VT Instrumentação e Metrologia (3)

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A IMPORTÂNCIA DA INSTRUMENTAÇÃO NA INDÚSTRIA
	DANILO DA SILVA SANTOS
UNIVERSIDADE SALGADO DE OLIVEIRA
santos.danilo@outlook.com.br
	Estudo de caso avaliado em __/__/20__ e com conceito _____. 
Prof. Rogério Santiago, MSc. 
RESUMO
	RECIFE (2020) 
	ENGENHARIA DE PRODUÇÃO
DISCIPLINA: INSTRUMENTAÇÃO E METROLOGIA
	HOLOS, Ano 29, Vol 1
	2
	
	6
A IMPORTÂNCIA DA INSTRUMENTAÇÃO NA INDÚSTRIA
O desejo de controlar os processos industriais acompanha o homem desde a criação das primeiras máquinas. A presença da automação na economia global e na vida humana diária é crescente, sendo a automação industrial (AI) considerada hoje um instrumento fundamental para a qualidade e a produtividade das empresas. De natureza multidisciplinar, a AI exige a participação de uma ampla gama de setores do conhecimento humano, como mecânica, eletrônica, elétrica, física, química e informática. Apresenta elevado dinamismo tecnológico, com o lançamento frequente de produtos inovadores. Esse instrumento pode exercer forte efeito multiplicador sobre a geração de emprego e renda e pode contribuir para canalizar as atividades científicas do país para a criação de produtos com elevado conteúdo tecnológico e alto valor agregado.
	PALAVRAS-CHAVE: Processos industriais, automação industrial, produtividade, qualidade.
ABSTRACT
The desire to control industrial processes has accompanied man since the creation of the first machines. The presence of automation in the global economy and in daily human life is growing, and industrial automation (AI) is today considered a fundamental instrument for the quality and productivity of companies. Of a multidisciplinary nature, AI requires the participation of a wide range of sectors of human knowledge, such as mechanics, electronics, electrical, physics, chemistry and information technology. It presents high technological dynamism, with the frequent launch of innovative products. This instrument can have a strong multiplier effect on the generation of jobs and income and can contribute to channel the country's scientific activities towards the creation of products with high technological content and high added value.
	KEYWORDS: Industrial processes, industrial automation, productivity, quality.
INTRODUÇÃO
A presença da automação na economia global é crescente e ultrapassou as fronteiras das instalações industriais. O esforço diário de conjugação de dispositivos automáticos com ferramentas organizacionais e matemáticas tem levado à criação de sistemas complexos aplicáveis às várias atividades humanas. Assim, não somente a manufatura e processos industriais vêm sendo automatizados, como também os serviços de infraestrutura, os escritórios e, até mesmo, os lares. Desde a década de 1990, por exemplo, falasse na integração de todos os sistemas de uma residência – iluminação, segurança, refrigeração, suprimento, recreação etc. –, com possibilidade de acesso centralizado e remoto via internet. 
A complexidade crescente dos sistemas de automação, associada à necessidade constante de novos desenvolvimentos, faz com que os seus efeitos sobre o emprego tenham sido objeto de diversos debates. Desde o início do século XIX, quando do surgimento dos primeiros teares automáticos, muito se tem falado sobre a ameaça da substituição da mão-de-obra por sistemas automáticos. Segundo tal ponto de vista, níveis crescentes de automação conduzem a níveis também crescentes de desemprego. Sob outra ótica, pode-se argumentar que a implantação e a manutenção de um processo automatizado geram grandes necessidades de emprego, embora com um grau de qualificação superior ao do trabalho substituído. O efeito líquido é de difícil quantificação, pelo menos no curto prazo. Entretanto, há que se perguntar qual a possibilidade de um trabalhador substituído pela automação vir a ser empregado no novo processo, uma vez que isso pode significar uma mudança completa em sua atividade original. 
Inicialmente, a implantação de processos automatizados na indústria tinha o objetivo de alcançar maior produtividade e redução de custos. Contudo, a experiência revelou que isso nem sempre é verdadeiro. O investimento para implantação de sistemas automáticos é elevado e, além disso, a nova instalação requer recursos, inclusive humanos, dispendiosos para sua manutenção. Atualmente, o principal motor da automação é a busca de maior qualidade dos processos, para reduzir perdas (com reflexo em custos) e possibilitar a fabricação de bens que de outra forma não poderiam ser produzidos, bem como do aumento da sua flexibilidade. 
