistema de transmiss o com linhas cruzadas e confusas refletindo energia e espalhando a de um cir cuito a outro Mantenha em boas condi es as conex es Conectores inativos por muito tempo podem desenvolver resist ncia ou se tornarem detectores de RF Um exemplo t pico de como a EMI pode afetar o comportamento de um componente eletr nico um capacitor que fique sujeito a um pico de tens o maior que sua tens o nominal especificada com isto pode se ter a degrada o do diel trico a espessura do diel trico limitada pela tens o de opera o do capacitor que pode produzir um gradiente de potencial inferior rigidez diel trica do material causando um mau funcionamento e em alguns casos a pr pria queima do capacitor Ou ainda podemos ter a altera o de correntes de polariza o de transistores levando os a satura o ou corte ou dependendo da intensidade queima de componentes por efeito Joule Em medi es e N o aja com neglig ncia omiss o irrespons vel imprud ncia a o irrespons vel ou imper cia quest es t cnicas e Lembre se cada planta e sistema t m os seus detalhes de seguran a Informe se deles antes de iniciar seu trabalho e Sempre que poss vel consulte as re gulamenta es f sicas assim como as pr ticas de seguran a d
11. ou estar ligado ao sistema equipotencial associado com a rea classificada em somente um ponto La Algumas dicas gerais envolvendo pain is de controle CCMs e instrumenta o Recomenda se o uso de filtro RFI e que sempre se conecte este filtro o mais pr ximo poss vel da fonte de ru do entre o filtro RFI e o drive Nunca misture cabos de entrada e de sa da Todos os motores acionados por inversores devem ser alimentados preferencialmente com cabos blindados aterrados nas duas extremidades Esta a recomenda o de todos os fabricantes de inversores Vale lem brar que as frequ ncias de comuta o variam de ka 35 kHz normalmente 30 kHz o que pode influenciar e muito o FF e Profibus PA Sempre que poss vel utilizar trafo isolador para a alimenta o do sistema de automa o Utilize repetidores em CCMs isolando galva nicamente evitando diferenciais de terra Para atender as exig ncias de prote o de EMI todos os cabos externos devem ser blindados exceto os cabos de alimenta o da rede A malha de blindagem deve ser conti nua e n o pode ser interrompida Certifique se de que cabos de diferentes zonas est o roteados em dutos separados Dentro do painel crie zonas distintas e recomeda se at ter chapas separadoras que serviram de blindagem Certifique se de que os cabos se cruzam em ngulos retos a fim de minimizar acoplamentos Use cabos que possuam valores de imped n cia de trans
12. reas classificadas Cuidados e recomenda es com o aterramento e shield no barramento PROFIBUS DP O shield a malha assim como a l mina de alum nio deve ser conectado ao terra funcional do sistema em todas as esta es via conector e cabo DP de tal forma a proporcionar uma ampla rea de conex o com a superf cie condutiva aterrada A m xima prote o se d com os todos os pontos aterrados onde se proporciona um caminho de baixa imped ncia aos sinais de alta frequ ncia Em casos onde se tem um diferencial de tens o entre os pontos de aterramento recomenda se passar junto ao cabeamento uma linha de equaliza o de potencial a pr pria calha met lica pode ser usada ou por exemplo um cabo AWG 10 12 Veja figura 33 Em termos de cabeamento recomen dado o par de fios tran ados com 100 de cobertura do shield As melhores condi es de atua o do shield se d o com pelo menos 80 de cobertura Quando se fala em shield e aterramento na pr tica existem outras maneiras de tratar este assunto onde h muitas controv rsias como por exemplo o aterramento do shield pode ser feito em cada esta o atrav s do conector 9 pin sub D veja figura 34 onde a carca a do conector d contato com o shield neste ponto e ao conectar na esta o aterrado Este caso por m deve ser ana lisado pontualmente e verificado em cada ponto a gradua o de potencial dos terras e se necess rio equalizar estes pontos
13. Alemanha Em meio a milhares de multinacionais presentes na gigantesca SPS IPC Dri ves 201l claro que encontrar amos pelo menos uma empresa brasileira A Altus de S o Leopoldo no Rio Grande do Sul com estande pr prio exibindo duas linhas de produtos o CLP Duo e o nov ssimo Nexto Com cerca de dois anos de merca do os CLPs da s rie DUO oferecem controle e supervis o de processos em um nico produto Equipado com um processador ARM7 conta com 42 portas de I O digitais e anal gicas com resolu o de 12 bits duas portas seriais que suportam tanto MODBUS RTU quanto qualquer protocolo desenvolvido para a aplica o Um diferencial interessante que o software de desenvolvimento de download livre n o necess rio nenhum tipo de registro ou licen a Dispon vel em Portugu s Espanhol e Ingl s ele conta com recursos de simula o e suporta seis linguagens de programa o diferentes sendo poss vel at usar mais de uma na mesma aplica o e Ladder Diagrams e Structure Text e Instruction List e Function Block Diagram e Sequential Function Charts e Continuous Function Chart J a linha Nexto a grande novidade O mais recente lan amento da empresa trata se de uma avan ada plataforma de automa o destinada a sistemas industriais complexos capaz de operar de forma distribu da e redundante Baseada na arquitetura PowerPC RISC 32bits a CPU Nexto veloz capaz de executar 145 mi
14. DE PE DE me ro voa gu pe go mit au H ara va bola dv ola SO Ds EUA DE OO ES 09 08 vu po po oo po HM EUR ae E EO DU po po ge DE DO DO EUR Som IE jm mm i E B E E E E B E E E E Ha E x K mw prn e A N A A DS a a 05 qo 0 DO O a primei rios hioo gp po go no doh p E densidade da Weidmiiller A Rockwell Automation Um dos itens apresentados pela Rockwell foi a nova s rie de controladores program veis de automa o Allen Bradley ControlLogix 5570 com mais mem ria mais velocidade e mais capacidade de processamento Al m disso a empresa ainda anunciou a dispo nibiliza o de informa es sobre mais de dez mil produtos no portal de dados EPLAN para facilitar a vida dos clientes Festo A tamb m alem Festo estava em casa Seu es tande exibia suas in meras solu es de acionamen tos eletricos e pneum ticos m dulos ethernet CAN e solu es de I O digital e anal gico claro que n o seria um estande da Festo se n o houvesse uma exibi o de suas impressionan l tes tecnologias bi nicas o SmartBird voava sobre E ac os bilita o desenvolvi o estande enquanto os engenheiros explicavam mento de solu es seu funcionamento Segundo a empresa o estudo ERRE simples e desse tipo de tecnologia permite criar solu es mais simples e eficientes para automa o i O estudo da 2011 Mecatr nica Atual Mmot cias Altus a nica brasileira expondo na
15. VAC 220 VAC 480 VAC e que est o associadas a alto n vel de comuta o tais como os CCMs ilu mina o distribui o de energia etc fontes geradoras de EMI comum que alimenta o AC prim ria apresente picos surtos os chamados spzkes e que degradam o terra AC e Terra limpo S o os que est o pre sentes em sistemas e circuitos DC tipicamente 24 VDC alimentando Mecatr nica Atual 2011 F7 Aterramento em multipontos a e aterramento na Pr tica b Neutro x Imped ncia de terra CLPs controladores e tendo sinais de aquisi o e controle de dados assim como redes digitais e Terra estrutural S o os aterramentos via estrutura e que for am o sinal a 0 V Tipicamente tem a fun o de gaiola de Faraday agindo como prote o a raios Observa o Terra de chassi ou car ca a usado como uma prote o contra choque el trico Este tipo de terra n o um terra de resist ncia zero e seu potencial de terra pode variar No entanto os circuitos s o quase sempre ligados terra para a preven o de riscos de choque Aterramento em um nico ponto O sistema de aterramento por um nico ponto pode ser visto na figura 6 onde o ponto marcante um nico ponto de terra do qual se tem a distribui o do mesmo para toda a instala o Esta configura o mais apropriada para o espectro de frequ ncias baixas e ainda atende perfeitamente a
16. a an lise de espectro no dom nio das frequ ncias mais comum no campo das telecomunica es onde o estudo e posterior ajuste da frequ ncia dos sinais transmitidos fundamental para a boa performance do sistema Contudo recentemente um novo modo de aplica o ganhou muita import ncia para o analisador de espectro a automa o industrial N o raro o encontrarmos em empresas nacionais fabricantes de equipamentos de automa o cujo faturamento devido em grande parte a exporta o Uma exig ncia comum dos consumidores internacionais a compatibilidade eletromagn tica A compatibilidade eletromagn tica EMC um conjunto de caracter sticas que garantem que determinado equipamento n o emite interfer ncias eletromagn ticas EMI acima dos n veis permitidos pelos rg os internacionais competentes A EMC passou a ser um fator de qualidade do produto Ora mas como um fabricante pode saber se seu produto est ou n o dentro da compatibilidade A que entra a utilidade do analisador de espectro Esse instrumento capaz de avaliar o n vel de emiss o eletromagn tica e o mais importante determinando qual ou quais sua s faixa s de frequ ncia s De posse dessa informa o a engenharia pode projetar filtros e adequar as t cnicas 750 oui Fonte Analisador de espectro Matching pad Z 750 Analisador de espectro Diagrama de blocos das op es de liga
17. bens e servi os que possam ocorrer no futuro e assim diminuirem a exporta o de seus pa ses de origem para o Brasil Al m de tudo temos ainda um fato novo que o Pr Sal e suas enormes reservas petrol feras Muitas feiras de neg cios tamb m est o se instalando aqui vindas da Europa e dos EUA Nesta edi o mostramos a feira alem SPS IPC Drives 2011 que teve a co bertura jornal stica do nosso enviado especial Daniel Appel L encontramos uma nica empresa brasileira que pela segunda vez marcou presen a neste evento a Altus de S o Leopoldo no Rio Grande do Sul que n o olvida esfor os para ampliar suas exporta es uma pena que s ela estava tentando maior internacionaliza o de suas vendas E a sua empresa n o vai se esfor ar tamb m para se internacionalizar H lio Fittipaldi Submiss es de Artigos Artigos de nossos leitores parceiros e especialistas do setor ser o bem vindos em nossa revista Vamos ana lisar cada apresenta o e determinar a sua aptid o para a publica o na Revista Mecatr nica Atual Iremos trabalhar com afinco em cada etapa do processo de submiss o para assegurar um fluxo de trabalho flex vel e a melhor apresenta o dos artigos aceitos em vers o impressa e online Os artigos assinados s o de exclusiva responsabilidade de seus autores vedada a reprodu o total ou parcial dos textos e ilustra es desta Revista bem como a industrializa o e ou comercializa o
18. carca as dos equipamentos em uma linha de equipotencial de terra do lado n o seguro Os terras do lado n o seguro com o lado seguro s o separados A condi o de aterramento m ltiplo tamb m comum onde se tem uma prote o Mecatr nica Atual 2011 Cabo Profibus DP Instala o adequada a EMC com linha de equaliza o de potencial Interface Junction Box ou DP ou PA ICaixa de distribui o LEP Linha de Equaliza o de potencial Instala o com ponto central terra Interface Junction Box ou DP ou PA Caixa de distribui o Transmissor UR DO Posicionador Saida de LEP Linha de Equaliza o de potencial terra Local mais efetiva s condi es de alta frequ ncia e ru dos eletromagn ticos Este m todo preferencialmente adotado na Alemanha e em alguns pa ses da Europa Neste m todo o shield aterrado no ponto de terra do ne gativo da fonte ou da barreira de seguran a intr nseca do lado seguro e al m disso no terra das caixas de jun es e nas carca as dos equipamentos sendo estas tamb m aterradas pontualmente no lado n o seguro Uma outra condi o seria complementar a esta por m os terras seriam aterrados em conjunto em uma linha equipotencial de terra unindo o lado n o seguro ao lado seguro Veja a figura 32 Para mais detalhes sempre consultar as normas de seguran a do local Recomenda se utilizar a IEC 60079 14 como refer ncia em aplica es em
19. com seguran a sejam operados com confiabilidade e efici ncia Os Sistemas Instrumentados de Segu ran a SIS s o os sistemas respons veis pela seguran a operacional e que garantem a parada de emerg ncia dentro dos limites considerados seguros sempre que a opera o ultrapassar estes limites O objetivo prin cipal se evitar acidentes dentro e fora das f bricas como inc ndios explos es danos aos equipamentos prote o da produ o e da propriedade e mais do que isso evitar riscos de vidas ou danos sa de pessoal e impactos catastr ficos para a comunidade Deve se ter de forma clara que nenhum sis tema totalmente imune a falhas e sempre deve proporcionar mesmo em caso de falha uma condi o segura Durante muitos anos os sistemas de se guran a foram projetados de acordo com os padr es alem es DIN V VDE 0801 e DIN V 19250 que foram bem aceitos durante anos pela comunidade mundial de seguran a e que culminaram com os esfor os para um padr o mundial a IEC 61508 que serve hoje de guarda chuva em seguran as operacionais envolvendo sistemas el tricos eletr nicos e dispositivos program veis para qualquer tipo de ind stria Este padr o cobre todos os sistemas de seguran a que t m natureza eletromec nica Os produtos certificados de acordo com a IEC 61508 devem tratar basicamente 3 tipos de falhas e Falhas de hardware rand micas e Falhas sistem ticas e Falhas de causas comuns A
20. dos aparelhos ou id ias oriundas dos textos mencionados sob pena de san es legais As consultas t cnicas referentes aos artigos da Revista dever o ser feitas exclusivamente por cartas ou e mail A C do Departamento T cnico S o tomados todos os cuidados razo veis na prepara o do conte do desta Revista mas n o assumimos a responsabilidade legal por eventuais erros principalmente nas montagens pois tratam se de projetos experimentais Tampouco assumimos a responsabilidade por danos resultantes de imper cia do montador Caso haja enganos em texto ou desenho ser publicada errata na primeira oportunidade Pre os e dados publicados em an ncios s o por n s aceitos de boa f como corretos na data do fechamento da edi o N o assumimos a responsabilidade por altera es nos pre os e na disponibilidade dos produtos ocorridas ap s o fechamento Estrutura Met lica i Terra Seguro Dutos de ar e ventila o E LZ I Escadas apoios etc pa es n o a maior Indice de Anunciantes Metaltex Mosaico Jomafer Tektronix Mectrol Omron 24 E Analisadores de Espectro Descarga Atmosf rica Dicas de blindagem e aterramento em Automa o Industrial WirelessHART e o modelo OSI SIS parte 3 SPLICE PARA O AREAS CAS PERT ES PASSO A PASAJE ERUTMAAS TALEE OF ATAW novatec A Metaltex oferece Solu es completas em automa o industrial Linhas de produt
21. e elementos de atua o algumas falhas funcionais podem ser reduzidas atrav s da utiliza o de diversos hardwares e ou softwares As falhas dependentes devem ser modela das de modo diferente j que poss vel que ocorram falhas m ltiplas simultaneamente Do ponto de vista da modelagem as falhas dependentes dominantes s o falhas de causa comum As falhas de causa comum s o o resultado direto de uma causa b sica comum Um exemplo disso a interfer ncia de ra diofrequ ncia que causa a falha simult nea de m dulos m ltiplos A an lise desse tipo de falhas bastante complexa e exige um profundo conhecimento do Sistema tanto em n vel de hardware e de software quanto do pr prio ambiente Certamente com equipamentos e ferra mentas certificadas de acordo com o padr o IEC 61508 tem se o conhecimento das taxas de falhas dos produtos facilitando c lculos e arquiteturas de seguran a Conclus o Em termos pr ticos o que se busca a redu o de falhas e consequentemente a redu o de paradas e riscos operacionais Busca se o aumento da disponibilidade operacional e tamb m em termos de pro cessos a minimiza o da variabilidade com consequ ncia direta no aumento da lucratividade Nos pr ximos artigos desta s rie veremos mais detalhes sobre SIS Na quarta parte abordaremos o Processo de Verifica o de SIF MA eo O O analog digital RF O Primeiro Oscilosc pio de M ltiplo Dom
