domingo, 18 de julho de 2010

Engenharia de Controle e Automação: O que estuda?

O que estuda a Engenharia de Controle e Automação.   


 A Engenharia de Controle e Automação é parte integrante da sociedade moderna, seu desenvolvimento deu-se com o advento da computação, da microeletrônica e componentes com altas capacidades de processamento (microprocessadores), advinda da competitividade entre as organizações globalizadas, onde a inovação tecnológica passou a ser tratada como estratégia para participação no mercado, uma busca incessante pela qualidade e pela produtividade, racionalização dos recursos, com manufaturas mais enxutas e flexíveis, para atendimento a clientes cada vez mais exigentes.

1 . Como surgia Engenharia de Controle e Automação.

     Surgiu da necessidade que o ser humano buscava para substituir trabalhos manuais, perigosos, repetitivos, por trabalhos seguros que lhe garantiam maior rapidez e produtividade. Com isso a automação ganha impulso, podemos verificar atualmente em qualquer canto, em nossa residência, no comércio, na indústria, nas telecomunicações, na exploração espacial, e em muitos outros lugares.

     Com a Automação e Controle podemos mover equipamento como grande precisão, em controlar equipamentos a longas distâncias, em programar robôs para trabalharem em ambiente insalubre onde o ser humano não poderia entrar, podemos controlar aviões, navios, naves espaciais, nas indústrias podem controlar as mais diversas variáveis de processo.

     Os computadores são partes integrantes da Engenharia de Controle e Automação, são eles que recebem as informações do ambiente, planta, processam os dados e realizam o gerenciamento do controle da saída, executam as mais diversas equações matemáticas para gerar um resultado esperado. Em um sistema mais complexo, existem inúmeros subsistemas interligados para execução do controle.

      A Automação e Controle esta dentro de nossas residências também, em eletrodomésticos, como simplesmente na execução da lavagem de roupa dentro da máquina ou em controle de temperatura, em sistemas mais modernos controlando a luminosidade de nossa casa.

     Um sistema é a interação de elementos que trabalham para alcançar um objetivo. Na automação esses sistemas recebem informações, por meios de sensores, processam digitalmente, e fornecem uma saída por meio de atuadores, executando o controle.

2. O que estuda o Engenheiro de Controle e Automação?

     O profissional percorre inúmeras áreas do conhecimento, na eletrônica, computação, mecânica, podendo trabalhar em projetos, em manutenção, trata-se de um profissional versátil com conhecimento multidisciplinar.

      O curso também recebe a denominação de Engenharia de Controle e Automação (Mecatrônica), estando intimamente relacionado ao conceito de mecatrônica. Segundo o Comitê Assessor para Pesquisa e Desenvolvimento Industrial da Comunidade Europeia (IRDAC) “Mecatrônica é a integração sinergética da engenharia mecânica com a eletrônica e o controle inteligente por computador no projeto de processos e de manufatura de produtos”.

      Automação iniciou-se com a substituição do trabalho humano por máquinas, ou com mínima interferência, através de controles ou mecanismos inteligentes. Ela esta intimamente ligada pela instrumentação ao controle discreto e continuo, ou seja controle regulatório ou lógico.

      Podemos afirmar que estamos em uma nova era, a da informação, nada nunca foi tão rápido quanto a velocidade que a globalização da a comunicação, onde a evolução tecnológica afeta toda a sociedade, a riqueza de uma nação não é medida mais em bens físicos, mais em seus conhecimento, destacando a capacidade inovadora que possui, a automação surge nesse meio, como uma inovação fugindo aos padrões tradicionais da engenharia, e integrando as mais diversas áreas, propondo respostas mais criativas e sustentáveis ao mundo em que vivemos.

3. Principais áreas de atuação do Engenheiro de Controle e Automação.

      O profissional que atende essas novas exigências é conhecido como engenheiro de controle e automação, ele projeta e opera equipamentos utilizados nos processos automatizados de indústrias em geral, além de fazer sua manutenção, atuando nos setores automobilísticos, químico, petroquímico, alimentos, embalagens, eletro-eletrônicos, tecnologia da informação (TI), dentre outros. Ocupa-se do gerenciamento, supervisão e execução de projetos de automação industrial e comercial. É o responsável pela programação das máquinas e pela adaptação de softwares aos processos industriais. Em empresas que já estão automatizadas, redimensiona, opera e mantém os sistemas e equipamentos já instalados. Outro setor que o engenheiro de automação e controle pode atuar é em automação residencial, atualmente um mercado em expansão. Pode atuar também na indústria médica em hospitais públicos e privados, gerenciando projetos de automação, adaptando software aos processos.

     Como em todas as engenharias, é estudado inicialmente, cálculos, física, química e muita informática, dando base ao curso. O aluno também vê no início, programação, lógica digital, estatística. Posteriormente as disciplinas de engenharia mecânica, eletrônica e computação. Em mecânica, você estuda termodinâmica, hidráulica e pneumática, elementos de máquinas e processos químicos, metalúrgicos e automotivos, entre outros. Em eletrônica estão matérias como eletrônica analógica e digital e na área de computação, aulas de estrutura de dados e sistemas de informação. Também há disciplinas integrativas, entre elas projetos de máquinas e integração da manufatura por computador. Nas atividades em laboratório, o aluno aprende a desenvolver, a projetar, a analisar e a controlar máquinas operadas eletronicamente. O estágio é obrigatório, assim como o trabalho de conclusão de curso.

