DESCRITIVO ENGARRAFAMENTO DE BEBIDA

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PROJETO DESCRITIVO: 
PROCESSO DE ENGARRAFAMENTO DE BEBIDA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Salvador - BA 
Maio / 2018 
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André Luiz - 031142079 
Elma Costa - 031101029 
Ezirleide Santos - 031122074 
Maira Taize - 031142039 
Roberto Silva - 031132024 
Vagner Ornelas 
Wesley Melo - 031141192 
 
 
 
 
 
 
PROJETO DESCRITIVO: 
PROCESSO DE ENGARRAFAMENTO DE BEBIDA 
 
 
 
 
Trabalho descritivo apresentado para a disciplina 
de Automação Industrial, ministrada pelo 
professor Claudio Wakabayashi, do curso de 
Engenharia Elétrica, na Universidade Salvador. 
 
 
 
 
Salvador - BA 
Maio / 2018 
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SUMÁRIO 
 
 
1. DESCRIÇÃO GERAL ......................................................................................................................... 4 
2. OBJETIVO ............................................................................................................................................ 4 
3. DESCRITIVO DO SISTEMA ............................................................................................................. 4 
4. FUNCIONAMENTO ............................................................................................................................ 5 
5. DESCRITIVO DE CONTROLE ......................................................................................................... 7 
5.1 Controlador Lógico Programável ........................................................................................................... 7 
5.2 Inversor de Frequência............................................................................................................................ 8 
6. INSTRUMENTOS ................................................................................................................................ 8 
6.1 Sensor ..................................................................................................................................................... 8 
6.1.1 Capacitivo E2K-C .................................................................................................................................. 8 
6.1.2 Ultrassônico Easytrek ............................................................................................................................. 9 
6.1.3 GF 2551 ............................................................................................................................................... 10 
6.2 Válvula Solenoide ................................................................................................................................. 11 
7. CONEXÕES ELÉTRICAS ................................................................................................................ 12 
8. REFERÊNCIAS .................................................................................................................................. 13 
 
 
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1. DESCRIÇÃO GERAL 
 
 
Imagem 1: Ilustração do processo de engarrafamento de bebidas. 
O processo analisado, retrata o funcionamento, de uma linha de produção de uma fábrica 
de bebidas, nele podemos observar o tanque que armazena o liquido que irá encher as garrafas, 
ele necessita está sempre cheio para que nunca falte bebida e a linha de produção não seja 
interrompida. 
Esse tanque irá bombear a bebida até a esteira de produção, que terá um sensor para garantir 
que sempre tenhamos a garrafa nos bicos onde sairá o liquido, garantindo assim que não tenha 
desperdício. 
Além do sensor na linha de produção, o processo conta ainda com um sistema de segurança 
no tanque, onde assim que ele estiver vazio, tudo é parado, para que a esteira não continue 
rodando e gastando energia, e nem que as garrafas passem sem que sejam enchidas. 
 
2. OBJETIVO 
 
• Encher garrafas de bebida, afim de que não interrompa a linha de produção. 
• Aperfeiçoamento das aulas de laboratório visando um melhor desenvolvimento nas 
áreas de automação, instrumentação, elétrica, acionamentos e controle de processos. 
 
3. DESCRITIVO DO SISTEMA 
 
O processo é compreendido por um tanque que possui um certo volume V mínimo de fluido 
(cerveja) e um sensor de nível para monitorar este volume. O sensor retorna a informação do 
nível através de um transmissor para o controlador que envia o comando de abrir ou fechar a 
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válvula (solenoide) para liberar mais fluido para o tanque. Existe também um sensor de nível 
na base do tanque para proteger o sistema contra operar em vazio. 
Abaixo do tanque existe uma esteira que é acionada por um motor de indução de 2cv, 220V. 
Para fins deste projeto não será necessário considerar nenhum dispositivo para suavizar a 
corrente de partida. Existe um sensor de presença para o engradado de cerveja que chega no 
ponto de enchimento. Este sensor detecta a presença de um engradado e transmite a informação 
para o controlador com um temporizador programado para 10 segundos, que para o motor da 
esteira, e aciona a válvula para encher o engradado. Após esse tempo, o sensor terá um delay 
de 3 segundo, para que a esteira seja acionada, e o sensor de presença não pare a esteira 
novamente no mesmo engradado. 
 
