Estratégias para Automatização de uma Planta Industrial

Baseado em http://electrical-engineering-portal.com/

Perceber e simplificar são os primeiros passos para a automatização de processos. Procedimentos similares são sugeridos em literatura especializada mas nenhum tem tanto foco como este título.

1. Perceber o processo existente
2. Simplificar o processo
3. Automatizar o processo

Pode acontecer que a automatização não seja absolutamente necessária ou não se justifique economicamente depois do processo de simplificação. Contudo se concluir que a automatização é uma solução capaz de incrementar a produtividade e a qualidade, ou qualquer outro parâmetro importante. As 10 estratégias que se seguem são um guia para o processo de automatização e constituem um cheklist de possibilidades para implementação de um sistema de produção com vista à sua simplificação ou automatização, elas podem ser consideradas mutuamente ou de forma exclusiva.

foto www.bloomberg.com

1 Especializar Operações

A primeira estratégia consiste em usar equipamento especializado e dedicado para a realização de uma determinada tarefa com a maior eficiência possível. É análogo ao conceito de especialização do trabalho para melhorar a produtividade.

2 Combinação de Operações

Em produção ocorrem sequências de operações muitas vezes complexas que por vezes podem requerer dezenas ou centenas de etapas de processamento. A combinação de operações consiste em agrupar várias operações numa mesma máquina ou estação de trabalho.

Desta maneira uma mesma máquina pode realizar várias operações reduzindo o número de máquinas separadas e muito provavelmente reduzindo também o tempo de set-up.O tempo de manuseio de materiais também é reduz.

3 Simultaneidade de Operações

Uma consequência lógica da estratégia de produção anterior é a realização em simultâneo de operações numa estação de trabalho. Com efeito dois ou mais processamentos são realizados em simultâneo reduzindo o tempo total de processamento.

4 Integração de Operações

Outra estratégia é ligar várias estações de trabalho num só mecanismo integrado utilizando dispositivos de manuseio (tapetes rolantes, braços robóticos, etc...) para transferir o produto entre estações.

Combinando várias estações de trabalho pode conseguir-se que várias partes possam ser processadas em simultâneo aumentando a capacidade do sistema.

5 Incrementar Flexibilidade

O conceito de automatização flexível também pode ser usado, esta estratégia prevê a utilização do mesmo equipamento ou estação de trabalho para a realização de várias tarefas. Consegue-se assim reduzir o número de estações de trabalho, em alguns casos também o tempo de set-up das máquinas.

Note-se contudo que esta estratégia pode não ser muito adequada em situações de um grande volume de trabalho.

6 Melhoria de Manuseamento e Armazenamento de Materiais

O uso de sistemas de manuseamento e armazenagem automatizados são uma oportunidade para reduzir os tempos de produção

7 Inspeção em Linha

Tradicionalmente a inspeção para efeitos de controlo de qualidade é executada no fim da linha ou seja quando o processo está completo. Isto significa que se o produto tiver de ser rejeitado ou fica sujeito a reprocessamento ou vai para "sucata".

Se incorporar a inspeção na linha de produção isso vai permitir recuperar o produto com menor reprocessamento, ou se tiver que o rejeitar pode optar por não finalizar o processo ou adicionar menor valor produtivo caso venha a ser uma 2ª escolha.

8 Controlo do Processo e Otimização

Prever um rigoroso esquema de controlo do processo que incida sobre as operações individuais e eficiência das máquinas. Desta forma os tempos individuais de processo vão estar controlados e podem ser reduzidos

9 Controlo de Operações na Planta

A estratégia anterior foca-se no controlo dos processos individuais, em oposição esta incide sobre o controlo da planta produtiva tentando gerir e coordenar as operações agregadas da planta industrial de forma mais eficiente. A sua implementação, regra geral, envolve instalação de um alto nível de redes de computadores.

10 Produção Integrada por Computador

Eleva a estratégia anterior a um nível superior integrando todas as operações da fábrica e as funções de negócio da empresa num complexo projeto de engenharia com uso intensivo de aplicações informáticas, bases de dados informáticas e redes de computadores.

Gestão da Manutenção - Técnicas (II)

Manutenção Preditiva

O conceito de gestão de manutenção preditiva não é propriamente novo. O princípio baseia-se na regular monitorização das condições mecânicas/elétricas de funcionamento, eficiência produtiva entre outros parâmetros que se possam achar relevantes. Da análise do resultado da monitorização poderá ser decidido a intervenção de manutenção, assim o intervalo entre manutenções não é rígido e passa a estar condicionado pelas reais condições de operacionalidade dos equipamentos.

