TCC automação industrial

Prévia do material em texto

Faculdade Pitágoras de Londrina
Núcleo de Engenharias
Curso de Engenharia Elétrica
Guilherme Schlling
Sistema de Controle de Temperatura em
Secadores de Grãos
Londrina
2014
Faculdade Pitágoras de Londrina
Núcleo de Engenharias
Curso de Engenharia Elétrica
Guilherme Schlling
Sistema de Controle de Temperatura em Secadores
de Grãos
Trabalho de Conclusão de Curso orientado pelo Prof. André Edu-
ardo Pirolla Sena intitulado “Sistema de Controle de Temperatura
em Secadores de Grãos ” e apresentada à Faculdade Pitágoras de
Londrina, como parte dos requisitos necessários para a obtenção do
Título de Engenheiro Eletricista.
Orientador: Prof. André Eduardo Pirolla Sena
Londrina
2014
Ficha Catalográfica
Guilherme Schlling
Sistema de Controle de Temperatura em Secadores de Grãos - Londrina, 2013
- 79 p., 30 cm.
Orientador: Prof. André Eduardo Pirolla Sena
1. Sistema de Controle. 2. Temperatura. 3. Secagem de Grãos. 4. Inversor.
5. CLP.
I. Faculdade Pitágoras de Londrina. Curso de Engenharia Elétrica. II. Sistema
de Controle de Temperatura em Secadores de Grãos .
Guilherme Schlling
Sistema de Controle de Temperatura em
Secadores de Grãos
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado ao Curso de En-
genharia Elétrica da Faculdade Pitágoras de Londrina, como
requisito parcial para a obtenção do título Engenheiro Eletri-
cista.
Comissão Examinadora
Prof. André Eduardo Pirolla Sena
Faculdade Pitágoras de Londrina
Orientador
Prof. Hans Jurgen Muller
Faculdade Pitágoras de Londrina
Prof. Yuri Mendes Mostagi
Faculdade Pitágoras de Londrina
Londrina, 10 de julho de 2014
Dedico este trabalho a minha família....
a todos meus professores e amigos....
que sempre me deram força e me apoiaram.
Agradecimentos
Agradeço ao meu orientador....
A todos professores e amigos da faculdade....
Aos meus amigos e companheiros da minha cidade .....
E principalmente à minha família, que foi a minha base ....
“Uma vida de realizações e conquistas não é insenta de riscos.
Tentar é correr o risco de fracassar.
Os riscos devem ser corridos, pois o maior perigo é não arriscar nada.
A pessoa que não corre nenhum risco não faz nada e não realiza nada.”
(Carlos Wizard Martins)
SCHLLING, GUILHERME. Sistema de Controle de Temperatura em Secadores
de Grãos. 2014. 79 p. Trabalho de Conclusão de Curso em Engenharia Elétrica -
Faculdade Pitágoras de Londrina, Londrina.
Resumo
A agricultura no Brasil é um setor que vem crescendo a cada ano e junto com ela seus
processos envolvidos (SILVA,2005). Um destes processos é o processo de secagem que
possui uma grande importância nesse setor, uma vez que traz a qualidade que o grão
necessita para sua armazenagem. Desta vista, este trabalho apresenta um sistema de
controle de temperatura em secadores de grãos, do tipo coluna, controlado por inversores
de freqüência. Pode ser observada, a importância do processo de secagem, e os ricos que
esta atividade pode acarretar: incêndio, queima do produto e uma falta de eficiência, com
a queima sem controle da lenha. O presente trabalho portanto objetiva estudar o controle
da fonte energética nesse processo utilizando um controlador lógico programável, que
controlará por meio de um sistema proporcional integral derivativo (PID) a temperatura
a ser mantida. Analisou uma qualidade melhor comparada com o processo convencional,
causando menos perdas no produto, conseguindo o retorno do investimento a empresa.
Palavras-Chave: 1. Sistema de Controle. 2. Temperatura. 3. Secagem de Grãos. 4.
Inversor. 5. CLP.
SCHLLING, GUILHERME. Sistem for temperature control in grain dryers. 2014.
79 p. Monograph in Electrical Engineering - Faculdade Pitágoras de Londrina, Londrina.
Abstract
Agriculture in Brazil is a sector which is growing every year and with it their processes
involved (SILVA, 2005). One of process is the drying process that has a great importance
in this sector, it brings the quality of the grain for their storage needs. In this view,
this paper presents a system for temperature control in grain dryers, the type column,
controlled by frequency inverters.It can be observed, the importance of the drying process,
and the rich that this activity can cause: fire, burning the product and a lack of efficiency,
with burning uncontrolled firewood. This work aims to study therefore the control of the
energy source this process using a programmable logic controller, which control through
a system proportional integral derivative (PID) a temperature to be maintained. We
analyzed a better quality compared to the conventional process, causing less damage to
the product, achieving a return on investment the company.
Key-words: 1. control system. 2. Temperature. 3. grain drying. 4. Inverter. 5. PLC.
Lista de ilustrações
Figura 1 – Aparelho medidor de umidade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Figura 2 – Chapas de uma máquina de pré-limpeza. . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
Figura 3 – Estrutura de um secador do tipo coluna. . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Figura 4 – Funil de carga e localização dos sensores. . . . . . . . . . . . . . . . . . 23
Figura 5 – Coluna de passagem dos grãos e o fluxo do ar. . . . . . . . . . . . . . . 24
Figura 6 – Fluxo de ar em secagem de coluna inteira, e com resfriamento. . . . . . 25
Figura 7 – Sensor de temperatura instalado na coluna de secagem. . . . . . . . . . 26
Figura 8 – Coluna de secagem. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Figura 9 – Painel de um secador de grãos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Figura 10 – Potenciômetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Figura 11 – Ficha de anotações. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Figura 12 – Venezianas de entrada de ar da fornalha. . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figura 13 – Entrada da fornalha. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Figura 14 – Toras de eucalipto utilizadas como lenha. . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Figura 15 – Secador com suas depressões e localização. . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Figura 16 – Manômetro. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Figura 17 – Sensor magnético. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
Figura 18 – Gráfico de correntes no momento da partida. . . . . . . . . . . . . . . . 38
Figura 19 – Trêns de pulsos formadores da onda. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Figura 20 – Sistema simples. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Figura 21 – Gráfico do erro x tempo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Figura 22 – Rosca transportadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Figura 23 – Acoplamento dos motores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
Figura 24 – Corrente transportadora. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Figura 25 – Caixa metálica. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Figura 26 – Acionamento por um moto-redutor. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
Figura 27 – Fundo móvel e roscas espalhadoras. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Figura 28 – Pistões. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
Figura 29 – Sensor pá rotativa na descarga do fundo móvel. . . . . . . . . . . . . . 54
Figura 30 – Ventilador do queimador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
Figura 31 – Entrada das mangueiras de ar do queimador. . . . . . . . . . . . . . . 55
Figura 32 – Sensores de nível dentro do reservatório de cavaco. . . . . . . . . . . . 56
Figura 33 – Queimador e seus motores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Figura 34 – Entrada frontal do queimador. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
Figura 35 – Interior do queimador. .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Figura 36 – Entrada do reservatório de cavaco. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Figura 37 – Sistema hidráulico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Figura 38 – Tubulações. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
Figura 39 – Caixa de passagem do redler RTC-01. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Figura 40 – Estrutura de transporte do cavaco. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Figura 41 – Estrutura de metal entre RTC-02 e RTC-03. . . . . . . . . . . . . . . . 64
Figura 42 – Bifurcação do sistema de transporte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
Figura 43 – Pistão pneumático e seus sensores magnéticos. . . . . . . . . . . . . . . 65
Figura 44 – Esquema do sistema de transporte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Figura 45 – IHM sistema hidráulico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
Figura 46 – IHM sistema do reservatório de cavaco. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
Figura 47 – IHM redlers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
Figura 48 – IHM secador 1. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
Figura 49 – IHM secador 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
Figura 50 – IHM queimadores 1 e 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
Figura 51 – IHM queimadores 3 e 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74
Lista de tabelas
Tabela 1 – Tabela com o teor de umidade para uma armazenagem segura de alguns
grãos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
Tabela 2 – Tabela com o poder calorífico de alguns materiais. . . . . . . . . . . . . 37
Tabela 3 – Motores do Sistema. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Tabela 4 – Tabela com os valores envolvidos do projeto. . . . . . . . . . . . . . . . 77
Lista de Siglas e Abreviaturas
CLP Controlador lógico programável
PIB Produto Interno Bruto
IHM Interface Homem Máquina
PTC Positive Temperature Coeficient - Coeficiente de temperatura positiva
NTC Negative Temperature Coeficient - Coeficiente de temperatura negativa
E Erro
SP Set Point
PV Variavel de processo
A/D Conversor analógico Digital
D/A Conversor Digital Analógico
Kp Constante Proporcional
K1 Constante integral
Kd Constante Derivativa
Lista de Símbolos e Notações
◦C Graus Celcius
cv Cavalo de potência
Hz Hertz
rpm Rotações por minuto
mmca Milimetros de Coluna d’agua
mV Mili Volt
m3 Metros Cúbicos
Cm Centímetros
kJ Quilo Joule
Sumário
1 INTRODUÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.1.1 OBJETIVOS GERAIS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
1.2 JUSTIFICATIVA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2 PESQUISA BIBLIOGRÁFICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.1 AGRICULTURA NO BRASIL . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.2 PROCESSO DE SECAGEM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
2.3 SECADOR DE GRÃO TIPO COLUNA . . . . . . . . . . . . . 21
2.4 DEPRESSÕES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
2.5 SENSORES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.5.1 Termopar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
2.5.2 Sensor de Nível (Pá Rotativa) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.5.3 Medidor de Pressão (Manômetro) . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.5.4 Sensores Magnéticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
2.5.5 Sensores Indutivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
2.5.6 Termorresistência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.5.6.1 Termorresistência de platina (Pt-100) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.6 FONTES ENERGÉTICAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
2.7 ACIONAMENTOS DE MOTORES . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.7.1 Partida Direta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2.7.2 Soft Starters . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.7.3 INVERSOR DE FREQUÊNCIA . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.8 REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL . . . . . . . . . . 40
2.8.1 AS-Interface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
2.8.2 Modbus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.8.3 CANopen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.8.4 Device Net . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.8.5 Ethernet . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.9 CLP (CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMAVEL) . . . . 42
2.10 SISTEMA DE CONTROLE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.10.1 Introdução . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
2.10.2 História . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.10.3 Controle de Processos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
2.10.4 Controle Malha Aberta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.10.5 Controle Malha Fechada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
2.10.6 Dispositivos de uma Malha de Controle . . . . . . . . . . . . . . 47
2.10.7 Sinais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.10.8 Controle Liga-Desliga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.10.9 Controle Proporcional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
2.10.10 Controle Integral . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.10.11 Controlador Derivativo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.10.12 Implantação . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.11 TRANSPORTE DE CAVACO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.11.1 Roscas Transportadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
2.11.2 Corrente Transportadora . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
2.12 RECEBIMENTO DO CAVACO . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
2.13 QUEIMADORES A CAVACO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
3 PROJETO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
3.1 Instalações . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.2 Funcionamento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
3.3 Custos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76
4 CONCLUSÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78
Referências . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79
16
1 INTRODUÇÃO
O processo de secagem de grãos, é uma das atividades que possui maior influência no
que diz respeito a qualidade do grão. A tecnologia nesse ramo, vem crescendo a cada ano,
propiciando para que a produtividade brasileira possa ser maior do que o aumento de sua
área plantada.
A qualidade dos grãos depende de seu armazenamento com segurança, que deve ser
feito por meio de produtos com uma umidade relativa segura, proveniente do processo de
secagem. O funcionamento é totalmente manual, com vários riscos de falha humana, isso
acontece, devido ao fato do operador ter que sempre analisar as temperaturas de secagem
e tentar controla-las com colocação de lenha, com esse tipo de funcionamento, o processo
fica oscilatório, em alguns casos podendo gerar perdas do produto e incêndios, além de
um mal controle da fonte energética.
Desta feita, o trabalho mostrará um sistema de controle automático da temperatura
de secagem, regulado por inversores de freqüência, através de um sistema de controle.
