Estação de Tratamento de agua arduino

Prévia do material em texto

1 
 
 
 
 
BACHARELADO EM ENGENHARIA DE CONTROLE 
E AUTOMAÇÃO 
 
 
 
 
JADER FREITAS DA SILVA RIBEIRO 
NATHÁLIE TERRA DE AZEVEDO 
 
 
 
 
 
PROJETO E INSTALAÇÃO DE UM SISTEMA DE AUTOMAÇÃO EM 
UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA SUPERFICIAL 
COMPACTA NA UNIDADE DE PESQUISA E EXTENSÃO 
AGROAMBIENTAL DO IFF 
 
 
 
 
 
 
 
Campos dos Goytacazes/RJ 
Agosto/2013 
 
 
2 
 
 
 
JADER FREITAS DA SILVA RIBEIRO 
NATHÁLIE TERRA DE AZEVEDO 
 
 
 
 
PROJETO E INSTALAÇÃO DE UM SISTEMA DE AUTOMAÇÃO EM 
UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA SUPERFICIAL 
COMPACTA NA UNIDADE DE PESQUISA E EXTENSÃO 
AGROAMBIENTAL DO IFF 
 
 
 
 
 
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao 
Instituto Federal de Educação, Ciência e 
Tecnologia Fluminense como requisito parcial 
para conclusão do curso de Bacharelado em 
Engenharia de Controle e Automação. 
 
 
 
Orientador: Prof. M.Sc. Sérgio Assis Galito de 
Araújo 
 
 
 
 
Campos dos Goytacazes/RJ 
Agosto/2013
iii 
JADER FREITAS DA SILVA RIBEIRO 
NATHÁLIE TERRA DE AZEVEDO 
 
PROJETO E INSTALAÇÃO DE UM SISTEMA DE AUTOMAÇÃO EM 
UMA ESTAÇÃO DE TRATAMENTO DE ÁGUA SUPERFICIAL 
COMPACTA NA UNIDADE DE PESQUISA E EXTENSÃO 
AGROAMBIENTAL DO IFF 
 
 
Trabalho de conclusão de curso apresentado ao 
Instituto Federal de Educação, Ciência e 
Tecnologia Fluminense como requisito parcial 
para conclusão do curso de Bacharelado em 
Engenharia de Controle e Automação. 
 
 
Aprovada em 19 de agosto de 2013 
 
Banca Avaliadora: 
 
....................................................................................................................................................... 
Profº Edson Simões dos Santos 
Engenheiro de Controle e Automação Industrial 
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense/Campos 
 
....................................................................................................................................................... 
Profº Sergio Assis Galito de Araújo (orientador) 
M.Sc. em Engenharia Mecânica / UFF 
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense/Campos 
 
....................................................................................................................................................... 
Profº Vicente de Paulo Santos de Oliveira 
D.Sc. em Engenharia Agrícola / UFV 
Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia Fluminense/Campos 
 
 
iv 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradecemos primeiramente a Deus que nos 
deu saúde e forças para chegarmos até aqui. 
 
Agradecemos a todos os professores que nos 
acompanharam durante a graduação, em 
especial ao Prof. Edson Simões dos Santos, 
pelas contribuições no decorrer do trabalho. 
 
 
v 
 
 
 
RESUMO 
 
 
Baseado em uma iniciativa de facilitar a operação da Estação de Tratamento de Água (ETA) 
superficial que está instalada na UPEA - IFF (Unidade de Pesquisa e Extensão Agro-
ambiental - Instituto Federal Fluminense), foi desenvolvido este trabalho. Por meio de 
pesquisa concluiu-se que existem métodos e equipamentos para realizar a atividade de 
tratamento da água de acordo com normas atuais e com custos reduzidos em comparação à 
automação clássica. A princípio a solução encontrada foi substituir o controlador lógico 
programável (CLP) pelo microcontrolador Arduíno Mega, o Arduíno é uma plataforma de 
prototipagem eletrônica baseada em uma placa com entradas e saídas tanto digitais como 
analógicas. O ambiente de programação utiliza uma linguagem própria baseada em C/C++, o 
ambiente de desenvolvimento é Open source. Para a aplicação no projeto, o Arduíno Mega foi 
usado como placa de aquisição de dados, esses dados são processados e tratados no software 
MATLAB, no ambiente SIMULINK, que utiliza linguagem de programação por diagramas de 
bloco. Através de funções que possibilitam a comunicação, o MATLAB consegue ler os 
valores medidos pelos sensores físicos e escrever os referidos valores no software InTouch, 
onde a IHM (Interface Homem Máquina) foi implementada. Foram realizados os estudos de 
especificação dos equipamentos a serem utilizados na ETA, bem como foram levantados os 
valores de mercado dos equipamentos necessários para montagem do protótipo. Os resultados 
a partir das ações concluídas foram animadores visto que a economia feita foi de 
aproximadamente 96%. 
 
 
Palavras-chave: MATLAB, ETA, Arduíno, Automação, Projeto, IHM, InTouch. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
vi 
 
 
 
ABSTRACT 
 
 
Based on an initiative to facilitate the operation of the superficial Water Treatment Plant 
(WTP) which is installed in the UPEA - IFF, this job was developed. Through research it was 
concluded that there are methods and equipment to perform the activity of water treatment in 
accordance with current standards and reduced costs compared to classical automation. 
Initially the solution was to replace the programmable logic controller (PLC) by the Arduino 
Mega microcontroller, the Arduino is an electronics prototyping platform based on a board 
with inputs and outputs both digital and analog. The programming environment uses its own 
language based on C / C + +, the development environment is Open source. For application in 
the project, the Arduino Mega board was used as data acquisition, these data are processed 
and treated in the MATLAB software, inside the SIMULINK environment that uses 
programming language by block diagrams. Through functions that enable communication, the 
MATLAB can read the values measured by physical sensors and write those values in 
InTouch software, where the HMI (Human Machine Interface) has been implemented. 
The WTP equipment specification studies were carried out, and were raised the market values 
of the equipment required for the prototype assembling. The results from the completed 
actions were encouraging since the savings was approximately 96%. 
 
 
Keywords: MATLAB, WTP, Arduino, Automation, Design, HMI, InTouch. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
vii 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 – Diagrama esquemático de tratamento de água ................................................... 5 
Figura 2 – Representação da ETA superficial ........................................................................ 7 
Figura 3 – Representação da Malha de nível do TANK - 1 .................................................. 7 
Figura 4 – Representação da Malha de dosagem de químicos e vazão do TANK - 2 ......... 8 
Figura 5 – Representação da Malha de nível e descarte do TANK - 3 ................................ 9 
Figura 6 – Representação da Malha de nível do TANK - 4 ................................................ 10 
Figura 7 – Representação da Malha de pressão dos filtros ................................................ 11 
Figura 8 – Representação da Malha de nível do TANK - 5 e vazão da água tratada ....... 12 
Figura 9 – Representação da Malha de nível do TANK - 6 ................................................ 12 
Figura 10 – Representação de PWM .................................................................................... 17 
Figura 11 – Arduíno MEGA 2560. ........................................................................................ 18 
Figura 12 – Arduíno Mega 1280 ............................................................................................19 
Figura 13 – Sensor de distância ultrasônico HC-SR04 ....................................................... 20 
Figura 14 – Sensor de vazão de água 1/2” ............................................................................ 21 
Figura 15 – Sensor de pressão MPX5700AP ........................................................................ 22 
Figura 16 – pH sensor kit ....................................................................................................... 23 
Figura 17 – Sensor infravermelho Sharp GP2D120XJ00F(4-30cm) ................................. 24 
Figura 18 – Tela de índice ...................................................................................................... 28 
Figura 19 – Tela de arquitetura física ................................................................................... 29 
Figura 20 – Tela de seleção de arquitetura física ................................................................. 30 
Figura 21 – Tela de arquitetura física 1.1 ............................................................................. 31 
Figura 22 – Tela de arquitetura física 1.2 ............................................................................. 31 
Figura 23 – Tela de arquitetura física 1.3 ............................................................................. 32 
Figura 24 – Tela de arquitetura física 1.4 ............................................................................. 33 
Figura 25 – Tela do processo .................................................................................................. 34 
Figura 26 – Tela de detalhamento dos TAGS ....................................................................... 36 
Figura 27 – Tela de aviso de retrolavagem dos filtros ......................................................... 36 
Figura 28 – Tela de emergência ............................................................................................. 37 
Figura 29 – Tela de teclas ....................................................................................................... 37 
Figura 30 – SIMULINK PARTE 1 ........................................................................................ 39 
Figura 31.1 – Bloco Arduino IO Setup ................................................................................. 39 
Figura 31.2 – Bloco Real-Time Pacer ................................................................................... 40 
 
 
viii 
 
 
 
Figura 31.3 – Bloco Constante ............................................................................................... 40 
Figura 31.4 – Bloco de leitura analógica dos pinos do Arduino ......................................... 40 
Figura 31.5 – Bloco transfer function - Filtro ...................................................................... 41 
Figura 31.6 – Janela de comandos do MATLAB ................................................................. 41 
Figura 31.7 – Comando para requisição de dados .............................................................. 42 
Figura 31.8 – Comando para escrita de dados ..................................................................... 43 
Figura 31.9 – Blocos para linearização ................................................................................. 44 
Figura 31.10 – Bloco Assertion .............................................................................................. 44 
Figura 31.11 – Bloco Display ................................................................................................. 45 
Figura 31.12 – Bloco Ganho .................................................................................................. 45 
Figura 32 – SIMULINK PARTE 2 ........................................................................................ 46 
Figura 33 – Vista panorâmica do protótipo da ETAcompacta ........................................... 47 
Figura 34 – Vista panorâmica do protótipo da ETAcompacta ........................................... 47 
Figura 35 – Filtros de areia e carvão .................................................................................... 48 
Figura 36 – Sensor de pH ....................................................................................................... 49 
Figura 37 – Sensor de vazão .................................................................................................. 50 
Figura 38 – Sensor de vazão .................................................................................................. 51 
Figura 39 – Sensor infravermelho ......................................................................................... 52 
Figura 40 – Sensor ultrassônico ............................................................................................ 52 
Figura 41 – Representação de nível baixo ............................................................................ 53 
Figura 42 – Representação de nível alto ............................................................................... 53 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ix 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 – Características do Arduíno MEGA 2560 ........................................................... 15 
Tabela 2 – Tipos de TAGNAMES no InTouch. .................................................................... 27 
Tabela 3 – Animações dos TAGNAMES ............................................................................... 35 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
x 
 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS 
 
