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Planejamento e Controle da Produção

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Uma estação de tratamento de água precisa controlar o nível de um grande reservatório que abastece parte de uma cidade. O nível da água no reservatório deve ser mantido entre um valor mínimo de 4 metros e um máximo de 5 metros para garantir a pressão adequada na rede de distribuição. A entrada de água no reservatório é feita por uma tubulação, controlada por uma válvula. Para automatizar este processo, é necessário instalar um instrumento que meça continuamente a altura da coluna de água e envie essa informação para um controlador. Com base nessa medição, o controlador deve comandar a abertura ou o fechamento da válvula de entrada, de forma a manter o nível dentro da faixa operacional desejada. O instrumento de medição não pode ter contato direto com a água, para evitar manutenções frequentes devido a impurezas ou corrosão.
Com base nos requisitos do processo e nos conhecimentos de instrumentação industrial, qual conjunto de sensor de medição e atuador é o mais adequado para a automação do controle de nível do reservatório?
a) Um sensor de nível do tipo boia para a medição e uma válvula de controle do tipo gaveta para o acionamento.
b) Um transmissor de pressão diferencial instalado na base do tanque para a medição e uma válvula de controle do tipo borboleta com atuador pneumático.
c) Um sensor de nível ultrassônico instalado no topo do reservatório para a medição e uma válvula de controle proporcional com atuador elétrico.
d) Um sensor de nível do tipo régua visual para a medição e uma válvula de controle do tipo globo operada manualmente.
e) Uma chave de nível do tipo boia magnética para a medição e uma válvula solenoide para o acionamento.
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Av1 - Automação de Processos Industriais
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Para escolher o conjunto de sensor de medição e atuador mais adequado para o controle de nível do reservatório, precisamos considerar os requisitos apresentados: 1. Medição contínua: O sensor deve medir continuamente a altura da coluna de água. 2. Sem contato direto com a água: O sensor não pode ter contato direto com a água para evitar manutenções frequentes. 3. Controle automático: O atuador deve ser capaz de abrir ou fechar a válvula automaticamente com base nas medições. Vamos analisar as opções: a) Um sensor de nível do tipo boia para a medição e uma válvula de controle do tipo gaveta para o acionamento. - O sensor de boia tem contato direto com a água, o que não atende ao requisito. b) Um transmissor de pressão diferencial instalado na base do tanque para a medição e uma válvula de controle do tipo borboleta com atuador pneumático. - O transmissor de pressão diferencial pode medir a altura da coluna de água sem contato direto, e a válvula de borboleta com atuador pneumático é adequada para controle automático. c) Um sensor de nível ultrassônico instalado no topo do reservatório para a medição e uma válvula de controle proporcional com atuador elétrico. - O sensor ultrassônico não tem contato com a água e é adequado para medições contínuas. A válvula de controle proporcional com atuador elétrico também é apropriada para controle automático. d) Um sensor de nível do tipo régua visual para a medição e uma válvula de controle do tipo globo operada manualmente. - A régua visual não é um sensor contínuo e a válvula operada manualmente não atende ao requisito de automação. e) Uma chave de nível do tipo boia magnética para a medição e uma válvula solenoide para o acionamento. - A chave de nível boia ainda tem contato com a água e não é uma medição contínua. Após analisar as opções, as alternativas b) e c) são as mais adequadas. No entanto, a opção c) é a que melhor se alinha com a necessidade de medição contínua e controle automático, sem contato direto com a água. Portanto, a resposta correta é: c) Um sensor de nível ultrassônico instalado no topo do reservatório para a medição e uma válvula de controle proporcional com atuador elétrico.

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Uma indústria de bebidas está planejando uma modernização em sua linha de envase de garrafas. Atualmente, o processo é quase todo manual, desde o enchimento até o rosqueamento das tampas e a rotulagem. A gerência de produção identificou que a velocidade e a precisão do processo manual são os principais gargalos, resultando em inconsistências no volume envasado e em perdas de produto. Para competir em um mercado cada vez mais exigente, a empresa decidiu investir em um sistema automatizado. O projeto inicial prevê a instalação de sensores para detectar a presença das garrafas, um controlador lógico programável (CLP) para gerenciar a sequência de operações e atuadores para executar as tarefas de enchimento e rosqueamento. O objetivo é criar um sistema robusto que garanta a repetibilidade e a qualidade do produto final, além de aumentar significativamente a capacidade produtiva da planta.
Considerando a estrutura de um sistema de automação e os elementos descritos no projeto de modernização da indústria de bebidas, analise as afirmativas a seguir sobre as funções dos componentes.
I. Os sensores são responsáveis por converter as ações de enchimento e rosqueamento em sinais elétricos para o controlador.
II. O controlador lógico programável (CLP) atua como o elemento central que processa as informações dos sensores e envia comandos para os atuadores.
III. Os atuadores são os dispositivos que recebem os comandos do controlador para interagir fisicamente com o processo, como abrir válvulas de enchimento.
IV. A principal função do CLP é medir as variáveis do processo, como o nível exato do líquido na garrafa, e exibi-las em uma interface para o operador.
a) I e IV.
b) II e III.
c) I e II.
d) III e IV.
e) II e IV.