Inicialmente a ideia era controlar o fluxo de ar por meio da velocidade de ventiladores,
alternandoentre aumento e diminuição deste, variando a potência de queima, tal ideia
foi descartada, pois o fluxo de ar deve ser constante, caso ao contrário há um comprome-
timento com o rendimento, com isso um novo projeto foi desenvolvido, o controle a fonte
energética (lenha).
Este consiste na instalação de queimadores a cavaco (lenha picada ou destroçada),
montados nas bocas da fornalha do secador, que, com a ajuda de um ventilador entra
em combustão dentro do mesmo, enviando o ar quente para dentro. O motor que con-
trola o fluxo de cavaco no queimador, será ligado em um inversor de frequência, que será
controlado por um CLP (controlador lógico programável) onde será feita a analise das
temperaturas dos grãos, comparando-as com a desejada (setpoint), realizando assim um
controle de velocidade do motor, para o envio uma maior ou menor quantidade de ca-
vaco. Conseguindo eliminar custos provenientes de mão de obra envolvido no processo
convencional.
1.1 OBJETIVO
1.1.1 OBJETIVOS GERAIS
Buscar a melhoria, confiabilidade e segurança de um sistema de controle automático
de temperatura, de um secador de grãos, em que este sistema tem como foco a analise de
temperatura e de umidade do produto, visando um controle preciso da fonte energética
Capítulo 1. INTRODUÇÃO 17
a ser inserida no queimador, resultando em uma grandeza controlada, sem oscilações,
automação, qualidade do grão etc.
1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Diminuir os riscos de incêndio do secador; melhorar a forma de queima de lenha a
qualidade do grão; manter uma estabilidade e um maior controle de temperatura dentro
da coluna de secagem, alem de tornar todo o sistema automatizado eliminando mão de
obra.
1.2 JUSTIFICATIVA
Atualmente os secadores de grãos não contam com um sistema de controle automático
de temperatura, com a importância do processo de secagem de grãos, torna-se necessário
elevar a segurança, eficiência e confiabilidade já que, muitas vezes ocorrem acidentes,
devido à falta de controle desta grandeza, conseguindo assim menas perdas e um grão
de maior qualidade, e diminuindo custo com mão de obra e conseguindo seu retorno
financeiro.
18
2 Pesquisa Bibliográfica
2.1 AGRICULTURA NO BRASIL
Há anos a agricultura vem contribuindo para o crescimento do Brasil, auxiliando em
mão de obra e matéria prima de alimentos para o mercado interno, suas exportações e
tem participado do seu ávido crescimento.
Para que possamos compreender a amplitude do setor agrícola, é importante saber
que ele é responsável por mais de 37% das exportações, 28% do PIB (produto interno
bruto) e 37% dos empregos gerado (SILVA, 2005).
Historicamente, as melhorias do setor iniciaram a partir da década de 30, mas somente
nos anos de 60 e 70 houve a realização de maiores transformações na área.
Em 1965 foi criado o Sistema de Crédito Rural, consequentemente houve a consolidação
e o crescimento do setor agrícola, então, partir dos créditos disponíveis os agricultores
puderam investir no setor, em maquinários e insumos.
No fim dos anos 70, o aumento da produção se acentuou devido ao crescimento da
área plantada, contudo nos anos 80, seu desenvolvimento é notório por meio do aumento
da produtividade, que foi ocasionado pelas melhorias no setor estas pertinentes a colheita,
transporte, secagem, armazenagem e melhorias em tecnologias da semente (SILVA, 2005).
No Brasil, este crescimento da produtividade, maior do que área plantada, possibilita
o surgimento de novas tecnologias que se desenvolvem continuamente, também existe
uma falta enorme em recursos para armazenagem de grãos, um dos fatores de perdas é,
caminhões ficam com o serviço de armazéns móveis; outro fator também é a dificuldade
de transporte que influencia nas perdas na agricultura.
O país é detentor de um grande potencial assim, é necessário fazer os investimentos e
projetos, a área existente que pode ser plantada ainda é enorme, e com investimentos na
produção, transporte e armazenagem, o Brasil será uma grande potência no setor agrícola.
No Brasil, a agricultura é o setor que mais cresce, cerca de 3% por ano, maiores que
os da indústria. O crescimento mundial para a próxima década é de aproximadamente
20%, e o Brasil tem previsão de um crescimento de 40%, superando vários outros países,
ou seja o Brasil é e se tornará cada vez maior nesse ramo (SILVA, 2005).
2.2 PROCESSO DE SECAGEM
Em suma, o processo de secagem, é um processo onde existe troca de massa e calor
do ar com o produto, fazendo-o perder água de seu interior, neste caso é a redução de
umidade para um armazenamento seguro do grão. Este nível de umidade fica de 10% e
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 19
14% dependendo do grão, valores onde fungos e insetos não executam um ataque eficiente,
e atividade respiratória do grão diminui (SILVA, 2005; COMIL, 2013; WEBER, 2010).
A tabela 1 mostra os níveis de umidade para alguns grãos.
Tabela 1 – Tabela com o teor de umidade para uma armazenagem segura de alguns grãos.
Produto Umidade (%)
Café 12
Milho 11
Arroz 11
Soja 12
Trigo 8
O processo de secagem é uns dos processos mais importantes relacionados à colheita
de grãos, ele trás as características para o grão ser armazenado com segurança e quali-
dade, portanto, a função de secagem de grãos é a conservação com qualidade do produto,
possibilitando uma armazenagem mais longa, uma outra vantagem é adiantar um pouco
a colheita, pois com essa pouco precoce o grão possui umidade alta e é corrigido pelo
processo de secagem, minimizando a perda do produto no campo.
Contudo, se os grãos forem armazenados nos silos com umidade maiores que os 14%,
o recomendado, o produto pode ser atacado por fungos e como sua umidade esta alta,
o metabolismo do grão também fica elevado, devido a respiração, que é proporcional a
seu nível de umidade, a respiração gera gás carbônico, calor e água, com isso o grão se
degrada mais rápido.
O método de secagem é utilizado desde o início da civilização, onde a secagem era feita
no campo, pela luz do sol e vento, método que ocasionava muitas perdas. Depois começou
um método de secagem em fogões, para se tentar possuir um controle na secagem, até
chegar em sistemas utilizados atualmente.
Os sistemas atuais, usam altas temperaturas e um grande fluxo de ar, secando grandes
quantidades de grãos com alta velocidade, por conta disso é um processo que exige um
cuidado e controle especial, pois o risco de acidentes, como queima do produto ou até seu
incêndio é constante.
Após sua colheita o produto é colocado em caminhões e encaminhado às empresas que
compram e estocam os grãos, chegando lá, é feito uma analise das características do grão
e uma delas é a sua umidade, medida a partir de uma máquina que obtem esse valor e
também a temperatura do grão, a figura 1 mostra um medidor de umidade usado nas
empresas para qualificação do grão (SILVA, 2005; COMIL, 2013; WEBER, 2010).
Depois da analise do grão, o caminhão vai à caminho da moega, um compartimento
que fica no subsolo onde ficam armazenados os grãos antes de serem levados ao processo
de secagem, a cobertura da moega, onde o caminhão descarrega o produto, é feita de
madeira com espaçamentos para a passagem do mesmo.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 20
Figura 1 – Aparelho medidor de umidade.
Fonte: próprio autor.
Em seguida os grãos são direcionados ao processo de pré-limpeza, que serve para
retirada de impurezas do produto para depois serem levados para o processo de secagem.
A pré-limpeza é feita com uma máquina específica para o trabalho e seu funcionamento
é simples, composto por chapas de metal com vários furos, cada chapa com orifícios
diferentes. Como mostra na figura 2, essas chapas ficam vibrando com o auxilio de um
motor. O grão é descarregado nessas chapas, e com a vibração apenas os grãos passam
pelos orifícios, sobrando apenas as impuresas (SILVA, 2005).
Da pré-limpeza o produto é direcionadoa alguma moega ou silo específico (silo-
pulmão), onde ficam os produtos limpos esperando a secagem (SILVA, 2005).
Pelo elevador o produto é jogado no secador onde é feito o processo de secagem.
Depois de finalizado o grão é armazenado em silos, onde ficam até serem carregados em
caminhões com o uso de elevadores. Os silos devem possuir um sistema de aeração, aonde
ventiladores localizados na base do silo tem a função de resfriar o produto em seu interior,
auxiliando na sua armazenagem, para que ao produto sair quente do secador consiga uma
melhor eficiência, assim, esse sistema se faz obrigatório (SILVA, 2005).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 21
Figura 2 – Chapas de uma máquina de pré-limpeza.
Fonte: próprio autor.
2.3 SECADOR DE GRÃO TIPO COLUNA
Os secadores do tipo coluna são os mais utilizados, isso acontece por sua rapidez no
processo. A figura 3 mostra a estrutura de um secador do tipo coluna, em sua composição
existe a fornalha nela é acesa a lenha para ser mandado ar quente para o interior do
secador, onde é feita a secagem do grão. Nele existem comportas para entrada de ar, que
auxilia diretamente no processo, pois influencia na pressão e temperatura do secador.
Seguido da fornalha existe o difusor da mesma, que é o primeiro lugar por onde o ar
quente passa. No meio do secador, existe a coluna de secagem, onde ocorre o processo,
o produto ao passar pelo processo de secagem faz seu ciclo. A coluna de secagem, é
constituída de várias passagens de ar, assim o ar quente passa e faz a secagem dos grãos.
Do outro lado da coluna, existe o difusor do exaustor, que possui seus ventiladores,
estes tem a função de pegar o ar de dentro do secador e joga-lo para fora, assim os
ventiladores exercem uma pressão menor do que no outro lado da coluna, fazendo com
que o ar quente do difusor da fornalha passe pela coluna de secagem. Ambos difusores
são montados por placas de aço galvanizado lisas, para evitar acúmulo de pó, é por meio
deste também é realizada a limpeza da torre de secagem; vale lembrar também que, os
difusores possuem venezianas para um auxílio na regulagem de pressão e temperatura.
Na parte superior do secador se encontra o funil de carga, feito também de chapas de
aço galvanizados, tem a função de receber e distribuir uniformemente os grãos pela coluna,
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 22
Figura 3 – Estrutura de um secador do tipo coluna.
Fonte: Weber (2010).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 23
na lateral existe um sensor de nivelamento, que controla o nível mínimo do reservatório, ou
seja, indica a falta de produto na torre, sinal que pode ser visualizado no painel do secador
e ser controlado automático ou manualmente pelo operador. Em alguns casos também é
colocado um sensor de nível máximo. A figura 4 mostra o funil de carga (COMIL, 2013;
WEBER, 2010).
Figura 4 – Funil de carga e localização dos sensores.
Fonte: Weber (2010).
Esse sistema de nível é preciso, assim se o nível estiver abaixo do limite da coluna,
os dutos de ar ficarão livres, ocorrendo uma passagem de ar inadequada, portanto esse
ar quente passará em pequenas quantidades de produto, ocasionando sua queima além
da perda de eficiência, problema que pode ser visualizado pelo aumento de temperatura
na câmera do exaustor analisado pelo sensores de temperatura, e caso ocorrer uma so-
brecarga de grão na coluna, esses produtos que ultrapassam o limite máximo, entra em
uma tubulação chamado cano ladrão, que faz o grão retornar ao silo ou moega de espera
(COMIL, 2013; WEBER, 2010).
A torre de secagem é o local onde o grão fica durante todo o processo de secagem, é
por ela que o grão escoa recebendo o ar. São por dutos em forma de “V” invertido por
onde o ar entra e sai, encontrando o produto, a figura 5 mostra como funciona a torre e
o fluxo.
Finalizando o processo pela descarga, por onde é feita a retirada do produto, composto
por um motor, ligado a uma corrente e engrenagem, que juntamente com um inversor em
seu quadro principal, controla a velocidade da retirada do produto. A figura 6 mostra o
fluxo do ar em um secador, com o método de coluna inteira, e o outro com resfriamento.
É possível dois fluxos de ar, com resfriamento e com a coluna inteira, sendo este o
mais utilizado, principalmente quando necessário mais de um ciclo. O grão sai mais
quente e com o resfriamento proporciona uma economia de energia, quando o produto é
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 24
Figura 5 – Coluna de passagem dos grãos e o fluxo do ar.