DC – Direct Current 
DDE – Dynamic Data Exchange 
DE – pH Element 
EEPROM – Electrically Erasable Programmable Read Only Memory 
ETA - Estação de Tratamento de Água 
FE – Flow Element 
FI – Flow Indicator 
FTDI – Future Technology Devices International 
GND – Ground 
HV – Hand Valve 
I/O – Input / Output 
IFF – Instituto Federal Fluminense 
IHM - Interface Homem Máquina 
LAH – Level Alarm High 
LAI - Laboratório de Automação Inteligente 
LAL – Level Alarm Low 
LCD – Liquid Crystal Display 
LE – Level Element 
LED – Light Emitting Diode 
MATLAB – MATrix LABoratory 
MEMS – Microeletromechanical systems 
PAH – Pressure Alarm High 
PC – Personal Computer 
PE – Pressure Element 
pH – potencial Hidrogeniônico 
PID – Proportional Integral Derivative 
PWM – Pulse Width Modulation 
SRAM – Static Random Access Memory 
UPEA - Unidade de Pesquisa e Extensão Agroambiental 
USB - Universal Serial Bus 
VCC - Voltagem Corrente Contínua 
VIN – Volt INPUT
1 
SUMÁRIO 
 
RESUMO ................................................................................................................................... v 
ABSTRACT ............................................................................................................................. vi 
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................. vii 
LISTA DE TABELAS .............................................................................................................. ix 
LISTA DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS ....................................................... x 
SUMÁRIO ................................................................................................................................. 1 
1. INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 3 
1.1 Apresentação ..............................................................................................................3 
1.2 Objetivo ...................................................................................................................... 3 
1.3 Justificativa ................................................................................................................ 4 
1.4 Estrutura do Trabalho ................................................................................................. 4 
2. TRATAMENTO DE ÁGUA .......................................................................................... 5 
2.1 Processo de Tratamento de Água Doce Superficial ................................................... 5 
2.2 Proposta de automação da ETAsuperficial ................................................................. 6 
2.2.1 Malha de nível do TANK – 1 .............................................................................. 7 
2.2.2 Malha de dosagem de químicos e vazão do TANK – 2....................................... 8 
2.2.4 Malha de nível do TANK – 4 ............................................................................ 10 
2.2.5 Malha de pressão dos filtros .............................................................................. 11 
2.2.6 Malha de nível do TANK -5 e vazão da água tratada ........................................ 12 
2.2.7 Malha de nível do TANK – 6 ............................................................................ 12 
3. PLACAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS E SENSORES .. 14 
3.1 Placas Microcontroladas .......................................................................................... 14 
 
 
2 
 
 
 
3.1.1 ARDUÍNO MEGA 2560 ................................................................................... 14 
3.1.2 ARDUÍNO MEGA 1280 ................................................................................... 18 
3.2 Sensores ..................................................................................................................... 19 
3.2.1 Sensor de distância ultrasônico HC-SR04 ......................................................... 19 
3.2.2 Sensor de vazão de água 1/2” ............................................................................ 20 
3.2.3 Sensor de pressão MPX5700AP........................................................................ 21 
3.2.4 pH sensor kit ...................................................................................................... 22 
3.2.5 Sensor infravermelho Sharp GP2D120XJ00F(4-30cm).................................... 23 
4 ESPECIFICAÇÃO E INSTALAÇÃO DE EQUIPAMENTOS ................................ 25 
4.1 Relação de custo: projeto de automação convencional e projeto de automação com 
redução de custos ............................................................................................................ 25 
4.2 Software de Supervisão ............................................................................................ 25 
4.2.1 Implementação no InTouch ............................................................................... 27 
4.3 Plataforma de desenvolvimento da lógica de controle ............................................. 38 
4.3.1 Implementação no MATLAB – Programação no SIMULINK ......................... 38 
4.4 Instalação no protótipo ............................................................................................. 46 
5 CONCLUSÕES ............................................................................................................. 54 
5.1 Sugestões Para Trabalhos Futuros ............................................................................. 54 
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 55 
APÊNDICE ............................................................................................................................. 57 
ANEXO .................................................................................................................................... 74 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
1.1 Apresentação 
 
A água é de grande importância para toda espécie de vida, com o passar dos anos a 
poluição das águas ameaça sua qualidade e os seres que necessitam dela para viver. É 
interessante saber sobre o processo de tratamento, que se define como um conjunto de 
tratamentos físicos e químicos pelo qual a água destinada a utilização humana deve passar. 
 Na Unidade de Pesquisa e Extensão Agroambiental (UPEA) do Instituto Federal 
Fluminense (IFF), foi desenvolvido no ano de 2008 por Willians Salles Cordeiro a Estação de 
Tratamento de Água doce superficial (ETA superficial), que visa atender comunidades de 
áreas afastadas dos centros urbanos e que não possuem água encanada e tratada. As etapas 
para tratamento de água são: coagulação, floculação, decantação (sedimentação) e filtração, 
em cada uma dessas etapas a água passa por estágios até ser considerada própria para uso 
humano segundo os parâmetros da portaria do Ministério da Saúde nº. 2914, de 12 de 
dezembro de 2011 (Anexo A). 
 Partindo do trabalho de conclusão de curso elaborado por Roberta Pessanha Alves e 
Taciano Rocha Caldas intitulado Projeto de Automação da Estação de Tratamento de Água 
Superficial da Unidade de Pesquisa e Extensão Agroambiental do IFF no ano de 2012, a 
automação facilita a operação e manutenção da planta, porém o custo desse projeto ficou 
inviável para a aplicação destinada, desta forma, foi proposta uma redução dos custos de 
automação da ETA superficial e para esse fim há de ser localizado sensores e atuadores que 
atendam o processo e que sejam coniventes com a redução dos custos. 
 
1.2 Objetivo 
 
Esse trabalho tem como objetivo geral: 
 Expor o tratamento de água em uma ETA; 
 Apresentar os sensores e atuadores utilizados em uma ETA; 
 Identificar as principais vantagens da automação em uma ETA; 
Por objetivo específico: 
 Realizar a especificação dos equipamentos necessários para a automação da ETA; 
 Desenvolver uma estratégia de reduzir custos para a automação da ETA; 
 
 
4 
 
 
 
 Implementar uma interface Homem Máquina (IHM) do sistema de monitoramento da 
ETA. 
 
1.3 Justificativa 
 
O trabalho têm o intuito de demonstrar como a automação pode facilitar a monitoração 
de um processo de tratamento de água e quais equipamentos podem fazer com que a 
automação ocorra com qualidade, precisão e com baixo custo. 
 
1.4 Estrutura do Trabalho 
 
O trabalho é organizado da seguinte forma: 
No primeiro capítulo é apresentada a introdução, objetivo, justificativa e a estrutura do 
trabalho. 
No segundo capítulo são apresentadas as fundamentações teóricas referentes ao 
tratamento de água e malhas propostas para automação. 
No terceiro capítulo são apresentadas as descrições referentes às placas Arduino e aos 
sensores utilizados na montagem do protótipo. 
No quarto capítulo são apresentadas a relação de custos, as implementações nos 
softwares InTouch e MATLAB e instalação do protótipo. 
No quinto capítulo é apresentada a conclusão, comentários finais e sugestões para 
trabalhos futuros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5 
 
 
 
2. TRATAMENTO DE ÁGUA 
 
2.1 Processo de Tratamento de Água Doce Superficial 
 
Segundo Ministério do Meio Ambiente (2009), o Brasil é um país privilegiado quanto 
ao volume de recursos hídricos, pois abriga 13,7% da água doce do mundo, porém a má 
utilização e manutenção desses recursos podem trazer prejuízos a todo o ecossistema. O 
aumento da população e da industrialização aumenta a quantidade de substâncias químicas e 
de microorganismosque podem prejudicar a saúde do ser humano. 
 Para evitar que a água seja um meio responsável pela propagação de doenças, é 
necessário que seja tratada para o consumo humano. A Figura 1 é um diagrama de tratamento 
de água, no caso da ETA superficial as etapas para o tratamento de água são: coagulação, 
floculação, decantação (sedimentação) e filtração, para a obtenção da qualidade do tratamento 
da água, muitos indicadores de referência são necessários, como por exemplo: pH, cor e 
turbidez. A portaria do Ministério da Saúde nº. 2914, de 12 de dezembro de 2011 define a 
qualidade da água ao fim do tratamento para uso humano. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1 – Diagrama esquemático de tratamento de água 
Fonte: Di Bernardo & Dantas, 2005 
 
 
 
6 
 
 
 
 As etapas para tratamento de água na ETA são: 
 
 Coagulação: 
 
É o processo onde se busca a neutralização das cargas das partículas coloidais suspensas na 
água, essas são geralmente negativas, a adição de um químico coagulante busca eliminar a 
repulsão entre elas, favorecendo o contato de uma com as outras, que se unem formando 
flocos de tamanho suficientemente grande para decantar. 
 