22. efeito de cancelamento reduzir o ru do e manter constantes as propriedades el tricas do meio por toda a sua extens o automa o Cabo de Pot ncia Alta tens o O transiente acoplado Cabo via shield para o terra Profibus Pickup F14 Interfer ncia entre cabos o acoplamento capacitivo entre cabos induz transientes pickups eletrost ticos de tens o Fio condutor para garantir ohield ou malha Interfer ncia o contato no caso de A corros o na rea de contato A calha met lica prov prote o eletromagn tica O aterramento prov prote o eletrost tica F15 Exemplo de prote o contra transientes melhor solu o contra corrente de Foucault dVru do lri S Ae Cabo 4 ruido C di Iru do e 8 85 x 10 12 F m F16 Acoplamento capacitivo entre condutores a uma dist ncia D Cabo Cabo de pot ncia de pot ncia V tima par de dados Modo Diferencial Modo Comum F17 Acoplamento indutivo entre condutores 2011 Mecatr nica Atual automa o Campo eletromagn tico Cabo si de sinal Plano de refer ncia de terra Acoplamento Campo Cabo F18 Acoplamento indutivo entre cabo e campo Cabo de Pot ncia Cabo Profibus 5A Campo eletromagn tico Cabo gt Si 3 Device de sinal Device 1 2 Loop de terra h Acoplamento Campo Loop F19 Acoplamento indutivo entre cabo e loop de terra Com o cabo iran ado as correntes induzidas
23. em s rie com a entrada poder fornecer bons resultados Diagrama b funciona como um receptor de r dio sendo comuns modelos que disponibilizam uma sa da de udio onde podemos ligar um pe queno alto falante Caso fa amos o ajuste da frequ ncia entre 560 kHz e 1600 kHz por exemplo poderemos ouvir as esta es de AM MA e Elimina sistemas de lubrifica o externa e Redu o do custo de manuten o e Propicia lubrifica o cont nua sem intervalos titikim B km taiii Tempo de vida til km Evita aspers o e n voa de leo no ambiente e Aumento da vida til do conjunto Comjajs rieJE2 obtemosjumjaumentojconsider vell dojintervalojde lubrifica ojemjat j100 vezes AUTORIZADO EXCLUSIVO NO BRASIL CERTIFICATIONS HIWIN Descargas Atmosf ricas s chuvas de ver o no Brasil costumam causar efeitos tr gi cos para os equipamentos eletr nicos atrav s das descargas atmosf ricas ce uma TV queimada j algo desagrad vel imaginem como se sente o microempres rio que teve um dos seus dois tornos equipados com CNC literalmente torrado por um raio Al m de uma salgada fatura de reparo 50 da sua produ o estar comprometida por v rios dias inten o deste artigo analisar a anatomia da descarga el trica raio procurando desmistificar esse fen meno e propor algumas solu es para proteger seu patrim nio Alexandre Capelli Como ocorre
24. guagens de opera o Os erros de software do fornecedor podem ser minimizados ao se assegurar um bom projeto de software e a observ ncia dos procedimentos de codifica o e testes realiza o de testes independentes por outras organiza es tamb m pode ser muito til Os erros de software desenvolvidos pelo usu rio incluem erros no programa aplicativo diagn sticos e rotinas de interface do usu rio displays etc Engenheiros especializados em software de sistemas de seguran a podem ajudar a minimizar os erros de software do usu rio Deve se realizar tamb m testes exaustivos dos softwares 4 Erros de intera o humana Aqui se incluem os erros de projeto e de opera o da interface homem m quina do sistema de seguran a os erros cometidos durante testes peri dicos do sistema de se guran a e durante a manuten o de m dulos defeituosos do sistema de seguran a Os erros de manuten o podem ser reduzidos atrav s de um bom diagn stico do sistema de seguran a que identifique o m dulo defeituoso e que inclua indicadores de falha nos m dulos defeituosos Vale lembrar aqui que n o existe um diagn stico perfeito ou a prova de falhas 5 Erros de projeto do hardware Entre esses erros incluem se os erros do projeto de fabrica o dos CLPs sensores e atuadores bem como os erros do usu rio na interface entre o sistema de seguran a e o processo Em configura es redundantes de CLPs sensores
25. na ocorr ncia de um raio imposs vel Prote es Contra Descargas Atmosf ricas Para efeito de an lise vamos dividir as prote es em duas categorias externas planta im vel e internas Prote es externas planta A ABNT Associa o Brasileira de Normas T cnicas tem uma norma espec fica para prote o de estruturas contra descargas atmosf ricas a NBR 5419 A norma in ternacional Protection of Structures Against Lighting a IEC 1024 A tabela 1 o resultado emp rico de estudos realizados das v rias normas e define o n vel de prote o Quanto maior o n vel tanto maior a quantidade de elementos e recursos utilizados na instala o Neste artigo faremos a an lise de dois dispositivos de prote o externos planta p ra raios de Franklin e a gaiola de Faraday P ra raios de Franklin Essa t cnica foi proposta por Franklin e seu princ pio de funcionamento o de criar uma alta concentra o de cargas el tricas Conector Isolador needs Bra adeira I Haste G 0 5 m fp 1 Cabo de descida SNE flo Isolador s Arma o met lica do espa ador foldana Bra adeira Cabo de descida Aterramento ngulos de Prote o Grau de prote o Altura M xima h da Ponta da Haste ao Solo m que juntamente com um campo el trico intenso produz a ioniza o do ar Com o rompimento da rig
26. o b sica de refer ncia de potencial do circuito eletr nico Para atender as fun es anteriores desta cam se tr s caracter sticas fundamentais e Capacidade de condu o e Baixo valor de resist ncia e Configura o de eletrodo que pos sibilite o controle do gradiente de potencial Independentemente da finalidade pro te o ou funcional o aterramento deve ser nico em cada local da instala o Existem situa es onde os terras podem ser separados por m precau es devem ser tomadas Pobre para altas frequ ncias gt E Curto melhor para altas frequ ncias Curto melhor para frequ ncias at 3 MHz Melhor solu o garantindo o melhor contato F4 Material para Equipotencializar Em rela o instala o dos componentes do sistema de aterramento alguns crit rios devem ser seguidos e O valor da resist ncia de aterramento n o deve se modificar consideravel mente ao longo do tempo e Os componentes devem resistir s condi es t rmicas termomec nicas e eletromec nicas Os componentes devem ser robustos ou mesmo possuir prote o mec nica adequada para atender s condi es de influ ncias externas e Deve se impedir danos aos eletrodos e as outras partes met licas por efeitos de eletr lise Equipotencializar A defini o de equipotencializar deixar tudo no mesmo potencial o que significa na pr tica minimizar a diferen a de potencial para reduzir acid
27. o do Analisador de Espectros construtivas do seu produto para que esse torne se compat vel Caso o fabricante n o possua esse instru mento ele ser obrigado a recorrer a entidades de Consultoria externas a empresa o que nem sempre uma boa op o econ mica Claro que a compra de um analisador de espectro deve ser estudada em rela o ao 77 AU CTROLO F li AUTOMA O INDUSTRIAL Auto lubrificante Fusos de Esferas E2 e Aumenta o intervalo de lubrifica o e Tanque de leo recarreg vel custo da sua aus ncia Nem sempre a compra a melhor op o Conclus o Alguns analisadores de espectro podem operar em ambas as modalidades FFT e heter dino Como o leitor deve ter perce bido no modo heter dino o instrumento MENOR IMPACTO AMBIENTAL instrumenta o Op es de liga o do Analisador Semelhante maioria dos instrumentos utilizados em telecomunica es o analisador de espectro tem sua entrada de RF com uma imped ncia de 50 Q Algumas medidas entretanto exigem imped ncias de 75 Q circuitos de CATV por exemplo Diversos modelos de analisadores possuem entrada extra de 75 Q para essa finalidade por m caso ela n o esteja dispon vel poss vel fazer o casamento das imped ncias atrav s de um pequeno transformador Esse dispositivo conhecido como matching pad Diagrama a Ainda sim no caso de nem ele estar dispon vel um resistor de 25 Q ligado
28. o humana e erros de projeto do hardware Nos modelos de Markov as falhas funcionais s o separadas em falhas segu ras e falhas perigosas Sup e se que uma Mecatr nica Atual 2011 falha funcional segura resultar em um trip esp rio De modo similar uma falha funcional perigosa resultar em um estado de falha para atuar isto aquela em que o sistema n o estar dispon vel para parar o processo A avalia o da taxa de falha funcional deve levar em considera o muitas causas poss veis como por exemplo 1 Erros de projeto do sistema de seguran a Aqui se incluem erros de especifica o l gica do sistema de seguran a escolha de arquitetura inadequada para o sistema sele o incorreta de sensores e atuadores erros no projeto da interface entre os CLPs e os sensores e atuadores 2 Erros de implementa o do hardware Esses erros incluem erros na liga o dos sensores e dos atuadores aos CLPs A proba bilidade de erro cresce com a redund ncia de E S se o usu rio tiver que ligar cada sensor e cada atuador a v rios terminais de E S A utiliza o de sensores e atuadores redundantes tamb m acarretar em uma maior probabilidade de erros de liga o 3 Erros de software Esses erros incluem os erros em softwares desenvolvidos tanto pelo fornecedor quanto pelo usu rio Os softwares de fornecedores tipicamente incluem o sistema operacional as rotinas de E S fun es aplicativas e lin
29. para redes wireless de sensores Mecatr nica Atual 2011 not cias EAR p D DO m h w I Em EEL EEE 5 Weidm ller qa 3 A alem Weidm ller tem uma linha completa A TRE E E EERREI EE de solu es para conectividade industrial cabea mento conectoriza o conex o identifica o e roteamento de sinais Seus produtos v o desde alicates de crimpar at solu es completas de infraestrutura de comunica o para parques de gera o de energia e lica Com um portf lio t o grande o estande da Weidmiiller se destacava no pavilh o 9 Em exibi o estavam interfaces de conex o para sensores e atuadores ferramentas para cabeamento da linha stripax rel s para sistemas de seguran a e placas de interface DCS al m do lan amento mais recente os terminais de alta densidade do tipo PUSH IN Esses terminais s o compactos e t m grande quantidade de conex es Para remover um fio basta utilizar uma chave de fenda pequena ou at mesmo uma caneta para soltar a trava e simples mente pux lo Inserir um fio ainda mais f cil s inseri lo no ponto desejado que o terminal o travar no local automaticamente Segundo Arnd Schepmann gerente de proces sos global da empresa os novos terminais reduzem o tempo de manuten o e tamb m o espa o reque rido para a organiza o dos cabos e s o uma das grandes apostas da empresa no momento i dE RO BE DO DO mino 08 88 08 08 DE OS 09 OU DU DE
30. processos industriais Nesta s rie de artigos abordaremos o WirelessHARTIM A evolu o do protocolo HART O protocolo HART possui uma grande base instalada com mais de 25 milh es de equipamentos Introduzido em 1989 tinha a inten o inicial de permitir f cil calibra o ajustes de range e damping de equipamentos anal gicos Foi o primeiro protocolo digital de co munica o bidirecional que n o afetava o sinal anal gico de controle Este protocolo tem sido testado com sucesso em milhares de aplica es em v rios segmentos mesmo em ambientes perigosos O HART permite o uso de mestres um console de engenharia na sala de controle e um segundo mestre no campo por exemplo um aptop ou um programador de m o Em termos de perfor mance podemos citar como caracter sticas do HART e Comprovado na pr tica projeto sim ples f cil opera o e manuten o e Compat vel com a instrumenta o anal gica e Sinal anal gico e comunica o di gital e Op o de comunica o ponto a ponto ou multidrop e Flex vel acesso de dados usando se at dois mestres e Suporta equipamentos multivari veis e 500 ms de tempo de resposta com at duas transa es Sincroniza o de tempo e time stamping adicionado a transfer ncia r pida seguran a encriptografia decodifica o PV Trending Rede mesh e star PV com Status lags longos Monitora o de Processos Diagn sticos Configura
31. raios de Franklin formando assim uma prote o eficiente Desse modo qualquer raio que caia sobre o pr dio ser desviado pelos cabos laterais e absorvido pela terra Prote es Internas a planta Bem uma vez que o im vel esteja instalado dentro das normas t cnicas de seguran a podemos esquecer os problemas com raios certo Errado Estar em conformidade com a NBR 5419 significa que as pessoas e equipa mentos est o protegidos apenas caso o raio caia sobre o im vel por m ele poder cair na linha de transmiss o de energia que alimenta as instala es Quando um raio cai sobre uma linha de transmiss o conforme vemos na figura 15 a sobretens o associada caminha em dois sentidos Uma delas vai do receptor de energia f brica para o gerador e a outra do gerador para o receptor Parte dessa sobretens o absorvida pelo aterramento da torre de transmiss o por m outra parte pode chegar ao consumidor a que est o perigo Para evitar a queima de equipamentos eletr nicos internos instala o existem v rios tipos de protetores contra descargas atmosf ricas sobretens es na linha de alimenta o CA em ind strias Por m vamos classific los em dois grupos cen telhadores e varistores Centelhadores O funcionamento do centelhador bastante simples de entender A t cnica facilitar a ioniza o do ar em um ambiente controlado A figura 16 traz um centelhador da Phoenix Contac
32. t cnicos de campo j deve ter passado a experi ncia de encon trar placas eletr nicas queimadas por descargas atmosf ricas Caso o fen meno n o fique evidente placa torrada muitas vezes o cliente n o acredita que o dano foi causado por um raio nessa hora que come am as eternas discuss es sobre os termos de garantia O circuito abaixo e um dedo duro de sobretens es O princ pio de funcionamento simples lt Quando uma sobretens o ocorre o varistor assume valores hmicos extre Velas de igni o E E E mamente baixos o que provoca a queima S S S do fusivel AARAA ER E E E E E A r Imediatamente a l mpada n on ioniza se indicando que ocorreu uma sobretens o naquela s fase s Mesmo ap s desligada a alimenta o o fen meno fica registrado pela queima do fus vel Est a o libi que voc precisa para convencer o cliente O circuito pode ser mono ou trif sico FA Improvisa o de um centelhador IS I io B a ia mudas terra V1 V2 V3 gt Varistor 120V S20K L1 L2 L3 L mpada N on NE 2 ou similar F1 F2 F3 Fus vel mini de vidro 100 mA 250V Vers o Trif sica FB Circuitos dedo duro de sobretens o 2011 Mecatr nica Atual EMC e a KA i EO asas rorrrorrrovovevrros Princ pio de funcionamento FLT 60 400 A Pulso de tens o para disparo 1 Igni o atrav s de sobretens o 2 O arco
33. Analise de Circus CSPE Cem eo mi mina E io Co LO a is q ie heee ro fo pa Automa o Industrial Controle do movimento e processos continuos COSMOS COSME Aka E COSMOS tor E COSMOS FAA Plataforma CAE do SolidWorks F il AR WWw novasaber com br automa o Dicas de blindagem e aterramento em Automa o Industrial conviv ncia de equipamentos em diversas tecnolo gias diferentes somada inadequa o das instala es facilita a emiss o de energia eletromagn tica e com isso comum que se tenha problemas de compa tibilidade eletromagn tica Irazemos neste artigo algumas dicas para minimizar os problemas causados pela EMI interfer ncia eletromagn tica N saiba mais Aterramento El trico Saber Eletr nica 329 O uso de Canaletas Met licas Minimizando as Correntes de Foucault em Instala es PROFIBUS Mecatronica Atual 48 Protetor de Transientes em redes PROFIBUS Mecatronica Atual 45 Aterramento Blindagem Ru dos e dicas de instala o C sar Cassiolato EMC for Systems and Installations Part 2 EMC techniques for installations Eur Ing Keith Armstrong Site de fabricante WWW smar com br WWW system302 com br C sar Cassiolato Diretor de Marketing Qualidade e Engenharia de Projetos e Servi os Smar Equipamentos Industriais a energia que causa resposta indesej vel er equipamento e que p
34. Ano 10 n 53 2011 Europa 3 90 Brasil R 14 90 Wwww mecatronicaatual com br MECATR NIF AUTOMA O Industrial de Processos E MANUFATURA Blindagem e Aterramento na Miutoma o Industrial Analisadores c de WirelessHART z E Tecnologia de V cuo Sistemas de Vis o Manipuladores FESTO Este o componente cada vez mais exigido pelo setor eletr nico precis o Quanto mais as exig ncias avan am mais a Festo val frente trazendo inova es e sistemas de movimenta o com total qualidade e precis o Garras V cuo sensores sistemas de vis o eixos el tricos v lvulas r pidas e muito mais para o sucesso do setor a Festo com voc conectada ao desenvolvimento da ind stria eletroeletr nica Festo Gente movida a inova o www festo com br TAD je mos a Valvula R pida Diretor H lio Fittipaldi MECATR NICA Editor e Diretor Respons vel H lio Fittipaldi Revis o T cnica Eut quio Lopez Reda o Elizabete Rossi Publicidade Caroline Ferreira Designer Diego Moreno Gomes Colaboradores Alexandre Capelli C sar Cassiolato Capa llustra o sobre foto do Stock XCHNG www sxc hu Impress o Parma Gr fica e Editora Distribui o Brasil DINAP Portugal Logista Portugal tel 121 9267 800 www mecatronicaatual com br fone 11 2095 5335 fax 11 2098 3366 atendimento das 8 30
