CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS (32)

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Jaraguá do Sul 
2017 
ROBSON NERI PADILHA – RA: 7260607051 
 
 
 
 
 
 
SISTEMA DE CONTROLE DE NÍVEL DE RESERVATÓRIOS 
DE FLUÍDOS DAS MÁQUINAS-FERRAMENTA EM UMA 
ÁREA METALÚRGICA DA INDÚSTRIA 
 
 
 
Jaraguá do Sul 
2017 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
SISTEMA DE CONTROLE DE NÍVEL DE RESERVATÓRIOS 
DE FLUÍDOS DAS MÁQUINAS-FERRAMENTA EM UMA 
ÁREA METALÚRGICA DA INDÚSTRIA 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado 
à Faculdade Anhanguera de Jaraguá do Sul, 
como requisito parcial para a obtenção do título 
de graduado em Engenharia de Controle e 
Automação. 
Orientador: Professor Marcelo Pereira 
 
 
 
ROBSON NERI PADILHA – RA: 7260607051 
 
 
 
 
 
 
 
 
ROBSON NERI PADILHA – RA: 7260607051 
 
 
SISTEMA DE CONTROLE DE NÍVEL DE RESERVATÓRIOS DE 
FLUÍDOS DAS MÁQUINAS-FERRAMENTA EM UMA ÁREA 
METALÚRGICA DA INDÚSTRIA 
 
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado 
à Faculdade Anhanguera de Jaraguá do Sul, 
como requisito parcial para a obtenção do título 
de graduado em Engenharia de Controle e 
Automação. 
 
 
BANCA EXAMINADORA 
 
 
Diretora: Karin Ramos 
 
 
Coordenador: Mestre Marcelo José Fernandes 
Pereira 
 
 
Coordenador: Eng° Rogério Germano Daniel 
 
Jaraguá do Sul, 20 de Novembro de 2017 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico este trabalho à minha esposa, 
filhos e meus pais, por toda motivação 
que geraram em mim para realizá-lo. 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradeço a Deus, em primeiro lugar, pela vida e pelas oportunidades recebidas 
que me possibilitaram superar as dificuldades e chegar até aqui. 
Agradeço à minha família, por seu apoio, compreensão, dedicação e incentivo 
que tornaram propicia e mais prazerosa essa caminhada rumo à formação superior. 
Agradeço aos professores por todo suporte e aprendizado. 
Agradeço também a instituição por esta chance, pelas ferramentas que me 
foram proporcionadas e que me facultaram concluir satisfatoriamente essa jornada. 
 
 
PADILHA, Robson Neri. Sistema de Controle de Nível de Reservatórios de 
Fluídos das Máquinas-Ferramenta em uma Área Metalúrgica da Indústria. 2017. 
35 folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Controle 
e Automação) – Faculdade Anhanguera de Jaraguá do Sul, Jaraguá do Sul, 2017. 
 
RESUMO 
 
Este trabalho que é sobre sistema de controle de nível de reservatórios de fluídos 
das máquinas-ferramenta consiste numa pesquisa sobre os benefícios da 
automatização com CLP sobre o mesmo. A crescente demanda nos processos 
industriais que se utilizam dessas máquinas tem se intensificado desde a revolução 
industrial e enfatizado cada vez mais necessidade de se controlar todas as variáveis 
envolvidas. Assim, uma situação prática envolvendo automação e controle de nível, 
durante o estágio, despertou o interesse pelo assunto, tendo ficado evidente sua que 
utilidade e aplicação na indústria metalúrgica em geral. Essa pesquisa consistiu 
numa revisão de literatura que foi realizada em diversos livros, artigos e sites na 
Internet a fim de proporcionar ao leitor um conglomerado de informações pertinentes 
ao tema, que levam a uma compreensão de sua evolução e aplicação ao longo das 
décadas. Assim, o objetivo de estudar quais as principais descobertas em relação à 
automatização com CLP sobre o controle de nível de fluídos em máquinas 
operatrizes na indústria metalúrgica foi gradativamente alcançado no decorrer do 
trabalho, ficando evidente que é uma tendência cada vez maior o controle absoluto 
por meio de CLP dos processos que envolvem nível, especialmente devido à sua 
versatilidade e eficiência. 
 
Palavras-chave: Sistema; Controle; Nível; CLP; Máquina. 
 