 
 Floculação: 
 
A água após receber os produtos químicos na coagulação é submetida à agitação mecânica 
para possibilitar que os flocos se unam com os sólidos em suspensão, permitindo assim uma 
decantação mais rápida. 
 
 Decantação (sedimentação): 
 
Esta etapa é usada para separação do floco formado da água tratada, consiste na remoção de 
partículas em suspensão mais densas que a água por ação da gravidade. 
 
 Filtração: 
 
A filtração é a retenção de partículas sólidas por meio de membranas ou leitos porosos. 
Remove os traços finais de matéria suspensa na água que foi quimicamente condicionada 
pelos processos de tratamento. Na ETA superficial os materiais filtrantes são: areia e carvão 
mineral. 
 
 
2.2 Proposta de automação da ETAsuperficial 
 
A Figura 2 é uma representação simplificada da ETAsuperficial. 
 
 
 
7 
 
 
 
 
Figura 2 – Representação da ETA superficial 
Fonte: Adaptado do trabalho de conclusão de curso de Roberta Alves e Taciano Rocha, 2012 
 
TANK - 1 - Água Bruta. 
TANK - 2 - Floculador. 
TANK - 3 - Decantador. 
TANK - 4 - Água decantada. 
TANK - 5 - Água tratada. 
TANK - 6 - Água fora da especificação. 
 
 
2.2.1 Malha de nível do TANK – 1 
 
A Figura 3 representa a malha de nível do tanque 1. 
 
 
Figura 3 – Representação da Malha de nível do TANK - 1 
Fonte: Autores 
 
 
 
 
8 
 
 
 
Na Figura 3, a água bruta é captada do rio Paraíba do Sul através da bomba B1, o 
instrumento LE100 corresponde a um sensor de distância ultrassônico, sua instalação no 
tanque 1 proporciona o monitoramento da variável de processo nível através de uma interface 
de supervisão. Após o tanque 1, como representado na Figura 3, ocorre a dosagem de 
produtos químicos, esses produtos são dosados pelas bombas dosadoras B1 que injeta o 
produto coagulante e B2 que injeta o produto bactericida, a água com os químicos passa por 
um misturador estático, que têm o objetivo de tornar homogênea a mistura de água e 
químicos. 
 
 
2.2.2 Malha de dosagem de químicos e vazão do TANK – 2 
 
A Figura 4 representa a etapa do processo onde os químicos são dosados na água. 
 
Figura 4 – Representação da Malha de dosagem de químicos e vazão do TANK - 2 
Fonte: Autores 
 
Após o processo de mistura estática, de acordo com a Figura 4, ocorre a medição da 
vazão de entrada de água no TANK – 2 por meio do sensor FE101 e indicação por meio do FI, 
as válvulas HV4 e HV5 são usadas para passagem de água e regulação de vazão, a válvula 
HV6 é utilizada como By-Pass para manutenção. No TANK – 2 ocorre a coagulação, o M1 é 
um inversor de frequência que deve ter uma rotação ótima para a coagulação das partículas. O 
coagulante utilizado é o Policloreto de Alumínio (Al2Cl6 - 6 H2O). O pH do policloreto de 
 
 
9 
 
 
 
alumínio é de 0,8 – 1,2 e a faixa para as condições de floculação está entre o pH 5,7 e 8,3. 
Para a floculação de uma água normal, a quantidade de Policloreto de Alumínio indicada se 
situa em torno de 1,0 à 1,5 ml por m3 de água a tratar. O sensor LE101 é utilizado como 
medidor de nível, o instrumento DE 101 é um sensor que mede o pH da água no TANK - 2 
onde ocorre a floculação. A válvula HV16 serve como descarte do floculador. 
 
2.2.3 Malha de nível e descarte do TANK – 3 
 
A Figura 5 representa a etapa onde através da ação da gravidade, as partículas maiores 
na água decantam. 
 
Figura 5 – Representação da Malha de nível e descarte do TANK - 3 
Fonte: Autores 
 
A Figura 5 representa a água na etapa do processo de decantação, onde as partículas 
mais pesadas descem com a ação da força da gravidade e se acumulam no fundo do TANK - 
3. O LE102 mede o nível no TANK - 3. A válvula HV8 é utilizada como alimentação de água 
 
 
10 
 
 
 
para o tanque de água fora da especificação, neste caso, para limpeza do decantador e a 
válvula HV17 serve para descarte do decantador. 
 
2.2.4 Malha de nível do TANK – 4 
 
A Figura 6 representa a malha de nível do tanque 4. 
 
Figura 6 – Representação da Malha de nível do TANK - 4 
Fonte: Autores 
 
 A água que vai para o TANK - 4 já está livre das partículas maiores, a válvula HV9 
propicia a alimentação do TANK – 4 conforme representado na Figura 6. O sensor LE103 
evita danos na bomba caso haja sucção no tanque vazio, e transbordamentos do fluido no caso 
do tanque cheio. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
 
 
2.2.5 Malha de pressão dos filtros 
 
A figura 7 é a representação da filtragem da água. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 7 – Representação da Malha de pressão dos filtros 
Fonte: Autores 
 
Nessa etapa, a água proveniente do TANK – 4 passa pela válvula HV12 sendo 
direcionada para os filtros, onde ocorre a filtração por meio de um filtro de carvão e outro de 
areia, os sensores de pressão, PE104 e PE105 indicam a necessidade dos filtros serem retro-
lavados. Nota-se na Figura 7, que a válvula HV18 permite a passagem da água de retro-
lavagem para o TANK – 6. Após a etapa de filtração a passagem da água é permitida por 
meio da válvula HV13 e a água é então encaminhada para o TANK – 5. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
12 
 
 
 
2.2.6 Malha de nível do TANK -5 e vazão da água tratada 
Na Figura 8 está representado o tanque 5 onde a água já está tratada. 
 
Figura 8 – Representação da Malha de nível do TANK - 5 e vazão da água tratada 
Fonte: Autores 
 
 A água no tanque 5 já está filtrada e tratada de acordo com a portaria do Ministério da 
Saúde nº. 2914, de 12 de dezembro de 2011 e o sensor LE106 mede o nível. O sensor de 
vazão FE106, localizado após o TANK-5 conforme representado na Figura 8, mede a 
quantidade de água que está sendo tratada por unidade de tempo. A válvula HV10 direciona a 
água do decantador para o tanque de água tratada. Funciona como um by-pass pelos filtros. 
 
2.2.7 Malha de nível do TANK – 6 
 
A Figura 9 é a representação do tanque 6, onde a água fora da especificação está 
armazenada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 9 – Representação da Malha de nível do TANK - 6 
Fonte: Autores 
 
 
13 
 
 
 
 Na representação da Figura 9, o TANK - 6 armazena água fora da especificação 
segundo a portaria do Ministérioda Saúde nº. 2914, de 12 de dezembro de 2011, o nível desta 
água é medido por meio do sensor LE107, a bomba B6 é responsável pelo descarte da água 
fora de especificação que é permitido pela válvula HV24. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
14 
 
 
 
3. PLACAS DE AQUISIÇÃO E PROCESSAMENTO DE DADOS E 
SENSORES 
 
3.1 Placas Microcontroladas 
 
 O Arduino surgiu em 2005, na Itália, com um professor chamado Massimo 
Banzi, que queria ensinar eletrônica e programação de computadores a seus alunos de 
design, para que eles usassem em seus projetos de arte, interatividade e robótica. 
Porém, ensinar eletrônica e programação para pessoas que não são da área não era uma 
tarefa simples, e outra dificuldade era a inexistência de placas poderosas e baratas no 
mercado. Desta forma Massimo e David Cuartielles decidiram criar sua placa própria, com 
a ajuda do aluno de Massimo, David Mellis, que ficou responsável por criar a linguagem 
de programação do Arduino. Várias pessoas conseguiram utilizar o Arduino e fazer coisas 
incríveis, surgindo assim essa febre mundial da eletrônica ( RIOS et al., 2012). 
Arduino é uma plataforma de prototipagem eletrônica aberta baseada em uma simples 
placa com entradas e saídas tanto digitais como analógicas (WERNECK, 2009). Possui 
um ambiente de desenvolvimento Open Source que utiliza uma linguagem própria 
baseada em C/C++ que pode ser obtido gratuitamente, atualmente está disponível para Mac 
OS X, Windows, e Linux, pode ser usado para desenvolver objetos interativos autônomos ou 
pode ser conectado a um software em um computador. 
 O grande diferencial desta plataforma é ser desenvolvida e aperfeiçoada por 
uma comunidade que divulgam os seus projetos e seus códigos de aplicação, visando 
sempre a melhoria dos produtos que possam ser criados aplicando o Arduino. 
 
3.1.1 ARDUÍNO MEGA 2560 
 
Entre os modelos de Arduíno no mercado, o modelo MEGA 2560, possui a maior 
quantidade de portas de entradas e saídas. Desta forma, consegue-se implementar projetos 
mais complexos e com um baixo custo. Conforme a Tabela 1, o Atmega2560 tem 256 KB de 
memória flash para armazenamento de código(dos quais 8KB são usados pelo bootloader), 8 
KB de SRAM e 4 KB de EEPROM. 
 
 
 
15 
 
 
 
Definições: 
 Memória flash: é capaz de preservar os dados armazenados por um longo tempo sem a 
presença de corrente elétrica. 
 EEPROM: memória não volátil, pode ser programada e apagada várias vezes, 
eletricamente. 
 SRAM: memória de acesso aleatório que mantém os dados armazenados desde que 
seja mantida sua alimentação elétrica 
 Microcontrolador: é um “computador-em-um-chip”, contendo um processador, 
memória e periféricos de entrada/saída. É um microprocessador que pode ser 
programado para funções específicas, em contraste com outros microprocessadores de 
propósito gerais (como os utilizados nos PCs). 
 Shields: são placas de circuito impresso com uma função específica. 
 