35. Fus vel Falha El trica Curto Circuito Falha na Fonte Porta OU indica que a sa da do evento ocorre quando h uma entrada de qualquer tipo Porta E indica que a sa da do evento ocorre somente quando h uma entrada simult nea de todos os eventos Porta de Inibi o indica que a sa da do evento ocorre quando acontece a entrada e a condi o inibidora satisfeita Porta de Restri o indica que a sa da do evento ocorre quando a entrada acontece e o tempo espec fico de atraso ou restri o expirou EVENTO B SICO representa a Falha B sica do equipamento ou falha do sistema que n o requer outras falhas ou defeitos adicionais EVENTO INTERMEDI RIO representa uma falha num evento resul tado da intera o com outras falhas que s o desenvolvidas atrav s de entradas l gicas como as acima descritas EVENTO N O DESENVOLVIDO representa uma falha que n o examinada mais porque a informa o n o est dispon vel ou porque suas consequ ncias s o insignificantes EVENTO EXTERNO representa uma condi o ou um evento que suposto existir como uma condi o limite do sistema para an lise TRANSFER NCIAS indica que a rvore da falhas desenvolvida de forma adicional em outras folhas Os s mbolos de transfer ncia s o identificados atrav s de n meros ou letras F3 S mbolos L gicos usados na FTA Mecatr nica Atual 2011 m veis tolerantes a falha e ou de falh
36. TEC 61508 dividida em 7 partes das quais as 4 primeiras s o mandat rias e as 3 restantes servem de guias de orienta o Part 1 General requirements Part 2 Requirements for E E PE safety related systems e Part 3 Software requirements e Part 4 Definitions and abbrevia tions e Part 5 Examples of methods for the determination of safety integrity levels e Part 6 Guidelines on the application of IEC 61508 2 and IEC 61508 3 e Part 7 Overview of techniques and measures Este padr o trata sistematicamente todas as atividades do ciclo de vida de um SIS Sistema Instrumentado de Seguran a e voltado para a performance exigida do sistema isto uma vez atingido o n vel de SIL n vel de integridade de seguran a desej vel o n vel de redund ncia e o intervalo de teste ficam a crit rio de quem especificou o sistema A IEC 61508 busca potencializar as melhorias dos PES Programmable Elec tronic Safety onde est o inclu dos os CLPs sistemas microprocessados sistemas de controle distribu do sensores e atuadores inteligentes etc de forma a uniformizar os conceitos envolvidos Superaquecimento do motor Falha Primaria no motor ferramentas Evento de Topo Corrente Excessiva no Motor Corrente Excessiva Falha no Fus vel no Circuito Falha El trica Curto Circuito F1 Exemplo de FTA Recentemente v rios padr es sobre o desenvolvimento projeto e manuten o
37. a o possa gerar intermit ncias em equipamentos em suas proximidades Enquanto a maioria dos fabricantes toma os devidos cuidados em termos de projetos para minimizar este efeito a imunidade completa n o poss vel Algumas t cni cas ent o de layout fia o aterramento e blindagem contribuem significativamente nesta minimiza o A redu o da EMI ir minimizar os custos iniciais e futuros problemas de fun cionamento em qualquer sistema Objetivo de projeto e layouts Um dos principais objetivos ao se pro jetar manter todos os pontos comuns de retornos de sinal no mesmo potencial Com a alta frequ ncia no caso de inversores at 300 MHz harm nicas s o geradas pelos amplificadores de comuta o e nestas fre qu ncias o sistema de terra se parece mais 2011 Mecatr nica Atual automa o com uma s rie de indutores e capacitores do que um caminho de baixa resist ncia O uso de malhas e tran as ao inv s de fios fios curtos s o melhores para altas frequ ncias que interligam nos pontos de aterramento t m uma efici ncia maior neste caso Outro importante objetivo minimizar o acoplamento magn tico entre circuitos Este geralmente conseguido por separa es m nimas e roteamento segregado dos cabos O acoplamento por radiofrequ ncia minimizado com as devidas blindagens e t cnicas de aterramento Os transientes surges s o minimizados com filtros de linha e supressores de energia
38. a figura 4 Com a polaridade invertida uma segunda descarga acontece por m agora da terra solo para a nuvem Resumindo o raio ocorre em duas etapas primeira descarga nuvem para a terra e segunda descarga terra para nuvem A descarga de retorno mais r pida que a primeira e propaga se com uma velocidade aproximada de 30 000 km seg e pode atingir mais de 1 000 000 amperes Como veremos mais adiante o fen me no t o r pido que n o podemos perceber Tempo de meia cauda energia NEN E sd O cor rafa E es de kw 4 a 10 kWh 1 2 ps 50 ps di dt 5 5 kA ps visualmente quando termina uma descarga e come a a outra o que nos causa a impress o de existir apenas uma delas Vale a pena lembrar que quando falamos no sentido de propaga o do raio analisamos o sentido real da corrente el trica que do polo negativo para o positivo Quando falamos que a corrente circula do polo positivo para o negativo estamos nos referindo ao sentido convencional que n o se aplica aos raios A figura 5 ilustra a forma de onda de um raio O intervalo destacado como frente de onda o respons vel pela a o fulminante do raio pois al m de ocorrer muito rapida mente o fen meno atinge seu valor m ximo At a extin o completa do raio t rmino da cauda teremos aproximadamente 200 ps que corresponde dura o do raio Apenas como comparativo uma piscada do olho humano dura em m dia 100 ms p
39. a segura microcomputadores e conceitos de software hoje j se pode projetar sistemas eficientes e seguros com custos adequados a esta fun o O grau de complexidade de SIS depende muito do processo considerado Aquecedores reatores colunas de craqueamento caldeiras e fornos s o exemplos t picos de equipamen tos que exigem sistemas de intertravamento de seguran a cuidadosamente projetados e implementados O funcionamento adequado de um SIS requer condi es de desempenho e diagn s ticos superiores aos sistemas convencionais opera o segura em um SIS composta de sensores programadores l gicos proces sadores e elementos finais projetados com a finalidade de provocar a parada sempre que houver limites seguros sendo ultrapassados por exemplo vari veis de processos como press o e temperatura acima dos limites de alarme muito alto ou mesmo impedir o funcionamento em condi es n o favor veis s condi es seguras de opera o Exemplos t picos de sistemas de segu ran a e Sistema de Shutdown de Emerg ncia ESD e Sistema de Shutdown de Seguran a SSD e Sistema de Intertravamento de Se guran a e Sistema de Fogo e G s Vimos no artigo anterior na segunda parte alguns detalhes sobre Engenharia de Confiabilidade Veremos agora sobre modelos usando sistemas em s rie e paralelo rvores de falhas Fault Trees modelo de Markov e alguns c lculos An lise de Falhas rvore de F
40. a a arquitetura do WirelessHART de acordo com o modelo OSI O stack do WirelessHART possui 5 camadas layers physical layer data link layer network layer transport layer e appli cation layer Al m disso o network manager central respons vel por todo roteamento e scheduling da rede Physical layer O WirelessHARTIM adota uma ar quitetura utilizando o meio f sico em uma rede Mesh baseada no IEEE 802 15 4 operando na faixa de 2 4 GHz Os r dios utilizam o m todo de DSSS espalhamento espectral com sequenciamento direto ou salto de canais FHSS Spread Spectrum de salto de frequ ncias para uma comunica o segura e confi vel assim como comunica o sincronizada entre os dispositivos da rede utilizando TDMA Time Division Multiple Acess Os canais s o numerados de 11 a 26 com gap de frequ ncia de 5 MHz entre dois canais adjacentes Data Link layer Uma das caracter sticas do Wireless HART a sincroniza o da comunica o no data link layer Opera na frequ ncia de 2 4 GHz ISM usando o Time Division Multple Access TDMA para sincronizar a comunica o entre os v rios equipamentos da rede Toda a comunica o realizada dentro de um s ot de tempo de 10 ms Slots de tempo formam um superframe O WirelessHART M suporta chavea mento de canais channel hopping figura 6 a fim de evitar interfer ncias e reduzir os efeitos de esvanecimento multipercurso multi path fadings Canais ond
41. a de sinais para o aterramento de circuitos mais sens veis e Terra de ru do para o aterramento de comandos rel s circuitos de alta pot ncia CCMs por exemplo e Terra de equipamento para o ater ramento de racks pain is etc Sendo estes tr s circuitos conectados ao condutor de prote o figura 11 Os sinais podem variar devido a e Flutua o de tens o e Harm nicas de corrente e RE conduzidas e radiadas e Transit rios condu o ou radia o e Campos Eletrost ticos e Campos Magn ticos e Reflex es o Crosstalk e Atenua es o Jitter ru do de fase As principais fontes de interfer ncias s o e Acoplamento capacitivo intera o de campos el tricos entre condutores e Acoplamento indutivo acompanhadas por um campo magn tico O n vel de perturba o depende das varia es de corrente di dt e da indut ncia de acoplamento m tuo Ib lc la lb lc Cabo de sinal automa o F10 Loop de terra Equipamento 1 Cabo de sinal Interfer ncia tp Corrente de loop Direren a de Potencial DDP Equipamento 2 F11 Aterramento ao n vel dos equipamentos na pr tica e Condu o atrav s de imped ncia comum aterramento Ocorre quando as correntes de duas reas diferentes passam por uma mesma imped ncia Por exemplo o caminho de aterra mento comum de dois sistemas Acoplamento Capacitivo O acoplamento capacitivo r
42. ade de uma falha acontecer a partir de eventos mais espec ficos O exemplo dado na figura 2 mostra uma rvore aplicada ao problema de superaquecimento em um motor el trico utilizando elementos l gicos A an lise da rvore de Falhas foi desenvol vida no in cio dos anos 60 pelos engenheiros da Bell Telephone Company Simbolos L gicos usados na FTA A realiza o da FTA uma representa o gr fica da inter rela o entre as falhas de equipamentos ou de opera o que podem resultar em um acidente espec fico Os s mbolos exibidos na figura 3 s o usados na constru o da rvore para representar esta inter rela o Modelos de Markov Um modelo de Markov um diagrama de estado onde se identificam os diversos estados de falha de um sistema Os estados s o ligados por arcos identificados com as taxas de falha ou as taxas de reparo que levam o sistema de um estado para outro vide figura 4 e figura 5 Os modelos de Markov s o conhecidos tamb m como dia gramas de espa o de estados ou diagramas de estado O espa o de estados definido como o conjunto de todos os estados em que o sistema pode se encontrar Para um determinado sistema um mo delo de Markov consiste em uma lista dos estados poss veis desse sistema os caminhos F4 Exemplo de modelo de Markov System OK Unit A Fail Unit B OK P Failure A System OK Unit A OK 0 P Failure B System OK Unit A OK ferramentas ADD ASD Fai
43. alha a situa o do Pro fibus DP e os loops de terra Prote o com o uso de canaletas met licas Veremos a seguir o uso de canaletas met licas na minimiza o de correntes de Foucault figura 24 O espa amento entre as canaletas facilita a perturba o gerada pelo campo magn tico ele eee ben sannbacd os o o Lagenn automa o F22 Efeito de acoplamento indutivo em cabos paralelos a minimiza o do efeito de acoplamento indutivo em cabos torcidos b exemplo de ru do por indu o c exemplo de Cabos Profibus pr ximos a cabo de pot ncia d Al m disso esta descontinuidade pode facilitar a diferen a de potencial entre cada segmento da canaleta e no caso de um surto de corrente gerado por exemplo por uma descarga atmos f rica ou um curto a falta de continuidade n o permitir que a corrente circule pela canaleta de alum nio e consequentemente n o proteger o cabo Profibus O ideal que se una cada segmento com a maior rea de contato poss vel o que ter uma maior prote o indu o eletromagn tica e ainda que se tenha entre cada segmento um condutor de cada lado da canaleta com comprimento o menor poss vel para garantir um caminho alternativo s correntes caso haja um aumento de resist ncia nas jun es entre os segmentos Com a montagem adequada da canaleta de alum nio o campo ao penetrar na placa de alum nio da canaleta produz um fluxo magn tico vari ve
44. alhas Fault Trees Existem algumas metodologias de an lises de falhas Uma delas e bastante utilizada a an lise da rvore de falhas Fault Tree Analysis FTA que visa melhorar a con fiabilidade de produtos e processos atrav s da an lise sistem tica de poss veis falhas e suas consequ ncias orientando na ado o de medidas corretivas ou preventivas O diagrama da rvore de falhas mos tra o relacionamento hier rquico entre os modos de falhas identificados O processo de constru o da rvore tem in cio com a percep o ou previs o de uma falha que a seguir decomposto e detalhado at eventos mais simples Dessa forma a an lise da r vore de falhas uma t cnica top down pois parte de eventos gerais que s o desdobrados em eventos mais espec ficos Na figura 1 mostrado um exemplo de um diagrama FTA aplicado a uma falha em um motor de el trico O evento inicial que pode ser uma falha observada ou prevista chamado de evento de topo e est indicado pela seta azul A partir des se evento s o detalhadas outras falhas at chegar a eventos b sicos que constituem o limite de resolu o do diagrama As falhas mostradas em amarelo comp em o limite de resolu o deste diagrama poss vel adicionar ao diagrama ele mentos l gicos tais como F e OU para melhor caracterizar os relacionamentos entre as falhas Dessa forma poss vel utilizar o diagrama para estimar a probabilid
45. amanho das malhas m ximo 4 metros F2 Equipotencializa o Linha de Aterramento e Equipotencial em Instala es Tubula es Tubula es n o met licas deve haver a continuidade do aterramento o liga es n o Sp j O devem ser maior Barras Terra Seguro A Y eek apoios etc masa do que 0 5m me F3 Linha de Aterramento e Equipotencial em Instala es e Estabilizar a tens o durante transi t rios no sistema el trico provocados por faltas para a terra e Escoar cargas est ticas acumuladas em estruturas suportes e carca as dos equipamentos em geral e Fornecer um sistema para que os equipamentos eletr nicos possam operar satisfatoriamente tanto em alta como em baixas frequ ncias e Fornecer uma refer ncia est vel de tens o aos sinais e circuitos e Minimizar os efeitos de EMI Emiss o Eletromagn tica O condutor neutro normalmente isolado e o sistema de alimenta o empregado deve ser o TN S T ponto diretamente aterrado N massas ligadas diretamente ao ponto de alimenta o aterrado S condutores distintos para neutro e prote o Veja a figura 1 O condutor neutro exerce a sua fun o b sica de conduzir as correntes de retorno do sistema O condutor de prote o exerce a sua fun o b sica de conduzir terra as corren tes de massa Todas as carca as devem ser ligadas ao condutor de prote o O condutor de equipotencialidade deve exercer a sua fun
46. amento CC As especifica es de bitola do cabo e as recomenda es normalmente s o baseadas em 75 C N o reduza a bitola do fio quando usar um fio de temperatura maior As bitolas m nima e m xima dependem da corrente nominal do inversor e das limita es f sicas dos blocos de terminais O s conector es de aterramento deve m ser classificados de acordo com a capacidade m xima da corrente do inversor p 2011 Mecatr nica Atual kt Mecatr nica Atual 2011 O n vel de isola o requerido exceto em um ponto deve ser projetado para suportar 500 V no ensaio de isola o de acordo com 6 4 12 da IEC 60079 11 Quando este requisito n o for atendido ent o o circuito deve ser considerado ater rado naquele ponto Mais de uma conex o ao terra permitida no circuito desde que o circuito seja dividido em subcircuitos galvanicamente isolados e cada qual esteja aterrado somente em um ponto Blindagens devem ser conectadas a terra ou estrutura de acordo com a ABNT NBR IEC 60079 14 Sempre que poss vel conecte as bandejas de cabos ao sistema de linha equipotencial As malhas Shield devem ser aterradas em um nico ponto no condutor de equa liza o de potencial Se houver necessidade por raz es funcionais de outros pontos de aterramento permitido que sejam feitos por meio de pequenos capacitores de tipo cer mico inferiores a 1 nF e para 1500 V desde que a somat ria das capacit ncias n o ultr
47. ansport layer Estas duas camadas contribuem para a seguran a e confiabilidade da comunica o A figura 9 exibe a arquitetura do network layer do WirelessHART A figura 10 exibe sua estrutura NPDU e a figura 11 sua estrutura TPDU Atente tamb m para a figura 12 onde se compara o PDU do HART com o WirelessHARTIM Para suportar a tecnologia de rede mesh cada equipamento WirelessHART deve ser capaz de transmitir pacotes em nome de outros dispositivos H tr s modelos de roteamentos definidos e Graph Routing Um grafo uma cole o de caminhos que permitem a conex o dos n s da rede Os cami nhos de cada grafo s o criados pelo network manager e enviados para cada dispositivo da rede Assim sendo para enviar um pacote de dados o dispositivo de origem escreve um ID de um grafo espec fico determinado pelo destino no cabe alho da rede Todos os dispositivos de rede no caminho para o destino devem ser pr configurados com informa es do grafo que especifica os vizinhos para que o pacote de dados possa ser enviado e Sourcing Routing este tipo de roteamento um complemento do Graph Routing visando diagn sticos de rede Para enviar um pacote de Application Layer Transport Management Security Network Management Network Transport Layer Session R Tabl Pre jasje efe Queue Table ups Te Attributes Transport Source Table E Route Table State Machine