 
PADILHA, Robson Neri. Fluid Reservoir Level Control System of the Machine 
Shop Tools in a Metallurgical Area of the Industry. 2017. 35 folhas. Trabalho de 
Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Controle e Automação) – 
Faculdade Anhanguera de Jaraguá do Sul, Jaraguá do Sul, 2017. 
ABSTRACT 
This work that is about a Fluid Reservoir Level Control System of Machine Shop 
Tools in a Metallurgical Area of the Industry consists on a research about the benefits 
of PLC automation on it. The increasing demand in the industrial processes that use 
these machines has intensified since the industrial revolution and it has emphasized 
more and more the need of controlling all the variables involved. Thus, a practical 
situation involving automation and level control, during the stage, aroused an interest 
in the subject and its utility and application in the metallurgical industry in general 
became evident. This research is a review of the literature that has been done in 
several books, articles and websites on the Internet in order to provide the reader a 
conglomeration of information pertinent to the subject, which leads to an 
understanding of its evolution and application throughout the decades. Thus, the 
objective of studying the main findings regarding automation with PLC on the control 
of fluid level in machine tools in the metallurgical industry was gradually reached in 
the course of the work, where the evidence that an increasing tendency to the 
absolute control by PLC in the processes involving level has been evident, especially 
because of its versatility and efficiency. 
Key-words: System; Control; Level; PLC; Machine. 
 
LISTA DE ILUSTRAÇÕES 
 
 
Figura 1 – Plaina neolítica utilizando pedra lascada como ferramenta .................... 13 
Figura 2 – O torno de Joseph Witworth, que permitia a fabricação de máquinas-
ferramenta com extrema precisão 14 
Figura 3 – Movimentos - Plaina limadora e torno 14 
Figura 4 – ENIAC - O Primeiro computador comercialmente disponível 15 
Figura 5 – Primeira máquina CNC desenvolvida 15 
Figura 6 – Definição geral de automação 18 
Figura 7 – Diagrama de blocos de um sistema de automação 20 
Figura 8 – Diagrama de blocos básicos de um CLP 21 
Figura 9 – Diagrama LADDER 22 
Figura 10 – Exemplo de um processo de máquina operatriz com fluido de corte 23 
Figura 11 – Ciclo de tratamento de fluídos durante os processos de usinagem 24 
Figura 12 - Controle manual para regular o nível de fluído – Malha Aberta 25 
Figura 13 – Exemplo de Sistema de Nível Automático - Malha Fechada 26 
Figura 14 – Sistema de Controle de Nível Comum 27 
Figura 15 - Tipos de sensor no controle de nível de um reservatório 27 
Figura 16 - Controle lógico em LADDER com simulador para nível de tanque 28
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas 
CBECIMAT Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais 
CIMM Centro de Informação Metal Mecânica 
CLP Controlador Lógico Programável 
CNC Comando Numérico Controlado 
ENIAC Electronic Numerical Integrator And Computer 
ENISA European Union Agency for Network and Information Security 
E/SEntradas/Saídas 
IHM Interface Homem Máquina 
LD Ladder 
MIT Massaschussets Institut of Techonology 
NA Normalmente Aberto 
NBR Norma Brasileira 
NC Numericamente Controlado 
NEMA National Electrical Manufactures Association 
NF Normalmente Fechado 
PROCEL Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica 
SEGET Simpósio de Excelência em Gestão e Tecnologia 
SENAI Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................... 111 
2 INDÚSTRIA METALÚRGICA E EVOLUÇÃO DAS MÁQUINAS 
OPERATRIZES ..................................................................................................... 133 
2.1 O RÁPIDO APRIMORAMENTO DESDE A REVOLUÇÃO INDUSTRIAL 15 
2.1.1 O Surgimento do Comando Numérico ................................................... 155 
2.1.2 Máquina Ferramenta à CNC.................................................................. 166 
3 MELHORIA DOS PROCESSOS E AUTOMAÇÃO ................................. 18 
3.1 CONCEITUANDO SISTEMA 19 
3.2 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA AUTOMÁTICO 19 
3.2.1 Elementos de um sistema de automação 21 
3.3 O CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL .................................... 211 
3.3.1 Programação: Linguagem LADDER 22 
4 AUTOMAÇÃO DE SISTEMA DE CONTROLE DE NÍVEL EM 
RESERVATÓRIOS DE FLUÍDOS DAS MÁQUINAS FERRAMENTA 23 
4.1 MÉTODOS DE CONTROLE DE NÍVEL DE RESERVATÓRIOS 
APLICÁVEIS ÀS MÁQUINAS OPERATRIZES ....................................................... 255 
4.1.1 Controle de Nível Comum 27 
4.1.2 Controle de Nível com CLP 28 
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................... 30 
REFERÊNCIAS ..................................................................................................... 311 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
11 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
Este trabalho foi realizado sobre sistema de controle de nível de reservatórios 
de fluídos nos tanques das máquinas-ferramenta em uma área da indústria 
metalúrgica. Nesse âmbito, essas máquinas tiveram seus controles manuais cada 
vez mais substituídos pelos sistemas automatizados, tendo seu destaque na 
Revolução Industrial. Desde então, devido à exigência do mercado, têm sido 
aprimorados. 
Uma das áreas tecnológicas que tem possibilitado esse contexto é a de 
automação, controle para otimização visando eficiência ao eliminar perda de 
recursos e gastos. Para as soluções adequadas, inicialmente, foi buscado 
familiarizar-se com as demais pessoas envolvidas no assunto, tendo como 
inspiração uma situação ocorrida no estágio para desenvolver pesquisas. 
Demonstrou-se relevância da proposta do trabalho contribuindo para a comunidade 
científica e para a sociedade. 
Perante esta situação verificou-se que em um sistema comum dos controles 
de níveis, os detritos, gerados no processo de usinagem, vão sendo depositados no 
tanque sobre as boias, e ao longo do tempo, podem torná-las inúteis, causando o 
alagamento do maquinário. Esta condição, por sua vez, leva ao problema 
investigado neste trabalho: Quais os benefícios da automatização com CLP sobre o 
controle de nível de fluídos em máquinas operatrizes na indústria metalúrgica? 
Para dar prosseguimento em busca dessa resposta, a pesquisa teve como 
base, o que outros autores abordaram e seus esclarecimentos sobre os elementos e 
variáveis envolvidas no assunto, comparando às situações comuns de aplicação. 
Mediante essa colocação o objetivo geral foi estudar quais as principais descobertas 
em relação à automatização com CLP sobre o controle de nível de fluídos em 
máquinas operatrizes na indústria metalúrgica. 
Teve-se, dessa forma, como objetivos específicos apresentar o histórico do 
surgimento, meios comuns de funcionamento e evolução das máquinas operatrizes 
implantadas na indústria metalúrgica, bem como conceituar automação e sistema 
caracterizado o CLP especificamente em linguagem LADDER e, então, apresentar 
os sistemas de nível com CLP mediante reservatórios de máquinas-ferramenta com 
reaproveitamento de fluídos. 
 