Fonte: Weber (2010).
armazenado com a temperatura em que ele é retirado do secador ainda continua perdendo
a umidade, ao contrário do resfriamento, em que o grão irá sair com menor temperatura
e não haverá a perca de mais umidade (COMIL, 2013; WEBER, 2010).
Sensores de temperatura são distribuídos no interior da coluna de secagem, são ter-
mopares do tipo K. A quantidade de sensores varia de acordo com o fabricante mas
normalmente são três sensores: dois no difusor da fornalha, que medem valores de até
no máximo 110◦C; um no difusor do exaustor, que deve ficar com um valor próximo à
temperatura ambiente, ele serve de analise em casos de incêndios.
A figura 7 mostra um sensor de temperatura instalado em uma coluna de secagem, e
a figura 8 mostra a coluna de secagem; fotos realizadas em uma das visitas nas unidades
de recebimento de grão para estudo do processo de secagem e funcionamento do secador.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 25
Figura 6 – Fluxo de ar em secagem de coluna inteira, e com resfriamento.
Fonte: Weber (2010).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 26
Figura 7 – Sensor de temperatura instalado na coluna de secagem.
Fonte: próprio autor.
Figura 8 – Coluna de secagem.
Fonte: próprio autor.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 27
Esses valores de temperatura, são enviados para um painel onde pode ser feita a
visualização desses valores, assim possibilitando ao operador um controle do processo.
O processo é feito de acordo com a análise do painel, mostrado na figura 9, que recebe
os valores dos sensores e comanda a descarga do produto. O display mostra os valores de
temperaturas, sensores 1 e 2 são os que ficam na difusor da fornalha, e o sensor 3 próximo
aos ventiladores.
Figura 9 – Painel de um secador de grãos.
Fonte: Comil (2013).
O painel possui um controle da velocidade da descarga, feito por um potenciômetro,
ligado a um inversor de frequência, normalmente ajustado para 60% do valor do potenci-
ometro se equivale a 60Hz de saida do inversor. A figura 10 mostra o potenciômetro.
No painel, se encontra uma chave seletora para a descarga, esta pode ser manual, ou
acionada apenas pelo sensor de nível do funil de carga, o funcionamento desta começa com
elevadores que jogam os grãos no funil de carga, e distribuem uniformemente os grãos pela
coluna. Durante o preenchimento da coluna acende a fornalha para um pré-aquecimento
do equipamento, e mantém as comportas todas abertas, apenas na boca da fornalha, onde
coloca a lenha, permanece fechada.
O fluxo do sistema é ajustado para que a descarga volte para o secador e faça o ciclo.
Depois de completar a metade da coluna, a descarga é ligada em uma velocidade baixa,
para evitar espaços vazios e realizar a verificação do sistema. Quando cheio (analise feita
pelo sensor de nível) desliga a alimentação de grãos, e são ligados os ventiladores.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 28
Figura 10 – Potenciômetro.
Fonte: Comil (2013).
Então, ligados os ventiladores e a descarga é realizado coletas de amostras do produto,
tal atividade possui função de identificar quando o primeiro produto que saiu do secador
já deu uma volta completa. A partir deste momento, devem-se colher as amostras para
saber quando toda a massa está com sua umidade reduzida aos níveis desejados.
Esses valores são anotados juntamente com o horário em uma ficha.A figura 11 mostra
a ficha de anotação da umidade e horários.
Depois de finalizado, a descarga é direcionada ao silo para ser armazenado, e ao mesmo
tempo já alimentando o secador com produto úmido, sempre deixando a secador cheio,
mas tomando cuidado para não mandar esse produto para o silo.
A quantidade de ciclo vai variar de acordo com a umidade de entrada, normalmente
cada ciclo se perde em torno de 4% a 5%, as quantidades de ciclos, o operador, devem
pré-determinar ajustando a velocidade da descarga e a temperatura. Temperatura que
pode ser regulada pela lenha, ou venezianas da fornalha mostrado na figura 12.
Em relação a lenha, deve se evitar lenha verde e úmida, assim opta-se pela utiliza-
ção de toras de eucalipto, mostrado na figura 14, a distribuição deve ser uniforme com
no máximo 25cm de espessura.Para um melhor rendimento de queima devem ser feitas
várias alimentações de lenha em pouca quantidade (realização feita na boca da fornalha,
mostrada na figura 13),sempre que alimenta-la retirar as cinzas e quando acesa manter
sua entrada fechada.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 29
Figura 11 – Ficha de anotações.
Fonte: Comil (2013).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 30
Figura 12 – Venezianas de entrada de ar da fornalha.
Fonte: próprio autor.
Figura 13 – Entrada da fornalha.
Fonte: próprio autor.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 31
Figura 14 – Toras de eucalipto utilizadas como lenha.
Fonte: próprio autor.
2.4 DEPRESSÕES
Para um bom funcionamento do processo de secagem as depressões no sistema devem
estar corretas, a figura 15 mostra os pontos e suas pressões.
As medições são feitas a partir de um manômetro em orifícios no secador de 8mm
feitos pelo usuário.
O mal funcionamento do sistema de pressões, podem acarretar em:
• Princípios de incêndio;
• Baixo rendimento;
• Baixa qualidade do produto;
• Arraste de cinzas e fagulhas para o secador.
A figura 16 mostra uma manômetro, equipamento que mede as pressões em mmca
(milímetros de coluna d´água).
Para evitar os riscos de incêndio, além do produto vir limpo devido à pré-limpeza
e funcionando com pressões e nível de produto adequados, é necessário a realização da
limpeza do secador, limpeza feita na coluna, difusores, e funil de carga e descarga (COMIL,
2013; WEBER, 2010).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 32
Figura 15 – Secador com suas depressões e localização.
Fonte: Comil (2013).
Figura 16 – Manômetro.
Fonte: Comil (2013).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 33
2.5 SENSORES
2.5.1 Termopar
O termopar é um sensor de temperatura que transforma o calor em um sinal de tensão
ou corrente, é composto por dois filamentos de metais diferentes, estes são ligados em
suas extremidades, e quando há o aquecimento dessa junção é gerada uma tensão elétrica
(mV). Característica que foi evidenciada em 1821 por Thomas Seebeck, ao analisar um
circuito formado por dois materiais diferentes que ao serem aquecidos gera uma tensão
elétrica, e se ligado em serie pode analisar sua corrente.
Essa característica é conhecida como efeito de Seebeck, pela consequência da diferença
da densidade de elétrons livres de cada material para cada temperatura, ou seja com os
dois matérias juntos e submetidos a uma temperatura, há uma diferença de elétrons livres,
gerando uma corrente elétrica.
A junção das duas ligas metálicas é chamada de junta quente que é onde será submetido
as medições. A outra extremidade onde se liga no medidor é chamada de junta fria,
onde se encontra em uma temperatura conhecida e serve como referência na medição.
Essa medição na junta fria é feita por um termístor, que é um sensor de temperatura e
varia sua resistência de acordo com a temperatura, existem dois tipos o PTC (positive
temperature coeficient) onde a resistência aumenta com o aumento da temperatura e
o NTC (negative temperature coeficient) onde a resistência diminui com o aumento da
temperatura. Ambos sensores são de pequeno porte, sendo utilizados em circuitos.
Os sensores do tipo termopar são os mais utilizados na área industrial, sua faixa de
medição vai de −200◦C a 2300◦C, possuem boa precisão e uma boa repetitividade (ou
seja, pouca variação em várias medições, de um mesmo corpo ou peça).
Conforme (BASTOS, 2004) sensores os termopares podem ser divididos em três gru-
pos:
• Base metálica ou básicos: são os mais usados, baixo custos, mas possuem maior
incidência de erro. Existem vários tipos de pares metálicos e cada um possui suas
características;
• Termopares nobres: termopares formados por platina, são mais caros, porem mais
precisos, como o tipo S,R e B;
• Termopares novos: termopares formados por ligas novas ainda não normatizadas
como o tipo N.
A pela (ABNT, 1999) segue alguns sensores do tipo termopar:
• Tipo R: Feito de platina e outra de platina com teor de 13% de ródio, com medição
de 0◦ a 1600◦C;
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 34
• Tipo S: Feito de platina e outra de platina com teor de ródio de 10%, com medição
de 0◦ a 1600◦C;
• Tipo B: Feito de platina com teor de ródio de 30% e outra de platina com teor de
ródio de 6%, com medição de 600◦C a 1700◦C;
• Tipo J: Feito de ferro e cobre-níquel, contendo de 45% a 60% de cobre (composição
também conhecida como constantan), com medição de −40◦C a 750◦C;
• Tipo T: Feito de cobre e cobre-níquel, contendo de 45% a 60% de cobre (composição
também conhecida como constantan), com medição de −200◦C a 350◦C;
• Tipo E: Feito de níquel-cromo e cobre-níquel, com medição de −200◦C a 900◦C;
• Tipo K: Feito de níquel-cromo e níquel-manganês-silício-aluminio, com medição de
−200◦C a 1200◦C;
• Tipo N: Feito de níquel-cromo-silício e níquel-silício, com medição de −200◦C a
1200◦C.
2.5.2 Sensor de Nível (Pá Rotativa)
Utilizado em casos de controle de materiais sólidos como minérios, brita, granulados
etc. É um aparelho eletromecânico, formados por chapas que permanecem em pequena
rotação, por um pequeno motor, que é desligado quando o produto encontra as pás,
enviando o sinal elétrico para o sistema onde está ligado.
2.5.3 Medidor de Pressão (Manômetro)
Instrumento de construção simples, formado apenas por um tubo de vidro ou em
alguns casos uma fina mangueira, e em seu interior água com ou sem corante.
Em formato de “U”, um de suas extremidades fica em aberto, ou seja, recebendo a
pressão da atmosfera, enquanto o outro lado é colocado onde se quer medir a pressão.
Com a pressão aplicada o liquido se move proporcionalmente a ela, e que é medida a
pressão pela altura do seu deslocamento.
Os valores dados pelo manômetro de coluna d’água são em mmca (milímetro de coluna
d’água).
2.5.4 Sensores Magnéticos
São sensores que detectam materiais metálicos e magnéticos, de tamanho pequeno
constitui um contato aberto próximo a algum material magnético ou metálico (depende
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 35
do tipo de sensor magnético) esse contato se fecha, ligando o led e enviando o sinal para
o receptor.
Seu funcionamento e tamanho são simples, ele é amplamente usado um sistemas pneu-
máticos acoplados em suas camisas onde internamente possui um embulo magnético ou
em sistemas de medição de nivel. A figura 17 mostra o esquema de um sensor magnético
(THOMAZINI, 2009; VIANNA, 2011).
Figura 17 – Sensor magnético.
Fonte: Vianna (2011).
2.5.5 Sensores Indutivos
O sensor indutivo, é capaz de avisar a proximidade de materiais metálicos, por meio
de um dispositivo, que utiliza um campo magnético próximo ao material metálico e tal
campo se altera fazendo assim o sensor enviar o sinal para o receptor.
O sensor possui um circuito oscilador, que produz um campo de alta frequência e que é
emitido pela face do sensor. Quando um objeto metálico se aproxima, o campo enfraquece
e reduz as oscilações, devido ao fato de gerar correntes de Foucault. No interior, aquele
possui um comparador,que ao enviar o sinal para o receptor, a resposta pode ser em
contato, normalmente aberto ou fechado e em sinais positivos ou negativos. Sua ligação
pode ser feita de duas maneiras, sensores com três fios, utilizam dois para alimentação e
um para o contato, normalmente aberto e sensores com quatro fios onde esse último fio é
o contato normalmente fechado.
No mercado existe um tipo de sensor indutivo, que não emite seu sinal com a aproxi-
mação de matérias metálicos e sim com a variação de tal material em sua face, utilizado
para identificar se motores estão ligados. Uma peça de material não magnético é instalada
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 36
e esta gira junto ao motor, nas extremidades são instaladas pequenas peças de material
metálico. Quando essa peça girar junto com o motor, os metais irão passar com certa
frequência em frente ao sensor, o ativando-o, assim avisando o sistema (THOMAZINI,
2009).