 
16 
 
 
 
 
Tabela 1 – Características do Arduíno MEGA 2560 
Fonte: http://destacom.ufms.br/mediawiki/images/9/9f/Arduino_Destacom.pdf 
 
Segundo BACKES (2012), a modulação por largura de pulso ou PWM é uma técnica 
para obter resultados análogos com meios digitais. O controle digital é usado para criar uma 
onda quadrada, um sinal alternado entre ligado e desligado. Este padrão on-off pode simular 
voltagens entre liga (5 Volts) e desliga (0 volts), conforme representado na Figura 10. A 
duração do "tempo" é chamado de largura de pulso. Para obter diferentes valores analógicos, 
muda-se ou modula a largura do pulso. 
 
 
 
 
 
17 
 
 
 
 
 
Figura 10 – Representação de PWM 
Fonte: http://arduino.cc/en/Tutorial/PWM 
 
 O Arduino Mega2560, como nota-se na Figura 11, pode ser alimentado pela 
conexão USB ou com uma fonte externa. A entrada de alimentação é selecionada 
automaticamente. Alimentação externa (não USB) pode ser tanto de uma fonte como de 
baterias. A placa pode operar com alimentação externa entre 6 e 20 volts. No entanto, 
se menos de 7 volts forem fornecidos, o pino de 5V pode fornecer menos de 5 volts e a 
placa pode ficar instável. Com mais de 12V o regulador de voltagem pode superaquecer e 
danificar a placa. A faixa recomendável é de 7 a 12 volts. 
 
 
 
18 
 
 
 
Os pinos de alimentação são os seguintes: 
 
• VIN. Relacionado à entrada de voltagem da placa Arduino quando se está usando 
alimentação externa. É possível fornecer alimentação através deste pino ou acessá-la se 
estiver alimentando pelo conector de alimentação. 
• 5V. Fornecimento de alimentação regulada para o microcontrolador e outros componentes da 
placa. 
• 3V3. Uma alimentação de 3,3 volts gerada pelo chip FTDI. A corrente máxima é de 50 mA. 
• GND. Pinos terra. 
• ENTRADA E SAÍDA. Cada um dos 54 pinos digitais do Mega2560 pode ser usado 
como 
entrada ou saída. Eles operam a 5 volts. Cada pino pode fornecer ou receber um máximo de 
40 mA e possui um resistor interno de 20-50 KΩ. (Rodrigues, Sartori, Gouveia, 2012) 
 
 
 
 
Figura 11 – Arduíno MEGA 2560 
Fonte: Adaptado de http://destacom.ufms.br/mediawiki/images/9/9f/Arduino_Destacom.pdf 
 
 
3.1.2 ARDUÍNO MEGA 1280 
 
Essa placa arduíno possui em suma as mesmas características do ARDUÍNO MEGA 
2580, representado na Figura 12 havendo diferença somente na memória Flash que é de 
128KB dos quais 4KB são usados para o bootloader. 
 
 
19 
 
 
 
 
Figura 12 – Arduíno Mega 1280 
Fonte: http://multilogica-shop.com/Arduino-mega 
 
 
3.2 Sensores 
 
 3.2.1 Sensor de distância ultrasônico HC-SR04 
 
O sensor ultrasônico é dividido em duas partes como está representado na Figura 13, 
um receptor e um emissor, onde o circuito emissor gera uma onda senoidal de 40 KHz, já o 
receptor terá um filtro amplificador e a saída é ligada no pino Echo. Quando o pino de Triger 
é acionado, o oscilador gera um sinal de curta duração que se propaga no ar a uma velocidade 
aproximada de 340 m/s. Após o pino de Triger ser desligado, se o sinal enviado for refletido e 
captado pelo receptor haverá um sinal em Echo. O cálculo da distância não é feito pelo sensor 
(KEMPER, 2011). 
 
 Fonte de alimentação: 5V DC 
 Corrente de repouso: <2mA 
 Ângulo eficaz: <15 ° 
 Range: 2 - 500 cm 
 Resolução: 0,3 cm 
 
 
 
20 
 
 
 
 
Figura 13 – Sensor de distância ultrasônico HC-SR04 
Fonte: http://www.webtronico.com/sensor-de-distancia-ultrasonico-hc-sr04.html 
 
3.2.2 Sensor de vazão de água 1/2” 
 
O sensor de fluxo de água é constituído por um corpo de válvula plástica conforme a 
Figura 14, um rotor de água, e um sensor de efeito Hall. Segundo Moraes (2012), um 
dispositivo Hall constitui-se tipicamente de uma placa de metal ou semicondutor de 
comprimento l, espessura t e largura w. Quando uma corrente Ix passa pela placa, estando 
sujeita a uma densidade de fluxo magnético Bz perpendicular ao plano da placa, uma tensão 
Hall aparecerá nos contatos laterais. Quando a água flui através do rotor ela representa uma 
corrente, desta forma haverá uma tensão Hall variando no sensor de acordo com a vazão de 
água. 
 
Tensão de trabalho: 5V-24V; 
 Corrente máxima: 15 mA (DC 5V); 
 Peso: 43 g; 
 Faixa de vazão: 1 ~ 30 L / min; 
 Temperatura de operação: 0°C~ 80°C 
Temperatura do líquido < 120°C; 
 Umidade: 35% ~ 90% RH; 
 Pressão de operação: inferior a 1,75Mpa. 
 
 
21 
 
 
 
 
Figura 14 – Sensor de vazão de água 1/2” 
Fonte: http://huinfinito.com.br/sensores/627-sensor-de-fluxo-de-agua.html 
 
3.2.3 Sensor de pressão MPX5700AP 
 
O Sensor de pressão MPX5700AP (Figura 15) é transdutor piezoresistivo construído 
com silício e utiliza a tecnologia MEMS (microeletromechanical systems) que permite um 
condicionamento de sinal integrado ao próprio sensor. Este transdutor é empregado para 
medições de pressões absolutas relativas à atmosférica, combina técnicas avançadas de micro-
usinagem, metalização de filme fino e processamento bipolar além de proporcionar um sinal 
de saída analógico de alta precisão, que é proporcional à pressão aplicada. 
 
 Range de medição: 15 a 700 KPa; 
 Tipo de pressão: Absoluta; 
 Conexão (Tamanho): 4,928 milímetros; 
 Sensibilidade V / P: 6.4mV/kPa; 
 Corrente: 7mA; 
 
 
22 
 
 
 
 
Figura 15 – Sensor de pressão MPX5700AP 
Fonte: http://www.farnellewark.com.br/cisensorpressao700kpasip6p,product,22C9037,4442668.aspx 
 
3.2.4 pH sensor kit 
 
 O pH sensor kit (Figura 16) é um sistema de monitoramento de pH altamente 
compacto. O kit inclui soluções para calibração, sonda de pH e uma placa para se conectar 
diretamente ao um microcontrolador. Esta conFiguração permite que o usuário monitore o pH 
de forma precisa, sem ter que adicionar qualquer circuito ou componentes adicionais ao seu 
sistema. A comunicação com o Circuito pH é feito usando apenas 11 comandos simples. O 
circuito de pH fornece médias de leituras científicas para qualquer sistema integrado que tem 
uma interface de conexão RS232 (oscilação de tensão 0-VCC, não + / - 12 volts) 
 Range de leitura de pH: 01-14,00; 
 Precisão dentro de dois algarismos significativos (XX.XX); 
 Leitura única ou modos de leitura contínua; 
 Leituras dependentes ou independentes da temperatura; 
 Protocolo de calibração simples; 
 Simples conectividade RS-232; 
 Conjunto de instruções simples que consiste em apenas 11 comandos; 
 Tensão operacional: 2.5V a 5.5V; 
 Baixo consumo de energia; 
 1,6 mA em 3.3V no modo ativo; 
 0,7 mA em 3.3V no modo repouso. 
 
 
23 
 
 
 
 
Figura 16 – pH sensor kit 
Fonte: https://www.sparkfun.com/products/10972 
 
3.2.5 Sensor infravermelho Sharp GP2D120XJ00F(4-30cm) 
 
Este sensor analógico (Figura 17) é utilizado na medição de pequenas distâncias. 
Mede desde 4cm até 30cm, apesar desta pequena faixa de leitura, ele fornece maior resolução 
nas medições. A distância medida é indicada por um valor analógico de tensão, tornando fácil 
o uso do sensor, as principais características do sensor são: 
 
 Tensão de operação: 4,5V a 5,5V 
 Consumo típico de corrente: 33mA 
 Faixa de medição: 4cm a 30cm 
 Tipo de saída: tensão analógica 
 Tensão diferencial de saída em toda faixa de distancia: 2,3V (típico) 
 Tempo de resposta: 38 ± 10 ms 
 Tamanho do dispositivo: 29,5x13,0x13,5mm 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
24 
 
 
 
 
 
Figura 17 – Sensor infravermelho Sharp GP2D120XJ00F(4-30cm) 
Fonte: http://www.labdegaragem.org/loja/34-sensores/sensor-de-proximidade-infravermelho-de-curto-
alcance-sharp-gp2d120xj00f.html 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
25 
 
 
 