 
12 
Para este fim, o tipo de pesquisa realizado neste trabalho foi uma Revisão de 
Literatura, no qual foi realizada uma consulta a livros, dissertações e por artigos 
científicos selecionados através de busca nas seguintes bases de dados: livros, 
artigos e sites da internet. O período dos artigos pesquisados foram os trabalhos 
publicados nos últimos 50 anos. As palavras-chave utilizadas na busca foram: 
“Sistema”, “Controle”, “Nível”, “CLP”, “Máquina Ferramenta” e “Indústria”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
2 INDUSTRIA METALURGICA E EVOLUÇÃO DAS MÁQUINAS OPERATRIZES 
 
A humanidade foi aprimorando com o passar dos anos, formas de construir 
objetos para auxiliar nos trabalhos diários, desde a pré-história até a atualidade. No 
começo trabalhavam pedras, em seguida os metais, posteriormente objetos sempre 
mais aperfeiçoados, até a elaboração das máquinas simplórias, de manufatura, 
habilitadas a manter, sem energia própria, a intervenção de pessoas no processo. 
Por utilizarem-se de ação manual, ainda não eram consideradas como máquinas 
operatrizes. (CORREA, 2013). 
 
Figura 1 – Plaina neolítica utilizando pedra lascada como ferramenta 
 Fonte: Spur (1979) 
 
Elaboradas para utilização pessoal ou para utilização exclusiva, as máquinas 
ferramenta foram, parcialmente, influência ao surgimento de uma transformação 
mais acentuada da engenharia de produção. Debilmente se acha algum artefato que 
não possua em sua elaboração determinada ligação a esses dispositivos. Tais 
colaborações podem ser explícitas ou implícitas, porém a mudança atribuída aos 
métodos de fabricação e moldagem foi profunda. A máquina ferramenta 
primariamente elaborada foi o torno mecânico ou máquina de brocar e desde então 
foi disparada a evolução das tecnologias. (TOP, 2012). 
A figura 2 demonstra o primeiro torno inventado. 
 
 
14 
Figura 2 – O torno de Joseph Witworth, que permitia a fabricação de máquinas-
ferramenta com extrema precisão 
 Fonte: Abimaq (2006) 
 
Outrossim, segundo Moore (1975) uma das primeiras obras de que se tem 
conhecimento a respeito de torneamento foi exposta por Charles Plumier, na França, 
no século XVIII, sendo que neste período se originaram as primeiras máquinas 
elaboradas de acordo com as concepções modernas. 
A figura 3 contempla a concepção de máquina operatriz, com seus 
respectivos movimentos integrados, numa alusão mais aproximada da realidade 
industrial a partir de então. 
 