2.5.6 Termorresistência
Esse sensor é muito utilizado nas industrias, pois possui boa precisão, grande faixa de
operação e ligações a longas distâncias. É composto por um filamento de um metal como
platina ou níquel, onde a resistência varia de acordo com a temperatura, e sem dúvida o
grande representante da classe é o de platina (Pt-100) (THOMAZINI, 2009).
2.5.6.1 Termorresistência de platina (Pt-100)
É a mais utilizada nas industrias devido a estabilidade e precisão e possui como ca-
racterística uma resistência de 100Ω a 0◦C. Sua faixa de trabalho vai de −200 a 650◦C.
A corrente que passa pelo sensor para efetuar a medição deve ficar na ordem de 1 a
2mA, caso seja maior pode causar aquecimento e ocorrer erros na leitura.
O Pt-100 pode ter três tipos de ligação, com 2,3 ou 4 fios. Por ser uma resistência a
medição com dois fios já seriam suficientes, porem a utilização de mais um ou dois cabos
ajudam em uma melhor precisão, diminuindo a resistência proveniente dos próprios cabos
(THOMAZINI, 2009).
2.6 FONTES ENERGÉTICAS
As fontes energéticas são substancias com bastante hidrogênio e carbono e na reação
química com o oxigênio liberam CO2, água e energia em forma de calor.
Para que o processo de combustão aconteça de forma correta é necessário três fatores:
• O combustível;
• Comburente (Ar);
• temperatura de ignição.
O poder calorifico é uma característica de cada material, onde é a energia liberada
para cada unidade de sua massa ou volume, em combustíveis sólidos expresso em kJ/kg
e gasosos em kJ/m3.
Existem combustíveis naturais como a lenha e o gás natural, e os combustíveis deri-
vados que são resultantes de processos com petróleo e carvão vegetal.
A tabela 2 mostra o poder calorífico de alguns materiais.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 37
Tabela 2 – Tabela com o poder calorífico de alguns materiais.
Material Poder calorífico (kJ)
Gás liquefeito de petróleo 49030
Gasolina 45978
Gasolina com 20% de álcool 40546
Óleo diesel 43888
Álcool combustível 27169
Óleo combustível 42635
Carvão mineral 20899− 33857
Carvão vegetal 33432
Lenha 10450− 14630
Bagaço de cana 9614− 19165
No início do processo de secagem não havia nenhuma preocupação com relação as
fontes energéticas, eram utilizados derivados de petróleo devido ao seu baixo custo. Em
1973 novas fontes de energia começaram a ser realizadas juntamente com processos de
secagem mais eficientes.
Em 1981, foi proibido no Brasil o uso de derivados de petróleo para secagem de grãos,
inicia-se uma nova era onde há a utilização de madeira, resíduos agrícolas e o álcool. A
mais utilizada é a madeira de eucalipto, porém, esse método de transformação de energia
possui desvantagens como um mau rendimento atribuído a fornalha e ao processo de
secagem.
Pesquisas e inovações para esse ramo estão em constante desenvolvimento, para pos-
sibilitar uma melhor eficiência no processo de queima e utilização das fontes energéticas
(SILVA, 2005).
2.7 ACIONAMENTOS DE MOTORES
2.7.1 Partida Direta
É a forma mais simples de efetuar a partida em um motor elétrico, onde é acionado
apenas em um sentido de rotação e com um grande pico de corrente na hora de sua
partida.
Além dos dispositivos comuns em partidas dos motores como disjuntores, fusíveis
e relés de sobrecarga, esse tipo de partida é caracterizado pelo uso de uma contatora,
realizando a ligação direta do motor com a rede de energia. A contatora é um dispositivo
eletromecânico, onde fecha ou abre seus contatos, com a magnetização de núcleo ferro
magnético e uma bobina, exercendo uma força fechando ou abrindo o circuito. Uma mola
o retornará para a posição inicial quando for cortada sua alimentação.
Outra novidade no setor são os relés de sobrecarga inteligentes, que possuem uma
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 38
entrada de rede para comunicação, assim a partida direta ou outra operação pode ser
controlada por um controlador lógico programável e se comunicar com o mesmo, enviando
erros e situação. Esta é utilizada em casos onde é pequena a potência do motor, com um
limite de até 5cv, por ser feita diretamente, possui um alto conjugado de partida e não
possui um controle de velocidade, a instalação é rápida, simples, barata E com o acréscimo
de apenas mais uma contatora e ligações adequadas é possível realizar a reversão do motor
em casos onde se é necessária tal função (FRANCHI, 2008).
2.7.2 Soft Starters
A soft starter é um dispositivo para efetuar uma partida suave em motores, diminuindo
a corrente de pico como mostra na figura 18. Além de sua partida, é capaz de acelerar,
desacelerar e proteger os motores de indução trifásicos contra curtos, sobrecargas, dese-
quilíbrio ou falta de fase e etc, porém não dispensando o uso de dispositivo de proteção
como fusíveis ou disjuntores.
Outra vantagem é a econômica de energia além de controle na hora da partida, pois
ela minimiza as perdas por energia reativa, fornecendo apenas a energia ativa requerida
pelo motor quando trabalha em cargas menores, como por exemplo, quando trabalhada
no vazio por um longo tempo.
Figura 18 – Gráfico de correntes no momento da partida.
Fonte: Moreira (2010).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 39
Utilizando tiristores e com ajuste no seu angulo de disparo, é controlado a tensão envi-
ada para o motor, realizando assim tal controle, evitando as correntes de pico, consequen-
temente quedas de tensões no sistema. Esse ajuste, é feito eletronicamente, conseguindo
uma rampa de aceleração linear sem picos, como ocorre na partida estrela triangulo, por
exemplo, conseguindo também uma desaceleração controlada na hora em que o motor for
desligado.
Devido ao fato de se controlar a tensão aplicada no motor, seu conjugado não é cons-
tante, limitando suas aplicações, não sendo possível em casos onde o torque de partida é
alto; o acionamento pode ser efetuado a partir de cabos de rede vinda do controlador ló-
gico programável, ou por meio de suas entradas e saídas com auxílio de botoeiras. Ajustes
de funcionamento e características do motor são realizadas na própria soft starter (WEG,
2010; MOREIRA, 2010; FRANCHI, 2008).
2.7.3 INVERSOR DE FREQUÊNCIA
O inversor de frequência, resumidamente, é capaz de ajustar a frequência de saída da
tensão, propiciando uma partida suave, um controle de velocidade e ainda mantendo o
torque do motor quanto à utilização além das vantagens citadas acima, possui a caracte-
rística de, juntamente com um CLP, proporcionar atividades automáticas e controláveis,
além de uma economia de energia.
O inversor recebe a tensão em corrente alternada da rede com sua respectiva frequência
(60Hz no Brasil) e em um bloco retificador, resultando em uma corrente continua. Depois
de convertida essa corrente continua é filtrada por um capacitor antes de ir para o bloco
inversor. O bloco inversor é formado por transistores que chaveiam várias vezes por
segundo, gerando trens de pulso com uma largura conforme a onda senoidaldesejada. A
figura 19 mostra esse funcionamento.
Figura 19 – Trêns de pulsos formadores da onda.
Fonte:Franchi (2008).
A relação entre frequência e velocidade do motor são proporcionais, ou seja, se um
motor tem uma velocidade de 1800rpm em 60Hz, caso a saída do inversor tenha 30Hz a
velocidade do motor será de 900rpm.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 40
O inversor possui uma CPU interna (unidade central de processamento), nele ficam
todas as informações e parâmetros do sistema, além da armazenagem de dados, é ela
quem executa a função para os chaveamentos dos transistores.
Além disso, este também possui uma interface homem máquina conhecido como IHM,
por onde é feia a parametrização do inversor e a análise do que está acontecendo, essa
interface pode ser fixo no inversor ou não, sendo apenas instalada para a parametrização
ou verificação do sistema. Com a inserção das características do motor no inversor, ele
conseguirá proteger o motor mediante à sobrecargas ou outros problemas que podem vir
à danificar o motor, porém não dispensando o uso de fusíveis ou disjunstores.
O inversor possui várias entradas digitais e analógicas que são usadas para seu funci-
onamento. As entradas digitais tem funções de sim ou não, usadas para ligar e desligar,
sentido de giro e outras programações possíveis, já as entradas analógicas são mais uti-
lizadas para um controle de velocidade recebendo esse sinal de um CLP ou conforme a
variação de sua referência. Possui também uma entrada em rede que serve como comuni-
cação e comando com comunicação entre computadores e CLP’s (WEG, 2010; FRANCHI,
2008).
2.8 REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL
Muitas tecnologias relacionadas aos sistemas de controle em indústrias sofreram mu-
danças, no entanto as que mais tiveram impactos foram as redes de comunicação indus-
trial, desenvolvimento que já era de se esperar devido ao desenvolvimento de tecnologias
em comunicação como internet e comunicação sem fio.
Com as redes industriais é realizada uma comunicação rápida e confiável entre os
equipamentos e sistemas envolvidos, como computadores, controladores programáveis e
dispositivos de controle.
O desenvolvimento dos sistemas e equipamentos nos processos, a quantidade de cabo
a ser utilizada aumentou com o intuito de servirem como entrada ou saída de sinais
ou comandos, assim a utilização das redes de comunicação vem sendo cada vez mais
utilizadas, isso se dá pela redução de mão de obra, menor custo de material, redução em
cabos, maior velocidade em tempos de comando e seus sistemas, entre outros benefícios.
As redes de comunicação possuem uma grande vantagem, que se dá por fazer a li-
gação de vários tipos de equipamentos, até de marcas diferentes, enviando e recebendo
informações e comando (SCHNEIDER, 2010).
2.8.1 AS-Interface
Sistema feito como solução em redes com sensores e atuadores, um cabo formado por
dois condutores. Possui custo baixo e é bastante confiável, com utilização em diversos
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 41
setores industriais, Funciona com apenas um cabo todos os sensores e atuadores são
ligados podendo ser de fabricantes diferentes sendo capaz de transmitir dados e alimentar
os sensores. Para sua instalação é necessária uma central mestre onde os cabos são ligados,
é ela que faz a identificação dos valores, e ligando a um mostrador ou CLP (SCHNEIDER,
2010).
2.8.2 Modbus
Criado pela ModiconInc em 1971, mas tendo seu uso mais expressivo em 1980. É um
tipo de comunicação simples, por conta disso, vários fabricantes utilizam esse método. A
utilização pode ser realizada para qualquer fim, qualquer sistema em que se queira realizar
uma comunicação rápida e confiável.
Existem também o Modbus Plus, possui o mesmo funcionamento do Modbus, só que
com uma velocidade maior, ambos possuem suas centrais mestres (SCHNEIDER, 2010).
2.8.3 CANopen
É um sistema que possui um baixo custo, com comunicação multimestre, ou seja,
possui mais de uma central mestre. Desenvolvido pela Bosh para o ramo da indústria do
automóvel.
Aplicações:
Sempre que é necessário ligar, com um só cabo, blocos de sensores, sensores inte-
ligentes, válvulas pneumáticas, leitores de códigos de barras, variadores de velocidade,
interfaces de diálogo operador, etc.
Controle de movimento, robótica, aparelhos médicos, gruas, transportes, linhas de
produção, são algumas das aplicações possíveis.
O controle de máquinas descentralizadas é a área de aplicação em geral (SCHNEIDER,
2010).
2.8.4 Device Net
Sistema que possui funcionamento simples, é um link de comunicações usado para
ligar dispositivos industriais (fim de curso, sensores fotoelétricos, partidas de motores,
sensores de processo, leitores de código de barra, drivers de frequência variável, interfaces
de usuário, entre outros) a uma rede, eliminando vários cabos. O cabo é formado por
cinco condutores, protegidos por uma malha, para evitar ruídos. A conectividade di-
reta proporciona uma melhor comunicação entre dispositivos, como em casos onde exista
diagnósticos importantes em dispositivos (SCHNEIDER, 2010).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 42
2.8.5 Ethernet
Desenvolvida em 1973 pela Xerox, é a rede universal para comunicação de compu-
tadores possui aplicações que podem ser feitas entre controladores lógicos programáveis,
computadores entre outros sistemas de comunicação e visualização e com crescimento em
outros equipamentos, como variadores de velocidade e até sensores.