Este trabalho tem por objetivo apresentar a importância da instrumentação na indústria, sua história, tendências e evolução ao longo dos anos.
histórico e evolução
Até a década de 1940, as plantas eram operadas manualmente por um grande número de operadores, os quais valiam-se de alguns poucos instrumentos mecânicos elementares que realizavam controle local. Com o passar do tempo, a elevação dos custos dos insumos e o desenvolvimento de equipamentos e processos maiores e mais elaborados, impactando diretamente atividades de comissionamento, operação e manutenção, tornaram necessária a utilização de formas de controle mais precisas. Surgiram, então, os instrumentos pneumáticos, que permitiam a transmissão de informações sobre as variáveis do processo, através de tubulações específicas, até uma certa distância. Isso permitia que os controladores ficassem reunidos em uma mesma sala, a sala de controle do processo. A introdução da eletrônica analógica durante as décadas de 1950 e 1960 possibilitou a ampliação das distâncias entre elemento de campo e sala de controle e a simplificação da transmissão de informações, contribuindo também para a disseminação de sistemas de controle automático. A construção de sistemas elaborados foi possível porque, paralelamente, a teoria de controle e análise dinâmica, antes privativa dos sistemas elétricos e aeroespaciais, passou a ser aplicada também a processos e plantas industriais.
Com a criação da instrumentação eletrônica digital nos anos 1970 e 1980, o grau de automação das instalações industriais foi ampliado. A disponibilidade de novos componentes eletrônicos e de software contribuiu enormemente para o crescimento desse mercado. O desenvolvimento de métodos de identificação, otimização e controle avançado dos processos, bem como de multiplexação nos sistemas de comunicação, aliados ao aumento da capacidade de processamento dos computadores e componentes microeletrônicos, expandiu as aplicações de sistemas de controle de processos automáticos. Estes passaram a incorporar também o conhecimento de especialistas sobre os processos por meio de técnicas de inteligência artificial. Os dispositivos de controle vêm se apropriando das mais modernas conquistas da eletrônica, por meio da utilização de componentes com maior velocidade e capacidade de processamento, o que se reflete imediatamente na miniaturização dos dispositivos e no aumento da sua funcionalidade, sensibilidade e precisão, assim como na diminuição do seu tempo de resposta. Têm sido intensos os investimentos em desenvolvimento de software, tanto no software embarcado em dispositivos de controle, que aumentam a facilidade e flexibilidade do seu uso, quanto de produtos voltados à otimização de sistemas e controle avançados de processo. Novas tecnologias vêm sendo incorporadas aos sistemas de controle, como a comunicação sem fio (wireless) e a adoção de instrumentos baseados em ultrassom, exemplos de novas aplicações de princípios físicos.
Tudo isso tem expandido ainda mais a área de atuação do controle, indo além dos processos industriais e das plantas de infraestrutura para abranger também sistemas prediais e de logística, procedimentos médicos e automação doméstica, por exemplo. 
automação industrial
A Instrumentação, em engenharia, é associada ao estudo teórico e prático dos instrumentos e seus princípios científicos, utilizados para monitorar de forma contínua, ou discreta, o comportamento de variáveisde controle que de alguma forma venham interessar ao homem nas diversas áreas do conhecimento humano aplicado, ou seja, não apenas nos processos produtivos industriais. É através da instrumentação, principalmente, que um operador faz o acompanhamento do processo.
Na era atual, a automação se embasa na projeção e implantação de sistemas ciber-físicos, que controlam processos materiais e gerenciam as tomadas de decisões de forma totalmente descentralizada. Com a internet das coisas, esses sistemas ganharam a habilidade de “dialogar” com diversas máquinas simultaneamente e enviar informações em tempo real para gestores e supervisores. Contudo, sistemas mecânicos e eletrônicos mais simples ainda não foram abandonados, pois existem processos em que a mão de obra humana se faz fundamental à qualidade do produto. Além disso, sistemas ciber-físicos apresentam custo mais elevado, o que, às vezes, impossibilita sua implantação. a automação industrial dos tempos modernos é focada nos seguintes princípios:
1. Interoperabilidade: a capacidade dos sistemas ciber-físicos (máquinas, estações de montagem e produtos) e dos humanos de se comunicarem entre si por meio da Internet das Coisas e da Computação em Nuvem.