Figura 3 – Movimentos - Plaina limadora e torno 
 Fonte: SENAI (1998) 
 
Assim, de acordo com o SENAI – Serviço Nacional de Aprendizagem 
Industrial – (1998), máquina ferramenta, em definição, é um conjunto mecânico que 
 
 
15 
realiza deslocamentos para remover sobremetal e há na indústria vários tiposdessas máquinas, sendo que dentre elas estão os tornos, fresadoras, mandriladoras, 
furadeiras, entre outras. 
2.1 O RÁPIDO APRIMORAMENTO DESDE A REVOLUÇÃO INDUSTRIAL 
A revolução industrial teve um desenvolvimento não só nos setores de 
produção como em assuntos sociais e de tecnologia, mas faz-se necessário 
compreender que se vive em melhora contínua e isso quer dizer estar em procura de 
aperfeiçoamentos que sejam sempre de acordo conjunto aos objetivos seja dos 
donos de empresas ou dos trabalhadores. (BALLESTEROS, 2016). 
No entanto: 
“O progresso técnico na indústria de máquinas inicialmente foi implementado 
por artesãos criativos, que modificaram instrumentos antigos e projetaram novos, ou 
seja, a mudança foi gradual e cumulativa”. (LANDES, 2005, p. 100). 
2.1.1 O Surgimento do Comando Numérico 
Ao longo do século XX, viriam ainda importantes descobertas: 
A evolução da eletrônica na primeira metade do século XX, aliada ao 
desenvolvimento dos computadores, levou a criação da primeira máquina-
ferramenta numericamente controlada. Em 1946 é desenvolvido o primeiro 
computador eletrônico digital, o ENIAC, em 1947 é inventado o primeiro 
transistor nos laboratórios da Bell, e em 1950 utilizando-se um computador 
eletrônico EDSAC, é desenvolvida a primeira máquina-ferramenta 
numericamente controlada (NC), nos laboratórios do Massaschussets 
Institut of Techonology – MIT. (STOETERAU, 2004, p. 10) 
 
Assim, na figura 4 está representado o primeiro computador. 
 
 Figura 4 – ENIAC - O Primeiro computador comercialmente disponível 
 Fonte: Fillho (2007) 
 
 
16 
Segundo Filho (2007) o primeiro computador ficou conhecido como ENIAC 
(Electronic Numerical Integrator And Computer), ou seja, em português Computador 
e Integrador Numérico Eletrônico. 
2.1.2 Máquina Ferramenta à CNC 
Neves (2005) comenta que o Controle Numérico foi sendo aperfeiçoado 
conforme os microprocessadores passaram a compor os computadores. De fato, as 
primeiras máquinas à CN eram chamadas de “máquinas controladas por fitas”. Estas 
eram capazes de realizar somente comandos simples inseridos na máquina por fitas 
ou cartões, sendo impossível alterar. No caso de se desejar ajustar, fazia-se novo 
cartão ou fita. 
A figura 5 contempla uma foto da máquina que remonta os primórdios do 
Comando Numérico Computadorizado. 
 
 Figura 5 – Primeira máquina CNC desenvolvida 
 Fonte: Cassaniga (2005) 
 
Gonçalves (2006), por sua vez, destaca que as máquinas operatrizes à CNC 
são integradas, essencialmente, do elemento de comando (local que comporta o 
software completo utilizado em que são executadas as operações numéricas 
 
 
17 
sistemáticas), aparato em si (armação e cadeia de movimentos dos corpos), bem 
como os acionamentos que habilitam, então, a locomoção dos eixos. 
Assim, ademais, segundo a Abimaq (2006) o conhecimento da história das 
máquinas é conhecimento da própria vida de grandes gênios, personagens 
históricos que revolucionaram e com suas invenções isoladas moveram o mundo. 
Suas pequenas geringonças levaram a grandes soluções táticas para os modelos de 
economia. 
 