4 ESPECIFICAÇÃO E INSTALAÇÃO DE EQUIPAMENTOS 
4.1 Relação de custo: projeto de automação convencional e projeto de 
automação com redução de custos 
Um dos objetivos motivadores deste trabalho se deve a redução de custos do projeto 
de automação. No trabalho de conclusão de curso elaborado por Roberta Pessanha Alves e 
Taciano Rocha Caldas intitulado Projeto de Automação da Estação de Tratamento de Água 
Superficial da Unidade de Pesquisa e Extensão Agroambiental do IFF no ano de 2012, o custo 
total estimado do projeto foi de R$ 61.556,00 (Apêndice A) nesse valor estão incluídos o 
controlador, válvulas, medidores, chaves e bombas. Visto que o valor extrapolou as 
expectativas de se desenvolver um projeto com custo minimizado, foi necessária a alteração 
do projeto de automação. 
A linha de pesquisa adotada foi em torno do arduíno, um microcontrolador com custo 
relativamente baixo, foram identificados sensores para substituir alguns medidores e chaves, 
optou-se por manter os elementos finais de controle atuando de forma manual. Alguns dos 
equipamentos cotados no Apêndice A foram estipulados por Roberta Pessanha Alves e 
Taciano Rocha Caldas; com a finalidade de sanar qualquer dúvida quanto a tal estimativa, 
alguns dos equipamentos foram cotados com fabricantes (Apêndice C, Anexo H, Anexo I, e 
Anexo J) e notou-se que o projeto de automação clássico certamente teria um valor superior 
ao estipulado. O custo do novo projeto tornou-se de R$ 2.004,89 (Apêndice B) nota-se a 
significativa diferença de 96.74% no valor final do projeto ( Anexo C, Anexo D, Anexo E, 
Anexo F e Anexo G). 
Foi necessário abdicar de algumas propostas do projeto clássico, como o controle 
automático do processo, que tinha como proposta o funcionamento da planta sem a 
necessidade de um operador local. Nesse novo arranjo, haverá um sistema de indicação das 
variáveis medidas em um software, o arduíno funcionará como uma placa de aquisição de 
dados e o software fará o tratamento dos sinais. Em uma tela de monitoramento, o operador 
irá visualizar, através de indicação por alarmes, qual válvula precisa ser aberta ou fechada e 
qual produto químico precisa ser mais ou menos injetado. 
4.2 Software de Supervisão 
O software Wondwerware® InTouch® foi desenvolvido pela Wondwerware® by 
 
 
26 
 
 
 
invensys Operations Management, fabricante Americana de software de supervisão em tempo 
real. O InTouch® consiste em um software do tipo Interface Homem Máquina(IHM), com 
uma série de ferramentas disponíveis que permitem monitorar e operar sistemas parcialmente 
ou completamente automatizados, o monitoramento e/ou operação é efetuada por meio de 
uma ou mais estações de supervisão. A IHM é desenvolvida em um computador onde são 
feitas telas gráficas de alta qualidade e com enormes recursos de detalhamento, com 
indicações dinâmicas em tempo real. Possui ferramentas para aquisição de dados, histórico de 
eventos, gráfico de tendência real e histórico, relatórios, alertas, scripts, segurança e 
interatividade, como a ferramenta Wizard, que possui vários equipamentos e elementos já 
desenhados, como bombas, válvulas, botoeiras, tanques, fornos, entre outros que só 
necessitam de animação. 
Este software é formado basicamente por duas janelas: a de criação ( WindowMaker) 
e a de execução (WindowViewer). Na janela de criação são criados todos os desenhos e suas 
respectivas animações, no comando runtime a janela de execução abre e a partir desse 
momento o software está rodando em tempo real. 
Segundo VIANNA (2008), o protocolo DDE (Dinamic Data Exchange) é nativo no 
Sistema Operacional Windows e permite o intercâmbio dinâmico de dados a partir da 
conFiguração de três parâmetros básicos: Aplicação - nome do programa servidor; Tópico – 
nome do tópico de acesso; Item – endereço da variável. 
 Este protocolo é utilizado para fazer a leitura ou escrita de dados no equipamento de 
controle e armazená-los na estação de supervisão em variáveis chamadas TAGNAMES. A 
Tabela 2 descreve os tipos de TAGNAMES. 
 
 
 
 
 
 
 
 
27 
 
 
 
Tipo Descrição Exemplo de Aplicação 
Discrete 
Variável que possui apenas dos níveis, 0 ou 1, 
ativada ou não ativada, ligadaou não ligada. 
Bombas, válvulas on/off, 
lâmpadas, alarmes, etc. 
Integer 
Variáveis inteiras, ou seja, números inteiros 
(conjunto Z). 
Indicações inteiras, saídas 
inteiras, etc. 
Real Variável real, ou seja, conjunto R. 
Indicações reais, saídas 
reais, etc. 
Message 
Variável alfanumérica. Acumula números e/ou 
letras. 
Informações que podem 
ser números e/ou letras. 
Group Var 
Grupo de variáveis, que podem ser agrupadas 
para melhorar a organização ou até mesmo para 
alarmar em uma janela de alarmes. 
Alarmes, organização, etc. 
Hist Trend 
Variável do gráfico de tendência histórica. Cada 
gráfico necessita de uma. 
Gráfico de tendência 
histórica e wizard. 
 
Tabela 2 – Tipos de TAGNAMES no InTouch. 
Fonte: PONTES, Márcio ; MACHADO, Caio. – ABORDAGEM DETALHADA E COMPARAÇÃO 
ENTRE SOFTWARES DE SUPERVISÃO PARA APLICAÇÃO EM PROJETOS DE AUTOMAÇÃO. 
Trabalho de conclusão de curso – Instituto Federal Fluminense, Campos dos Goytacazes, 2012. 
 
4.2.1 Implementação no InTouch 
As telas criadas no software InTouch, tem a proposta de tornar o processo de 
tratamento de água interativo, dinâmico e de fácil monitoramento e controle. A Figura 18 
apresenta a tela inicial do processo, com o índice onde ícones permitem o acesso as demais 
telas do programa. As outras telas são: arquitetura física; gráfico de tendência histórica e real; 
histórico de alarmes, processo e teclas. 
 
 
 
28 
 
 
 
 
Figura 18 – Tela de índice 
Fonte: Autores 
 
A tela de arquitetura física, Figura 19, possui o esquema das ligações físicas entre a 
estação de supervisão e controle e o arduíno, as Figuras 19, 20, 21 e 22 ilustram a ligação 
entre os sensores utilizados na automação da ETAcompacta e o arduíno, a visualização é 
habilitada por botões na IHM como mostra a Figura 20. O arduíno possui uma limitação de 
corrente por segurança, por esse fato a alimentação USB não foi suficiente para que a corrente 
chegasse aos componentes, a alimentação usada é a de uma fonte externa. 
 
 
 
29 
 
 
 
 
Figura 19 – Tela de arquitetura física 
Fonte: Autores 
 
No desenvolvimento do projeto de automação foram utilizadas duas placas arduíno, 
pois o número de entradas e saídas a serem utilizadas para a ligação dos fios ultrapassou o 
limite pertencente ao arduíno Mega 2560, conforme a Figura 20, nesta placa foram 
conectados os sensores de nível e os leds que fazem a representação de nível alto e baixo, os 
sensores de pH e vazão e os displays LCD que fazem a indicação do nível medido pelo sensor 
de nível ultrassônico. 
 
 
 
 
30 
 
 
 
 
Figura 20 – Tela de seleção de arquitetura física 
Fonte: Autores 
 
A Figura 21 possui o esquema de ligação física dos sensores de distância ultrasônico 
HC-SR04 LE100/104 com os leds que servem para indicar nível alto e baixo, respectivamente 
são os LAH100/104 e LAL100/104, os sensores estão ligados nos pinos PWM e digitais do 
arduíno e os leds nas saídas digitais. 
 
 
31 
 
 
 
 
Figura 21 – Tela de arquitetura física 1.1 
Fonte: Autores 
 
A Figura 22 demonstra o esquema de ligação física entre os sensores de vazão FE100 
e FE104, ambos ligados nos pinos PWM do arduíno, o sensor de pH está ligado nos pinos 
RX3 e TX3 do arduíno Mega 2560. 
 
Figura 22 – Tela de arquitetura física 1.2 
Fonte: Autores 
 
 
 
32 
 
 
 
A tela representada pela Figura 23, mostra a ligação dos sensores com o arduíno Mega 
1280, os sensores infravermelho Sharp GP2D120XJ00F e os de pressão MPX5700AP estão 
conectados nos pinos analógicos da placa arduíno. 
 
 
Figura 23 – Tela de arquitetura física 1.3 
Fonte: Autores 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
33 
 
 
 
Os displays LCD, conforme Figura 24, estão ligados nos pinos PWM, digitais e no 
potenciômetro, usado para ajuste de luminosidade dos displays. 
 
Figura 24 – Tela de arquitetura física 1.4 
Fonte: Autores 
A Figura 25 mostra a representação do processo de tratamento de água da 
ETAcompacta. Essa tela faz a interface entre a supervisão humana e processo em tempo real, 
os TAGNAMES criados foram os LAH100, LAL100, LE100, LAH101, LAL101, LE101, 
LAH102, LAL102, LE102, LAH103, LAL103, LE103, LAH104, LAL104, LE104, PAH104, 
PE104, PAH105, PE105. A tela possui animação nos sensores, nos visores de nível dos 
tanques, no botão de emergência e nos alarmes. 
 
 
34 
 
 
 
 
Figura 25 – Tela do processo 
Fonte: Autores 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
35 
 
 
 
TAGNAME ANIMAÇÃO 
LAH100 FILL COLOR DISCRETE 
LAL100 FILL COLOR DISCRETE 
LE100 PERCENT FILL VERTICAL 
LAH101 FILL COLOR DISCRETE 
LAL101 FILL COLOR DISCRETE 
LE101 PERCENT FILL VERTICAL 
LAH102 FILL COLOR DISCRETE 
LAL102 FILL COLOR DISCRETE 
LE102 PERCENT FILL VERTICAL 
LAH103 FILL COLOR DISCRETE 
LAL103 FILL COLOR DISCRETE 
LE103 PERCENT FILL VERTICAL 
LAH104 FILL COLOR DISCRETE 
LAL104 FILL COLOR DISCRETE 
LE104 PERCENT FILL VERTICAL 
PAH104 FILL COLOR DISCRETE 
PAH105 FILL COLOR DISCRETE 
 
RETROLAVAR TOUCH PUSHBUTTON DISCRETE 
VALUE EMERGENCIA WIZARD 
 
Tabela 3 – Animações dos TAGNAMES 
Fonte: Autores 
 
Para melhor entendimento da simbologia utilizada na nomenclatura dos TAGs, a 
Figura 26 mostra um detalhamento de cada um dos TAGs, a criação desses foi baseada na 
norma ISA 5.1 conforme anexo B. 
 