Devido a sua popularidade, performance, baixo custo e comunicação com computa-
dores a rede Ethernet está se tornando atrativa para as indústrias ainda mais de possuir
uma comunicação rápida e em tempo real (SCHNEIDER, 2010).
2.9 CLP (CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMA-
VEL)
O CLP foi desenvolvido na General Motors, uma industria automobilística, em 1968
pelo motivo da dificuldade de mudanças lógicas em painéis de comando, que ocasionava
perda de tempo e dinheiro. Então começaram a produção do produto, e com finalidades
em qualquer área desejável.
Vantagens do uso de CLP:
• Ocupam menor espaço;
• Requerem menor potência elétrica;
• Podem ser reutilizados;
• São programáveis, permitindo alterar os parâmetros de controle;
• Apresentam maior confiabilidade;
• Manutenção mais fácil e rápida;
• Oferecem maior flexibilidade;
• Apresentam interface de comunicação com outros CLPs e computadores de controle;
• Permitem maior rapidez na elaboração do projeto do sistema.
Possui uma CPU interna onde existe um microprocessador que possui a função de
desempenhar funções matemáticas, lógicas, sequenciais, temporizadas para controlar o
processo, máquinas ou equipamentos, analisando suas entradas digitais e analógicas, pro-
gramação interna e memória. A alimentação é necessária à instalação de uma fonte, com
tensão de 24 V, alimentando o CLP e blocos de sáida e entrada, remotas (aparelho que
trabalha como uma extensão do CLP, onde é conectada em blocos de sinais e se comunica
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 43
com o CLP por apenas um cabo de rede, utilizado em processos onde é necessários vários
locais de operação), pois trabalhando com esse nível de tensão o sistema estará menos
siscetível a ruídos.
A resposta é emitida para suas saídas, conforme programação, tanto nas digitais ou
analógicas é de acordo com a necessidade do sistema.
Alguns modelos possui entradas de rede, onde comunicações industriais podem ser re-
alizadas, recebendo e enviando informações e comando, com computadores, outros CLPs,
interfaces de visualização etc (FRANCHI, 2011; VIANNA, 2011).
O CLP realiza automação de processos industriais, sequenciamento, controle de pro-
cessos, produção por lote etc. Em sua composição pode ser feita a soma de componentes
de entradas e saídas, alguns CLPs possuem poucas entradas e saidas, alguns nem possuem,
necessitanto a instalação. Existem varios tipos de componentesentradas e saídas digitais
e ou analógicas e algumas especiais, recebendo sinais de termopares, termorresistência
etc.
Para realizar a configuração, monitoramento, modificações, analises ou até forçar co-
mandos de saída do CLP, é feita uma ligação com um computador, utilizando cabos de
comunicação, ou ligadas a alguma interface homem máquina (IHM) onde é possível visua-
lizar e controlar os processos envolvidos, são de pequeno porte o que facilita sua instalação
nos locais de operação.
Existem vários tipos de liguagem de programação gráfica, como por exemplo a Se-
quential Function Chart (SFC), Diagrama Ladder e Blocos de Função. Nas linguagens de
programação textuais temos a Lista de Instruções e Texto Estruturado. O diagrama Lad-
der é mais utilizado sendo mais fácil de se trabalhar, ele utilizada em seu esquema bobinas,
contatos e linhas de força para uma visualização mais fácil do programador (FRANCHI,
2011; VIANNA, 2011).
2.10 SISTEMA DE CONTROLE
2.10.1 Introdução
Os sistemas de controle estão presentes e fazem parte de varias atividades da sociedade,
sendo fundamental para o desenvolvimento da ciência e engenharia. Esses processos po-
dem ser vistos na área industrial, automobilística, militar, espacial entre outros, visando
a melhoria, rapidez, eficácia e automação do processo.
Também existem processos naturais, ou seja, que não foram criados pelo homem,
como o pâncreas, que regula o açúcar em nosso sangue, o nosso suor que tenta regular a
temperatura em nosso corpo, e temos também a adrenalina em nosso corpo lançada em
momentos de perigo aumentando o oxigênio nas células e entre outros processos que nosso
corpo também controla.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 44
O sistema consiste em controlar um processo para assim conseguir a saída desejada.
O funcionamento é simples, sendo formado pelo menos por três fatores, o primeiro é a
entrada do sistema (estimulo, resposta desejada), o segundo é o sistema em si, que analisa
a entrada, para poder transformar a saída e por ultimo a saída, que consiste na respostado
processo, a figura 20 mostra um sistema simples.
Figura 20 – Sistema simples.
Fonte: próprio autor
Um dos benefícios dos sistemas de controle é a amplificação de potencia, ou seja, com
a entrada de um pequeno botão, ou reostato com potencia baixa, o sistema amplifica para
operar um motor, plataforma ou algo do gênero. Outra vantagem é o controle remoto
do processo, com um controle automático, o sistema pode operar sozinho em casos onde
existam lugares perigosos e com riscos. A facilidade em controle de sinais de entrada e
saída é outra vantagem, sendo amplos os tipos de sinais de entrada e saída possíveis em
um sistema.
A compensação de perturbações é uns dos benefícios primordiais, ou seja, se o sistema
sofrer alguma mudança por causa de influencias externa como ventos ou aumento de
temperatura ambiente entre outras o sistema deve corrigi-las (OGATA, 2003; NISE, 2002).
2.10.2 História
Um dos primeiros sistemas de controle expressivo que se tem conhecimento é o re-
gulador centrífugo de James Watt, que tinha a função de controlar a velocidade de uma
máquina a vapor no século XVIII. Contudo quem começou com a engenharia de con-
trole foram os gregos, com um relógio que operava por gotejamento d’água e que possuía
uma boia para ser mantido sempre o mesmo nível para os gotejamentos serem sempre os
mesmos.
Pessoas importantes que serviram para o desenvolvimento da engenharia de controle
são Minorsky, Hazen e Nyquist, eles desenvolveram métodos que auxiliaram nessa evolução
no século XX.
A partir de 1950 os estudos foram voltados para as áreas militares, espaciais e industri-
ais por causa de seu conteúdo um pouco complexo e de difícil acesso em alguns casos, no
entanto, atualmente com computadores mais baratos, menores e de ótimo desempenho,
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 45
tornou-se algo mais viável para varias áreas como sistemas biológicos, de biomedicina,
econômicos e socioeconômicos.
Nos dias atuais não vivemos sem esse tipo de engenharia, pois além de estarem pre-
sentes em grandes estruturas, como ônibus espaciais, mísseis, aeronaves, navios entre
outros grandes processos, também então presentes em pequenas coisas como aquecedores,
aparelhos eletrodomésticos, carros e muito mais (OGATA, 2003; NISE, 2002).
2.10.3 Controle de Processos
Os controles de processos são os métodos para trabalhar com o produto em si, para
resultar em um produto final, como mistura de ingredientes, controle de grandezas etc.
Os três objetivos principais de um controle de processos segundo (FRANCHI, 2011)
são:
• Redução de variabilidade: o processo reduz a variabilidade de um processo, assim
aumentando a qualidade final. Com essa diminuição de variabilidade, uma indústria,
por exemplo, pode diminuir custos.
• Aumento da eficiência: por possuir uma rapidez na resposta, sem oscilações e um
controle preciso, tudo isso é levado em consideração para um processo eficaz.
• Segurança: por exemplo em controle de usinas nucleares ou lugares com reações
químicas, ou uma caldeira, um processo com segurança é indispensável, pois o risco
de acidentes graves é muito alto.
Para analise de sistemas de controles, é preciso conhecer algumas termologias.
• Variável de processo (PV): é a variável e ser controlada no processo, como tempe-
ratura, vazão, pressão entre outros.
• Setpoint (SP): é o valor desejado para a variável do processo fique mantida, por
exemplo, em um sistema de temperatura, onde a temperatura desejada do ambiente
seja de 20◦C.
• Variável manipulada (MV): ela é a grandeza ou condição transformada pelo contro-
lador a fim de manter a variável do processo em seu setpoint.
• Erro (E): é a diferença entre o setpoint e o valor da variável de processo, podendo
possuir valores tanto positivos quanto negativos.
Existem dois fatores que devem ser analisados em relação ao erro, o primeiro é a
magnitude, que é simplesmente a variação entre o setpoint e o valor da variável do processo,
e o segundo é duração desse erro. E com esses dois fatores é possível identificar a taxa de
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 46
variação desse erro, que nada mais é que a inclinação da reta em relação ao erro x tempo,
conforme a figura 21.
Figura 21 – Gráfico do erro x tempo.
Fonte: próprio autor.
O erro (E) pode ser calculado com a seguinte equação 2.1.
E = SP − PV (2.1)
O porcentual de erro é expresso pela seguinte equação 2.2.
E = SP − PV
SP
(2.2)
Outro fator a ser analisado são os distúrbios, que são fatores que afetam a saída do
sistema. Distúrbio interno é quando o valor de setpoint é alterado em meio a um processo,
mas o sistema se ajusta para trabalhar próximo a esse novo setpoint. Os distúrbio externo
são perturbações que ocorrem fora do sistema como uma variável secundaria que altera a
variável do processo.
Um exemplo de perturbação pode ser o sistema de piloto automático de um carro.
O veiculo é programado, por exemplo, para ficar em uma velocidade de 100km/h e ele
está em uma estrada plana. Ao chegar a uma subida automaticamente sua velocidade irá
diminuir, assim o sistema entende como um distúrbio, consequentemente aumentando sua
velocidade novamente para seu setpoint. Mesma coisa será feita quando o veiculo chegar
a uma estrada plana ou uma descida, funcionando de maneira inversa, diminuindo sua
aceleração para chegar novamente ao setpoint (FRANCHI, 2011).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 47
2.10.4 Controle Malha Aberta
Controle onde a saída do sistema não exerce e não interfere no controle da variável
do processo, ou seja a entrada do sistema não é alimentado pela sua saída, não havendo
medição nem comparação.
Por não possuir essa comparação entre valor de saída e setpoint, o processo é ineficaz
em casos onde o processo sofre distúrbios, são utilizados onde se conhece o valor de entrada
e saídae em processos que não sofrem distúrbios, um exemplo de sistema de malha aberta,
é a maquina de lavar roupa, onde ela é apenas controlada por tempo, não havendo uma
realimentação para informa-la se a roupa ainda esta suja ou limpa (FRANCHI, 2011).
2.10.5 Controle Malha Fechada
É um processo onde existe uma comparação entre o setpoint e a saída do processo,
para ser feito uma comparação, assim melhorando o desempenho do sistema, reduzindo
seu erro.
Podemos citar o controle de temperatura de um trocador de calor, que é feito a partir
de controle de vapor de d’água. O sistema tem seu setpoint estabelecido na entrada e é
comparado com a temperatura do trocador, medido a partir de um sensor, essa diferença
o sistema vai comandar para abrir ou fechar a válvula de regulagem de vazão do vapor. A
variável manipulada desse exemplo é a vazão do vapor na entrada do trocador (FRANCHI,
2011).
2.10.6 Dispositivos de uma Malha de Controle
Malhas de controle possuem um elemento de medição primário que são sensores, usados
para medir e analisar a variável de processo.
O processo em alguns casos precisa de conversores, que tem a função de transformar
um sinal em outro, sendo usado tanto na saída quanto na entrada do sistema, como
exemplo temos vários, como conversores A/D, D/A, conversores de corrente para sinal
pneumático entre outros.
Existem os transmissores que são que recebem os sinais e os transformam em sinais de
medidas. Ele recebe um sinal de um sensor, e transmite para um indicador ou controlador.
Em alguns casos é necessário a visualização dos valores da variável de processo, para
isso, existe indicadores que são dispositivos que recebem o sinal e mostram em sua tela o
valor da variável.
O dispositivo que recebe todas as informações, faz a analise e cria a resposta para o
sistema, é o controlador, podem executar operações matemáticas simples até complexas.
Conhecido como CLP (controlador lógico programável) criado para ser usado em am-
bientes industriais, para desempenhar um controle em maquinas e seus processos, dispões
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 48
de entradas e saídas analógicas e digitais.