48. apasse 10 nF Nunca instale um dispositivo que tenha sido instalado anteriormente sem uma barreira intrinsecamente segura em um sistema intrinsecamente seguro pois o zener de prote o pode estar queimado e n o vai atuar em reas intrinsecamente seguras Cuidados e recomenda es com o aterramento e shield no barramento PROFIBUS PA Ao considerar a quest o de shield e aterramento em barramentos de campo deve se levar em conta A compatibilidade eletromagn tica EMC e Prote o contra explos o e Prote o de pessoas De acordo com a IEC 61158 2 aterrar significa estar permanentemente conec tado ao terra atrav s de uma imped ncia suficientemente baixa e com capacidade de condu o suficiente para prevenir qual quer tens o que possa resultar em danos de equipamentos ou pessoas Linhas de tens o com 0 volt devem ser conectadas ao terra e serem galvanicamente isoladas do barramento Fieldbus Preferencialmente o shzeld deve ser aterrado em dois pontos no in cio e final de barramento desde que n o haja diferen a de potencial entre estes pontos permitindo Terra 2 F27 Efeito blindagem x aterramento em um nico ponto Deve ser minimizado para evitar espiras F29 Deve se minimizar o comprimento da liga o blindagem refer ncia pois funciona como uma bobina a exist ncia e caminhos a corrente de o0p Na pr tica quando esta diferen a existe recomenda se aterrar shield somente em um po
49. apropriados em bobinas e outras cargas indutivas O conceito de aterramento Um dicion rio n o t cnico define o termo terra como um ponto em contato com a terra um retorno comum em um circuito el trico e um ponto arbitr rio de potencial zero de tens o Aterrar ou ligar alguma parte de um sistema el trico ou circuito para a terra garante seguran a pessoal e geralmente melhora o funcionamento do circuito Infelizmente um ambiente seguro e robusto em termos de aterramento muitas vezes n o acontece simultaneamente Fio terra Todo circuito deve dispor de condutor de prote o em toda a sua extens o Aterramentos de Equipamentos El tricos Sens veis Os sistemas de aterramento devem executar v rias fun es simult neas como proporcionar seguran a pessoal e para o equipamento Resumidamente segue uma lista de fun es b sicas dos sistemas de aterramento em e Proporcionar seguran a pessoal aos usu rios e Proporcionar um caminho de baixa imped ncia baixa indut ncia de retorno para a terra proporcionando o desligamento autom tico pelos dispositivos de prote o de maneira r pida e segura quando devidamente projetado e Fornecer controle das tens es de senvolvidas no solo quando o curto fase terra retorna pelo terra para uma fonte pr xima ou mesmo distante Mecatr nica Atual 2011 Para outros andares Pain is el tricos e distribui o de energia Instrumenta o EEE T
50. as de controle Aguardem os pr ximos artigos sobre o WirelessHARTTM MA F12 Compara o entre o PDU Protocol Data Units do HART com o WirelessHART Esta o de Engentaria Opera o e Manuten o 3 2 a Servidor de Ce dy E he ETNIA LA DERA Maruten o Servidor de a EE J p a DF1302 Comunica o Fes MES Sistema de Gerenciamento da Produ o e i aa f P posneta e Manuten o BP L J ERAF Sistema de Flangjamento Empresartal ma 7 E ai Res E Manuten o e E CAM Gest o de Retacoramento com o Cliante y e p Gerenciamento a Ta de Ativos Seduniene ns ou Computadores Alarme amp da Vaz o Servico d a De vazir Comunica o Gerencememto Tel De os as At Engenharia Ne ud icontrolador ty Fm DFI302 ad controlador Redundante Ep Roteador e e Serido CI Firewall Comunica o y y morassora Meiiaal Sumoria ALtam tica Controle Aven ado Servidos E Senador Tt DFRO Comunica o Contratados Cor M dulos de ES S i f ZA IF Modius TCF 7 iii Modhus RTU 41 20 MA SE ET ES Discrete 3 bizi U Pacotes imegrados de Tasceiros Fransiar ncia de Dados CADFARGESD Sa ES q Tal escrata 120 MA LS Es a F13 SYSTEM302 sistema aberto baseado em redes digitais 2011 Mecatr nica Atual ferramentas de Seguran a Uma vis o pr tica Os Sistemas de Seguran a Instrumentados SIS s o utilizados para monitorar a condi
51. caminha atrav s dos eletrodos 3 Arco empurrado para o exterior 4 Arco arremessado contra a placa de choque 5 Forma o de arcos parciais 6 Interrup o e extin o de arcos parciais A figura 18 apresenta o esquema de liga o de 3 centelhadores ligados em uma rede trif sica bem como um exemplo de instala o em um painel de baixa tens o Podemos observar que quando o ar dentro do centelhador se ioniza baixa a resist ncia el trica a descarga desviada para terra impedindo que o transit rio danifique os equipamentos ligados na linha de alimenta o como se tiv ssemos um curto circuito instant neo ocorrendo no exato momento da sobretens o Mecatr nica Atual 2011 Fusivel Transit rio Corrente Excesso de tens o dissipado em calor transit ria aai Il Varistores O varistor outro componente utilizado na elimina o de sobretens es geradas por raios O varistor tamb m conhecido por MOV Metal Oxide Varistor um com ponente n o linear pois a curva tens o corrente n o obedece a lei de Ohm Na verdade o varistor tem uma tens o nominal de atua o Enquanto a tens o aplicada em seus terminais for igual ou menor que a nominal do componente seu estado de alta resist ncia A figura 19 mostra o s mbolo apar n cia e a din mica de funcionamento desse componente Notem que no momento em que a tens o ultrapassar aproximadamente 10 da nominal o compo
52. conomia em custos de desenvolvimento J para os usu rios finais os benef cios s o a interface de IHM pronta e testada a defini o de coordenadas atrav s de Teach ou defini o direta e a programa o dos movimentos com instru es similares a rob s O IndraMotion for Handling contribui ainda na melhoria dos processos de produ o no que diz respeito redu o do n vel de ru do quando utilizado em conjunto com os m dulos lineares Rexroth e na alta precis o no posicionamento Dentre suas aplica es pode se destacar sistemas de ma nipula o em processos automatizados injetoras log stica montagem paletizadores sistemas Pick and Place automa o em laborat rios e retrofittings A linha de comandos num ricos MTX da Bosch Rexroth composta por fam lias de produtos que atendem a demanda desde m quinas Low cost at aplica es de alta performance com 64 eixos controlados pelo CN O comando IndraMotion MTX Micro compacto simples e poderoso O conjunto cons titu do por uma interface IHM personalizada e um controlador compacto multieixo com alta capacidade de controle do CNC e PLC o que reduz o espa o utilizado no painel el trico bem como organiza o cabeamento dos eixos da m quina O comando IndraMotion MTX Micro foi desenvolvido inicialmente para aplica es em tornos e fresadoras padroni zadas podendo ser utilizado tanto na reforma destes tipos de m quinas quanto em m quinas seriadas S
53. da tela de um analisador Mecatr nica Atual 2011 de FI RBW VBW SWT Principais Par metros do Analisador de Espectro Os analisadores modernos possuem in meras fun es e controles por m as quatro principais s o Faixa de frequ ncia exibida na tela Esse par metro frequency display ran ge determina o tamanho da figura a ser mostrada na tela do analisador A figura 5 mostra um exemplo onde podemos notar que o sinal ocupa aproximadamente sete divis es no eixo Y Esse ajuste assemelha se ao volts div nos oscilosc pios Detector Filtro de video Amplificador logaritimico Display 300 kHz 10 kHz 20 ms STEPSIZE FREQUENCY OFFSET SIGNAL TRACK Span 20 MHz Faixa de n vel Esse par metro determina os limites do sinal exibido Ainda com base na figu ra 5 notamos que o exemplo mostra um patamar inferior de 100 dBm e superior a O dBm Resolu o da frequ ncia O ajuste da resolu o de frequ ncia uma fun o do circuito de filtro da frequ ncia intermedi ria FI e an logo ao controle tempo div nos oscilosc pios Sweep time Esse controle espec fico para os ana lisadores de espectro operando em modo heter dino e determina o tempo necess rio para a grava o do espectro de frequ ncias a ser estudado O Analisador de Espectro na Ind stria Como onde e por que utilizar o analisador de espectro fato que
54. da um pode operar O FFT destinado para baixas frequ ncias ordem de 1000 kHz e o hete r dino para altas e extra altas frequ ncias v rios GHz A figura 3 apresenta o diagrama de blocos de um analisador de espectro tipo FFT A primeira etapa um filtro passa baixas que limita a frequ ncia do sinal de entrada Ap s a filtragem o sinal enviado a um conversor anal gico digital e por ser de natureza transit ria ent o armazenado temporariamente no bloco de mem ria RAM O quarto bloco do instrumento com posto pelos circuitos de processamento cujo software possui um algoritmo de c lculo de acordo com a equa o citada anteriormente para determina o da s rie de Fourier Esse bloco segundo as taxas de amostragem resgata os dados armazenados na RAM e ap s os c lculos da FFT mostra atrav s de um diagrama de barras as respectivas amplitudes das frequ ncias harm nicas de um sinal em uma tela Analisador heter dino O analisador de espectro heter dino como o pr prio nome sugere tem sua es trutura de funcionamento muito similar do receptor de r dio tipo heter dino A figura 4 ilustra seu diagrama de blocos Notem que por funcionar em alt ssimas frequ ncias n o h um filtro para o sinal de entrada O sinal combinado com outro gerado internamente por um oscilador local atrav s de um circuito mixer O sinal diferen a entre ambos assim como no receptor heter din
55. de SIS foram elaborados onde j citamos a IEC 61508 ind strias em geral e vale citar tamb m a IEC 61511 voltada s ind strias de processamento cont nuo l quidos e gases Na pr tica se tem visto em muitas apli ca es a especifica o de equipamentos com certifica o SIL para serem utilizados em sistemas de controle e sem fun o de seguran a Acredita se tamb m que exista no mercado desinforma o levando a compra de equipamentos mais caros desenvolvidos para fun es de seguran a onde na realidade ser o aplicados em fun es de controle de processo nas quais a certifica o SIL n o traz os benef cios esperados dificultando inclusive a utiliza o e opera o dos equipamentos Al m disso esta desinforma o leva os usu rios a acreditarem que t m um sistema de controle seguro certificado mas na verdade eles possuem um controlador com fun es de seguran a certificado Com o crescimento do uso e aplica es com equipamentos e instrumenta o digitais de extrema import ncia aos profissionais envolvidos em projetos ou no dia a dia da instrumenta o que se capacitem e adquiram o conhecimento de como determinar a per formance exigida pelos sistemas de seguran a que tenham o dom nio das ferramentas de c lculo e as taxas de riscos que se encontram dentro de limites aceit veis Falha na Fonte Ademais necess rio e Entender as falhas em modo comum saber quais tipos de falhas
56. dos dois cabos Reduza o dv dt do perturbador au mentando o tempo de subida do sinal sempre que poss vel resistores conectados em s rie ou resistores PTC no cabo perturbador an is de ferrite nos perturbadores e ou cabo v tima Algumas medidas para reduzir o efeito do acoplamento indutivo entre cabo e campo e Limite a altura h do cabo ao plano de terra e Sempre que poss vel coloque o cabo junto superf cie met lica e Use cabos tran ados e Use ferrites e filtros de EMI Observe a figura 18 Algumas medidas para reduzir o efeito do acoplamento indutivo entre cabo e loop de terra e Reduza a altura h e o comprimento do cabo e Sempre que poss vel coloque o cabo junto superf cie met lica e Use cabos tran ados e Em altas frequ ncias aterre o shield em dois pontos cuidado e em baixas frequ ncias em um ponto s Acompanhe a figura 19 Agora atente para a tabela 1 As interfer ncias eletromagn ticas podem ser reduzidas atrav s de e Cabo tran ado figura 20 e Isola o ptica e Canaletas e bandejamentos met licos aterrados Para minimizar o efeito de indu o deve se usar o cabo de par tran ado que minimiza a rea S e diminui o efeito da tens o induzida Vb em fun o do campo B balanceando os efeitos m dia dos efeitos segundo as dist ncias O cabo de par tran ado composto por pares de fios Os fios de um par s o enrolados em espiral a fim de atrav s do
57. e cada rea e necess rio agir com seguran a nas medi es evitando contatos com terminais e fia o pois a alta tens o pode estar presente e causar choque el trico e Para minimizar o risco de problemas potenciais relacionados seguran a preciso seguir as normas de seguran a e de reas classificadas locais aplic veis que regulam a instala o e opera o dos equipamentos Estas normas variam de TN S system Rede externa p blica automa o Instala o l 4 Source of Supply L Equipamentos nstallation de uso da Equipment instala o Explosed conductive part a Partes condutoras expostas source Earth Aterramento de rede de origem F1 Sistema TN S rea para rea e est o em constante atua liza o responsabilidade do usu rio determinar quais normas devem ser seguidas em suas aplica es e garantir que a instala o de cada equipamento esteja de acordo com as mesmas e Uma instala o inadequada ou o uso de um equipamento em aplica es n o recomendadas pode prejudicar a performance de um sistema e con sequentemente a do processo al m de representar uma fonte de perigo e acidentes Devido a isto recomenda se utilizar somente profissionais treina dos e qualificados para instala o opera o e manuten o Muitas vezes a confiabilidade de um sistema de controle colocada em risco devido s suas m s instala
58. e existem interfer ncias s o colocados numa lista negra Black List Cada device wireless possui uma tabela de canais ativos e tem pelo menos 16 entradas Para um determinado slot figura 7 e offset de canal que prov o canal l gico a ser usado em uma transa o o canal atual dado pela f rmula CanalAtual Offset de canal ASN NumChannels onde ASN o n mero absoluto do slot O canal atual usado como um ndice em uma tabela de canais ativos para que seja obtido o canal f sico Uma vez que o ASN aumentando constantemente o mesmo offset de canal pode ser mapeado em diferentes slots de tempo e desta forma aumenta se a diversidade e confiabilidade da comunica o A figura 8 mostra a arquitetura do Data Link Layer do WirelessHARTIM Ciclo n 1 0 id a o t LL F6 Channel hopping conectividade Ciclo n Ciclo n 1 Ciclo n 2 Network Manager Interface to Network Layer Link Scheduler Link Superframe Table Table Neighbor Graph LEE Table State Machine WirelessHART MAC Interface to Physical Layer F7 Slot Timing do WirelessHART Physical Layer TsCCACOffs pt 5 et TsecA TsRxTx a sRxOfiset p TsError gt Destination TsRxOfiset TsRxOfiset F8 Arquitetura do Data Link Layer TsMaxPacket TsRxAckDela TsAckWait Ts TxAckDelay 2011 Mecatr nica Atual E conectividade Network layer e Tr
59. e s o compat veis com as redes de comunica o como ProfiBus CanOpen DeviceNet Ethernet IP EtherCat Sercos Ill e s o aplic veis em sistemas de automa o de at 120 kw 13000 Nm e 30000 rpm Informa es adicionais acesse www boschrexroth com br not cias Dakol lan a o GSMI controle inteligente direto do celular Controlador n o gera custo de liga o e realiza comandos automaticamente O m ximo de conforto com o m nimo de custo Essa a GSM Co inova o oferecida pela Dakol com o lan amento do GSMI mo D cers m dulo GSM GPRS O controlador destinado a automa o SEPA predial e residencial identifica o n mero chamado e realiza as a es automaticamente ou seja a liga o n o precisa ser atendida para que os comandos sejam realizados A tecnologia GSM j oferece a transmiss o de controle remoto a partir do telefone celular para acionamento de sa das digitais como v lvulas port es alarmes entre outros e Do mesmo modo opera o GSMI com o diferencial de n o axo E gerar custos de liga es quando o comando acionado Com antena integrada o dispositivo faz conex o com m Fa o CLP da linha Cybro e tamb m stand alone Para ambos poss vel a configura o remota pelo telefone celular O m ja ES lt 0 controlador GSMI possui quatro entradas digitais anal gicas e sa da Sur A E n mero chamado a rel sendo a alimenta o de 24 VDC Ainda apresenta i e realiza as a