2. Virtualização: simulações virtuais do ambiente industrial são criadas por sensores de dados interconectados, permitindo rastrear e monitorar remotamente todos os processos físicos da fábrica.
3. Descentralização: por meio dos sistemas ciber-físicos, as máquinas conseguem tomar decisões sem intercessão humana e em conformidade com as necessidades de produção.
4. Capacidade em Tempo Real: consiste em coletar dados, analisá-los e entregar insights dessas análises de forma instantânea.
5. Orientação a Serviço: disponibilização dos serviços (dos sistemas ciber-físicos, humanos ou das Fábricas Inteligentes) através da Computação em Nuvem.
6. Modularidade: capacidade de adaptar a produção flexivelmente conforme a expansão, reposição, retirada ou mutação de módulos.
Para garantir a sinergia entre todos esses princípios, a automação industrial integra três áreas: a eletrônica que se encarrega da arquitetura e implementação de hardwares; a mecânica que abrange os dispositivos atuadores; e a tecnologia da informação, que engloba os softwares de controle do sistema. Assim, cada projeto de automação demanda uma equipe multidisciplinar composta por especialistas em engenharia de softwares, de produção, mecânica e mecatrônica.
Segmentos da automação industrial
Essencialmente, a automação industrial é classificada em dois tipos: controle de processo discreto e controle de processo contínuo. O primeiro tipo pode ser conceituado como aquele cuja execução é feita em etapas. 
Primariamente, realiza-se a alimentação do procedimento com matéria-prima, ocorrendo na sequência a reação e, por fim, a tiragem do produto final ou semifinal. Trata-se de um processo amplamente utilizado em indústrias de fabricação por lote e linhas de montagem. 
Já no processo contínuo, a operação é feita de forma ininterrupta a fim de garantir o maior volume possível de produto final. Assim, quando uma fase da operação é concluída, o produto é imediatamente transferido para outra máquina, que prosseguirá com o processo de fabricação. 
De modo geral, o processo contínuo é aplicado a indústrias de refinaria, bebidas, fluidos químicos, entre outros.
Benefícios da automação industrial
A automação de processos produtivos pode ser mais viável economicamente por diversas razões. A começar pelo padrão de qualidade, é consenso entre especialistas em normas industriais que os sistemas automatizados proporcionam maior excelência qualitativa, uma vez que as máquinas são projetadas para conduzir os processos sem falhas e sob padrões rigorosos de controle. Ademais, os recursos energéticos e matérias-primas podem ser melhor aproveitados, considerando que a automação permite trabalhar com foco em refugo zero.
conclusão
O mercado de automação industrial deve manter um crescimento elevado nos próximos anos, uma vez que as indústrias continuarão pressionadas a melhorar a qualidade da produção e a eficiência das suas plantas, para fazer face à competição globalizada da economia mundial. Como podemos perceber, os sistemas de automação industrial são de fundamental importância em qualquer processo produtivo pois além de melhorar significativamente a produção, fornece um maior entendimento do negócio e do ambiente fabril, possibilitando a empresa analisar, monitorar e controlar suas etapas produtivas. Também é incontestável que a implementação de sistemas automatizados torna os processos industriais mais flexíveis, tanto no que se refere à capacidade de produção como à possibilidade de mudanças nos parâmetros fabris e nas especificidades do produto. Além disso, proporciona maior precisão e segurança técnica, garantindo a viabilidade de operações altamente complexas, insalubres ou periculosas, que jamais poderiam ser realizadas por métodos manuais
referências 
ALVES, José Luiz Loureiro. Instrumentação, controle e automação de processos. Rio de Janeiro: LTC, 2005.
BEGA, Egídio A. et al. Instrumentação industrial. Rio de Janeiro: Interciência, 2003.
BOLTON, William. Instrumentação e controle. São Paulo: Hemus, 2005.
CASTRUCCI, Plínio & MORAES, Cícero C. de. Engenharia de automação industrial. Rio de Janeiro, LTC.
PAZOS, Fernando. Automação de sistemas e robótica. São Paulo: Axcel Books, 2002.
Recife-PE, 04 de Novembro de 2020.
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Aluno (a)