 
18 
3 MELHORIA DOS PROCESSOS E AUTOMAÇÃO 
 
Ao mesmo tempo em que foram criadas as máquinas à CNC, vieram os robôs 
que, ao oposto do que se pensava, não eram somente máquinas com características 
humanas, mas por definição do órgão internacional Robotic Industries Association: 
“um manipulador reprogramável, multifuncional, projetado para mover materiais, 
peças, ferramentas ou dispositivos especiais em movimentos variáveis programados 
para realização de uma variedade de tarefas”. Dessa forma, a automação dos robôs 
é passível de programação, por serem eles habilitados a se adequar ao produto, 
entre outras palavras, no processo de fabricação existe a possibilidade de 
modificações no que se refere à reprogramação do robô se houver alterações nas 
pormenorizações dos procedimentos de produção. (SILVEIRA, 2002). 
De acordo com Rosário (2009), existe diferença entre a definição de 
automação e automatização, sendo que, esta última está interligada à execução de 
deslocamentos automáticos e recorrentes, sendo passível de troca de trabalho 
manual pelas máquinas. Porém, o conceito de automação está conectado á 
utilização de estratagemas de estruturação de sistemas habilitados a agir sobre os 
procedimentos com uma capacidade elaborada pela utilização de dados obtidos do 
meio. O sistema realiza operações de correção através dos dados obtidos através 
de sensores adaptados aos procedimentos, comportando-se como ação humana. 
 
 Figura 6 – Definição geral de automação 
 Fonte: Ribeiro (2014) 
Portanto, o significado de automação pode ser compreendido como uma 
conformação de estratégias que contrapõem o parecer, empenho e deliberação 
humana através de equipamentos e softwares, como indica a figura 6 acima. 
 
 
19 
3.1 CONCEITUANDO SISTEMA 
 
Conforme a definição de Hubka e Eder, sistema é uma série limitada de 
componentes conjuntos para compreender um total acerca de determinadas normas 
bem específicas, através das quais há certas associações exclusivas delimitadas 
entre os componentes e para com sua esfera de atuação. Existe a possibilidade de 
um sistema compreender partes separadas (i. e. componentes sem conexão entre 
si), ou conjuntos apartados de componentes (i. e. o conjunto não está relacionado 
aos demais componentes ou agrupamentos num todo). A definição de componente 
ou elemento e sistema dependem ao que se referem. Um elemento ser definido 
como um sistema, e um sistema pode ser definido como um elemento, quando 
integrado a um sistema maior. Portanto, há uma hierarquia. 
Para Mattioli e Moulinos (2015), participantes da European Union Agency for 
Network and Information Security (ENISA), sistemas de controle industrial são 
usados para supervisionar os procedimentos de fabricação e tem uma atuação 
fundamental tanto no mantenimento da ininterrupção, bem como dos quesitos de 
proteção para se evitar maiores incidentes e fatalidades causadas pela natureza. 
3.2 CARACTERÍSTICAS DE UM SISTEMA AUTOMÁTICO 
Após compreender os conceitos de automação e sistema pode-se dizer que 
estes possuem algumas regras, sendo que, segundo Jovic (1986), uma das 
condições básicas de um sistema automático é que todo sistema que envolve a 
realimentação de dados, ou seja, feed back e comando, contém como elementos 
básicos o controlador, atuador e o sensor, cuja função é realimentar os dados 
necessários para seu comando, conforme ilustra em forma de diagrama a figura 7. 
 
Figura 7 – Diagrama de blocos de um sistema de automação 
 Fonte: Jovic (1986) 
 
 
20 
Assim: 
“A regulação e o controle automático de sistemas industriais desempenham 
um papel de vital importância no desenvolvimento da ciência e da engenharia.” 
(SENAI – ES, 2005, p. 2). 
 
3.2.1 Elementos de um sistema de automação 
 
Os sensores, conforme esclarece Fialho (2006), são artefatos habilitados a 
localizar sinais externos e devolver uma resposta. Tais aparatos transformam 
proporções físicas de tipos variados, tal qual quantidade de calor, pressão e campo 
magnético em outra indicação que seja capaz de ser difundido a um componente 
revelador, este demonstra a medida do valor em medição ou que seja passível de 
ser verificado pelo controlador. 
Sobre os atuadores Brugnari e Maestrelli (2010) dizem que são aparatos que 
respondem a controles tanto manuais como automáticos, sendo, portanto, quaisquer 
dispositivos que obedeçam a um controle de outrocomponente, com relação a uma 
entrada ou regra definida. 
Outrossim, segundo Parede e Gomes (2011) um atuador, da mesma forma 
que um sensor, é um transdutor que modifica uma energia em outra, porém 
inversamente, ou seja, converte um sinal elétrico em grandeza física. Possui, dessa 
forma, como característica a capacidade de agir no sistema de que é parte, 
respondendo a um controle manual ou automático, desde que este venha por meio 
do controlador. 
Ogata (1997) explica que o controlador, por sua vez, se trata de um sistema 
de comando formado por uma hierarquia de sistemas e procedimentos aglomerados 
com o objetivo de comandar as saídas dos procedimentos, em que um sinal 
referencial é equiparado à saída do sistema, causando uma indicação de falha. O 
componente controlador trabalha estas indicações que em seguida são elevadas e 
emitidas para os atuadores do sistema. 
 