60. enta es f sicas assim como as pr ticas de seguran a de cada rea Ponto de contato do shield Conex o para o primeiro e ultimo device da rede Conex o para os devices intermedi rios F34 Detalhe do conector t pico 9 Pin Sub D Equaliza o de Potencial Cabo Equalizador de Potencial Terra funcional barramento F35 Detalhe de cabeamento em reas distintas com potenciais de terras equalizados 2011 Mecatr nica Atual conectividade WirelessHART M e o modelo OSI O fator tecnol gico e a inova o tecnol gica s o respons veis pelo rompimento e ou aperfei oamento das t cnicas e processos de medi o e controle Pode desta forma trazer ganhos em termos de competitividade O rompimento com a tecnologia convencional ser uma quest o de tempo e com isto ser o ampliadas as possi bilidades de sucesso com a inova o demandada pelo mercado Neste artigo daremos continuidade ao WirelessHART N saiba mais WirelessHART Real Time Mesh Network for Industrial Automation Deji Chen Mark Nixon Aloysius Mok WirelessHART C sar Cassiolato Mecatr nica Atual 52 Artigos t cnicos C sar Cassiolato www smar com brasil2 artigostecnicos Site do fabricante www smar com br www system302 com br Site www hartcomm org C sar Cassiolato Diretor de Marketing Qualidade e Engenharia de Projetos e Servi os Smar Equipamentos Industriais
61. entes Em cada edifica o deve ser realizada uma equipotencializa o principal e ainda as massas das instala es situadas em uma mesma edifica o devem estar conectadas a equipotencializa o principal e desta forma a um mesmo e nico eletrodo de aterramento Veja figuras 2 e 3 equipotencializa o funcional tem a fun o de equalizar o aterramento e garantir o bom funcionamento dos circuitos de sinal e a compatibilidade eletromagn tica Fonte geradora de alta Voltagem e ruidos ce alta frequ ncia Sensor de temperatura automa o Sala de controle F5 Exemplo da import ncia do aterramento e equipotencializa o e sua influ ncia no sinal Condutor para Equipotencializa o Principal deve ter no m nimo a metade da se o do condutor de prote o de maior se o e no m nimo e 6 mm Cobre e 16 mm Alum nio e 50 mm A o Atente para a figura 4 Considera es sobre equipotenciais Observe a figura 5 onde temos uma fonte geradora de alta tens o e ru dos de alta frequ ncia e um sistema de medi o de temperatura a 25 m da sala de controle e onde dependendo do acondicionamento dos sinais podemos ter at 2 3 kV nos terminais de medi o Conforme se vai melhorando as condi es de blindagem aterramento e equaliza o chega se condi o ideal para a medi o Em sistemas distribu dos como de controle de processos industriais onde se tem reas fisicamen
62. epresentado pela intera o de campos el tricos entre condutores Um condutor passa pr ximo a uma fonte de ru do perturbador capta este ru do e o transporta para outra parte do circuito v tima o efeito de capacit ncia entre dois corpos com cargas el tricas sepa radas por um diel trico o que chamamos de efeito da capacit ncia m tua O efeito do campo el trico proporcional frequ ncia e inversamente proporcional dist ncia O n vel de perturba o depende das varia es da tens o dv dt e o valor da capacit ncia de acoplamento entre o cabo 2011 Mecatr nica Atual gt automa o Hs Fonte Plano a Hefer ncia RiFonte RsVitima Fios Paralelos sobre o Plano de Refer ncia Crosstalk por Acoplamento Capacitivo F12 Efeito por acoplamento capacitivo a e seu exemplo b Modo Diferencial Modo Comum modo diferencial Fonte de dist rbio de tens o modo diferencial Corrente de dist rbio no circuito v tima modo comum Fonte de dist rbio de tens o modo comum Corrente de dist rbio no circuito vitima F13 Modo diferencial e modo comum Acoplamento capacitivo perturbador e o cabo v tima A capacit ncia de acoplamento aumenta com e O inverso da frequ ncia O potencial para acoplamento capacitivo aumenta de acordo com o aumento da frequ ncia a reat ncia capacitiva que pode ser considerada como a resist ncia do acoplamento capacitivo dimi
63. eratura e em breve tamb m para produtos das linhas de Vaz o e Anal tica CerabarM PMC51 da Endress Hauser JOMAFER d Processamento com seguran a e precis o corte de tubos de qualquer formato servi os simples e complexos utilizados em diversos setores industriais TUBOS P quadrados redondos retangulares e oval a Tecnologia de ponta para solu es em gt Corte a Laser Chapas e Tubos gt Corte a Jato d gua gt Servi o de Estamparia em Puncionadeira gt Perfis Especiais gt Montagem Solda VAIS A RE o EI Ga E JOMAFER IC S Lt Asa o amu ie A a qu ia A ENOVA SEDE Viela Urga 770 Guarulhos SPS Pv rs a Tel 11 2489 2477 Fax 11 2480 3594 www jomafer com br jomaferQOjomafer com br Mmot cias Bosch Rexroth lan a novos produtos Desenvolvido para o mercado de automa o o IndraMotion for Handling uma solu o turn key para controle de sistemas cartesianos baseada em IEC 61131 e CLP Open que permite o controle de at 3 eixos principais e 3 eixos de orienta o por cinem tica Para os fabricantes de m quinas o equipamento propicia o r pido comissionamento com configura o simples e f cil detec o de erros al m de alta flexibilidade por ter uma plata forma ampla e ser um sistema aberto Open Source Por ser uma solu o turn key e amplamente testada em todo o mundo o equipamento gera e
64. es compartimento para o cart o SIM que armazena dados automaticamente voz e mensagens de textos lektronix De R 2 600 a e in Mg 0 a o Ao it a largurade taxade comprimento canais banda amostragem de registro 50 MHz 500 MS s 2 5K Mosaico 4 Tel 11 4992 8775 E E od Engenharia Produtos Capacita o SSGANDA Promo o v lida at 30 de dezembro de 2011 ou o t rmino do estoque instrumenta o desse Instrumento na Automa o Industrial Neste artigo trataremos da estrutura do instrumento cl ssico utilizado para an lise de sinais em RF o analisador de espectro Lembramos ao leitor que o foco aqui explorar os sistemas de radioftre qu ncia aplicados ind stria Alexandre Capelli N saiba mais Analisadores L gicos Saber Eletr nica 427 Analisadores de Espectro Saber Eletr nica 334 Analisadores Industriais Mecatr nica Atual 9 Analisadores de Espectro Entenda a import ncia S rie de Fourier Sabemos que a an lise espectral t o importante quanto a an lise de sinais no dom nio do tempo pois um sinal puro pode gerar infinitas harm nicas Dependendo da amplitude e da ordem dessas harm nicas elas podem se sobrepor ao sinal fundamen tal distorcendo sua forma de onda figura 1 Abaixo nesta mesma figura temos um pequeno comparativo da natureza do sinal em rela o a faixa de frequ ncia que suas harm nicas podem atingir O
65. eu uso espec fico para o mercado de m quinas ferramenta com aplica es de at 6 eixos controlados Com o intuito de possibilitar ao cliente um controle produti vo e qualitativo no processo de aperto a Rexroth desenvolveu a parafusadeira 350 IL Equipamento de uso industrial para controle de torque ngulo Yield Point que garante a qualidade do produto final e um melhor custo benef cio dos processos de parafusamento O produto foi desenvolvido para o mercado automotivo e autope as e tamb m pode ser aplicado em todos os processos onde o controle de torque se fa a necess rio Mecatr nica Atual 2011 Parafusadeira 350 IL com controlador do tipo CLP O principal diferencial da parafusadeira 350 IL a inclus o de um controlador tipo CLP que permite ao usu rio efetuar pequenas automa es industriais e dispensar a utiliza o de controladores externos economizando assim custos e espa o nos pain is el tricos O Servoacionamento digital IndraDrive C da Rexroth disp e de um controlador l gico integrado CLP seguran a embarcada e possui em sua fam lia de produtos servomotores prova de explos o que oferecem precis o de at 0 3 arco minuto e encoder multivolta absoluto ideal para as mais diversas aplica es inclusive as que requerem alta din mica como m quinas ferramenta m quinas de embalagem linhas de montagem bancadas de teste e m quinas especiais Os equipamentos da fam lia IndraDriv
66. fer ncia os mais baixos poss veis Nos cabos de controle recomenda se insta lar um pequeno capacitor 100 nF a 220 nF entre a blindagem e o terra para evitar cir cuito AC de retorno ao terra Esse capacitor atuar como um supressor de interfer ncia Mas a orienta o sempre consultar os manuais dos fabricantes dos inversores Escolher inversores com toroides ou adi cionar toroides Common mode choke na sa da do inversor Utilizar cabo isolado e blindado 4 vias entre o inversor e o motor e entre o sistema de alimenta o at o inversor Tentar trabalhar com a frequ ncia de chavea mento a mais baixa poss vel Sempre aterre a carca a do motor Fa a o aterramento do motor no painel onde o inversor est instalado ou no pr prio inversor Inversores geram correntes de fuga e nestes casos pode se introduzir um reator de linha na sa da do inversor automa o Os reatores de linha constituem um meio simples e barato para aumentar a imped ncia da fonte de uma carga isolada como um comando de frequ ncia vari vel no caso dos inversores Os reatores s o conectados em s rie carga geradora de harm nicas e ao aumen tar a imped ncia da fonte a magnitude da distor o harm nica pode ser reduzida para a carga na qual o reator adicionado Aqui se recomenda consultar o manual do inversor e verificar suas recomenda es O ideal ter indutor de entrada incorpo rado e filtro RFI EMC para fu
67. har a sua fun o de projeto O modelo pode incluir caminhos de repara o de transi o bem como os caminhos de transi o de falha Em geral cada caminho de transi o entre dois estados reduz a probabilidade do estado que ele est partindo e aumenta a proba bilidade do estado em que est entrando a uma taxa igual ao par metro de transi o multiplicada pela probabilidade atual do estado de origem O fluxo de probabilidade total em um determinado estado a soma de todas as taxas de transi o para esse estado cada uma multiplicada pela probabilidade do estado na origem dessa transi o A sa da de fluxo de probabilidade de um dado estado a soma de todas as transi es que saem 2011 Mecatr nica Atual ferramentas do estado multiplicado pela probabilidade daquele determinado estado Para ilustrar os fluxos de entrada e sa da t pica de um estado e de estados vizinhos est o represen tados na figura 4 Neste modelo todas as falhas s o classifi cadas como falhas perigosas ou como falhas seguras Uma falha perigosa aquela que p e o sistema de seguran a em um estado em que ele n o estar dispon vel para parar o processo se Isto vier a ser necess rio Uma falha segura aquela que leva o sistema a parar o processo em uma situa o onde n o existe perigo A falha segura normalmente chamada de trip falso ou esp rio Os modelos de Markov incluem fatores de cobertura de diagn st
68. i la es controlar a taxa de varia o da tens o e ou corrente e grampear sobretens es diodos ou varistores e Evitar comprimentos de fia o des necess rios assim diminuem se as capacit ncias e indut ncias de aco plamento e Se utilizada uma fonte auxiliar 24 Vcc para o drive esta deve ser de aplica o exclusiva ao inversor local N o alimente outros dispositivos DP com a fonte que alimenta o inversor O inversor e os equipamentos de automa o n o devem ser conectados diretamente em uma mesma fonte automa o Conclus o Vimos neste artigo v rios detalhes sobre aterramento blindagens ru dos interfer n cias etc Todo projeto de automa o deve levar em conta os padr es para garantir n veis de sinais adequados assim como a seguran a exigida pela aplica o Recomenda se que anualmente se tenha a es preventivas de manuten o verificando cada conex o ao sistema de aterramento onde deve se assegurar a qualidade de cada conex o em rela o robustez confiabilidade e baixa imped ncia deve se garantir que n o haja contamina o e corros o MA Obs Este artigo n o substitui a NBR 5410 a NBR 5418 os padr es IEC 61 158 e IEC 61784 e nem os perfis e guias t cnicos do PROFIBUS Em caso de discrep ncia ou d vida as normas os padr es IEC 61 158 e IEC 61784 perfis guias t cnicos e manuais de fabricantes prevalecem Sempre que poss vel consulte a EN5S0170 para as regulam
69. ico para todos os componentes e taxas de reparos Os modelos consideram que as falhas que n o forem detectadas ser o diagnosticadas e reparadas por testes de prova peri dicos proof tests Os modelos de Markov incluem ainda taxas de falhas associadas a falhas funcionais e falhas comuns de hardware A modelagem do sistema deve incluir todos os tipos poss veis de falhas e estas podem ser agrupadas em duas categorias Falhas F sicas e Falhas Funcionais As falhas f sicas s o as que ocorrem quando a fun o desempenhada por um m dulo um componente etc apresenta um desvio em rela o fun o especificada devido degrada o f sica e podem ocorrer por envelhecimento natural ou falhas pro vocadas pelo ambiente Para se utilizar as falhas f sicas nos mo delos de Markov deve se determinar a causa das falhas e seus efeitos nos m dulos etc As falhas f sicas devem ser categorizadas como falhas dependentes ou independentes Falhas independentes s o aquelas que nunca afetam mais do que um m dulo enquanto que as falhas dependentes podem vir a causar a falha de v rios m dulos As falhas funcionais s o as que ocorrem quando o equipamento f sico est em opera o embora sem capacidade de desempenhar a fun o especificada devido a uma defici ncia funcional ou a um erro humano Exemplos de falhas funcionais s o erros de projeto do sistema de seguran a de software na liga o do hardware erros de intera
70. idez diel trica do ar o raio surge entre a nuvem e a haste de altura h aterrada ao solo vide figura 8 O que acabamos de descrever chama se teoria das pontas que explica porqu as descargas el tricas ocorrem sempre pelas pontas dos condutores A figura 9 mostra as alturas m ximas em fun o dos seus respectivos ngulos para um sistema de prote o grau IV vide tabela 2 A figura 10 apresenta um pr dio pro tegido pelo p ra raios de Franklin onde podemos notar seus diversos elementos constituintes bom lembrar que o terra deve estar dentro das normas de p ra raios pois caso ele esteja inadequado resist ncia acima da especificada pela NBR 5419 poderemos ter s rios problemas quando um raio ocorrer As tens es induzidas no solo por exemplo podem levar uma pessoa localizada pr xima ao p ra raios morte Portanto melhor n o instalar um p ra raios do que faz lo de modo incorreto Um dos pontos importantes a ser ob servado na instala o do p ra raios o cabo de equaliza o figura 11 ilustra como dois cabos descem de um mesmo 2011 Mecatr nica Atual T energia Superficie equipotencial Superficies equipotenciais p ra raios Notem que entre os andares do pr dio existem malhas de aterramento e na base ambos os cabos s o conectados Essa t cnica impede que tens es apare am devido as diferentes resistividades de cada cabo A malha por sua vez serve como u
71. ield ao terra Efeito blindagem X Aterramento em dois pontos Ocorre uma distribui o das correntes em fun o das suas frequ ncias pois a cor rente tende a seguir o caminho de menor imped ncia figura 28 At alguns kHz a reat ncia indutiva desprez vel e a corrente circular pelo caminho de menor resist ncia Acima de kHz h predomin ncia da rea t ncia indutiva e com isto a corrente circular pelo caminho de menor indut ncia O caminho de menor imped ncia aquele cujo percurso de retorno pr ximo ao percurso de ida por apresentar maior capacit ncia dis tribu da e menor indut ncia distribu da Deve se minimizar o comprimento do condutor que se estende fora da blindagem e garantir uma boa conex o do shield ao terra Vale citar neste caso e N o h prote o contra loops de terra Danos aos equipamentos ativos possivel mente significativos quando a diferen a de potencial de terra entre ambos os extremos ultrapassar 1 V rms e resist ncia el trica do aterramento deve ser a mais baixa poss vel em ambos os extremos do segmento para minimi zar os loops de terra principalmente em baixas frequ ncias e A blindagem de cabos usada para eliminar interfer ncias por acoplamento capacitivo devidas a campos el tricos e A blindagem s eficiente quando estabelece um caminho de baixa imped ncia para o terra e Uma blindagem flutuante n o protege contra interfer ncias