 
36 
 
 
 
 
Figura 26 – Tela de detalhamento dos TAGS 
Fonte: Autores 
 
 O sensor de pressão MPX5700AP é utilizado para indicar a necessidade dos filtros 
serem retrolavados, na Figura 27 a tela de aviso interage com o operador para que este 
coloque a alavanca do filtro na posição retrolavar, já que o filtro utilizado na ETAcompacta 
não foi automatizado e é manual. 
 
Figura 27 – Tela de aviso de retrolavagem dos filtros 
Fonte: Autores 
 
 
37 
 
 
 
O botão emergência, Figura 28, é um botão com retenção, este botão está incluído na 
ferramenta Wizard, ele só precisa estar associado a um TAGNAME para que sua animação 
funcione. 
 
Figura 28 – Tela de emergência 
Fonte: Autores 
A Figura 29, mostra uma tela que é utilizada para saber quais são os principais atalhos 
usados pelo teclado do computador para a navegação no Windowviewer. 
 
Figura 29 – Tela de teclas 
Fonte: Autores 
 
 
38 
 
 
 
4.3 Plataforma de desenvolvimento da lógica de controle 
 
O MATLAB (Uma abreviação para MATrix LABoratory) é um sistema baseado em 
matrizes, que é empregado em cálculos matemáticos e de engenharia. O MATLAB é um 
software que utiliza linguagem de alto nível e ambiente interativo que habilita a execução 
computacional de tarefas complexas com uma velocidade superior a outras linguagens de 
programação tradicionais como C, C++ e Fortran. O usuário pode utilizar o MATLAB em 
uma ampla gama de aplicações, incluindo processamento de sinais e imagens, comunicação, 
controle de processos, testes e medições, modelagens matemáticas, e biologia computacional. 
 
Sistemas modeláveis matematicamente, podem ser construídos e simulados no 
ambiente SIMULINK que se encontra no toolbox do MATLAB. Esse ambiente possui uma 
programação gráfica, uma biblioteca dentro do SIMULINK possui blocos que podem ser 
utilizados no desenvolvimento da programação. 
 
 
 
4.3.1 Implementação no MATLAB – Programação no SIMULINK 
Para interação entre os sensores e os softwares InTouch e MatLab foi necessário a 
criação de algumas FUNCTIONS (Apêndice E).Nestas FUNCTIONS foram desenvolvidos 
os códigos necessários leitura dos valores medidos através dos sensores. 
No SIMULINK foram desenvolvidos os diagramas de blocos para a execução dos 
códigos das FUNCTIONS e interface com o InTouch, o que pode ser evidenciado nas Figuras 
30 e 31 . 
 
 
39 
 
 
 
 
Figura 30 – SIMULINK PARTE 1 
Fonte: Autores 
 
Na Figura 34 são utilizados alguns blocos específicos que serão explicados detalhadamente a 
seguir: 
O bloco Arduino IO Setup mostrado na Figura 31.1, é utilizado para selecionar a porta 
serial que estará sendo usada na comunicação entre o computador e a placa Arduino ATMega 
1280. 
 
Figura 31.1 – Bloco Arduino IO Setup 
Fonte: Autores 
 
 O bloco RealTime Pacer mostrado na Figura 31.2, desacelera ("paces"), o tempo de 
simulação para controlar o tempo decorrido real. O grau de desaceleração é controlável 
através do parâmetro Speedup. 
 
 
 
40 
 
 
 
 
Figura 31.2 – Bloco Real-Time Pacer 
Fonte: Autores 
 
 O bloco constante, mostrado na Figura 31.3, gera um valor constante real ou 
complexo. 
 
 
Figura 31.3 – Bloco Constante 
Fonte: Autores 
 
 O bloco mostrado na Figura 31.4 é o Analog Read, toda vez que é executado solicita o 
programa servidor rodando no Arduino para realizar a leitura de uma entrada analógica em 
(que é lido a tensão) de um determinado pino, e retornar o valor (0 a 1023) via porta serial. 
Este valor é então definido como a saída do bloco. 
 
 
Figura 31.4 – Bloco de leitura analógica dos pinos do Arduino 
Fonte: Autores 
 
 O bloco transfer function, mostrado na Figura 31.5 foi utilizado como um filtro virtual 
para retirada dos ruídos presentes nos sinais oriundos dos sensores. 
 
 
 
41 
 
 
 
 
Figura 31.5 – Bloco transfer function - Filtro 
Fonte: Autores 
 
Para estabelecer a comunicação entre Matlab e InTouch utiliza-se no workspace, 
Figura 31.6, do Matlab o seguinte comando: 
 
Figura 31.6 – Janela de comandos do MATLAB 
Fonte: Autores 
a= ddeinit (‘nome da aplicação’, ‘nome da sessão’) 
Onde a é a variável que armazena a resposta à requisição por conexão (afirmativa ou 
negativa), nome da aplicação é o nome da aplicação servidora e nome da sessão se refere à 
sessão da aplicação servidora que será acessada. 
Este comando retorna, caso a conexão seja estabelecida, um valor diferente de “0”, 
que certifica que um canal virtual foi estabelecido entre as duas aplicações. 
Os comandos ddereq e ddepoke devem ser utilizados dentro de blocos Matlab 
Function para que possam ser chamados a cada repetição no Simulink. 
A função dos sensores é realizada pelo comando ddereq, Figura 31.7: 
 
 
42 
 
 
 
 
Figura 31.7 – Comando para requisição de dados 
Fonte: Autores 
 
b=ddereq (‘canal’, ‘nome da variável’) 
Onde b é a variável que armazena a resposta à requisição por valor da variável 
controlada, canal (a) é o nome da variável que recebeu o retorno do pedido de conexão e 
nome da variável (Emergencia) se refere a variável controlada que está sendo medida e 
disponibilizada no processo. 
A função dos atuadores realizada pelo comando ddepoke, Figura 31.8: 
 
 
43 
 
 
 
 
Figura 31.8 – Comando para escrita de dados 
Fonte: Autores 
 
ddepoke (‘canal’, ‘nome da variável’, ‘valor’) 
Onde o canal (a) e o nome da variável já foram esclarecidos anteriormente e o valor 
(c) é o valor que será escrito na variável manipulada na sessão da aplicação servidora. 
 A Figura 31.9 mostra os blocos utilizados para linearização da medição dos sensores 
infravermelho, pois estes disponibilizam o sinal de saída em bits, mas a indicação ocorre em 
centímetros. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
44 
 
 
 
 
Figura 31.9 – Blocos para linearização 
Fonte: Autores 
 
 O bloco Assertion, Figura 31.10, verifica se qualquer um dos elementos do sinal de 
entrada é igual a zero. Se todos os elementos são diferentes de zero, o bloco não faz nada. Se 
qualquer elemento for zero, o bloco pára a simulação, por padrão, e exibe uma mensagem de 
erro. 
 
 
Figura 31.10 – Bloco Assertion 
Fonte: Autores 
 
 
 
 
 
45 
 
 
 
 A Figura 31.11 mostra o bloco Display serve como dispositivo mostrador de um 
determinado valor de entrada. 
 
 
Figura 31.11 – Bloco Display 
Fonte: Autores 
 
 O bloco de ganho mostrado na Figura 31.12, multiplica um valor de entrada por um 
valor de uma constante. 
 
Figura 31.12 – Bloco Ganho 
Fonte: Autores 
 
Na Figura 32 são utilizados alguns blocos específicos que já foram anteriormente 
explicados de forma detalhada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
46 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 32 – SIMULINK PARTE 2 
Fonte: Autores 
 
4.4 Instalação no protótipo 
O protótipo da ETAcompacta (Figura 33 e 34), foi desenvolvido no LAI (Laboratório 
de Automação Inteligente) do Instituto Federal Fluminense. Foram utilizados seis tanques 
para a simulação do tratamento de água, seis motobombas de circulação, quatro displays de 
LCD, dez LEDS e demais sensores para medição de nível, vazão e pH. Com a instalação 
desses sensores e equipamentos, foi possível qualificar os sensores especificados para as 
diferentes aplicações, algumas dificuldades foram encontradas na montagem física como a 
fixação dos sensores nos tanques, interferência no sensor ultrassônico, erro de medição do 
sensor infravermelho, vazamento na conexão do sensor de vazão, quantidade de fios para 
 
 
47 
 
 
 
conexão entre sensores, displays, leds, módulo de relé e os arduínos, erro nos displays; depois 
de enumeros problemas resolvidos, o protótipo apresentou ótimo desempenho. 
 
Figura 33 – Vista panorâmica do protótipo da ETAcompacta 
Fonte: Autores 
 
 
Figura 34 – Vista panorâmica do protótipo da ETAcompacta 
Fonte: Autores 
 
Os filtros de areia e carvão estão representados na Figura 35, nele estão acoplados para 
a simulação dois sensores de pressão que irão simular a necessidade dos filtros serem 
retrolavados; os filtros que a ETAcompacta simula já estão instalados na UPEA e são filtros 
comumente usados para tratamento de água de piscina, estes filtros possuem uma alavanca 
que deve ser posicionada manualmente a cada necessidade de modificação do funcionamento 
do filtro. Por esse motivo, os sensores de pressão somente indicam a necessidade dos filtros 
 
 
48 
 
 
 
serem retrolavados, o operador deve ir ao campo efetuar a operação desejada por meio da 
alavanca. 
 