4. FUNCIONAMENTO 
 
O diagrama Ladder está configurado para executar os seguintes passos da operação dos 
procedimentos de envase de cerveja: 
Na primeira linha encontra-se o Start (TLigar) com um delay de 1 segundo para evitar uma 
partida imediata ao acionamento da linha. Em seguida, há os contatos para os sensores 
NTanque0 (nível mínimo permitido para o envase) e alinhamento, que certifica a presença das 
garrafas alinhadas com os bicos injetores do envase, como condicionais para o acionamento da 
válvula de enchimento os recipientes (garrafas). O acionamento dessa válvula é feito com uma 
rampa de subida, sinalizada pela simbologia: [OSR_/ ], que ativa um temporizador de 10 
segundos para o desligamento da válvula que regula a vazão durante o envase. A válvula é 
precedida, ainda, de um inter-travamento proposto pelo contato normalmente fechado do 
acionamento da esteira (REsteira). 
 
A segunda linha é composta de um contato normalmente fechado (XNTanque) do limite 
mínimo permitido para o funcionamento da produção que, devido as condições iniciais 
necessárias para o funcionamento, ficará em aberto como acionamento de uma sinalização 
(YAlarme), como indicação de anormalidade. 
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A terceira linha, indica o controle de enchimento do tanque, disposto no esquema como o 
contato para o sensor de nível máximo (XNTanque1), que aciona, quando o mesmo detecta 
uma baixa desse nível, um temporizador de 20 segundos (TNivel) de delay, para que o consumo 
do tanque ocorra uma renovação homogênea e o reabastecimento seja efetuado através do 
acionamento da válvula (YNTanque1). 
 
A quarta linha dos comandos é a garantidora da retomada da esteira após o término do 
envase, criando uma condição de acionamento da esteira, mesmo com o contato de alinhamento 
– que o responsável pela parada da esteira – ainda ativado. A referente linha de comando 
possibilita a retomada de avanço da esteira. 
 
A quinta linha de comando é responsável pela retomada do processo. A mesma inicia-se 
com o sensor de nível mínimo aceitável, contato (XNTanque0), como condicional primordial 
para a retomada da produção. Tal função tem, também, um caráter de proteção, pois evita que 
o processo dê 
 
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partidas e retomadas com o nível do tanque abaixo do aceitável, que ocasionaria, num curto 
intervalo de tempo, uma execução a vazio. 
A linha de comando vem composta dos contados normalmente fechadodo sensor de 
alinhamento (Xalinhamento) que, na condição que precede a retomada, estará aberto – evitando 
o acionamento da esteira (YEsteira), e em paralelo o contato normalmente aberto do reler de 
retomada (RRetomada), que será habilitado pela linha de comando anterior (linha 4), que o 
fechará acionando o temporizador de 12 segundo. 
Essa temporização de retomada em 12 segundos oferece, à retomada, um delay de 2 
segundos após o término do envase, que é temporizado em 10 segundos para o fechamento da 
válvula de enchimento. Tal medida visa evitar a perda de material entre o final do enchimento 
e a retomada da esteira, pois engloba a captação de possíveis perdas de sobras na linha, a serem 
despejadas fora dos recipientes (garrafas), na retomada do processo. 
 
5. DESCRITIVO DE CONTROLE 
 
5.1 Controlador Lógico Programável 
 
No projeto, será utilizado o controlador lógico programável Simatic S7-1200, da fabricante 
Siemens. Este CLP é responsável pela aquisição e centralização das informações da planta, 
diagnóstico de falhas, controle de velocidade da esteira através do inversor de frequência Power 
Flex 70. 
 