 
 
21 
3.3 O CONTROLADOR LÓGICO PROGRAMÁVEL 
Existem algumas normas que definem CLP (Controlador Lógico 
Programável), a saber-se que: 
“É um equipamento eletrônico digital com hardware e software compatíveis 
com aplicações industriais”. (ABNT, 2003, on-line). 
 É um aparelho eletrônico digital que utiliza uma memória programável para 
armazenar internamente instruções e para implementar funções específicas, 
tais como lógica, sequenciamento, temporização, contagem e aritmética, 
controlando, por meio de módulos de entradas e saídas, vários tipos de 
máquinas ou processos. (NEMA, 1978, on-line). 
 
Sendo assim, na figura 8 há uma representação do CLP com seus três 
módulos básicos. 
 
Figura 8 – Diagrama de blocos básicos de um CLP 
 Fonte: Parede e Gomes (2011) 
 
O CLP se pode utilizar de três linguagens de programação, que são: 
LADDER, Blocos Lógicos e Lista de instruções, sendo que, segundo Silva (2007) o 
LADDER, também conhecido como diagrama de contatos, se parecia em grande 
parte com os esquemas de eletricidade, sendo o primeiro a ser originado, 
viabilizando dessa forma a compreensão da engenharia. Os diagramas se referem a 
uma correspondência de nível médio e muito maleável por envolver inúmeras 
incumbências de temporização determinadas antecipadamente, favorecendo dessa 
forma a elaboração de programas. 
 
 
 
22 
3.3.1 Programação: Linguagem LADDER 
 
Conforme Georgini (2007) a linguagem LADDER (LD) se caracteriza pela 
forma de degraus, como de uma escada, dando origem à sua nomenclatura. Estes 
esquemas se parecem com os esquemas elétricos com relés, de forma que existem 
contatos NA (Normalmente Abertos), contatos NF (Normalmente Fechados) e 
bobinas. 
Para que um dispositivo de saída (bobina, contador, temporizador, etc.) seja 
ativado é necessário “energizá-lo logicamente”. Para isso considera-se que 
entre as barras verticais exista uma diferença de potencial (a barra da 
esquerda positiva e a da direita negativa) e que entre elas existam contatos 
que formam a Lógica de Controle. (SCHMIDT, 2008, p. 18). 
 
Para exemplificar essas afirmações, a figura 9 representa um diagrama 
LADDER contendo a lógica equiparada à sua função prática. 
 
 Figura 9 – Diagrama LADDER 
 Fonte: Souza (2010) 
 
Assim, como afirma Cutrim (2017), independentemente do quanto é acessível 
a um profissional que trabalhe com o CLP, seja este o responsável pela 
programação ou pela manutenção elétrica, instrumentação ou automação, todos são 
habilitados a compreender um esquema em linguagem LADDER, em outras 
palavras, independentemente do grau de dificuldade do esquema, a linguagem 
LADDER, diferentemente de outras, permite a conversação entre aqueles que 
estiveram na planta e aqueles que fizeram a programação. Assim, o CLP se torna 
indispensável no âmbito industrial. 
 
 
23 
4 AUTOMAÇÃO DE SISTEMA DE CONTROLE DE NÍVEL EM RESERVATÓRIOS 
DE FLUÍDOS DAS MÁQUINAS FERRAMENTA 
 
De acordo com Bega (2006) os processos fabris são inúmeros, incluem uma 
variedade de produtos e reivindicam comando específico dos artefatos elaborados. 
Dentre os procedimentos é vital se monitorar e conservar estáveis as variáveis 
centrais como pressão, nível, vazão, temperatura, pH, condutividade e outras. Os 
aparelhos de monitoração e comando possibilitam conservar e comandar tais 
variáveis de formas mais apropriadas/exatas do que em caso de operação manual. 
Franchi (2011) explica que o controle de nível de líquidos, sólidos e outros 
itens é uma questão constantemente solicitada nas fábricas em seus procedimentos. 
O instrumento controlador recepciona as informações de um aparelho de 
monitoração, equiparando-os a certa grandeza e, se preciso, emite sinais a um 
aparelho de comando habilitado a realizar operações de reparo. 
Segundo expõe Avallone (1978) apud CIMM, a enorme proporção de calor 
obtido nos procedimentos de usinagem, em virtude da força imposta para a remoção 
do cavaco e força proveniente da fricção entre o cavaco-ferramenta e entre a 
ferramenta-peça, causa efeitos não requeridos na face da peça, na ferramenta, 
alterando suas características e valores em consequência. Dessa forma, originam-se 
os fluidos de corte, sejam estes líquidos ou gasosos utilizados sobre a ferramenta e 
peça, a fim de viabilizar a procedimento de usinagem, conforme mostra a figura 10. 
 