Na verdade a manutenção preditiva pode entender-se como manutenção preventiva cujas intervenções em lugar de serem executadas em intervalos regulares passam a estar dependentes dos resultados de monitorização. Assim os parâmetros críticos dos equipamentos passam esses a ser monitorizados a intervalos regulares, por exemplo para transformadores elétricos a qualidade do óleo e a temperatura dos enrolamentos são parâmetros críticos que devem obedecer a um plano de monitorização e com base nos resultados o engenheiro de manutenção toma a decisão de quando efetuar a retirada de serviço para eliminar eventual problema.

De modo semelhante os motores elétricos devem ser monitorizados quanto a vibrações, velocidade, corrente nos enrolamentos, temperatura de enrolamentos, etc... Assim para outros equipamentos deve ser listados os parâmetros e partes a monitorizar. Um bom princípio é recorrer ao plano de manutenção proposto pelo fabricante e daí adaptar para o método de manutenção preditiva.

Claro que muitas condições de operação para serem monitorizadas implicam a paragem e desmontagem de partes de máquinas. Para esses casos é necessário ponderar a forma de o fazer, imagine-se que para monitorizar o estado de uma roda dentada, identificada como crítica, é necessário desmontar um complexo grupo mecânico. Provavelmente pode ser economicamente vantajoso a mudança direta da roda dentada, contudo o resultado da monitorização que, suponha-se indica que a roda ainda oferece garantia de bom funcionamento por mais 6 meses, condicionará a sua próxima substituição num prazo mais alargado.

Os dados das monitorizações devem ser registados para tratamento estatístico. O resultado deste tratamento deverá ser usado para prever intervenções e muito importante adaptar as existências de stock. Os dados das monitorizações devem ser usados para análise holística, os comportamentos e tendências devem ser entendidos assim como a sua relação com as avarias. Essa é a grande vantagem deste método que permite um sistema de gestão implementado passo a passo tendencialmente mais eficiente.

Gestão da Manutenção - Técnicas (I)

O Custo da Manutenção

Todas as industrias estão sobre uma tremenda pressão para reduzir os custos da manutenção. Os departamentos de manutenção são não raras vezes olhados como não produtivos, ou seja não geram valor acrescentado, e despesistas.

Nos últimos 20 anos os engenheiros de manutenção tiveram necessidade de rever os modelos de gestão a qual assentava no conceito de manutenção preventiva. Contudo voltar ao conceito da manutenção reativa não é o adequado pois as falhas de equipamento, especialmente de forma não previsível, trazem custos elevados de não produção, podem ter consequências imprevisíveis no planeamento da produção, custos de falhas nos prazos de entrega. Por outro lado as avarias imprevisíveis obrigam a manter níveis de stock de peças mais elevado e dependendo dos casos pode afetar a segurança das instalações e do pessoal, imagine-se elementos cerâmicos de instalações elétricas que podem estourar com aquecimento excessivo.

Os profissionais de manutenção precisaram testar novas atitudes até ao limite e tendencialmente foram adotando as técnicas de manutenção preditiva.

Num próximo artigo abordaremos o conceito.

Cuidados quando se trabalha em baixa tensão com equipamentos energizados

Fonte: http://electrical-engineering-portal.com/

Para se efectuar trabalhos em equipamentos eléctricos estes devem em primeiro lugar ser desligados, contudo pode não ser possível agendar os trabalhos para períodos em horas fora do normal período de trabalho para limitar os transtornos, assim por vezes é mesmo preciso executar manutenção em equipamentos e sistemas energizados.

Por vezes, por exemplo, é necessário ligar um equipamento de medida de maneira a testá-lo. Estes trabalhos devem ser realizados por trabalhadores qualificados e autorizados para o fazer.

Planear o Trabalho

Planear os trabalhos com antecedência é necessário para que se possam tomar todas as precauções. Todas as tarefas devem ser planeadas, incluindo as melhores posições para as executar assim como listar as ferramentas mais adequadas, equipamentos de segurança e inclusivamente pensar na forma de pedir ajuda em caso de acidente. É recomendável uma reunião de trabalho onde esteja presente toda a equipa de trabalho.

Conhecer o Sistema

Antes de se executar qualquer trabalho em tensão deve conhecer o sistema onde se vai intervir e como funcionam os equipamentos nele instalados. Isso implica ter na sua posse documentação do sistema. Tenha porém cuidado porque por vezes o equipamento instalado pode diferir do documentado.

Limitar a Exposição

Tornar acessíveis as partes sob tensão tão somente pelo tempos estritamente necessário para a execução dos trabalhos.

Utilizar Barreiras

Tanto quanto possível utilize barreiras isolantes para cobrir as partes sob tensão.

Tampas Aterradas

Verifique que as partes metálicas isolantes estão ligadas à terra.

Limitar a Energia para Reduzir o Risco

Devem ser tomadas medidas para garantir que a corrente no ponto de trabalho seja o mais reduzida possível. Por exemplo, se que medir a tensão faço-o do lado da carga para estar protegido pelos equipamentos de protecção escolhendo se possível os que mais limitem a corrente.

