ANDRE MASSA CIPRIANI
55 pág.

ANDRE MASSA CIPRIANI


DisciplinaLingotamento Contínuo de Aços30 materiais62 seguidores
Pré-visualização9 páginas
Assim sendo, é feita uma escala, contendo um setpoint e com seus limites 
previamente indicados. Portanto, se a célula de carga está medido um valor baixo, a 
válvula gaveta fica totalmente aberta. De acordo com o crescimento do peso medido na 
célula de carga, a válvula gaveta vai se fechando proporcionalmente até chegar ao limite 
máximo, quando ela se fecha completamente. 
Este equipamento deve ser regulado quando o distribuidor estiver sendo 
preparado, pois deve ser descontado o peso do distribuidor e da escória sintética 
depositada, entre outros materiais, assim o peso medido será somente do aço líquido. 
A queda do nível abaixo das tolerâncias provoca a criação de vortex 
(redemoinhos) dentro do distribuidor, fazendo com que inclusões, situadas na interface 
aço / escória, sejam arrastadas pelo fluxo de aço destinado aos moldes, comprometendo 
a qualidade do aço. Estas inclusões danificam o produto final com defeitos como 
\u201cslivers\u201d ou \u201cblisters\u201d. 
A subida do nível acima do limite pode ocasionar transbordamento de aço 
no distribuidor, e interrupções no processo de lingotamento. Este transbordamento pode 
ocasionar danos nos aparelhos do lingotamento contínuo e afetar a segurança dos 
operadores. As interrupções no lingotamento causam um grande prejuízo financeiro e 
transtornos operacionais em toda aciaria. 
Este tipo de controle pode ser feito manualmente, mas as variações do nível 
do distribuidor e a necessidade da presença humana, em tempo integral, em um lugar 
hostil fazem com que este estudo tenha que ser preciso. 
 13
O modelo de controle do nível do distribuidor pode ser representado de 
maneira esquemática, como representado na Figura 3.2. Assim será necessária a escolha 
dos dispositivos a serem utilizados no diagrama em blocos apresentado. 
Gc GP GA 
Células 
de Carga 
Referência Erro + 
- To
Saída
Controlado
n 
r Atuador
Processo 
 
Figura 3.2: Diagrama de blocos do sistema 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 14
IV \u2013 MODELAGEM MATEMÁTICA 
 
A modelagem matemática é definida por um conjunto de equações que 
representem a dinâmica do sistema com precisão ou, pelo menos, de forma bastante 
aceitável (OGATA, 2000). Um sistema pode ser representado de diversas maneiras, 
sendo assim, há inúmeras formas de modelagem matemática sobre o objeto em estudo. 
Sempre é importante lembrar que a modelagem matemática, na maioria das 
vezes não é consegue representar de forma precisa todas as características do sistema. 
Entretanto, este modelo é deve ter uma boa aproximação do processo real, um alto grau 
de confiabilidade e conter informações relevantes para o controle. 
Assim, uma vez obtido o modelo matemático de um sistema, várias 
ferramentas analíticas e computacionais podem ser usadas para fins de análise e síntese, 
pois se conhece o comportamento do sistema, além de permitir o projeto de uma 
estratégia de controle que atenda as necessidades da planta. Em sistemas de controle sua 
representação pode ser feita através de funções de transferência ou de equações de 
estado, que permitem descrever o comportamento das saídas da planta em função das 
suas entradas. 
Portanto temos três termos fundamentais para este processo: 
\u2022 Variável controlada: é a condição que se deseja manter em 
determinado nível; 
\u2022 Variável desejada (setpoint): é o valor da referencia para cada 
variável; 
\u2022 Variável manipulada: é normalmente a grandeza ou condição 
variada pelo controlador de modo a afetar o valor da variável 
controlada. 
Alem disso, existem os distúrbios que tendem a afastar as variáveis 
controladas do valor desejado. Assim a função do sistema de controle é ajustar a 
variável manipulada, de forma a manter a variável controlada no valor desejável ou em 
uma faixa aceitável. 
Pode se utilizar no desenvolvimento de um modelo, métodos empíricos 
(baseados na análise dos dados de operação do processo) ou teóricos (que partem dos 
princípios físicos que governam o sistema). A modelagem da planta será apresentada na 
seção 4.3. 
 15
Um sistema de controle pode ser representado por certo número de 
componentes. O diagrama de blocos é, portanto, uma representação das funções 
desempenhadas por cada um desses componentes e do fluxo de sinais entre eles. Todas 
as variáveis do sistema são ligadas umas às outras através dos blocos, que simbolizam 
uma determinada operação sobre um sistema de entrada, que produz o sinal de saída 
(OGATA, 2000). 
ƒ Célula de Carga: Elemento que retorna para o sistema, o peso do 
líquido no interior do distribuidor. O valor lido pela célula de carga 
será comparado com a referência do sistema, permitindo a correção 
do erro encontrado através de uma ação de controle apropriada. 
ƒ Controlador: Opera na malha de controle corrigindo os desvios da 
saída medida. Utiliza uma ação de controle apropriada para enviar 
um sinal ao elemento atuador que corrija o erro do valor medido em 
relação ao desejado. 
ƒ Atuador: A função do atuador é manipular a vazão de fluido que 
influi sobre a variável do processo, com a finalidade de mantê-la no 
valor desejado. É ela que transforma o sinal do controlador em uma 
ação física efetiva 
 