 Figura 10 – Exemplo de um processo de uma máquina operatriz com fluido de corte 
 Fonte: CBECiMat (2016) 
 
 
24 
No que se refere a procedimentos de corte, Simon (1999) menciona, de 
antemão, que grande destaque vem sendo aplicado aos que não agridem a 
natureza, onde se dá primazia a inovações ligadas a procedimentos de corte a seco, 
com mínima quantidade de fluido de corte e com ar resfriado. Agregam-se também 
os procedimentos inovadores para manipulação e trato de cavacos viabilizando sua 
eliminação, restabelendo o fluido de corte e diminuindo espaço e a atuação do calor 
no maquinário e no objeto. 
Conforme destacam Dick e Foltz (1997), existem meios tecnológicos para 
tratar esses fluídos por diversas etapas e equipamentos para adequar a água ao 
reaproveitamento. Nesse caso, para resfriar ou lavar peças ou ainda compor fluídos. 
Dessa forma evitam-se perdas desnecessárias, apesar de que mesmo com 
excelentes aparelhos isso não é de todo inevitável. 
Na figura 11 se tem a representação de um ciclo de tratamento de fluídos em 
um processo de usinagem. 
 
Figura 11 – Ciclo de tratamento de fluídos durante os processos de usinagem 
 Fonte: Dick e Foltz (1997) 
 
 
 
25 
Portanto, a reutilização do óleo de corte em centros de usinagem propõe 
evolução nos procedimentos, bem como elevação da qualidade de vida dos 
habitantes, visto que o que seria descartado na natureza tem um fim mais 
adequado, tendo em conta que volta a fazer parte do processo. (SEGET, 2012). 
4.1 MÉTODOS DE CONTROLE DE NÍVEL DE RESERVATÓRIOS APLICÁVEIS ÀS 
MÁQUINAS OPERATRIZES 
Conforme os processos seguem, surge, por sua vez, a necessidade de 
controle de nível dos fluídos nos reservatórios das máquinas. Assim de início, para 
tornar mais simples o entendimento, nível seria a altura do conteúdo de um tanque 
contendo um líquido ou um sólido. Há dois meios para supervisionar sendo um direto 
e outro indireto, um tem baseia na face do objeto como sua referência, tipo uma 
bóia, um cabo com uma régua, ou uma trena milimetrada. A supervisão indireta usa 
de outros meios para obter nível. (PROCEL, 2008). 
Cassiolato (2010) afirma que nível é a altura da substância de um reservatório 
ou tanque para armazenagem, por meio do qual se pode simplesmente verificar o 
volume acumuladode material, discriminando e mantendo sob controle sua quantia 
física ou química, considerando, além disso, questões de segurança, sendo que há 
uma medida que não se deve transpor. Por outro lado, há ainda a possibilidade de 
supervisionar e controlar os procedimentos bem como promover preservação do 
meio ambiente. 
A figura 12 com base em controle manual de nível de fluído demonstra um 
exemplo dos sistemas, no caso em malha aberta. 
 
Figura 12 - Controle manual para regular o nível de fluído – Malha Aberta 
 Fonte: Vargas (2017) 
 
 
26 
Portanto, a respeito dos sistemas de malha aberta, pode-se dizer que: 
“São aqueles em que o sinal de saída não exerce nenhuma ação de controle do 
sistema, não sendo este medido nem realimentado para comparação com a entrada. 
A cada entrada de referência corresponde a uma condição fixa de operação”. 
(OGATA, 2003, p. 5). 
Segundo Âstrom e Wittenmark (1989) os sistemas de controle de nível, no 
entanto, têm atributos não lineares o que pode levar a consequências negativas. 
Com base neste conhecimento, são elaborados artifícios de comando discriminados 
na obtenção de resultados mais satisfatórios. É comum o uso de sinais das 
grandezas principais ou auxiliares dos procedimentos, tais como, sinal da saída do 
sistema, tendo como meta a correção dos valores de controladores usados. 
A figura 13 representa, dessa forma, um sistema de malha fechada. 
 