Imagem 2: CLP Simatic S7-1200. 
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De acordo Castrucci (2001), “a vantagem de utilizar sistemas que envolvam informatização 
é a possibilidade da expansão utilizando recursos de fácil acesso; nesse contexto, são de 
extraordinária importância os controladores lógicos programáveis (CLPs), que tornam a 
automação industrial uma realidade onipresente”. 
 
5.2 Inversor de Frequência 
 
Um dos controles fundamentais no processo de envase é o controle de velocidade. A função 
do inversor de frequência é regular a velocidade de um motor elétrico mantendo seu torque 
(conjugado). Os inversores de frequência foram desenvolvidos para trabalhar com motores AC. 
 
 
 
 
 
Imagem 3: Inversor Power Flex 70 
6. INSTRUMENTOS 
 
6.1 Sensor 
 
A fim de manter a eficiência na produção foram escolhidos 3 sensores que controlam variáveis 
fundamentais para que a linha não pare. Esses sensores são o ultrassônico Easytrek da Nivelco para 
níveis, o Serie 2551 da linha GF Signet para vazão e o capacitivo E2K-C para identificação de presença, 
sendo um destinado ao monitoramento do nível em tanques, outro ao monitoramento da vazão e por 
último um capacitivo destinado a identificar possíveis garrafas vazias. 
 
6.1.1 Capacitivo E2K-C 
 
O Sensor E2K-C é um sensor capacitivo com boa indicação para identificar líquidos 
dentro de recipientes de vidro, podendo ser esses líquidos espumantes. O sensor também traz a 
ótima vantagem de poder regular a distância de detecção. 
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Para a identificação de um liquido dentro de um objeto a constante dielétrica do liquido 
deve ser maior do que a constante do material que a envolve. Neste caso o recipiente envolvente 
é feito de vidro, que possui constante dielétrica entre 6 e 10 (F/m) e o liquido dentro do 
recipiente é a cerveja, que possui constante maior que 20 F/m. Dessa forma, deve-se configurar 
o sensor para ser sensível apenas a matérias com essa constante maior do que 11 F/m, por 
exemplo. Assim, após a realização do envase, enquanto ocorrer a alteração capacitiva no sensor, 
para valores maiores do que 11 F/m, ele não enviara sinal de saída, pois entendera que está 
dentro do padrão desejado, ou seja, garrafas com cerveja. E ao passar um material pela face 
com sensor uma constante menor do que a pré-estabelecida o sensor não sofrerá alteração 
alguma, provocando o envio do sinal para o controle, ou seja, identificando que falta cerveja 
em determinada garrafa. 
 
 
 
 
 
 
 Imagem 4: Sensor Capacitivo E2K-C 
 
6.1.2 Ultrassônico Easytrek 
 
O EasyTREK é utilizado na medição contínua e extremamente precisa do nível de produtos 
líquidos ou sólidos armazenados em tanques, reservatórios ou silos, o transmissor de nível 
ultrassônico da série Easytrek é totalmente baseado na emissão de pulsos de ultrassom emitidos 
pelo sensor e refletidos pelo material que está sendo monitorado. Sendo assim, a medição de 
nível ocorre sem que haja qualquer tipo de contato físico entre o instrumento e o meio medido. 
 
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Imagem 5: Sensor Ultrassônico Easytrek atuando no controle de nível 
Mínima distância de medição (XM) é o mínimo valor de altura que a medição é possível, 
abaixo desse valor há a zona morta (dead zone) em que a medição não é possível. 
Máxima distância de medição (XM) é o máximo valor de altura que a medição é possível 
sob condições ideais, acima desse valor há a zona morta superior. Máxima distância de medição 
da atual aplicação (H) não poderá ser maior que XM. 
 
Imagem 6: Sensor Ultrassônico Easytrek atuando em diferentes distâncias 
O ângulo total do feixe de onda (cone) da maioria dos transdutores Sensonic Nivelco está 
entre 5 e 7°, garantindo uma medição precisa e confiável em silos estreitos com paredes 
desiguais, bem como em tanques com objetos internos. Com uma conseqüência da angulação 
do feixe estreito de onda, o Easytrek apresenta bom desempenho em situações de profunda 
penetração pelos gases, vapor e espuma. 
 