Uso de Pulseiras e Anéis

Não use pulseiras, anéis, brincos, fios, ou outros adornos metálicos que em contacto com as partes sob tensão podem provocar curto-circuitos e/ou conduzir a corrente para o corpo.

 Posições Confortáveis e Defensivas

Procure evitar posições incómodas, se tal não for possível e tiver que operar numa posição desconfortável ou desequilibrada use material isolante para encobrir o corpo. Adopte também posições defensivas, por exemplo a operar um interruptor de segurança utilize uma só mão, com a outra proteja o rosto e opere com o corpo de lado.

Equipamento de Protecção

Usar roupa e acessórios de protecção adequados, luvas, calçado, roupas e viseira.

Disparo de Diferencial

Apresentamos um video didáctico de Miguel Ángel Vadillo onde é explicado porque disparam os interruptores diferenciais mesmo em casos onde não existe qualquer avaria. O assunto é especialmente pertinente em instalações industriais.

Resistência dos Materiais: Tensão-deformação do Aço Doce

Penetração dos Harmónicos em Barras Condutoras

Inspirado em http://electrical-engineering-portal.com/

A presença de harmónicos em adição à frequência fundamental de 50Hz provoca problemas consideráveis nos sistemas de distribuição de energia.

As fontes de distorção harmónica podem ter as suas causas em accionamento de motores por variadores de frequência, alimentações UPS, fontes de alimentação comutadas entre outras.

A Copper Development Association publicou documentos úteis para esta temática, assim, a formula que se segue indica qual a profundidade de penetração da corrente eléctrica em barras de cobre a uma dada frequência.

d - profundidade de penetração [mm]
ρ - resistividade do cobre [μς cm]
f - freqüência [Hz]

Harmônico	Frequência (Hz)	A profundidade de penetração (mm)
3	f = 150 Hz.	d = 5,38
5	f = 250 Hz.	d = 4,18
7	f = 350Hz	d = 3,52
11	f = 550Hz	d = 2.81
13	f = 650Hz	d = 2,85

A 50Hz a profundidade de penetração é de aproximadamente 9mm, já para o 5º harmónico, 250Hz, a profundidade é de pouco mais de 4mm. Assim existência de harmónicos faz com que a corrente eléctrica circule mais à superfície dos condutores elevando o aquecimento dos mesmos pois o centro do condutor tende a ter cada vez menos corrente e a ser "vazio".

Este fenómeno faz sobredimensionar os barramentos ou então torná-los mais "achatados" ao invés de mais sólidos.

Cálculo da Queda de Tensão para os Condutores de Entrada de uma Instalação Individual

O cálculo da queda de tensão para os condutores de entrada de uma instalação individual é determinante no seu projecto.

803.2.4.4.2 (RTIEBT)

As secções dos condutores usados nos diferentes troços das instalações colectivas e

entradas devem ser tais que não sejam excedidos os valores de queda de tensão seguintes:

Para efeitos do cálculo das quedas de tensão devem ser usados os valores indicados na secção 803.2.4.3.1, os quais, na falta de elementos mais precisos, devem ser considerados como resistivos (cosϕ = 1).

1,5 % é a queda de tensão máxima aplicável para o troço da instalação entre os ligadores da saída da portinhola e a origem da instalação eléctrica (de utilização), no caso das instalações individuais.

803.2.4.4.5 (RTIEBT)

A queda de tensão, no caso das entradas trifásicas, deve ser calculada a partir da potência

prevista para alimentação dos equipamentos normais previstos para as instalações eléctricas (de utilização) por elas alimentadas, suposta uniformemente repartida pelas diferentes fases. O cálculo deve ser feito fase a fase, como se de uma entrada monofásica se tratasse, considerando que apenas a fase em análise está em serviço

Δu é a queda de tensão relativa, expressa em percentagem | Δu máxima = 1,5% (ver regra 803.2.4.4.2 das RTIEBT)

U0 é a tensão entre fase e neutro, expressa em volts

b é um coeficiente igual a 1 para os circuitos  trifásicos e a 2 para os monofásicos b = 2

ρ1 é a resistividade dos condutores à temperatura em serviço normal, isto é, 1,25 vezes a resistividade a 20°C (0,0225Ω.mm2/m para o cobre e 0,036Ω.mm2/m para o alumínio)

L é o comprimento simples da canalização, Valor a calcular expresso em metros

S é a secção dos condutores, Uma das variáveis expressa em milímetros quadrados  cosϕ é o factor de potência cosϕ = 1 (ver regra 803.2.4.4.5 das RTIEBT) senϕ = 0 (ver regra 803.2.4.4.5 das RTIEBT)

λ é a reactância linear dos condutores (na falta de outras indicações pode ser usado o valor 0,08 mΩ/m), mas no caso em apreço irá multiplicar com senϕ = 0

IB é a corrente de serviço, expressa em amperes