Figura 13 – Exemplo de Sistema de Nível Automático - Malha Fechada 
 Fonte: Silva (2012) 
 
A característica exposta faz com que seja mais comum que a indústria utilize-
se, em sua maioria, dos sistemas de malha fechada, visto que: 
“Num sistema em malha fechada o sinal de saída é realimentado, fazendo-se uma 
comparação com o sinal de entrada, o que gera um sinal corrigido que entra 
novamente no sistema de forma a alcançar o sinal de saída desejado.“ (ARAÙJO; 
BAYER, 2011, p. 21). 
 
 
 
 
 
 
27 
4.1.1 Controle de Nível Comum 
 
Segundo Mattede (2015) há inúmeras formas de se elaborar sistemas 
de controle de nível. O que mais se encontra, no entanto, é a utilização de dois 
sensores de nível para acionar uma bomba d’água, por exemplo, como representado 
na figura 14. 
 
Figura 14 – Sistema de Controle de Nível Comum 
 Fonte: Mattede (2015) 
 
Conforme destaca a Antech (2017), na indústria, a medição de nível é 
imprescindível, tanto para o andamento do processo, como para o fator de balanço 
correto de matérias primas ou de produtos finais. Para tanto, há ainda diversos 
outros tipos de medidores que podem ser utilizados de acordo com a viabilidade na 
indústria. 
 
Figura 15 - Tipos de sensor no controle de nível de um reservatório 
 Fonte: SENAI (2012) 
Conforme demonstra a figura 15, os medidores são imprescindíveis nesta tarefa. 
 
 
28 
4.1.2 Controle de Nível com CLP 
 
Guerra (2009) explica que o CLP além de ser maleável e rápido na alteração 
e ajuste de malhas de controle, possui processamento bastante versátil. Dessa 
maneira, os benefícios variam desde aprimorar a operacionalidade por meio de IHM 
(Interface Homem Máquina) ou terminais com Supervisório1 a habilitar comando à 
distância, bem como armazenar informações dos procedimentos de produção para 
futuras inspeções. 
Zancan (2011) afirma que a despeito das variáveis físicas, sejam elas a 
temperatura, pressão, força, massa, etc, terem características analógicas, a maior 
parte dos procedimentos é comandada via sinais digitais, proveniente de sensores, 
botoeiras, chaves fim de curso, termostatos, pressostatos, etc, tornando as entradas 
digitais as mais presentes e as mais utilizadas em CLPs. 
De acordo com Eng. André Oliveira, Msc (National Instruments), · 77% dos 
CLPs são utilizados em pequenas aplicações, cerca de 72% das E/S dos 
CLPs são digitais e 80% dos desafios em aplicações com CLPs são 
solucionados com um conjunto de 20 instruções ladder. (BRAGA; 
ELEUTÉRIO; HOVADISH, 2011, p. 160). 
 
Para exemplificar a figura 16 demonstra um modelo de programação de CLP, 
com menos de 20 instruções em linguagem LADDER aplicado aos níveis de 
reservatórios. 
 
Figura 16 - Controle lógico em LADDER com simulador para nível de tanque 
 Fonte: Fanta (2012) 
 
 
29 
Conforme Souza (2012) comenta, a propensão do mercado é que seja dada 
cada vez mais ênfase à utilização do CLP para tarefas simples, ou seja, àquelas 
operações em que se faça essencial automatizar os procedimentos com pouca 
programação, poucas entradas e saídas. A maior evidência disso é que, por assim 
dizer, que cada vez mais os fabricantes têm lançado CLPs de pequenas dimensões, 
de programação fácil e custo reduzido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
30 
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS 
 
A evolução das máquinas ferramenta, que teve seu ápice durante a revolução 
industrial, modificou os procedimentos fabris e sua respectiva velocidade. 
Especialmente a partir da segunda metade do século XX o surgimento dos 
computadores e do comando numérico fez com que a capacidade de produção 
aumentasse significativamente em vários ramos, inclusive o metalúrgico. 
No entanto, os computadores e os robôs foram realidades que surgiram 
paralelamente e viabilizaram as automatizações realizadas nas plantas industriais 
por meio de adaptações aos maquinários. O conceito de automação, por sua vez, foi 
tomando uma conotação mais ampla, de forma que, na substituição das funções 
braçais dos trabalhadores nas operações de usinagem, foram os controladores 
lógicos programáveis (CLP’s) que ganharam espaço ao longo das décadas. 
Assim, dentre os processos que estão em crescente necessidade de controle 
absoluto, está o controle de nível de reservatórios de fluídos das próprias máquinas 
operatrizes. Conclui-se que seja por questão de versatilidade de programação, 
segurança, ou mesmo eficiência, é uma tendência das empresas aplicarem cada vez 
mais o CLP nesta área, sendo que, inclusive ao perceber estes benefícios 
característicos, vários fornecedores têm criado modelos sempre mais acessíveis. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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