O elemento final do controle é o atuador, dispositivo que recebe a informação e atua
para controlar fisicamente a variável manipulada, um belo exemplo de atuador são válvulas
que controlam a vazão de algum fluido (FRANCHI, 2011).
2.10.7 Sinais
O sinal analógico é um sinal contínuo no tempo, que varia seu valor com o seu passar,
como uma onda senoidal, um velocímetro de um carro, entre outros.
O sinal digital assume valores de 0 ou 1 lógicos, conhecido também como liga e desliga.
Os valores são conhecidos em cada parcela de tempo, com precisão variando de quantos
0 ou 1 ele consegue trabalhar.
Para saber a diferença entre os sinais basta analisar um relógio digital e um com
ponteiro. O relógio digital mostra as horas e minutos, mas você não sabe quantos segundos
faltam, já o analógico é possível ver o ponteiro de segundos trabalhando.
Nas industrias os valores trabalhados analógicos são em corrente elétrica de 4 a 20mA,
já os digitais usados em sensores liga e desliga, e como comunicação com o sistema, com
a uso de conversor A/D, conversor este que é necessário na entrada e saída do processo
dependendo do sistema (FRANCHI, 2011).
2.10.8 Controle Liga-Desliga
Esse tipo de controle é o mais simples de ser aplicado, nesse sistema a resposta do
sistema assume dois valores apenas, totalmente fechado ou totalmente aberto.
O sistema deve conter o sensor que faz a análise do processo, com um setpoint defi-
nido, o sistema vai ligar ou desligar a variável manipulada. Por exemplo um sistema de
temperatura onde seu setpoint é 100◦C, controlado por uma válvula de vapor. Quando
a temperatura passa o setpoint a válvula é fechada, e quando a temperatura fica me-
nor do que o setpoint a válvula é acionada. Esse tipo de controle possui oscilações, por
consequência uma baixa precisão (FRANCHI, 2011).
2.10.9 Controle Proporcional
O controle proporcional, também é um método simples, onde se trabalha com a cons-
tante proporcional, e o erro do sistema de malha fechada.
A saída de um sistema de controle proporcional é o produto entre a constante propor-
cional Kp e o erro do sistema, possibilitando uma resposta mais rápida e sem oscilações.
A constante proporcional possui um limite pois casa ela seja muito elevada, ocorrerá
uma demora para a estabilização e um valor de pico alto (FRANCHI, 2011).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 49
2.10.10 Controle Integral
O controle integral tem a finalidade de eliminar o erro permanente no sistema. É
uma constante Ki que multiplica a integral do erro do sistema, além de eliminar os erros,
acelera o sistema, deixando-o com uma resposta mais rápida. No entanto, vale ressaltar
que na constante Kp, se seu valor for muito elevado, ocorrera um valor de pico alto, e
oscilações (FRANCHI, 2011).
2.10.11 Controlador Derivativo
O objetivo é aplicar um ganho no sistema para retirar atrasos. Uma constante Kd que
multiplica a derivada do erro. No que diz respeito a funcionalidade, em outras palavras, é
se antecipar para onde o processo está indo, ao contrário, das constantes Kp e Ki seu valor
não pode ser muito pequeno, caso seja o processo se tornará lento (FRANCHI, 2011).
2.10.12 Implantação
Os sistemas podem ser proporcionais, proporcionais integrais, proporcional derivativo,
ou proporcional integral derivativo, suas características são levadas em consideração os
tipos de controle. Esses valores de resposta são gerados pelo CLP em uma forma de sinal
digital, e que para serem mandados para o processo, passa por um conversor D/A, ou
rede de comunicação industrial.
Para uma sintonização das constantes com uma melhor eficácia são utilizados pro-
gramas de sintonia. Através de softwares em computadores e ligados ao CLP, é feita a
sintonia para uma melhor performance do sistema (FRANCHI, 2011).
2.11 TRANSPORTE DE CAVACO
Esta seção mostra os dois tipos de transporte de cavacos em industrias, roscas e cor-
rentes transportadoras.
2.11.1 Roscas Transportadoras
O transportador é conhecido como rosca transportadora, trua ou caracol, equipamento
utilizado para o transporte horizontal e inclinado, e seu sentido de transporte irá depender
do sentido de giro do motor acoplado em seu eixo, onde a movimentação se dá pelo araste
devido ao giro da helicoide conforme mostrado na figura 22.
Em síntese é constituído, por um duto ou calha, onde no interior se localiza o helicoide
montado sobre um eixo apoiado nas extremidades em mancais de rolamentos.
Seu acionamento é feito por motores, utilizando correias e polias ou através de moto-
redutor, mostrado na figura 23 (MILMAN, 2002).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 50
Figura 22 – Rosca transportadora.
Fonte: Milman (2002).
Figura 23 – Acoplamento dos motores.
Fonte: Milman (2002).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 51
2.11.2 Corrente Transportadora
O transportador do tipo redler também é conhecido como corrente transportadora,
utilizado para transporte horizontal e inclinado, porem usado para maiores distancias
comparado com a rosca transportadora.
É constituído por uma corrente onde nela existem raspadores, mostrado na figura 24
que se movem dentro de uma caixa metálica fechada mostrado na figura 25 (MILMAN,
2002).
Figura 24 – Corrente transportadora.
Fonte: Milman (2002).
Figura 25 – Caixa metálica.
Fonte: Milman (2002).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 52
Seu acionamento é realizado através de um moto-redutor acoplado ao eixo, mostrado
na figura 26.
Figura 26 – Acionamento por um moto-redutor.
Fonte: Milman (2002).
2.12 RECEBIMENTO DO CAVACO
O recebimento e armazenagem de cavacos é feito em silos de concreto, construídos
no subsolo para fácil descarga do cavaco por caminhões. Para facilitar a distribuição de
cavacona hora da descarga, duas roscas na parte superior do silo são acionadas realizando
tal função. Nele existe o fundo móvel, várias estruturas de metal com formato parecido
com de uma escada uma ao lado da outra, onde se movimentam individualmente para
frente e para trás. Tal movimento arrasta o cavaco para o sistema de descarga (rosca,
redler etc). A figura 27 mostra o local de recebimento com as roscas na sua parte superior
e o fundo móvel no inferior.
O Fundo móvel é movimentado por pistões hidráulicos mostrado na figura 28 e suas
distancias de percurso é controlado por sensores de fim de curso (sensores indutivos),
enviando os sinais para seu painel de comando.
O sistema hidráulico é comandado por válvulas que liberam o óleo para movimentação
dos pistões, pressão esta que é produzida por um motor do próprio sistema.
Para funcionamento do sistema, além dos sensores de fim de curso dos pistões, existe
também os sensores de nível de óleo (mínimo e máximo) e sensores de sobrecarga do
sistema de descarga, realizado através de sensores do tipo pá rotativa, como mostra a
figura 29.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 53
Figura 27 – Fundo móvel e roscas espalhadoras.
Fonte: próprio autor.
Figura 28 – Pistões.
Fonte: próprio autor.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 54
Figura 29 – Sensor pá rotativa na descarga do fundo móvel.
Fonte: próprio autor.
2.13 QUEIMADORES A CAVACO
Este equipamento é um queimador de grande porte, em que se utiliza cavacos de
madeira como fonte energética. O queimador tem o formato de um cubo e é formado por
camadas de concreto, lãs térmicas e sua última camada externa é uma chapa de metal
(EMG, 2014).
Para que a combustão do cavaco dentro do queimador tenha uma ótima eficiência, ele
possui um ventilador, que insere ar para seu interior auxiliando na queima, mostrado na
figura 30 e a figura 31 monstra as grandes mangueira que injetam o ar para dentro do
queimador (EMG, 2014).
O princípio de se utilizar cavaco nesse queimador, é de opera-lo em processos onde
necessita de um controle de temperatura, por causa do pequeno tamanho do cavaco e sua
inserção controlada, não ocorrerá mudanças bruscas de temperatura mantendo-o em um
valor desejável (EMG, 2014).
O queimador possui um pequeno silo de cavaco, onde possui dois sensores do tipo pá
rotativa para informar níveis de mínimo e máximo, mostrado na figura 32, que possui
a função de informar ao sistema de controle, e através de um sistema de transporte de
cavaco proveniente do fundo móvel abastecer o silo (EMG, 2014).
Na parte inferior do silo de cavaco do queimador, existe uma rosca acionada por um
motor, tem a função de dosagem de cavaco a ser enviada a uma outra rosca, que injeta
o cavaco para dentro do queimador. Ambas roscas possuem sensores para informar se o
motor está funcionando e quando estiverem entupidas.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 55
Figura 30 – Ventilador do queimador.
Fonte: próprio autor.
Figura 31 – Entrada das mangueiras de ar do queimador.
Fonte: próprio autor.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 56
Figura 32 – Sensores de nível dentro do reservatório de cavaco.
Fonte: próprio autor.
A figura 33 mostra uma visão do ventilador e suas mangueiras, o motor da rosca
dosadora na parte superior e seu sensor de giro, e na parte inferior o motor e sensor da
rosca injetora (EMG, 2014).
Por meio destas duas roscas, a dosadora e a injetora, é possível um controle de cavaco
a ser colocado dentro do queimador, assim efetuando um controle na hora da queima, tal
processo pode ser feito através de um operador, porem sua maior vantagem é de poder
trabalhar com uma automação precisa através de CLP, incrementando controladores do
tipo proporcional integral derivativo, conseguindo assim um controle de alto nível do
processo (EMG, 2014).
Na parte frontal o queimador possui uma pequena porta de metal com concreto, por
onde é feita a ignição da fornalha, e na parte posterior, existe a saída para o ar quente
gerado e que é utilizado nos processos. A porta frontal do queimador possui um pe-
queno espaço em formato de circulo onde é possível ver a situação de queima dentro do
queimador, mostrado na figura 34 (EMG, 2014).
Para seu funcionamento e acendimento, são necessárias algumas etapas. O queimador
possui três motores, um para a rosca dosadora, rosca injetora e o outro para o ventila-
dor, ambos motores devem ser acionados por inversores de frequência, para que ocorra o
controle de velocidade para que o queimador trabalhe com eficiência. Além disso para o
acendimento do queimador é necessário o controle de velocidade dos motores, e também
um painel próximo para tal mudança e sua visualização (EMG, 2014).
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 57
Figura 33 – Queimador e seus motores.
Fonte: próprio autor.
Figura 34 – Entrada frontal do queimador.
Fonte: próprio autor.
Capítulo 2. Pesquisa Bibliográfica 58
Para acendimento do queimador seu reservatório de cavaco esteja cheio, então o opera-
dor deve acionar primeiramente a rosca injetora, em uma frequência de 60Hz, em seguida
ligar o motor da rosca dosadora a uma velocidade de 30 a 40Hz até que uma quantidade
razoável de cavaco seja injetada no queimador e em seguida devem ser desligadas. Então
pela porta frontal do queimador o operador iniciara a ignição através de óleo diesel ou
etc. Quando a queima esteja estabelecida, deve-se acionar o ventilador a uma frequência
de 25Hz para que ajude espalhar as chamas por todo a cavaco e aumentar a combustão
(EMG, 2014).
Assim que uma boa queima esteja acontecendo, devem diminuir o ventilador para
15Hz e acionar a rosca injetora com frequência de 60Hz e a rosca dosadora com 35Hz,
até a temperatura desejada e mudar o ventilador para uma frequência de 60Hz para
começar a sua utilização com 100% (EMG, 2014).
Esse processo inicial deve ser feito por um operador, pois deve ser feita a análise da
quantidade de cavaco e como é o início da queima, controlando a quantidade de cavaco e ar.
Depois desse processo inicial para o regime de trabalha pode-se continuar com o operador
pois terá mais eficiência comparado com outros processos pelo fato de se controlar o
cavaco e o ar. Porem grande vantagem é de se após a inicialização da queima um sistema
de controle com um setpoint estabelecido comece a trabalhar. Assim incrementando
um sistema proporcional integral derivativo (PID) através do CLP, ele controlará a rosca
injetora e dosadora e recebera sinais de sensores de temperatura, mantendo a temperatura
em um valor desejável (EMG, 2014).