Em uma estação de tratamento de água, o controle do nível de um dos reservatórios principais é uma tarefa crítica para garantir o abastecimento contínuo e evitar transbordamentos. O sistema atual utiliza um controle do tipo liga-desliga (on-off). Uma bomba é acionada para encher o reservatório quando o nível atinge um ponto mínimo (Lmin) e é desligada quando o nível alcança um ponto máximo (Lmax). Embora funcional, esse método causa oscilações significativas no nível da água e picos de consumo de energia devido às partidas e paradas bruscas da bomba. A equipe de engenharia está avaliando a implementação de um sistema de controle em malha fechada com um controlador PID (Proporcional-Integral-Derivativo) para obter um controle mais preciso e suave, ajustando continuamente a velocidade da bomba.
Com base nos conceitos de sistemas de controle, qual das alternativas descreve corretamente a principal diferença entre o controle em malha aberta e o controle em malha fechada aplicado ao contexto do reservatório?
a) O controle em malha aberta utiliza a medição do nível do reservatório para ajustar a ação de controle, enquanto a malha fechada opera com base em um tempo pré-definido.
b) O controle em malha aberta é mais complexo e preciso, sendo ideal para processos críticos como o controle de nível, enquanto a malha fechada é mais simples e menos robusta.
c) O controle em malha fechada utiliza a informação de realimentação (feedback) da variável controlada, como o nível do reservatório, para ajustar a ação de controle, o que não ocorre na malha aberta.
d) O controle em malha fechada opera sem a necessidade de sensores para medir o nível, baseando-se apenas no modelo matemático do processo, ao contrário da malha aberta.
e) Tanto o controle em malha aberta quanto o em malha fechada utilizam a realimentação do nível do reservatório, mas o controle PID só pode ser implementado em malha aberta.

Uma empresa farmacêutica utiliza um braço robótico para a manipulação de frascos em uma área estéril de envase de medicamentos. O robô é responsável por pegar os frascos vazios de uma bandeja, posicioná-los com precisão sob a agulha de enchimento e, em seguida, movê-los para uma esteira de selagem. A precisão e a repetibilidade do movimento são essenciais para evitar a contaminação e garantir a dosagem correta. Recentemente, a empresa decidiu integrar um sistema de visão a essa célula robótica. O objetivo é que o sistema possa verificar se o frasco foi corretamente posicionado antes do envase e inspecionar se a tampa foi selada adequadamente após o processo, rejeitando automaticamente qualquer unidade defeituosa.
Considerando a integração do sistema de visão à célula robótica, analise as afirmativas a seguir sobre as tecnologias envolvidas.
I. O robô industrial atua como um atuador multifuncional, executando tarefas de manipulação física programadas, como pegar e posicionar os frascos.
II. O sistema de visão funciona como um sensor avançado, capturando imagens do processo e analisando-as para fornecer dados de controle de qualidade e orientação ao robô.
III. A aplicação de inteligência artificial no sistema de visão permite a identificação de defeitos complexos que seriam difíceis de programar com regras fixas.
IV. A principal função do robô, após a integração do sistema de visão, passa a ser o processamento das imagens para tomada de decisão, controlando a câmera.
a) II e III.
b) I e IV.
c) II, III e IV.
d) I, III e IV.
e) I, II e III.

Uma montadora de automóveis está automatizando a linha de montagem final. Diversos dispositivos de diferentes fabricantes, como robôs de solda, parafusadeiras automáticas, CLPs que controlam as esteiras e sistemas de visão para inspeção de qualidade, precisam trocar informações em tempo real. A comunicação eficiente e determinística é crucial para a sincronização das tarefas. Por exemplo, o CLP da esteira deve informar a um robô que o chassi do carro está na posição correta para que ele inicie a solda. A falha ou o atraso nessa comunicação pode parar toda a linha de produção ou causar defeitos graves. A escolha de uma tecnologia de rede industrial adequada é, portanto, um dos pontos mais críticos do projeto de automação.
Com base no cenário da montadora e nos requisitos de comunicação entre múltiplos dispositivos de automação, qual das alternativas a seguir descreve corretamente a função de um protocolo de comunicação industrial, como o Profibus ou o Modbus?
a) Sua função é definir um conjunto de regras e padrões para a formatação, transmissão e recepção de dados, permitindo que dispositivos de diferentes fabricantes comuniquem-se de forma inteligível.
b) Sua função é fornecer energia elétrica para todos os dispositivos conectados na rede de automação, garantindo a operação contínua dos robôs e CLPs.
c) Sua função é realizar o processamento das imagens capturadas pelos sistemas de visão, identificando falhas de qualidade nos produtos de forma independente do CLP.
d) Sua função é armazenar o programa lógico que executa a sequência de operações da linha de montagem, atuando como a memória principal de todos os controladores da rede.
e) Sua função é converter os sinais digitais dos CLPs em movimentos mecânicos nos robôs de solda, atuando diretamente como um atuador industrial.

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