Figura 35 – Filtros de areia e carvão 
Fonte: Autores 
 
 O sensor de pH (Figura 36) é utilizado para a monitoração do pH afim de mantê-lo em 
uma faixa recomendada pela portaria do Ministério da Saúde nº. 2914, de 12 de dezembro de 
2011 (Anexo A), há também uma faixa onde o pH é tal que a coagulação se torna ótima, entre 
pH 5,7 e 8,3. 
 
 
 
 
 
 
 
49 
 
 
 
 
 
Figura 36 – Sensor de pH 
Fonte: Autores 
 
 O sensor de vazão mede o fluxo de água que passa de um tanque para o outro em litros 
por hora. Na Figura 37 a vazão medida é a do tanque de água bruta para o floculador, a Figura 
38 demonstra a indicação no display LCD. 
 
 
 
50 
 
 
 
 
 
Figura 37 – Sensor de vazão 
Fonte: Autores 
 
Na figura 37, o sensor de vazão representa a medição de vazão entre o TANK-1, que é 
o tanque de água bruta e o TANK-2, que é o tanque do floculador. 
 
 
 
51 
 
 
 
 
Figura 38 – Sensor de vazão 
Fonte: Autores 
 
 Os sensores infravermelho(Figura 39) e ultrassônico (Figura 40) são utilizados como 
sensores de nível, a indicação do nível medido no sensor ultrassônico é feito pelo display de 
LCD, a programação é feita no arduíno, através dos LEDs são indicados nível baixo e alto, 
respectivamente Figuras 41 e 42. O sensor infravermelho tem sua indicação no software 
InTouch, foi necessária a utilização desse sensor pela necessidade de indicar nível na IHM e 
pela impossibilidade de comunicação do sensor ultrassônico com o InTouch. No protótipo, só 
foi feito o gerenciamento de nível (ON-OFF) utilizando o sensor ultrassônico, caso o nível do 
tanque suba a bomba liga, e quando o nível desce a bomba desliga. 
 
 
 
 
52 
 
 
 
 
Figura 39 – Sensor infravermelho 
Fonte: Autores 
A Figura 39, representa o sensor infravermelho que é utilizado na medição de nível, na 
Figura 40, o sensor ultrassônico, também é utilizado para medição de nível. O ultrassônico faz 
indicação local e o infravermelho faz o gerenciamento ON-OFF de nível. 
 
 
 
Figura 40 – Sensor ultrassônico 
 
 
53 
 
 
 
Fonte: Autores 
 
Figura 41 – Representação de nível baixo 
Fonte: Autores 
 
Na Figura 41, é feita a indicação de nível baixo medido pelo sensor ultrassônico e na 
Figura 42 é feita a indicação de nível alto. 
 
Figura 42 – Representação de nível alto 
Fonte: Autores 
 
 
54 
 
 
 
5 CONCLUSÕES 
 
O presente trabalho alcançou os objetivos iniciais, os equipamentos foram especificados 
de acordo com aplicação para a automação da ETAcompacta e após serem testados no 
protótipo tiveram sua eficácia comprovada para o tratamento de água. A IHM tornou a 
interface do processo intuitivo e simples, possibilitando um leigo na área de automação 
visualizar a tela e entender o que está ocorrendo no campo. O maior desafio ao longo do 
trabalho, foi a implementação prática, alguns problemas não tinham como ser previstos, mas 
ao longo do projeto foram superados. 
Uma desvantagem encontrada foi a parcial automação quanto a atuação de válvulas de 
controle como elementos finais de controle pois as mesmas possuem um custo elevado. O 
princípio de funcionamento dos sensores foram de grande valia para solucionar alguns 
problemas com erros de leitura durante as medições de nível. 
Este trabalho alcançou o maior objetivo de apresentar como um projeto de automação 
pode ser feito com boa qualidade e custo bem abaixo de um projeto de automação clássico. 
 
 
5.1 Sugestões Para Trabalhos Futuros 
 
 Implementar a automação parcial na ETA da UPEA; 
 Elaboração de um manual da planta automatizada parcialmente; 
 Implementação do controle PID de vazão e sintonia dos controladores; 
 Projetar um protótipo para ETAcompacta Subterrânea utilizando a mesma linha de 
equipamentos; 
 Criar um mecanismo de suporte para operação da ETAcompacta. 
 
 
 
 
 
 
55 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
ALVES, Roberta Pessanha; CALDAS, Taciano Rocha. Projeto de automação da estação de 
tratamento de água superficial da unidade de pesquisa e extensão agroambiental do IFF. 2012. 
Campos dos Goytacazes, RJ. Instituto Federal Fluminense. Trabalho de conclusão de curso. 
 
MACHADO, Caio; PONTES, Márcio. – ABORDAGEM DETALHADA E COMPARAÇÃO 
ENTRE SOFTWARES DE SUPERVISÃO PARA APLICAÇÃO EM PROJETOS DE 
AUTOMAÇÃO. Trabalho de conclusão de curso – Instituto Federal Fluminense, Campos dos 
Goytacazes, 2012. 
 
DI BERNARDO, L. & DANTAS, adb Métodos e Técnicas de Tratamento de Água Ed. 
RIMA, 2005, São Carlos. DI BERNARDO, l., DI BERNARDO, A., CENTURIONE FILHO, 
pl 
 
VIANNA, William da Silva. Sistema SCADA supervisório. Instituto Federal Fluminense de 
Educação Ciência e Tecnologia. Campos dos Goytacazes – RJ. 2008. Disponível em: 
<http://www.professor.iff.edu.br/professores/wvianna/scada/supervisorio_scada.pdf/view> 
Acesso em Julho de 2013. 
 
ALVES, Líria. Tratamento de água e doenças de veiculação hídrica. Disponível em: 
<http://www.brasilescola.com/quimica/tratamento-agua.htm>. Acesso em: Abril de 2013. 
 
DA SAÚDE, Ministério. Portaria N° 2914, de 12 de dezembro de 2011. Disponível em: 
<http://bvsms.saude.gov.br/bvs/saudelegis/gm/2011/prt2914_12_12_2011.html>. Acesso em: 
Abril de 2013. 
 
Etapas do processo de tratamento de água. Disponível em: 
<http://www.daaeararaquara.com.br/eta.htm>. Acesso em: Abril de 2013. 
 
PWM. Disponível em: <http://arduino.cc/en/Tutorial/PWM>. Acesso em: Abril de 2013. 
 
Introdução ao Arduino. UFMS - Mato Grosso do Sul, 2012. Disponível em: 
<http://destacom.ufms.br/mediawiki/images/9/9f/Arduino_Destacom.pdf>. Acesso em: Abril 
de 2013. 
 
WERNECK, P. Introdução ao Arduino. Revista Saber Eletrônica, Tatuapé-SP, Nº43, 
jun.2009. Disponível em: <http://www.sabereletronica.com.br/secoes/leitura/1307>. Acesso 
em: Abril de 2013. 
 
Sensor de fluxo de água (1/2”). Disponível em: <http://huinfinito.com.br/sensores/627-sensor-
de-fluxo-de-agua.html>. Acesso em: Abril de 2013. 
 
KEMPER. HC-SR04 – Sensor de Ultrasom. Disponível em: 
<http://www.kemper.com.br/wordpress/2011/08/30/hc-sr04-um-sensor-de-ultra-som-barato/>. 
Acesso em: Abril de 2013. 
 
pH Sensor kit. Disponível em: <https://www.sparkfun.com/products/10972>. Acesso em Abril 
de 2013. 
 
 
56 
 
 
 
CI Sensor de pressão 700KPA. Disponível em: 
<http://www.farnellnewark.com.br/cisensorpressao700kpasip6p,product,22C9037,4442668.as
px>. Acesso em: Abril de 2013. 
 
Sensor de pressão MPX5700AP Disponível 
em:<http://cache.freescale.com/files/sensors/doc/data_sheet/MPX5700.pdf?fsrch=1&sr=1>. 
Acesso em: Abril de 2013. 
 
Otimização de um misturador estático para a produçaõ do biodíesel Disponível em: 
http://bdtd.ufs.br/tde_arquivos/11/TDE-2012-02-28T114553Z-
647/Publico/MIKELE_CANDIDA_SOUSA_SANT%92ANNA.pdf. Acesso em Maio de 
2013. 
 
Soluções em automação industrial Disponível em: 
http://www.sa.online.pt/produtos/produtos_show.htm?idf=17&idp=94. Acesso em Junho de 
2013. 
 
 
Moraes, Cícero Couto de – Engenharia de automação industrial/Cícero Couto Moraes, Plínio 
de Lauro Castrucci – 2.ed. – [Reimpr.]. – Rio de Janeiro: LTC, 2012 
 
Sensor de proximidade Disponível em: http://www.labdegaragem.org/loja/34-sensores/sensor-
de-proximidade-infravermelho-de-curto-alcance-sharp-gp2d120xj00f.html. Acesso em Julho 
de 2013. 
 
Arduíno Mega Disponível em: http://multilogica-shop.com/Arduino-mega. Acesso em Julho 
de 2013. 
 
Modulação PWM Disponível em: http://googolplex.com.br/arduino/entendendo-pwm-no-
arduino. Acesso em Julho de 2013 
 
Clarificação Disponível em: 
http://www.ebah.com.br/content/ABAAAAhUEAK/clarificacao?part=2. Acesso em Julho de 
2013. 
 