72. inha equipotencial 2011 Mecatr nica Atual automa o Campo magn tico Profibus Cabo de Pot ncia Cabo de Profibus Pot ncia F24 Prote o de transientes com o uso de canaletas met licas F25 Blindagem conectada ao potencial de refer ncia do sinal que est protegendo Aterramento de Equipamentos de Campo A grande maioria dos fabricantes de equipamentos de campo como transmissores de press o temperatura posicionadores conversores etc recomenda o aterramento local de seus produtos comum que em suas carca as exista um ou mais terminal de aterramento Ao se instalar os equipamentos nor malmente suas carca as est o em contato com a parte estrutural ou tubula es e consequentemente aterradas Nos casos em que a carca a isolada de qualquer ponto da estrutura os fabricantes recomendam o aterramento local onde aconselha se uma conex o a menor poss vel com fio AWG 12 Neste caso deve se ter o cuidado em rela o a diferen a de potencial entre o ponto aterrado e o painel onde se encontra o controlador CLP Alguns fabricantes recomendam ainda que o equipamento fique flutuando isto isolado da estrutura e que n o seja aterrado evitando os loops de corrente Em rela o as reas classificadas recomenda se consultar as regulamenta es locais Em equipamentos microprocessados e com comunica o digital alguns fabrican tes incorporam ou tornam dispon vel os pro
73. interfer ncia entre cabos onde o acoplamento capacitivo entre cabos induz transiente pickups eletros t ticos de tens o Nesta situa o a corrente de interfer ncia drenada ao terra pelo shield sem afetar os n veis de sinais A figura 15 mostra exemplo de prote o contra transientes Interfer ncias eletrost ticas podem ser reduzidas com Aterramento e blindagens adequadas e Isola o ptica e Uso de canaletas e bandejamentos met licos aterrados A figura 16 exibe a capacit ncia de acoplamento entre dois condutores separados por uma dist ncia D Acoplamento Indutivo O cabo perturbador e o cabo v tima s o acompanhadas por um campo magn tico O n vel de perturba o depende das varia es de corrente di dt e da indut ncia de acoplamento m tuo O acoplamento indutivo aumenta com e frequ ncia a reat ncia indutiva diretamente proporcional frequ ncia XL 2 fL e A dist ncia entre os cabos perturba dores e v tima e o comprimento dos cabos que correm em paralelo e A altura dos cabos com rela o ao plano de refer ncia em rela o ao solo e A imped ncia de carga do cabo ou cir cuito perturbador Veja a figura 17 Algumas medidas para reduzir o efeito do acoplamento indutivo entre cabos e Limite o comprimento de cabos correndo em paralelo e Aumente a dist ncia entre o cabo perturbador e o cabo v tima e Aterre uma das extremidades dos shields
74. l Safe 2 P Failure B System Fail Unit A Fail Unit B Fail 3 Fonte Safely instrumented Systems Verification Practical Probabilistio Caltulations 2005 ISA P Failure A Unit B Fail Redundant Dual System F5 Exemplo de modelo de Markov em sistema redundante poss veis de transi o entre os estados e as taxas de falhas de tais transi es Na an lise da confiabilidade das transi es consistem geralmente de falhas e reparos Ao representar um modelo de Markov graficamente cada estado representado como um c rculo com setas indicando os caminhos de transi o entre os estados como mostrado na figura 4 O m todo de Markov uma t cnica til para modelar a confiabilidade de sistemas nos quais as falhas s o estatisticamente independentes e as taxas de falha e reparo s o constantes Entende se como estado de um compo nente o conjunto de poss veis valores que seus par metros podem assumir Estes par metros s o chamados vari veis de estado e descrevem a condi o do componente O espa o de estados o conjunto de todos estados que um componente pode apresentar O modelo de Markov de um verdadeiro sistema geralmente inclui um full up do estado ou seja o estado com todos os elementos operacionais e um conjunto de estados intermedi rios que representam uma condi o de falha parcial levando ao estado totalmente em falha ou seja o estado em que o sistema incapaz de desempen
75. l em fun o do tempo f a sen w t dando origem a uma f e m induzida E df dt a w cos w t Em frequ ncias altas a f e m induzida na placa de alum nio ser maior dando origem a um campo magn tico maior anulando quase que completamente o campo mag n tico gerado pelo cabo de pot ncia Esse efeito de cancelamento menor em baixas frequ ncias Em altas o cancelamento mais eficiente Esse o efeito das placas e telas met licas frente incid ncia de ondas eletromagn ticas elas geram seus pr prios campos que mini F23 Profibus DP e os loops de terra mizam ou mesmo anulam o campo atrav s delas funcionando assim como verdadeiras blindagens s ondas eletromagn ticas Fun cionam como uma gaiola de Faraday Certifique se que as chapas e os an is de acoplamento sejam feitos do mesmo material que as canaletas bandejas de cabos Proteja os ponto de conex es contra corros o depois da montagem por exemplo com tinta de zinco ou verniz F t a rm z s Loop 5 j de terra k f 3 4 Embora os cabos sejam blindados a blindagem contra campos magn ticos n o t o eficiente quanto contra campos el tricos Em baixas frequ ncias os pares tran ados absorvem a maior parte dos efeitos da interfer ncia eletromagn tica J em altas frequ ncias esses efeitos s o absorvidos pela blindagem do cabo Sempre que poss vel conecte as bandejas de cabos ao sistema de l
76. l instru es booleanas por milissegundo Ela d suporte para v rios n veis de redund ncia CPU fonte barramento e rede tudo com capacidade de Hot Swap para minimizar o tempo de manuten o Um dos focos da linha Nexto na facilidade de manuten o Os m dulos de I O suportam Hot Swap e t m bornes destac veis o que torna desnecess rio fixar cada fio separadamente em caso de substitui o Basta desconectar o conjunto de bornes inteiro e conect lo ao novo m dulo Francine Smialowski e Tiago Meirelles Coordenador de Marketing de Produtos da Altus Sistema de Inform tica nica empresa brasileira na SPS IPC Drives 2011 O sistema tamb m capaz de armazenar em cart es SD documenta o em v rios formatos como PDF Excel Word e AutoCAD tudo para facilitar na resolu o de problemas inesperados Al m disso cada m dulo t m uma tecla de diagn stico que auxilia na busca por problemas como curto circuitos nas sa das e tamb m de comunica o Mesmo com o pouco tempo de mercado a linha Nexto j faz parte da vida dos brasileiros ela que controlar os proces sos nas dez primeiras plataformas para explora o do pr sal constru das pela Petrobras Situada em S o Leopoldo no Rio Grande do Sul a Altus conta com desenvolvimento e produ o nacional pr requisitos importantes para a Petrobras e j automatizou v rias das plata formas de petr leo A empresa est com grandes expectativas para a
77. m os raios O raio uma descarga el trica que ocorre entre a nuvem e o solo ou entre nuvens A nuvem carrega se em duas metades a inferior com carga negativa e a superior com positiva veja a figura 1 Atrav s da indu o a rea projetada pela nuvem sobre o solo sombra torna se positiva conforme mostra a figura 2 Isso quer dizer que embora a Terra seja uma grande esfera negativa por indu o a regi o abaixo da nuvem positiva Como a nuvem arrastada pelo vento a regi o de cargas positivas no solo acompanha a nuvem como se fosse sua sombra A diferen a de potencial tens o formada entre a nuvem e o solo pode variar de 100 Va 1 000 000 000 V 1000 megavolts Uma vez que a rigidez diel trica entre a nuvem e a terra seja vencida o ar ioniza se baixa a resist ncia el trica criando assim um t nel ionizado de baixa resist ncia que o caminho por onde a descarga el trica transita observe a figura 3 Frente de onda 50 ps Forma de onda do raio Anatomia do Raio Um fato curioso sobre o raio o modo como ele ocorre Quando a rigidez diel trica do ar vencida forma se o que chamamos de raio piloto O raio piloto uma descarga que vai da nuvem para a terra a uma velocidade aproximada de 1500 km s Ent o como o ar est ionizado a nuvem entra em curto circuito com o solo Uma vez em curto circuito a nuvem assume uma polaridade inversa visto que a terra tem maior mass
78. ma gaiola de Faraday que ser analisada a seguir Antes de projetar ou instalar um p ra raios vital consultar a norma NBR 5419 Somente assim pode se garantir seguran a ao cliente Gaiola de Faraday Antes de falarmos sobre a Gaiola de Faraday vamos relembrar um importante conceito da eletricidade A lei de Lenz Ela diz qualquer sistema condutor em anel tende a reagir s varia es de campos magn ticos Essa rea o se d pela circula o da corrente induzida no anel que por sua vez cria um campo magn tico contr rio varia o do campo magn tico indutor Mecatr nica Atual 2011 Gaiola de 10 m x 20 m Condutor equalizador Podemos visualizar a lei de Lenz na figura 12 onde notamos que o campo magn tico formado por um m induz uma corrente na espira pr xima a ele Ali s esse o princ pio de funcionamento de motores e geradores Michael Faraday cientista que viveu no s culo XIX utilizou o princ pio de Lenz para desenvolver uma prote o contra descargas atmosf ricas a Gaiola de Faraday Esse dispositivo nada mais do que um cubo feito de tela de fio condutor arame por exemplo Quando um raio cai sobre a tela cada quadr cula da malha met lica funciona como uma espira de bobina A rea o ao raio torna o campo eletromagn tico dentro da gaiola nulo desviando para a terra a corrente gerada figura 13 Dizem os historiadores que quando Faraday revelo
79. mb m demonstraram que a porca rebitada permanecer na posi o certa do flange mesmo quando aplicado um bin rio de 1 5 N m por meio de um parafuso sem fim O flange em n quel do conector quando equipado com estas porcas rebitadas pode suportar uma neblina salina de 48 horas em conformidade com a norma MIL DTL 38999 aplic vel a este tipo de conector aeron utico Este tipo de fixa o est aprovado para nove tamanhos de alum nio da s rie III o que significa que toda a nossa plataforma S rie Ill pode ser utilizada mais de 90 layouts dispon veis atualmente Endress Hauser lan a instrumentos em Profibus PA Profile 3 02 Coma tecnologia Profibus PA Profile 3 02 poss vel substituir dispositivos de campo sem a parada da planta para atualiza o de GSDs O n mero de identifica o do arquivo GSD reco nhecido e adaptado automaticamente na rede Desta forma a substitui o de qualquer instrumento torna se simples r pida e segura sendo necess rio apenas o endere amento do novo dispositivo mesmo que este seja de outra vers o ou fabricante Segundo Alexandre Ku til Gerente de Produtos de N vel da Endress Hauser o Profile 3 02 est diretamente ligado redu o de custos de manuten o e ganhos de produ o pois evita paradas de planta A Endress Hauser j tem dispon vel em sua linha de produtos instrumentos em Profibus PA Profile 3 02 das novas linhas de medidores de N vel Press o e Temp
80. mpregam circuitos balanceados geralmente n o apresentam problemas de ru dos Neste caso ocorre filtragem do ru do onde o seu campo fica contido entre o cabo e o plano de terra figura 8 Na figura 9 tem se um aterramento adequado onde as correntes individuais s o conduzidas a um nico ponto de ater ramento A liga o terra em s rie muito comum porque simples e econ mica No entanto este o aterramento que proporciona um terra sujo devido imped ncia comum entre os circuitos Quando v rios circuitos compartilham um fio terra as correntes de um circuito que flui atrav s da imped ncia finita da linha de base comum podem provocar varia es no potencial de terra dos demais circuitos Se as correntes s o grandes o suficiente as varia es do potencial de terra podem causar s rias perturba es nas opera es de todos os circuitos ligados ao terra comum de sinal Loops de terra Um Jop de terra ocorre quando existe mais de um caminho de aterramento gerando correntes indesej veis entre estes pontos figura 10 Estes caminhos formam o equivalente ao loop de uma antena que capta as correntes de interfer ncia com alta efici ncia Com isto a refer ncia de tens o fica inst vel e o ru do aparece nos sinais Aterramento ao n vel dos equipamentos Pr tica Na pr tica o que se faz um sistema misto separando circuitos semelhantes e segregando quanto ao n vel de ru do e Terr
81. ncionar como uma prote o a mais para o equipamento e como um filtro de harm nicas para a rede el trica onde o mesmo encontra se ligado A principal fun o do filtro RFI de entrada reduzir as emiss es conduzidas por radio frequ ncia s principais linhas de distribui o e aos fios terra O Filtro RFI de entrada conectado entre a linha de alimenta o CA de entrada e os terminais de entrada do inversor Ondas refletidas se a imped ncia do cabo utilizado n o estiver casada com a do motor acontecer o reflex es Vale lembrar que o cabo entre o inversor e o motor apresenta uma imped ncia para os pulso de sa da do inversor a chamada Surge Impedance Nestes casos tamb m se recomenda reatores Cabos especiais outro detalhe importante e que ajuda a minimizar os efeitos dos ru dos eletromagn ticos gerados em instala es com inversores e motores AC o uso de cabos especiais que evitam o efeito corona de descargas que podem deteriorar a rigidez die l trica da isola o permitindo a presen a de ondas estacion rias e a transfer ncia de ru dos para a malha de terras Outra caracter stica construtiva de alguns cabos a dupla blinda gem que mais eficiente na prote o EMI Em termos da rede digitais distanci la do inversor onde os sinais v o para os motores e colocar repetidores isolando as reas Verificar se h necessidade de se colocar nos inversores capacitores de modo comum no barr
82. nente baixa a sua resist ncia para pr ximo de 0 ohm curto circuito Dessa forma o pico de tens o absorvido na forma de calor Mas qual a prote o mais indicada centelhador ou varistor A escolha de um ou outro componente depende de perfil do consumidor O que devemos ter em mente que o varistor tem a vantagem de atuar em maior velocidade prote o r pida isto pr xi mo a 20 us Por m sua desvantagem em rela o ao centelhador que ele se degrada com o tempo Quanto maior o n mero de descargas absorvidas pelo varistor menor sua vida til Isso quer dizer que haver uma descarga fat dica onde o componente perder sua funcionalidade O centelhador por outro lado tem uma vida til muito maior por m atua com menor velocidade aproximada mente 350 ps O engenheiro de campo ou de desenvol vimento deve levar em conta os pr s e contras de cada componente na hora da sua aplica o Nada impede entretanto que utilizemos ambos simultaneamente em uma mesma instala o pois ter amos alta velocidade agregada a uma boa durabilidade Conclus o Esperamos ter proporcionado ao leitor uma vis o geral sobre as t cnicas de prote o contra descargas atmosf ricas atrav s deste artigo Lembre se que n o existe uma prote o 100 segura por m a aplica o correta das t cnicas aqui exploradas diminui muito o risco de danos na ocorr ncia de raios Como sempre fa o c
83. nto ou seja na fonte de alimenta o ou na barreira de seguran a intr nseca Deve se assegurar a continuidade da blindagem do cabo em mais do que 90 do comprimento total do cabo O shield deve cobrir completamente os circuitos el tricos atrav s dos conectores acopladores splices e caixas de distribui o e jun o Nunca se deve utilizar o shield como condutor de sinal preciso verificar a sua continuidade at o ltimo equipamento PA do segmento analisando a conex o e acabamento pois este n o deve ser aterrado nas carca as dos equipamentos Em reas classificadas se uma equaliza o de potencial entre a rea segura e rea perigosa n o for poss vel o shield deve ser conectado diretamente ao terra Equipotential Bonding System somente no lado da rea perigosa Na rea segura o shield deve ser conectado atrav s de um acoplamento capacitivo capa citor preferencialmente cer mico diel trico Caminho para altas frequ ncias automa o Terra 2 Caminho para baixas frequ ncias F28 Efeito Blindagem x aterramento em dois pontos Fonte de alimenta o Fonte de alimenta o rea Segura F31 Aterramento Capacitivo s lido C lt 10 nF tens o de isola o gt 1 5 kV Veja as figuras 30 e 31 A IEC 61158 2 recomenda que se tenha a isola o completa Este m todo usado principalmente nos Estados Unidos e na Inglaterra Neste caso o shield isolado de todos os te
84. ntrole Pode desta forma trazer ganhos em termos de competitividade O rompimento com a tecnologia convencional SECURITY SUBLAYER Securit SA Counter NIC Control Network Protocol Data Unit NPDU Header F10 Estrutura NPDU do WirelessHART Mecatr nica Atual 2011 NPDU Security Enciphered Sublayer Payload conectividade ser uma quest o de tempo e com isto ser o ampliadas as possibilidades de sucesso com inopen Lagi Aggregated Commands a inova o demandada pelo mercado neste caso sistemas de automa o verdadeiramente abertos vide figura 13 www system302 com br com tecnologias digitais baseado em redes industriais conectividade Wireless e com v rias vantagens comparadas aos convencionais SDCDs q A mudan a do controle de processo da Enciphered Payload tecnologia 4 20 mA para as redes digitais E sitemas abertos j se encontra nuii F11 Estrutura TPDU do WirelessHART est gio de maturidade tecnol gica e com os usu rios colhendo seus benef cios Essa mudan a encarada como um processo WirelessHART natural demandado pelos novos requisitos de qualidade confiabilidade e seguran a do Physical Data Link PDU mercado A sua utiliza o traz uma vanta gem competitiva no sentido que essa nova tecnologia traz aumentos de produtividade HART PE PENN Data Link Network PDU PDU pela redu o das variabilidades dos processos e redu o dos tempos de indisponibilidade das malh