4.1 \u2013 Elemento Sensor 
 
É um dispositivo que converte a variável de saída em uma outra variável 
adequada, tal como um deslocamento, uma pressão ou uma tensão elétrica que pode ser 
usada para comparar o sinal de saída com o de referência. 
Recebem informações reais e as transformam em dados que são inseridos no 
sistema de controle. 
 
4.1.1 \u2013 Célula de carga 
 
As células de carga são estruturas mecânicas, planejadas para receber 
esforço, portanto devem ser usadas para medidas de força. São utilizadas para tração ou 
compressão, medindo esforços em diversos ambientes, sempre que a medição de força 
for necessária, quer ela seja peso ou não. 
 16
Uma aplicação freqüente é a permissão de um controle muito preciso do 
material recebido em estoque e descarregado pelo reservatório. Assim sendo, podemos 
afirmar que o material recebido em estoque é o aço líquido vindo da panela e o 
reservatório é o distribuidor, nosso objeto em estudo. 
O funcionamento da célula de carga é feito pela alteração da tensão devido à 
alteração da resistência. A célula é composta por um compartimento, onde em seu 
interior tem-se um circuito elétrico conhecido como Strain Gauge. 
O Strain Gauge consiste de um fio condutor solidamente colado em uma 
lâmina base (tira extensiométrica). A flexão da lâmina provoca a tração das fibras mais 
externas, enquanto as fibras internas são comprimidas, resultando na variação das 
dimensões e da resistência elétrica do fio condutor. 
 
S
lR \u3c1= (4.1) 
 
Onde R é o valor ôhmico de uma determinada resistência, \u3c1 é a resistividade 
do material, l é o comprimento e S a seção da área da resistência. 
Em geral, o Strain Gauge é composto por quatro tiras extensiométricas 
conectadas em ponte de Wheatstone, que permite compensar as variações de 
temperatura ambiente, uma vez que todos os elementos são montados em um único 
bloco, como representado na Figura 4.1. 
 
Figura 4.1: Strain Gauge 
Fonte: Rocha, 2006 
 17
Assim, com a relação entre as 4 resistências no Strain Gauge, 
, conseguimos determinar a tensão de saída e portanto enviar 
informações ao PLC. 
3241 ** RRRR =
 
4.2 \u2013 Elemento Atuador 
 
Segundo Ogata (2000), dispositivo de potência que produz o sinal destinado 
a agira sobre o processo, de acordo com o sinal de controle, de tal modo que o sinal de 
retroação tenda ao valor do sinal de referência. Eles executam ações de saída para o 
mundo externo. 
 
4.2.1 \u2013 Válvula gaveta 
 
Considerada, como uma das válvulas mais utilizadas para fins de bloqueio, 
as válvulas gaveta têm uma forma construtiva tal que, como se pode observar na Figura 
4.2, o fluido ao passar em linha reta através do corpo com o obturador