6.1.3 GF 2551 
 
O Signet Série 3-2551-P0-12 possui estilo de inserção do sensor de fluxo magnético que 
não apresenta partes móveis. O medidor possui opção de materiais resistentes à corrosão que 
dão maior confiabilidade ao processo. Possui medição precisa e pode ser aplicado à uma ampla 
gama de tubulações que vão de DN 1/2″ a 12″. As opções de saídas disponíveis são: 4 a 20 mA, 
saída de frequência e saída digital. 
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 Imagem 6: Sensor Signet Série 3-2551-P0-12 
6.2 Válvula Solenoide 
 
A solenóide Ascoval Modelo 8222A047 é uma solenoide industrial de ½’’ para vapor 
manufaturada para trabalho em condições de alta pressão e alta temperatura. Sua alimentação é 
de 110Vac. 
O seu funcionamento se resume ao estancamento de uma via de vapor quando não 
alimentada e a abertura da via quando o contrário. Com esta funcionalidade, é possível regular 
a passagem e exposição da variável utilizada. 
 
 
 
 
 
Imagem 7: Válvula solenoide Ascoval Modelo 8222A047 
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7. CONEXÕES ELÉTRICAS 
Conexão elétrica significa estabelecer uma ligação entre dois ou mais pontos discretos 
permitindo a continuidade do fluxo de elétrons, corrente elétrica. No projeto, as instalações 
elétricas são indispensáveis e fundamentais para o funcionamento correto da programação 
ladder. 
Imagem 8: Ilustração das conexões elétricas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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8. REFERÊNCIAS 
 
CASTRO, Alexandre Teles. Sistema de controle discreto em esteiras para envase 
Comandado por supervisório. 2010. 33p. Monografia (Graduação em Engenharia Elétrica). 
Faculdade de Engenharia de Sorocaba, Coordenadoria de Engenharia Elétrica, SP, 2010. 
 
CASTRUCCI, P. L.; MORAES, C.C. Engenharia de Automação Industrial. Rio de Janeiro: 
LTC, 2001. 
 
MICROLOGIX. Manual Micrologix 1200: controladores programáveis Micrologix 1200 
(publicação 1761-BR006E-PT-P), 2008. 
 
POWER FLEX. Manual Power Flex 70: manual do usuário (publicação 20A – UM001H – PT 
- P, 2003). 
 
SALGADO, A. Tecnologia de produção de bebidas fermentadas. Universidade Federal do 
Rio de Janeiro. Disponível em: http://semanadaquimica.org/semana17/material/Bebidas03.pdf 
Acesso em 21 jan. 2013. 
 
Sensor capacitivo com ajuste de sensibilidade. Digel Eletrica LTDA. Disponível em: 
http://www.digel.com.br/novosite/index.php?page=shop.product_details&flypage=flypage.tpl
&product_id=809&category_id=26&option=com_viruemart&Itemid=73BRAGA, N. C. Constante Dieletrica de Alguns Materiais. Instituto Newton C. Braga. 
Disponível em: <http://www.newtoncbraga.com.br/index.php/almanaque/406-constante-
dieletrica-de-alguns-materiais.html>.Acessado em: 22/04/2018 
 
NIVETEC. Medidor de Nível Ultrassônico. Disponível em: 
<http://www.nivetec.com.br/produto.asp?cat=2&pro=19>.Acessado em: 22/04/2018 
 
NIVETEC. Medidos de Vazão Eletromagnético. Disponível em: 
<http://www.nivetec.com.br/produto.asp?cat=5&pro=201>.Acessado em: 23/04/2018 
 
OMRON. Sensores Capacitivos. Disponível em: <http://industrial.omron.com.br/e2k-
c/>.Acessado em: 23/04/2018