85. nui de acordo com a frequ ncia e pode ser vista na f rmula Xc 1 2 fC e A dist ncia entre os cabos perturbadores e v tima e o comprimento dos cabos que correm em paralelo e A altura dos cabos com rela o ao plano de refer ncia em rela o ao solo e imped ncia de entrada do circuito v tima circuitos de alta imped ncia de entrada s o mais vulner veis e O isolamento do cabo v tima r do iso lamento do cabo principalmente para pares de cabos fortemente acoplados Mecatr nica Atual 2011 As figuras 12a e 12b mostram exemplos de acoplamentos capacitivos Nafigura 13 podemos ver o acoplamento e suas fontes de tens o e corrente em modo comum e diferencial Algumas medidas para reduzir o efeito do acoplamento capacitivo e Limite o comprimento de cabos correndo em paralelo e Aumente a dist ncia entre o cabo perturbador e o cabo v tima e Aterre uma das extremidades dos shields nos dois cabos e Reduza o dv dt do sinal perturbador aumentando o tempo de subida do sinal sempre que poss vel baixando a frequ ncia do sinal Envolva sempre que poss vel o condutor ou equipamento com material met lico blin dagem de Faraday O ideal que cubra cem por cento da parte a ser protegida e que se Y fonte aterre esta blindagem para que a capacit ncia parasita entre o condutor e a blindagem n o atue como elemento de realimenta o ou de crosstalk A figura 14 ilustra a
86. o Acesso Remoto F1 Evolu o do protocolo HART GlowPAN F2 IEEE 802 15 4 Proje o 2012 Market Share e Totalmente aberto com v rios for necedores Na vers o HART 7 inclui v rias carac ter sticas para melhoria de performance diagn sticos e manuten o e ainda e Redes wireless mesh e star e Sincroniza o de tempo e time stam ping e PV trending e Publish subscribe burst mode e Adicionado a camada de transpor te e Adicionado a camada de rede e Adicionado a transfer ncia r pida seguran a encriptografia decodifi ca o Veja a figura 1 Vimos no artigo anterior sobre Wire lessHART M www smar com newslet ter marketing index98 html um pouco sobre os benef cios desta tecnologia e seus elementos de rede Este o segundo artigo sobre WirelessHART Teremos uma s rie de artigos sobre esta tecnologia mostrando em detalhes o protocolo seus mecanismos e vantagens acompanhem conectividade HARTE 4 4 20 MA Wireless Wireless HART ISA100 Redes Sem Fio Nos ltimos anos a tecnologia de redes sem fio vem sofrendo grandes avan os tec nol gicos o que hoje pode proporcionar seguran a confiabilidade estabilidade auto organiza o mesh baixo consumo sistemas de gerenciamento de pot ncia e baterias de longa vida Em termos de benef cios podemos citar entre outros a redu o de custos e simplifica o das instala es a redu o de c
87. o recebe o nome de frequ ncia intermedi ria instrumenta o Harm nicas Soma das harm nicas Sinal de udio f m x 20 kHz fh at 1 MHz RF f m x v rios MHz fh acima de 3 GHz Microondas v rios MHz at Ghz fh acima de 40 GHz F1 Sinal senoidal deformado pelas harm nicas e comparativo da natureza do sinal em rela o faixa de frequ ncia abaixo f fin max lt gt gt finmax f gt f fi Ss in max gt gt fA f 2 F2 a f b f lt 1 2 amostragem e filtro c f in m x gt 1 2 ambiguidade in m x Entrada Mem ria Display passa baixas F3 Diegrama de blocos de um analisador FFT D 2011 Mecatr nica Atual ES instrumenta o A FI ent o passa por um filtro passa faixa e para que o sinal possa ser mostrado com m xima largura ela amplificada atrav s de um amplificador logar tmico At essa etapa o sinal ainda est mo dulado em RF A pr xima etapa exerce a fun o detectora transformando o sinal de RF em um sinal de v deo Ap s o filtro passa baixas esse sinal mostrado na tela a qual pode ser do tipo LDC cristal l quido ou TRC tubo de raios cat dicos Um cir cuito gerador de campo sincroniza o sinal detectado com as frequ ncias de varredura da tela do instrumento Filtro Entrada Amplificador de FI Es oral CENTER FREQUENCY 100 MHz REF O dBm Att 30 dB Center 100 MHz SHUTDOWN F5 Exemplo
88. ode ser gerada elhamento nas escovas de motores ento de circuitos de pot ncia em os de cargas indutivas e resistivas tos de rel s chaves disjuntores l mpadas fluorescentes aquecedores igni es automotivas descargas atmosf ricas e mesmo em descargas eletrost ticas entre pessoas e equipamentos aparelhos de microondas equipamentos de comunica o m vel etc Tudo isto pode provocar altera es causando sobretens o subtens o picos e transientes que em uma rede de comunica o podem ter seus impactos Isto muito comum nas ind strias e f bricas onde a EMI muito frequente em fun o do maior uso de m quinas de soldas por exemplo e motores CCMs em redes digitais e de computadores pr ximas a essas reas O maior problema causado pela EMI s o as situa es espor dicas e que degradam aos poucos os equipamentos e seus compo nentes Os mais diversos problemas podem ser gerados pela EMI por exemplo em equipamentos eletr nicos podemos ter falhas na comunica o entre dispositivos de uma rede de equipamentos e ou computadores alarmes gerados sem explica o atua o em rel s que n o seguem uma l gica e sem haver comando para isso queima de componentes e circuitos eletr nicos etc muito comum a presen a de ru dos na alimenta o pelo mau aterramento e blindagem ou mesmo erro de projeto A topologia e a distribui o do cabe amento os tipos de cabos e as t cnicas de prote es s
89. onvido todos os leitores a enviarem suas cr ticas e sugest es a respeito deste e de outros artigos da revista Sua opini o fundamental para que possamos atender ainda mais suas necessi dades At a pr xima MA NORMA RECULAMENTADORA DE SEGURAN A EM INSTALA ES E SERVI OS EM ELETRICIDADE Programa o de Comandos Mum ricos Computadorizados TORNEAMENTO METALMEC NICA QUALIDADE TECNOLOGIA a as ico ENGENHARI E program veis MICROONDAS Dante Thomacial amp Pedit Urbana Braga de dikisquergua Sensores Industriais Eng Ataa Galindo Eate SolidWorks Teoria e pr tica no desenvolvimento de produtos industriais edi hr A eme Expacfica es eim PE ii E Tipa da haaati NIDA RUI L CA I aE cda ATE erica TipEL aign mi E Anti OE Lircutos Instrumenta o Industrial Conceitos Aplica es e An lises LJ E GERENCIAMENTO DE ENERGIA M QUINAS ELETRICAS Teoria e Ensaios Tramiformadores Ceradores amp Motores leila oo od Pd E nd a AUTOMA O INDUSTRIAL Redes Sem Fio Redes Industriais par Automa o Industrial Instala o Configura o e Separa Fundamentos Conceitos e Padlnhes Perianal Arma Hotmaria Minnie Comtogra ia Frotocalas Eii iE BAN LU SS STE SA gt Mi IT i ETE i Automa o Pneum tica Projetos Dineesianamento e
90. ortanto quando damos uma nica piscada h tempo suficiente para a ocorr ncia de 500 raios 1 piscada 100m s 200 ps 500 raios 2011 Mecatr nica Atual gt energia Tens o de passo Mecatr nica Atual 2011 Tens o de pata Efeitos do Raio Vamos classificar os efeitos dos raios em duas categorias sobre os seres vivos e sobre os equipamentos eletr nicos Ainda neste artigo tamb m faremos uma an lise sobre estruturas e linhas de transmiss o de energia Efeito do raio sobre os seres vivos A descarga el trica de um raio pode atingir um ser vivo de tr s formas diretamente lateralmente ou induzida pelo solo A probabilidade de sermos atingidos por um raio pequena por m caso uma pessoa ou animal seja atingido diretamente por um raio a morte quase certa O efeito semelhante a colocar esse organismo dentro de um forno de microondas isto a v tima sofrer danos nos seus rg os internos al m das severas queimaduras na pele A descarga entretanto poder ocorrer pela via lateral A figura 6 mostra um exemplo onde podemos notar que o indiv duo localizado pr ximo a uma rvore n o sofre toda a descarga mas apenas uma parcela dela As chances de sobreviv ncia nesse caso s o maio res por m a pessoa poder sofrer sequelas paralisia muscular queimaduras perda de mem ria problemas neurol gicos etc tens o de passo a tens o induzida no solo
91. os para diversos tipos de aplica es Entrega imediata e excelentes condi es comerciais 4 Suporte da Engenharia de Aplica es e muito mais desde 1958 S a Metaltex Ihe oferece tantos beneficios Tempo temperatura e contagem se S i i he 2 E F d e A o E fa EN at 4 ES Ram a i A r Plot ci k e e x p 1 1 j z E mn A A Co g j i A r 1 z s AN ts A ZH ot a sonunp goag eet D Q e Temporizadores contadores programadores hor rios controladores e indicadores S O PAULO 11 5683 5706 MINAS GERAIS 31 3384 9476 RIO DE JANEIRO 21 3872 3227 CAMPINAS 19 3741 3590 PARAN 41 3357 3370 RIO GRANDE DO SUL 51 3362 3652 ESPIRITO SANTO 27 3533 1803 PERNAMBUCO 81 3342 0235 SANTA CATARINA 47 3435 0439 Mmot cias Cobertura da SPS IPC Drives 2011 na Alemanha A revista Mecatr nica Atual fez a cobertura da feira SPS IPC Drives 2011 A convite da organiza o do evento Daniel Appel foi a Nuremberg e destaca os principais aspectos da feira Keyence No estande da Keyence a empresa deixou claro seu dom nio da tecnologia ptica ao tornar o invis vel em algo impressionantemente vis vel Sua c mera de ultra alta velocidade com capacida de de registrar 230 mil quadros por segundo permite analisar com facilidade fen menos e opera es de Microsc pio VHX 1000 curt ssima dura o como todo o ciclo de um motor de combust o em c mera lenta
92. ra baixas frequ ncias pp D Considerando que a espessura dos fios desprez vel e que L gt D Lo L 2L f a H M D In Ps F21 Indut ncia m tua entre dois condutores isto quando o comprimento do cabo menor que 1 20 do comprimento de onda da frequ ncia do ru do a blindagem malha ou shield apresentar o mesmo potencial em toda sua extens o neste caso recomenda se conectar a blindagem em um s ponto de terra Em altas frequ ncias isto quando o comprimento do cabo maior que 1 20 do comprimento de onda da frequ ncia do ru do a blindagem apresentar alta suscetibilidade ao ru do e neste caso recomenda se que seja aterrada nas duas extremidades No caso indutivo Vru do 27BAcosa onde B o campo e amp o ngulo em que o fluxo corta o vetor rea A ou ainda em fun o da indut ncia m tua M Vru do 21fMI onde I a corrente no cabo de pot ncia O uso de cabo de par tran ado muito eficiente desde que a indu o em cada rea de tor o seja aproximadamente igual a indu o adjacente Seu uso eficiente em modo diferencial circuitos balanceados e tem baixa efici ncia em baixas frequ ncias em circuitos desbalanceados Em circuitos de alta frequ ncia com multipontos aterrados a efici ncia alta uma vez que a corrente de retorno tende a fluir pelo retorno adjacente Contudo em altas frequ ncias em modo comum o cabo tem pouca efici ncia A figura 23 det
93. rramento pois apresentam baixa imped ncia Condutores comuns com altas frequ ncias apresentam a desvantagem de terem alta imped ncia Os loops de correntes devem ser evitados O sistema de aterramento deve ser visto como um circuito que favorece o fluxo de corrente sob a menor indut ncia poss vel O valor de terra deve ser menor do que 10 Q Layout e Pain is de automa o e el tricos e N o aproximar o cabo de redes com os cabos de alimenta o e sa da dos inversores evitando se assim a corrente de modo comum Sempre que poss vel limitar o tamanho dos cabos evitando comprimentos longos e ainda as cone x es devem ser as menores poss veis e Cabos longos e paralelos atuam como um grande capacitor e A boa pr tica de layout em pain is permite que a corrente de ru do flua entre os dutos de sa da e de entrada ficando fora da rota dos sinais de comunica o e controladores e Todas as partes met licas do arm rio gabinete devem estar eletrica mente conectadas com a maior rea de contato e Deve se utilizar bra adeira e aterrar as malhas shield dos cabos e Cabos de controle comando e de pot ncia devem estar fisicamente separados gt 30 cm Sempre que poss vel utilizar placas de separa o e aterradas e Contatores solenoides e outros dis positivos assess rios eletromagn ticos devem ser instalados com dispositivos supressores tais como snubbers RCs os snubbers podem amortecer osc
94. rras a n o ser o ponto de Equipamento de campo Deriva o Caixa de jun o Equipamento de campo JDer va o Equipotencial que une o sistema rea Potencial Explosiva Equipamento de campo Deriva o Caixa de jun o Equipamento de campo Deriva o Equipotencial que une o sistema rea Potencial Explosiva terra do negativo da fonte ou da barreira de seguran a intr nseca do lado seguro O shield tem continuidade desde a sa da do coupler DP PA passa pelas caixas de jun es e distribui es e chega at os equi pamentos As carca as dos equipamentos s o aterradas individualmente do lado n o 2011 Mecatr nica Atual automa o Instala o Isolada nterface Junction Box ou DP ou PA Caixa de distribui o Controle Instala o adequada a EMC com linha de equaliza o e potencial e aterramento do shield capacitvo nterface Junction Box ou DP ou PA Caixa de distribui o Sa da de Controle F32 Aterramento e Shield V rias formas terra Local F33 Linha de Equipotencial seguro Este m todo tem a desvantagem de n o proteger os sinais totalmente dos sinais de alta frequ ncia e dependendo da topologia e comprimento dos cabos pode gerar em alguns casos a intermit ncia de comunica o Recomenda se nestes casos o uso de canaletas met licas Uma outra forma complementar primeira seria ainda aterrar as caixas de jun es e as
95. s dom nios do tempo e da freq ncia podem ser relacionados entre si atrav s da transformada de Fourier A equa o dessa transformada embora complicada a primeira vista calcula fisicamente o espectro das fre qu ncias de um sinal atrav s de uma an lise cont nua e infinita no tempo Fica claro que isso imposs vel em tempo real o 24 x F x t x t e at O que acontece na pr tica entretanto a an lise do sinal atrav s do processamento digital de amostras Por meio de uma certa quantidade de amostras leituras em um determinado intervalo de tempo podemos ter uma boa aproxima o do sinal real O nico cuidado a ser tomado o que chamamos de lei de Shannon Ela diz que para obtermos uma boa precis o de leitura a frequ ncia da amostragem sampling frequency FF deve ser no m nimo duas vezes maior que a frequ ncia do sinal de entrada Bin sinal sob an lise A figura 2 mostra um exemplo da combina o das frequ ncias de amostragem e de sinal E como fazer essas an lises afinal Concretizar os c lculos mostrados acima e transform los em medidas que possam ser utilizadas em uma tela s o fun es do ana lisador de espectro Podemos encontrar dois tipos de analisadores FFT e heter dino Analisador de espectro FFT A grosso modo podemos dizer que a diferen a entre o analisador tipo FFT Fast Fourier Transform e o heter dino a faixa de frequ ncias em que ca
96. s pr ximas licita es A Altus tem forte presen a no mercado brasileiro e lati no americano mas tamb m atende o restante do mundo A empresa est procura de representantes e distribuidores em outros mercados e est aberta a contatos de interessados Conector 8D da Souriau 38999 S rie III com porca rebitada O conector com porca rebitada incorporada 8D da Souriau permite uma colo ca o simples de tomadas de alum nio em caixas de controle eletr nico Oferecendo coloca o mais r pida e numero de acess rios reduzido especialmente adequado para caixas com acesso dif cil e que exijam manuten o em um ambiente aeron utico ou militar As tomadas quadradas s o normalmente fixadas com parafusos e porcas pos sivelmente com uma placa de apoio em alum nio anodizado colocada na traseira A montagem desta forma pode revelar se enfadonha quando o acesso dif cil e poder ser bastante demorada O conector com porca rebitada integral permite assim acelerar os tempos de montagem reduzindo ao mesmo tempo o n mero de acess rios de coloca o necess rios parafusos anilhas etc Este processo tamb m pode reduzir o risco de acess rios n o desejados serem esquecidos na caixa caso caiam acidentalmente A Souriau conseguiu demonstrar que as suas porcas rebitadas M3 ou UNC4 40 quando equipadas com os flanges S rie Ill suportam um esfor o axial de mais de 130 newtons Os testes de resist ncia ao bin rio ta