59
3 PROJETO
Devido à grande importância do processo de secagem tanto pela segurança quanto
para a qualidade e rendimento do produto e processo, foi iniciado uma proposta para
se desenvolver um sistema onde se ocorre o controle da temperatura dos secadores de
grãos. Com a equipe, tecnologia e a ideia em mãos, o projeto inicial era de controlar a
temperatura do processo, com ajustes da velocidade dos ventiladores do secador. Com
a mudança da velocidade dos ventiladores e seu fluxo de ar, a combustão na fornalha
também mudaria. Com a análise dos sensores de temperatura do tipo Pt-100 instalados
na coluna de secagem e enviando seus sinais ao bloco especifico para comunicação com o
CLP.
Com um valor de setpoint estabelecido, o CLP controlaria a velocidade dos ventiladores
de uma forma proporcional. Seu setpoint seria de 100◦C e o valor nominal da frequência
dos motores são de 60Hz. Ligado aos inversores utilizando a rede DeviceNet, o CLP
controlaria essa velocidade por meio da frequência, com o aumento da temperatura o
ventilador diminuiria sua velocidade, por consequência a combustão. O contrário ocorreria
caso a temperatura diminuísse, os ventiladores aumentariam sua velocidade, puxando mais
ar e aumentando a combustão. Além de alarme com o aumento excessivo da temperatura
ou sua diminuição, necessitandoa colocação de lenha.
Com projeto em mãos começaram os estudos e em um deles foi uma visita a Comil,
empresa que projeta, vende e constrói os secadores. Em conversa e pesquisa na empresa
foi deixado bem claro que, a única variável do processo de secagem que não pode ser
mudada era o fluxo de ar, pois comprometeria o rendimento do secador. Além disso a
inserção da fonte energética ainda seria as toras de eucalipto, não deixando o processo
todo automatizado e linear.
Com isso, uma nova ideia foi proposta, a de se controlar a fonte energética, ou seja
a lenha. Porem a forma de colocar a lenha na fornalha e seu tamanho dificultaria tal
atividade, assim a ideia é de instalar queimadores a cavaco.
Os queimadores a cavaco são ideais para a proposta do trabalho, pois pelo fato desse
controlar o cavaco a ser queimado e sua facilidade de combustão, sua implantação em
um processo de controle de temperatura é muito viável. Instalando os queimadores,
adaptando-os aos secadores de grãos e interligando com o CLP e sensores de tempera-
tura, os motores do queimador ligados a inversores de frequência realizarão o controle do
processo.
Capítulo 3. PROJETO 60
3.1 Instalações
A procura de um queimador que atendesse a finalidade do projeto, a empresa E.M.G
foi contratada, para fornecer e realizar instalação dos queimadores, estrutura envolvida,
transportadores, sistema de recebimento e fundo móvel, motores e sensores envolvidos no
processo.
A montagem de toda estrutura foi realizada na sede da Belagricola da cidade de
Sertanópolis Paraná, onde possui dois secadores de grão do tipo coluna. Para cada secador
foi instalado dois queimadores a cavaco, totalizando um total de quatro queimadores.
As bocas de entradas das fornalhas dos secadores foram fechadas e uma foi criada e
adaptada para a saída do queimador como mostrada na figura 35, assim com a pressão
exercida pelos ventiladores do secador, o ar quente dos queimadores, serrão puxados para
o interior da câmara de secagem.
Figura 35 – Interior do queimador.
Fonte: próprio autor.
Com os queimadores instalados, foi escolhido um local para ser recebido e estocado
o cavaco. O fundo móvel instalado é composto por quatro pistões hidráulicos, para re-
alizar a coleta de cavaco a ser enviado aos queimadores. Na parte superior do local de
abastecimento de cavaco duas roscas espalhadoras foram instaladas, ligadas ao eixo de
dois motores acionado com partida direta, e função de distribuir o cavaco na hora de sua
descarga através de caminhões, estes são acionados quando a porta de descarga abrir,
enviando um sinal proveniente de um sensor indutivo funcionando como fim de curso.
Capítulo 3. PROJETO 61
A porta do reservatório de cavaco é controlada por um motor com reversão, para abrir
e fechar a porta, porta esta mostrada na figura 36.
Figura 36 – Entrada do reservatório de cavaco.
Fonte: próprio autor.
Cada pistão instalado possui dois sensores indutivos com função de final de curso,
um para a posição de pistão avançado e o outro para posição recuado. Os sensores
enviam sinais para trabalharem corretamente no processo informando a hora de trabalho
e descanso de cada pistão.
Junto a rede de abastecimento a equipe da empresa E.M.G instalou um central hidráu-
lica do sistema de fundo móvel, composta pelo reservatório de óleo, um motor acionado
por partida direta que gera a pressão de trabalho, as válvulas que acionam cada pistão,
dois visores de pressão e dois reguladores de pressão do sistema e ainda sensores de nível
do óleo um para o mínimo e outro para o máximo. A central hidráulica é mostrada na
figura 37 e a figura 38 mostra as tubulações de metal que alimentam os pistões.
A descarga do fundo móvel é composta por uma rosca transportadora e próxima a ela
dois sensores de pá rotativa avisam caso o sistema esteja sobrecarregado de cavaco. A
rosca da descarga possui dois sensores, um informa se ela está girando e outro informa
caso ocorra um entupimento, ambos são indutivos.
Da rosca de descarga, o cavaco é direcionado a um redler nomeado TRC-01 acionado
por uma soft starter, possui seu sensor de entupimento e de giro (ambos indutivos), a figura
39 mostra a caixa de passagem do redler. No final deste redler, o cavaco transportado passa
por uma peneira antes de carregar outro redler, e o motor desta peneira com finalidade de
Capítulo 3. PROJETO 62
Figura 37 – Sistema hidráulico.
Fonte: próprio autor.
Figura 38 – Tubulações.
Fonte: próprio autor.
Capítulo 3. PROJETO 63
retirar pedaços indesejados do sistema, com partida direta, possui um sensor indutivo que
informa seu giro. Este segundo redler instalado para fazer uma curva de 90◦ é o TCR-02
acionado por uma soft starter e seus sensores de entupimento e giro.
Figura 39 – Caixa de passagem do redler RTC-01.
Fonte: próprio autor.
Para realizar a última curva de transporte, o cavaco carrega o redler TCR-03, também
acionado por uma soft starter e seus sensores. A figura 40, mostra a estrutura de metal
instalada, onde se acaba o redler RTC-01 e se inicia o RTC-02 e a descarga da peneira
na parte inferior e a figura 41 mostra a estrutra onde acaba o segundo redler e começa o
terceiro.
No final do redler TCR-03 existe uma bifurcação onde um lado alimenta uma rosca
transportadora, e a outra um redler. Essa rosca, nomeada como rosca transportadora
RTC-01 é acionado por partida direta e possui seus sensores indutivos de giro e entupi-
mento. A rosca transportadora RTC-01 alimenta outra bifurcação, esta que alimenta o
reservatório do queimador um e o outro lado o reservatório do queimador dois.
O redler da primeira bifurcação nomeado RTC-04, é acionado por uma soft starter e
possui seus sensores indutivos, e que alimenta outra bifurcação, que um lado descarrega
cavaco para o reservatório do queimador três e o outro lado para o do queimador 4, tal
bifurcação é mostradona figura 42.
O sentido de descarga das bifurcações é feito por pistões pneumáticos, onde neles
existem sensores magnéticos para informar a posição dos pistões, como mostrado na figura
43.
Capítulo 3. PROJETO 64
Figura 40 – Estrutura de transporte do cavaco.
Fonte: próprio autor.
Figura 41 – Estrutura de metal entre RTC-02 e RTC-03.
Fonte: próprio autor.
Capítulo 3. PROJETO 65
Figura 42 – Bifurcação do sistema de transporte.
Fonte: próprio autor.
Figura 43 – Pistão pneumático e seus sensores magnéticos.
Fonte: próprio autor.
Capítulo 3. PROJETO 66
Com toda a parte de estrutura montada, foi feita a instalação elétrica do sistema,
passagem e ligação de cabos dos motores e sensores, através de eletrodutos e leitos de
passagem, tal serviço foi realizado por outra empresa contratada pela Belagrica que já
presta esses tipos de serviços a muito tempo a ela, a Instaladora Longhi também situada
na cidade de Sertanópolis.
A tabela 3 mostra todos os motores, suas potências e seus tipos de acionamentos e a
figura 44 indica o sistema de transporte montado na sede da empresa.
Tabela 3 – Motores do Sistema.
Aplicação Motor Potência (cv) Acionamento
Redler TRC-02 12,5 Soft Starter
Redler TRC-01 7,5 Soft Starter
Redler TRC-03 6 Soft Starter
Redler TRC-04 6 Soft Starter
Ventilador Queimador QMC-01 12,5 Inversor
Ventilador Queimador QMC-02 12,5 Inversor
Ventilador Queimador QMC-03 12,5 Inversor
Ventilador Queimador QMC-04 12,5 Inversor
Rosca injetora QMC-01 3 Inversor
Rosca injetora QMC-02 3 Inversor
Rosca injetora QMC-03 3 Inversor
Rosca injetora QMC-04 3 Inversor
Rosca Dosadora 1 Silo Pulmão 1 1,5 Inversor
Rosca Dosadora 2 Silo Pulmão 1 1,5 Inversor
Rosca Dosadora 1 Silo Pulmão 2 1,5 Inversor
Rosca Dosadora 2 Silo Pulmão 2 1,5 Inversor
Bomba Hidráulica Fundo Móvel 6 Direta
Rosca Espalhadora 1 Fundo Móvel 5 Direta
Rosca Espalhadora 2 Fundo Móvel 5 Direta
Rosca Dosadora Descarga Fundo Móvel 4 Direta
Peneira de Discos PD-01 3 Direta
Rosca TransportadoraRTC-01 3 Direta
Abrir e Fechar Moega Cavaco 0,2 Direta Reversa
As partidas dos motores foram instaladas no painel de energia da unidade, todas
as softs starters, inversores de frequência e as partidas diretas com relés de sobrecarga
inteligente foram ligadas em rede com cabos do tipo DeviceNet, para a comunicação com
o CLP.
A equipe da Belagricola, montou dois painéis para recebimento dos cabos dos sensores
e seus comandos. O primeiro painel foi montado perto dos dois queimadores, esse painel
possui a remota para comunicação com o CLP do painel central, acoplado a ele blocos de
sinais de entrada e saída recebem os sinais dos sensores do sistema de transporte (redles e
roscas), sensores magnéticos das válvulas pneumáticas e sensores dos quatro queimadores.
Foi instalado 3 termorresistências do tipo Pt-100 em cada secador, com isso um bloco
Capítulo 3. PROJETO 67
Figura 44 – Esquema do sistema de transporte.
Fonte: próprio autor.
especifico para esse tipo de sensor foi ligado a remota do painel. O bloco de saida deste
painel aciona as válvulas pneumáticas das bifurcações do sistema de transporte.
O segundo painel foi montado próximo a unidade hidráulica, sua remota e blocos
de sinais, recebem os sinais dos sensores dos pistões, sobrecarga do fundo móvel e sinal
da porta do reservatório do cavaco. Seu bloco de saída aciona as válvulas dos pistões
hidráulicos.
Foram instaladas 4 IHMs, uma no painel da unidade hidráulica, visualizando e contro-
lando seu sistema, mostrado na figura 45. A segunda IHM montada no primeiro painel,
é a central por ela se pode controlar todas as funções do sistema, controla e visualiza o
sistema de transporte, fundo móvel e motores do queimador suas telas de visualização são
mostradas nas figuras 45, 46, 47, 48 e 49. As outras duas IHMs foram instaladas próximas
a cada secador, pela necessidade de visualização e controle dos queimadores na hora de
seu ascendimento suas telas são mostradas nas figuras 50 e 51 onde se um espaço para
visualização da temperatura (retângulo azul à esquerda). Os motores que necessitam de
um controle de velocidade, basta apenas um toque nos espaços de cores laranjas que uma
tela para escolha de frequência dos motores aparecem, e para partir os motores apenas
um toque na figura dos motores já se realiza a função, ficando com a cor vermelha com o
motor está em giro e verde quando parado. O sistema de supervisório das IHMs foi feito
no programa FactoryTalk View Studio, fornecido pela Rockwell Automation. As IHMs e
paneis são interligados com cabos do tipo Ethernet.