DO MEIO AMBIENTE, Ministério. Água um recurso cada vez mais ameaçado Disponível 
em: 
http://www.mma.gov.br/estruturas/sedr_proecotur/_publicacao/140_publicacao090620090259
10.pdf. Acesso em Julho de 2013. 
 
 
 
 
 
 
 
 
57 
 
 
 
APÊNDICE 
 
Apêndice A 
 
Tabela com custo estimado dos equipamentos da automação clássica 
Item Descrição Valor total 
ILC 150 ETH CPU – Controlador R$ 2.420,00 
 
PRG CAB MINI DIN Cabo de conexão, para conectar o 
controlador ao PC 
R$ 110,00 
 
PC WORX BASIC LIC 
 
Software de programação. 
 
R$ 4.620,00 
 
TRIO-PS/1AC/24DC/2.5 
 
Fonte de energia de 24VDC, corrente de 
saída de 2.5A. 
 
R$ 1.452,00 
 
IB IL AI 2/SF-ME 
 
Terminal com duas entradas analógicas, 
com possibilidade de ligação em corrente 
ou em tensão. 
 
R$ 4.026,00 
 
IB IL SCN-6-SHIELD-
TWIN 
 
Conector com seis molasconexões e 
escudo de conexão 
 
R$ 1.188,00 
 
IB IL AO 2/SF 
 
Terminal com duas saídas analógicas com 
sinal de saída em tensão ou em corrente. 
 
R$ 4.180,00 
 
IB IL AO/CNT-PLSET 
 
IB IL AO/CNT-PLSET 
 
R$ 264,00 
 
IB IL 24 DI 8 
 
Terminal com oito entradas digitais, 
24VDC, 250mA-2A. 
 
R$ 726,00 
 
IB IL 24 DO 8 Terminal com oito saídas digitais, 24VDC, 
0.5A-4A. 
R$ 3.872,00 
 
IB IL SCN-8 Conector com oito molas conexões R$ 726,00 
 
Válvula solenóide 
 
Válvula borboleta, com corpo em aço 
inox, atuador elétrico. 
 
R$ 13.200,00 
 
Válvula de controle Válvula borboleta, com corpo em aço 
inox, atuador elétrico, posicionador 
elétrico de 24VDC, 4-20mA 
R$ 1.650,00 
 
 
 
58 
 
 
 
Medidor e transmissor de 
vazão 
 
Eletromagnético, range 20.7 -268 l/min, 
sinal de transmissão 4-20mA, alimentação 
24VDC. 
 
R$ 5.280,00 
 
Chave de nível 
 
Tipo capacitiva, 24VCC, eletrodo aço inox 
304 com ajuste de 10-100pF. 
 
R$ 5.280,00 
 
Chave de pressão 
 
Pressostato XMLA, alimentação 24VCC, 
limite de pressão 0.4/4bar 
 
R$ 1.320,00 
 
Bombas dosadoras 
 
Tipo rolete, sinal de 4-20mA, vazão de 
0.32-6.31/h. 
 
R$ 1.782,00 
 
Medidor e Transmissor de 
pH 
 
Sinal 4-20mA 
 
R$ 2.200,00 
 
Medidor e Transmissor de 
cloro residual livre 
 
Sinal 4-20mA 
 
R$ 2.860,00 
 
Medidor e transmissor de 
equilíbrio de cargas 
 
Sinal 4-20mA 
 
R$ 4.400,00 
 
Total R$ 61.556,00 
 
 
 
Apêndice B 
 
Tabela com custo dos componentes usados para montagem do protótipo 
Item Valor total 
Sensor de pressão Mpx5700AP 
 
R$ 121,25 
 
Arduíno MEGA 2560 
 
R$ 194,87 
 
Kit pH Sensor 
 
R$ 620,98 
 
Sensor Hall de vazão de água 
1/2" 
 
R$ 133,67 
 
Sensor ultrassônico de distância 
 
R$ 305,07 
 
 
 
59 
 
 
 
Sensor Infravermelho - Sharp 
GP2D120XJ00F (4-30cm) 
 
R$ 337,50 
 
Arduíno Mega 1280 
 
R$ 71,00 
 
Display LCD 16x2 
 
R$ 140,00 
 
Leds 
 
R$ 9,00 
 
Potenciômetro 
 
R$ 1,75 
 
Módulo Relé 
 
R$ 69,80 
 
Total 
 
R$ 2.004,89 
 
 
 
Apêncide C 
 
Tabela com custo dos equipamentos de automação clássica cotados para compra 
Item Valor total 
Medidor de vazão tipo magnético 
 
R$ 5.160,00 
 
Chave de nível tipo capacitiva 
 
R$ 12.720,00 
 
Sistema de medição de pH 
 
R$ 7.300,00 
 
Sistema de medição de pH redox 
 
R$ 7.590,00 
 
Válvulas Solenóides 
 
R$ 23.696,00 
 
Total 
 
R$ 56.466,00 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
60 
 
 
 
Apêndice D 
 
Código de Programação no Arduino MEGA 2560 
 
// Programa Arduíno MEGA 2560 Trabalho de Conclusão de Curso de Jader e Nathálie 
 
#include <Ultrasonic.h> //Carrega a biblioteca Ultrasonic 
#include <LiquidCrystal.h> //Carrega a biblioteca LCD 
 
#define S1PINO_TRIGGER 28 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino 
Trigger do sensor TANK-1 
#define S1PINO_ECHO 12 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino Echo do 
sensor TANK-1 
#define S2PINO_TRIGGER 27 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino 
Trigger do sensor TANK-2 
#define S2PINO_ECHO 11 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino Echo do 
sensor TANK-2 
#define S3PINO_TRIGGER 26 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino 
Trigger do sensor TANK-3 
#define S3PINO_ECHO 9 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino Echo do 
sensor TANK-3 
#define S4PINO_TRIGGER 25 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino 
Trigger do sensor TANK-4 
#define S4PINO_ECHO 10 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino Echo do 
sensor TANK-4 
#define S5PINO_TRIGGER 29 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino 
Trigger do sensor TANK-5 
#define S5PINO_ECHO 13 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino Echo do 
sensor TANK-5 
#define LAH100 39 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino do LED LAH100 
#define LAL100 37 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino do LED LAL100 
#define LAH101 43 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino do LED LAH101 
#define LAL101 41 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino do LED LAL101 
#define LAH102 51 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino do LED LAH102 
 
 
61 
 
 
 
#define LAL102 49 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino do LED LAL102 
#define LAH103 47 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino do LED LAH103 
#define LAL103 45 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino do LED LAL103 
#define LAH104 35 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino do LED LAH104 
#define LAL104 33 //Define o pino do Arduino a ser utilizado com o pino do LED LAL104 
 
// Sensores Ultrassônicos 
Ultrasonic ultrasonic1(S1PINO_TRIGGER, S1PINO_ECHO); //Inicializa o sensor 
ultrasonico 
Ultrasonic ultrasonic2(S2PINO_TRIGGER, S2PINO_ECHO); //Inicializa o sensor 
ultrasonico 
Ultrasonic ultrasonic3(S3PINO_TRIGGER, S3PINO_ECHO); //Inicializa o sensor 
ultrasonico 
Ultrasonic ultrasonic4(S4PINO_TRIGGER, S4PINO_ECHO); //Inicializa o sensor 
ultrasonico 
Ultrasonic ultrasonic5(S5PINO_TRIGGER, S5PINO_ECHO); //Inicializa o sensor 
ultrasonico 
 
// Displays LCD 
LiquidCrystal lcd1(24, 4, 3, 23, 8, 22); //Define os pinos que serão ligados ao LCD1 
LiquidCrystal lcd2(24, 5, 3, 23, 8, 22); //Define os pinos que serão ligados ao LCD2 
LiquidCrystal lcd3(24, 6, 3, 23, 8, 22); //Define os pinos que serão ligados ao LCD3 
LiquidCrystal lcd4(24, 7, 3, 23, 8, 22); //Define os pinos que serão ligados ao LCD4 
 
// Sensor de pH 
String inputstring = ""; //String para guardar os dados do Computador 
String sensorstring = ""; //String para guardar os dados do sensor de pH 
boolean input_stringcomplete = false; //Confirmação de recibimento de todos os dados do 
Computador 
boolean sensor_stringcomplete = false; //Confirmação de recibimento de todos os dados do 
sensor de pH 
 
// Sensor de Vazão 
 
 
62 
 
 
 
volatile int NbTopsFan; //Medição do aumento do pico do sinal 
int Calc; 
int hallsensor = 2; //Localização do pino do sensor 
void rpm () //Esta é a função que interrompe a chamada 
{ 
 NbTopsFan++; //Esta função mede o aumento e a diminuição do pico do sinal do 
sensor de efeito hall 
} 
 
int BombaUM=42; //Bomba que está no tank-1 
int BombaDOIS=40; //Bomba que está no tank-2 
int BombaTRES=38; //Bomba que está no tank-3 
int BombaQUATRO=36; //Bomba que está no tank-4 
int BombaCINCO=46; //Bomba que está no tank-5 
int BombaSEIS=48; //Bomba que está no tank-6 
 
void setup() 
 { 
 Serial.begin(38400); //Inicializa a serial 
 Serial3.begin(38400); //Definição da taxa de transferencia para porta serial 3 para 
38400 
 inputstring.reserve(5); //Reserva de alguns bytes para receber dados do Computador 
 sensorstring.reserve(30); //Reserva de alguns bytes para receber dados do sensor de pH 
 
 pinMode(hallsensor, INPUT); //Inicializa o pino digital PWM 2 como uma entrada 
 
 pinMode(BombaUM, OUTPUT); //Inicializa o pino digital 42 como uma saída 
 pinMode(BombaDOIS, OUTPUT); //Inicializa o pino digital 40 como uma saída 
 pinMode(BombaTRES, OUTPUT);