97. seguras e n o seguras s o poss veis em um de terminado sistema como preveni las e mais do que isso quando como onde e qual grau de redund ncia mais adequado para cada caso e Definir o n vel de manuten o preven tiva adequado para cada aplica o O mero uso de equipamentos modernos sofisticados ou mesmo certificados por si s n o garante absolutamente nenhuma melhoria de confiabilidade e seguran a de opera o quando comparado com tecno logias tradicionais exceto quando o sistema implantado com crit rios e conhecimento das vantagens e das limita es inerentes a cada tipo de tecnologia dispon vel E mais deve se ter em mente toda a quest o do ciclo de vida de um SIS Comumente vemos acidentes relacionados a dispositivos de seguran a bypassados pela opera o ou durante uma manuten o Certamente muito dif cil evitar na fase de projeto que um dispositivo desses venha a ser bypassado no futuro mas atrav s de um projeto criterioso e que atenda melhor s necessidades operacionais do usu rio do sistema de seguran a poss vel eliminar ou reduzir consideravelmente o n mero de bypasses n o autorizados Atrav s do uso e aplica o de t cnicas com circuitos de l gica fixas ou progra 2011 Mecatr nica Atual ferramentas Falha Primaria no motor Falhas B sicas Superaquecimento do motor Corrente Excessiva no Motor Corrente Excessiva no Circuito Falha no
98. sem fio mostra que ainda que existam diferen as as normas est o convergindo para a SP100 e WirelessHART M da ISA e HCF HART Foundation e que hoje vem sendo adotado como padr o para a Foundation Fieldbus e PROFIBUS respectivamente Vamos comen tar um pouco sobre o WirelessHART M WirelessHART M A estrutura de uma rede WirelessHARTTM representada na figura 3 inclui e Equipamentos de campo para aqui si o e atua o e Roteadores e Adaptadores que acoplados a equipa dos com fio permitem a comunica o wireless e Hand helds para configura o e Access points para conectar devices ao gateway e Gateways simples ou redundantes que funcionam como bridges para o Host e Network manager simples ou re dundantes que podem residir no gateway o Security Manager que confere se guran a chaves e encripta o de dados A figura 4 mostra uma rede Wireless HART com o DF100 Controlador HSE WirelessHART M Opera na frequ ncia de 2 4 GHz ISM usando o Time Division Multple Access TDMA para sincronizar a comunica o entre os v rios equipamentos da rede Toda a comunica o realizada dentro de um s ot de tempo de 10 ms Slots de tempo formam um superframe O protocolo HART foi elaborado com base na camada 7 do protocolo OSI Com a introdu o da tecnologia sem fio ao HART tem se duas novas camadas de Data Link token passinge TDMA Ambas suportam a camada de aplica o HART A figura 5 ilustr
99. sistemas ele tr nicos de alta frequ ncia instalados em reas reduzidas E mais este sistema dever ser isolado e n o deve servir de caminho de retorno para as correntes de sinais que devem circular por condutores de sinais por exemplo com pares balanceados Este tipo de aterramento paralelo elimina o problema de imped ncia comum mas o faz em detrimento da utiliza o de um monte de cabeamento Al m disso a imped ncia de Ros 2 cada fio pode ser muito elevada e as linhas de terra podem se tornar fontes de ru do do sistema Este tipo de situa o pode ser minimizado escolhendo o tipo correto de condutor tipo AWG 14 Cabos de bitola maiores ajudam na redu o da resist ncia de terra enquanto o uso de fio flex vel reduz a imped ncia de terra Aterramento em multipontos Para frequ ncias altas o sistema multi ponto o mais adequado conforme caracte rizado na figura 7a inclusive simplificando a instala o Muitas conex es de baixa imped ncia entre os condutores PE e os ele trodos de aterramento em combina o com m ltiplos caminhos de alta imped ncia entre os eletrodos e as imped ncias dos condutores cria um sistema de aterramento complexo com uma rede de imped ncia ver figura 7b e as correntes que fluem atrav s dele provocam diferentes potenciais de terra nas interliga es em v rios pontos desta rede Os sistemas com aterramentos multi pontos que e
100. ssa forma qualquer sinal aterrado ou referencia do carca a ou ao painel direta ou indiretamente fica automaticamente referenciado ao terra de distribui o de energia e Prote o contra raios onde os con dutores de descida do Sistema de 2011 Mecatr nica Atual automa o sistemal Sistemal Sistemal Sistema A B D lerra nico F6 Aterramento em um nico ponto se a Aterramento m ltiplos iplos Prote o contra Descargas Atmosf ricas SPDA devem ser conectados s estruturas met licas para evitar centelhamento e sistemas de eletrodos de terra interconectados com o terra de energia encanamentos met licos etc ficando o terra dos circuitos ligado ao terra do p ra raios via estrutura ou sistema de eletrodos consequ ncia que equipamentos com carca as met licas ficam expostos a ru do nos circuitos de aterramento energia e raios Para atender aos requisitos de seguran a prote o contra raios e EMI o sistema de aterramento deveria ser um plano com im ped ncia zero onde ter amos a mistura de diferentes n veis de corrente destes sistemas sem interfer ncia Isto uma condi o ideal o que na pr tica n o bem assim Tipos de Aterramento Em termos da ind stria de processos po demos identificar alguns tipos de terras e Terra sujo S o os que est o presentes nas instala es tipicamente envolvendo o 127
101. t em corte Notem que temos dois eletrodos isolados por m com uma geometria que facilita a forma o do arco voltaico na presen a da sobretens o Dessa forma a energia que passaria para os equipamentos dentro do im vel dissipada na forma de calor dentro do centelhador A figura 17 ilustra as seis principais etapas da extin o do arco dentro do centelhador Dicas Pr ticas em Campo O princ pio de funcionamento o mesmo do centelhador ou seja quando uma sobretens o aparecer o eletrodo da vela ionizar o ar e desviar a energia para terra Devemos apenas ter o cuidado de informar ao cliente que essa t cnica provis ria pois a vela n o foi concebida para essa fun o portanto sua efic cia menor que a de um centelhador espe cialmente projetado para isso A seguir vamos apresentar duas dicas que podem ser teis ao t cnico de campo no que se refere a prote o de descargas atmosf ricas 1 dica Improvisando um centelhador Imagine que voc se encontra em um local distante de qualquer centro comer cial e h necessidade de proteger ime diatamente a planta do seu cliente contra descargas atmosf ricas O que fazer na aus ncia do centelhador A figura abaixo mostra como podemos improvisar um centelhador no caso tr s pois o exemplo refere se a uma rede trif sica com velas de igni o de motores a explos o 2 dica Registrador de sobretens o A maioria dos
102. te distantes e com ali menta o de diferentes fontes a orienta o que se tenha o sistema de aterramento em cada local e que sejam aplicadas as t cnicas de controle de EMI em cada percurso do encaminhamento de sinal conforme repre sentado na figura 2 Implica es de um mau aterramento As implica es que um mau ou mesmo inadequado aterramento pode causar n o se limitam apenas aos aspectos de seguran a Os principais efeitos de um aterramento prec rio s o choques el tricos aos usu rios pelo contato resposta lenta ou intermi tente dos sistemas de prote o fus veis disjuntores etc Mas outros problemas operacionais podem ter origem no aterramento defi ciente e Falhas de comunica o e Drifts ou derivas erros nas medi es e Excesso de EMI gerado Aquecimento anormal das etapas de pot ncia inversores conversores etc e motoriza o e Em caso de computadores trava mentos constantes e Queima de componentes eletr nicos sem raz o aparente mesmo sendo em equipamentos novos e confi veis ntermit ncias O sistema de aterramento deve ser nico e deve atender a diferentes finalidades Controle de interfer ncia eletromagn tica tanto interno ao sistema eletr nico acoplamento capacitivo indutivo e por imped ncia comum como externo ao sistema ambiente e Seguran a operacional sendo as carca as dos equipamentos ligadas ao terra de prote o e de
103. tendem a ser canceladas nos loops adjacentes F20 Interfer ncia entre cabos campos magn ticos atrav s do acoplamento indutivo entre cabos induzem transientes pickups eletromagn ticos de corrente Cabo de Comunica o Digital Cabo de comunica o Digital Cabos com e sem shield 10 cm Vdc ou 25Vac e lt 400Vac Cabos com e sem shield gt 400Vac Qualquer cabo sujeito E 50 cm exposi o de raios 50 cm Cabos com e sem shield Vdc ou bVac e lt 400Vac Cabos com e sem shield gt 400Vac Qualquer cabo sujeito exposi o de raios 50 cm T1 Dist ncias entre cabos de comunica o digital e outros tipos de cabos para garantir a prote o a EMI O efeito de redu o com o uso da tran a tem sua efici ncia em fun o do cancelamento do fluxo chamada de Rt em dB Rt 20 log 1 2nl 1 1 2nlsen ny onde n o n mero de voltas m e l o com primento total do cabo Veja figura 22 O efeito de cancelamento reduz a diafonia crosstalk entre os pares de fios e diminui o Mecatr nica Atual 2011 n vel de interfer ncia eletromagn tica radio frequ ncia O n mero de tran as nos fios pode ser variado a fim de reduzir o acoplamento el trico Com sua constru o proporciona um acoplamento capacitivo entre os condutores do par Tem um comportamento mais eficaz em baixas frequ ncias lt 1 MHz Quando n o blindado tem a desvantagem com o ru do em modo comum Pa
104. tetores de surtos ou transientes Estes proporcionam a prote o a correntes de picos Mecatr nica Atual 2011 Chapas de alum nio Fio condutor F26 Blindagem em m ltiplos segmentos conectada ao potencial de refer ncia do sinal que est protegendo fornecendo um caminho de desvio de baixa imped ncia para o ponto de terra Blindagem Aterramento e blindagem s o requisitos mandat rios para garantir a integridade dos dados de uma planta muito comum na pr tica encontrarmos funcionamento intermitente e erros grosseiros em medi es devido s m s instala es Os efeitos de ru dos podem ser minimi zados com t cnicas adequadas de projetos instala o distribui o de cabos aterramento e blindagens Aterramentos inadequados podem ser fontes de potenciais indesejados e perigosos e que podem comprometer a opera o efetiva de um equipamento ou o pr prio funcionamento de um sistema A blindagem shield deve ser conectada ao potencial de refer ncia do sinal que est protegendo vide figura 25 Quando se tem m ltiplos segmentos deve se mant los conectados garantindo o mesmo potencial de refer ncia conforme ilustra a figura 26 Efeito blindagem X Aterramento em um nico ponto Neste caso a corrente n o circular pela malha e n o cancelar campos magn ticos figura 27 Deve se minimizar o compri mento do condutor que se estende fora da blindagem e garantir uma boa conex o do sh
105. u e neste sentido com a tecnologia Fieldbus Foundation Fieldbus PROFIBUS HART WirelessHARTIM DeviceNet AS i etc pode se transformar preciosos bits e bytes em um relacionamento lucrativo e obter tamb m um ganho qualitativo do sistema como um todo N o basta apenas pensar em barramento de campo deve se estar atento aos benef cios gerais que um sistema de automa o e controle possa proporcionar A revolu o da comunica o industrial na tecnologia da automa o est revelando um enorme potencial na otimiza o de sistemas de processo e tem feito uma importante contribui o na dire o da melhoria no uso de recursos A tecnologia da informa o tem sido determinante no desenvolvimento da tec nologia da automa o alterando hierarquias e estruturas nos mais diversos ambientes industriais assim como setores desde as ind strias de processo e manufatura A capacidade de comunica o entre dispo sitivos e o uso de mecanismos padronizados abertos e transparentes s o componentes indispens veis do conceito de automa o de hoje A comunica o vem se expandin do rapidamente no sentido horizontal nos n veis inferiores field level e tamb m no sentido vertical integrando todos os n veis hier rquicos De acordo com as caracter sticas da apli ca o e do custo m ximo a ser atingido uma combina o gradual de diferentes sistemas de comunica o oferece as condi es ideais de redes abertas em
106. u sua descoberta comunidade cient fica da poca seus colegas zombaram da sua teoria Michael Faraday acabara de se tornar pai de um saud vel beb Para provar suas convic es ele pegou seu filho e cobrindo lhe os olhos com um pano escuro colocou o dentro de uma gaiola de malha met lica Diante das autoridades cient ficas Michael Faraday ligou um auto transfor mador cujo secund rio estava pr ximo a gaiola aterrada Ap s elevar a tens o para milhares de volts v rias descargas raios atingiram a gaiola Quando o transforma dor foi desligado retirou seu filho ileso da gaiola para espanto de todos Gra as a essa experi ncia seu dispositivo foi batizado de Gaiola de Faraday Onde utilizamos a Gaiola de Faraday atualmente O princ pio da Gaiola de Faraday funciona tanto para alta quanto para baixa tens o Quando utilizamos um cabo blin dado por exemplo estamos usando esse princ pio Pela mesma raz o os gabinetes de PCs s o feitos de metal mas no que diz respeito a prote es de raios a gaiola de Faraday utilizada na estrutura da planta do im vel de modo a blind lo eletricamente A figura 14 mostra um exemplo de um pr dio cujo teto coberto por uma malha rede met lica Notem que para equaliza o de potenciais v rios cabos descem para terra e s o unidos por um condutor equalizador Lembrem se que a gaiola de Faraday pode ser utilizada em conjunto com o p ra
107. ustos de manuten o pela simplicidade das instala es monitora o em locais de dif cil acesso ou expostos a situa es de riscos e escalabilidade integridade f sica das instala es com uma menor probabilidade a danos mec nicos e el tricos rompimentos de cabos curto circuitos no barramento ataques qu micos etc Hoje no mercado vemos v rias redes propriet rias e tamb m algumas padroniza das Existem muitos protocolos relacionados 2011 Mecatr nica Atual conectividade Controlador HSE a aa Equipamentos de Campo WirelessHAR TI WirelessHART F3 Estrutura da WirelessHART Equipamentos WirelessHART F4 Sistema Wireless com o DF100 Controlador HSE WirelessHART M Command oriented predefined data types and aplication procedures Auto segmented transfer of large data set reliable stream transport negotiated segment sizes Power optimized redundant path mesh network Token passing master slave Time synchronized frequency protocol hopping protocol WirelessHART F5 HART Modelo OSI E Mecatr nica Atual 2011 com as camadas superiores da tecnologia ZigBee WirelessHART ISA SP100 e o protocolo IEEE 802 15 4 2006 para as camadas inferiores O protocolo IEEE 802 15 4 define as caracter sticas da camada f sica e do controle de acesso ao meio para as LR WPAN Low Rate Wireless Personal Area Network Veja a figura 2 A padroniza o para redes
108. veja mais em www tektronix com revolutionary Consulte nos e saiba mais Tektronix Tel 11 3759 7643 8653 Pa amp 2011 Tektronix Inc AM rights reserved Tektroniz products are covered by U S and foreign patents issued and pending TEKTRONIA and the Tekirone logo are regetered trademarks and LabWiEW SignalExpress isa trademark of National Instruments tecnologia joponesa Omron a qualidade que voc merece ao alcance das suas m os 0532 Controlador de Sensor Fotoel trico Scanner de Temperatura Solu es de P Seguran a Componentes Sensoriamento Solu es de Industriais Seguran a Ema aid O Inversor de Controlador l gico Sensor de Frequ ncia Program vel Vis o Compacto Solu es de Automa o Sistemas de Movimento e Controle Vis o e Medi o Wwww industrial omron com br
109. veja o v deo em nos so canal em www youtube com EditoraSaber Para aqueles cuja necessidade n o a de enxer gar pequenas escalas de tempo mas sim pequenas dimens es a empresa apresentou seus microsc pios digitais 3D Capaz de mapear o relevo de uma super f cie microsc pica em tr s dimens es o VHX 1000 ainda registra imagens de 54 megapixels A Keyence especialista em sistemas pticos indus triais outras informa es sobre seus produtos podem ser encontradas no site www keyence com Omron A especialista em automa o promoveu dentre v rios itens sua linha SCARA de rob s industriais Segundo a empresa os rob s s o robustos e n o t m correias e partes eletr nicas m veis Al m disso podem ser programados facilmente utilizando uma biblioteca open source Motores lineares compacios A CPC aproveitou a feira para lan ar sua linha de motores lineares Compactos e r pidos t m bobinas sobrepostas para diminuir seu comprimento e corpo de resina Epoxi para diminuir o peso aumentar a capacidade de acelera o e melhorar a precis o de posicionamento National Instruments Com uma linha de produtos que se encaixa per feitamente no perfil da feira a National Instruments apresentou in meras solu es modulares de aquisi af o de dados controle e monitoramento c meras Er Se W a o i para automa o de linha de produ o e componentes Motores Lineares sem eixos engrenagens e correias

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