Capítulo 3. PROJETO 68
Figura 45 – IHM sistema hidráulico.
Fonte: FactoryTalk View Studio.
Capítulo 3. PROJETO 69
Figura 46 – IHM sistema do reservatório de cavaco.
Fonte: FactoryTalk View Studio.
Capítulo 3. PROJETO 70
Figura 47 – IHM redlers.
Fonte: FactoryTalk View Studio.
Capítulo 3. PROJETO 71
Figura 48 – IHM secador 1.
Fonte: FactoryTalk View Studio.
Capítulo 3. PROJETO 72
Figura 49 – IHM secador 2.
Fonte: FactoryTalk View Studio.
Capítulo 3. PROJETO 73
Figura 50 – IHM queimadores 1 e 2.
Fonte: FactoryTalk View Studio.
Capítulo 3. PROJETO 74
Figura 51 – IHM queimadores 3 e 4.
Fonte: FactoryTalk View Studio.
Capítulo 3. PROJETO 75
3.2 Funcionamento
Para funcionamento do sistema de transporte de cavaco uma sequência de ligação
das roscas e redlers deve ser adotada, para que nenhum transportador receba o cavaco
enquanto estiver parado. Quando ligado de forma manual ou de forma automática o
sistema deve operar da seguinte maneira: inicialmente se liga o redler RTC-04, seguindo
da rosca transportadora RTC-01, e seguindo a ordem o redler RTC-03, redler RTC-02,
peneira, redler RTC-02 e por último o redler RTC-01.
Com todos estes motores ligados, e nessa ordem já é possível ligar o sistema do fundo
móvel. Deve se ligar o motor da unidade hidráulica e iniciar a movimentação do fundo
móvel. Com a programação feita na CLP e recebendo os sinais dos sensores de fim de
curso dos pistões, eles se movimentam da seguinte maneira: o primeiro pistão avança e o
segundo recua, em seguida eles fazem a operação inversa, em seguida o pistão três avança
e o quarto recua e em seguida fazem a operação inversa e quando finalizada volta-se a
operar os dois primeiros pistões.
Com esses dois sistemas funcionando, o cavaco começa a ser descarregado nos re-
servatórios dos queimadores, inicialmente ele irá encher o primeiro queimador, depois o
segundo, terceiro e por último o quarto. Os sensores de níveis dos reservatórios irão infor-
mar quando se deve receber o cavaco (sensor de nível mínimo for acionado) e quando deve
parar de receber cavaco e mudar para o próximo queimador (sensor de nível máximo for
acionado). Com os reservatórios dos queimadores cheios já é possível iniciar o processo
de queima dos queimadores.
Os equipamentos utilizados foram da marca Allen Bradley da empresa Rockwell Au-
tomation, conhecida mundialmente pelos seus produtos de qualidade na área industrial e
automação. Manter uma mesma marca nos equipamentos como o CLP, inversores, soft
starter, relés inteligentes, remotas, blocos e etc, facilita a comunicação do sistema evitando
problemas e serviços adicionais para realizar comunicação entre marcas diferentes.
Todos os processos podem ser realizados de forma manual ou automática, conforme
escolha nos IHMs, toda programação feita no CLP feita com a linguagem Ladder, realizado
no programa RSLogix 5000, fornecido pela própria Rockwell Automation. Para o processo
automático dos queimadores, um sistema de controle PID foi realizado, onde o setpoint
estabelecido é de 100◦C e que recebe os sinais da temperatura dos sensores do tipo Pt-
100 instalados na coluna de secagem. Sendo assim o processo controla a rosca dosadora
e injetora do queimador pelos inversores de frequência mantendo a temperatura a mais
linear possível e mais próxima ao setpoint. Todo esse processo é feito pelo CLP, onde é
apenas necessário informar o setpoint e valores dos inversores de frequência, facilitando
muito o trabalho desenvolvido.
Capítulo 3. PROJETO 76
3.3 Custos
Todo o desenvolvimento do projeto acarretou altos custos, sendo dividido em três
partes:
• Empresa E.M.G: equipamentos e montagens, totalizando um valor de R$ 1.500.000,00;
• Parte civil: bases estruturais e construção do reservatório de cavaco para fundo
móvel, com um valor de R$ 470.000,00;
• Parte elétrica: instalações, equipamentos e automação R$ 80.000,00.
O custo de lenha utilizada no processo convencional é de R$ 104.060,00 por tonelada,
já o cavaco possui um custo de R$ 115.000,00 por tonelada, porem possui um rendimento
20% maior que a lenha, e o queimador consome 25% menas fonte energética comparado
com a fornalha do secador para uma mesma potência calorífica. Sendo assim, em um ano
onde apenas a safra anual do milho é de 50.000 toneladas, gasta-se 3,5 toneladas de lenha
para realizar a secagem, tendo um custo de R$ 364.210,00, e com os queimadores serão
necessárias 2,18 toneladas de cavaco para realizar a secagem para a mesma quantidade
de produto, com um gasto de R$ 250.700,00, resultando uma economia de R$ 113.510,00
pela safra de milho sem contar a safra de outros grãos pelo fato de utilizarem pouco os
secadores em nossa região. Podendo ressaltar que o processo ficará mais rápido sendo
possível a secagem de uma maior quantidade de produto.
Por dados fornecidos pela empresa Belagricola, cerca de 20.000 toneladas de milho são
comprometidas pela falta de capacidade de secagem, sendo necessário o transporte para
outras unidades de recebimento de grão que não estejam com sua capacidade máxima
(atividade conhecida como transbordo), o sistema de queimadores conseguirá suprir essa
falha. Com um custo de transporte de R$ 22,00 a tonelada a empresa deixará de perder
cerca de R$ 440.000,00 por ano. Sendo assim será necessárioa secagem de 70.000 tonela-
das, o que necessita de 3,052 toneladas de cavaco e um custo de R$ 350.980,00 para essa
nova safra sem perdas.
Outro dado passado pela empresa é que cerca de R$ 200.000,00 é perdido por sobrea-
quecimento do produto, quebras e rachaduras, situação evitada no sistema de controle.
É utilizado seis funcionários nas unidades de recebimento de grão durante os três me-
ses para realizar as operações dos secadores, esperando um custo anual de R$ 103.548,16.
Com o processo automatizado somente um funcionário deve ser capaz de operar os dois
secadores e simultaneamente se for necessário, o custo desse será de R$ 20.805,75 por ano,
mais uma maneira de economia com ponto positivo ao projeto, R$ 82.742,41 economiza-
dos.
Assim a empresa tera um retorno anual com uma média de R$ 735.972,41 por ano,
conseguindo um retorno por volta de três anos.
Capítulo 3. PROJETO 77
A tabela 4 mostra o resumo dos valores utilizados e previstos do projeto.
Tabela 4 – Tabela com os valores envolvidos do projeto.
Atividade Secadores de grãos (R$) Queimadores de cavaco (R$)
Fonte energética 364.210,00 350.980,00
Mão de obra 103.548,16 20.805,75
Perdas de produto 200.000,00 0,00
Transbordo 440.000,00 0,00
Total 1.107.758,16 371.785,75
Diferença 735.972,41
Setor Custo de implantação (R$)
E.M.G 1.500.00,00
Civil 470.000,00
Elétrica 80.000,00
Total 2.050.000,00
78
4 CONCLUSÃO
Com a grande importância do processo de secagem para as unidades de recebimento,
leva-se a pensar em melhorias para o mesmo. Um sistema com um mal planejamento, vai
acarretar perdas gerando prejuízos.
Sendo assim o projeto visou criar um sistema de controle de temperatura para os
secadores de grãos, possibilitando uma melhor forma de queima, mantendo a temperatura
ideal, aumentando sua eficiência, ainda por cima eliminando os riscos de falha humana e
seus custos.
Por meio de estudos realizados nas unidades e fabricas de secadores, encontrou-se a
melhor forma de se controlar o processo. Com os queimadores de cavaco e suas eficiências,
e da própria fonte energética, construiu-se o sistema, onde se alcançou as expectativas.
Um grande ponto positivo foi o aumento de capacidade, podendo ser secado uma maior
quantidade de produtos e sem sofrer as perdas.
Diante da expectativa de retorno esperado aproximadamente três anos, mostrou-se
eficiente, e com proposta de instalação em outras unidades para os próximos anos.
79
Referências
ABNT. NBR 12771. 8. ed. São Paulo, SP: ABNT, 1999. 33
BASTOS, A. Instrumentação Eletrônica - Analógica e Digital para Telecomunicações.
Rio de Janeiro, RJ: 2 ed., 2004. 33
COMIL. Manula Secador Comil. Cascavel, PR, 2013. 19, 23, 24, 27, 28, 29, 31, 32
EMG. Queimador a Cavaco. 1. ed. Araucária, PR, 2014. 54, 56, 58
FRANCHI, C. M. Acionamentos Elétricos. São Paulo, SP: 3◦ Ed, 2008. 38, 39, 40
FRANCHI, C. M. Controle de Processos Industriais - Principios e Aplicações. São Paulo,
SP: 1◦ Ed, 2011. 43, 45, 46, 47, 48, 49
MILMAN, M. J. Equipamentos para pré-processamento de grãos. Editora e Gráfica
Universitária - UFPel, 2002. 49, 50, 51, 52
MOREIRA, A. Chave de Partida Eletrônica Soft-Starter. 2010. 38, 39
NISE, N. S. Engenharia de Sistemas e Controle. Rio de Janeiro, RJ: 3◦ Ed., 2002. 44, 45
OGATA, K. Engenharia de Controle Moderno. Rio de Janeiro, RJ: 4◦ Ed., 2003. 44, 45
SCHNEIDER. Manual Redes Industriais. São Paulo,SP, 2010. 40, 41, 42
SILVA, J. de Souza e. Processo de secagem. 2005. 18, 19, 20, 37
THOMAZINI, P. U. B. d. A. D. Sensores Industriais Fundamentos e Aplicações. 4◦. ed.
São Paulo, SP: Érica, 2009. 222 p. 35, 36
VIANNA, M. L. R. Automação. 2011. 35, 43
WEBER, K. Manual Secador Kepler Weber. Campo Grande, MS, 2010. 19, 22, 23, 24,
25, 31
WEG. Manual Equipamentos. Jaraguá do Sul, SC, 2010. 39, 40
	Folha de rosto
	Agradecimentos
	Resumo
	Abstract
	Lista de Siglas e Abreviaturas
	Lista de Símbolos e Notações
	INTRODUÇÃO
	OBJETIVO
	OBJETIVOS GERAIS
	OBJETIVOS ESPECÍFICOS
	JUSTIFICATIVA
	Pesquisa Bibliográfica
	AGRICULTURA NO BRASIL
	PROCESSO DE SECAGEM
	SECADOR DE GRÃO TIPO COLUNA
	DEPRESSÕES
	SENSORES
	Termopar
	Sensor de Nível (Pá Rotativa)
	Medidor de Pressão (Manômetro)
	Sensores Magnéticos
	Sensores Indutivos
	Termorresistência
	Termorresistência de platina (Pt-100)
	FONTES ENERGÉTICAS
	ACIONAMENTOS DE MOTORES
	Partida Direta
	Soft Starters
	INVERSOR DE FREQUÊNCIA
	REDES DE COMUNICAÇÃO INDUSTRIAL
	AS-Interface
	Modbus
	CANopen
	Device Net
	Ethernet 
	CLP (CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMAVEL)
	SISTEMA DE CONTROLE
	Introdução
	História
	Controle de Processos
	Controle Malha Aberta
	Controle Malha Fechada
	Dispositivos de uma Malha de Controle
	Sinais
	Controle Liga-Desliga
	Controle Proporcional
	Controle Integral
	Controlador Derivativo
	Implantação
	TRANSPORTE DE CAVACO
	Roscas Transportadoras
	Corrente Transportadora
	RECEBIMENTO DO CAVACO
	QUEIMADORES A CAVACO
	PROJETO
	Instalações
	Funcionamento
	Custos
	CONCLUSÃO
	Referências