                                                                                                                                              JLN, Augusto
                                                                                                                            augusto.leda@gmail.com 

sábado, 10 de julho de 2010

Lei de Kichhoff

Neto, Augusto J. Leda

Lei de Kichhoff


     Vamos agora aprender outra lei fundamental para o entendimento de circuitos já que a lei de Ohm não pode ser empregada sozinha. As leis de Kirchhoff , para tensão (LKT) e para corrente (LKC), que permitem a solução através das metodologias de redução de circuitos a compreensão de qualquer rede elétrica.

     A lei de Kichhoff para corrente (LKC) diz que a soma das corrente que entram em um nó é igual a zero ou a soma das correntes que saem deste nó é igual a zero.




      Assim:

            ( 2 ) + ( 4 ) + ( - 1 ) + ( - i ) = 0
            i = 2 + 4 + ( - 1 )
            i = 5 A

     - A soma das correntes que entram em um nó é igual a zero.

     - A soma das correntes que entram em um nó é igual à soma das correntes que saem deste nó.


     A lei de Kichhoff para as tensões (LKT) diz que a soma das tensões em um percurso fechado é igual a zero.

     Neste circuito podemos ver o percurso fechado abcda escreveremos então a equação.

                        V1 + V2 + V3 = 0

     Ex: Calcule ix e Vx do circuito abaixo.

      Observando a rede, podemos perceber que para resolver o problema será necessária a aplicação do LKC e da LKT, pois temos quatro nós e uma malha fechada.

      A soma das correntes que entram no nó a, b, c e d e igual à soma das correntes que saem do nó. (LKC)

  
     Como na possuímos a tensão sobre o resistor de 3Ω utilizaremos a lei de Ohm.


     A soma das tensões em um circuito fechado é igual a zero. (LKT).


                                                                  Circuitos Elétricos.



quinta-feira, 8 de julho de 2010

O que é Eletrônica?

    O que é eletrônica?

    O que é afinal a eletrônica? Sabemos que existe, e que ela é fundamental para nossa vida, muito mais atualmente, onde a evolução tecnológica ocasionada pelo advento da micro e nano eletrônica impulsionaram os mais diversos setores da indústria, telecomunicações, controles, informática, etc.

   “Eletrônica é o estudo do controle de pequenas correntes elétricas para fazer com que todos os tipos de equipamentos eletrônicos funcionem”.

   Para entender o que é a corrente elétrica é necessário a compreensão da estrutura dos átomos. Os átomos são componentes compostos de partículas que são os prótons, elétrons e nêutrons, sendo que sua formação é composta por um núcleo, onde fica os prótons e nêutrons e a camadas ou níveis de energia onde orbita os elétrons. A camada mais externa fica os elétrons mais significativos, conhecidos como elétrons de Valencia.

    Todos os materiais encontrados na natureza são formados por diferentes tipos de átomos, cada qual com suas características diferentes, e uma das características mais importantes é o transporte de elétrons na ultima camada, os materiais que possuem esse comportamento elétrico podem ser classificados em: condutores, semicondutores e isolantes.

    Os condutores são elementos nos quais os elétrons possuem fraca ligação com o núcleo, deslocando-se a qualquer variação de potencial, temos o ouro, a prata, o cobre como os principais exemplos. De modo inverso temos os isolantes, esses tipos de matérias os elétrons possuem forte atração com o núcleo, ficando fortemente preso em suas ligações, exemplo de isolantes temos os a borracha a porcelana, a mica, etc. Os semicondutores são matérias intermediários, possuem em sua ultima camada quatro elétrons permitindo ligações covalentes, e temos como os principais exemplos o silício e o germânio, componentes fundamentais na eletrônica.

    Na ligação eletrônica dos semicondutores podemos observar na figura abaixo que não possuem elétrons livres, caracterizando-se por ser um isolante mais ao aumento da temperatura essa energia e capaz de romper a ligação.
     Atomo tetra valente.

    Podemos agora definir o que é corrente elétrica.

   A corrente elétrica é o deslocamento de elétrons ao longo de um condutor. Esse deslocamento é ocasionado pela diferença de potencial, ou tensão entre dois pontos.

    Os principais componentes eletrônicos são: resistor, capacitor, diodo, transistor, etc.

   Os equipamentos eletrônicos são formados por grandes números de circuitos elétricos todos com uma finalidade, atendendo todo o sistema. Então a eletrônica se dedica a controlar a corrente elétrica para que seja utilizada com um propósito, isso é feito com a criação de circuitos, esses circuitos são compostos dos componentes eletrônicos. Uma tensão gerada pela fonte faz uma corrente circular pelo circuito, e cada componente do circuito exercerá sua finalidade para que o equipamento funcione.

    Entendendo o que é eletrônica, podemos agora dividi-la em dois grandes ramos:

   Eletrônica Analógica – parte da eletrônica em que os sinais podem ter valores que variam de modo continuo em uma escala.

    Eletrônica Digita – A eletrônica digital é a parte da eletrônica que podem assumir valores discretos ou inteiros.

    Podemos dizer que a eletrônica analógica varia de forma continua, teremos então uma rampa, crescente ou decrescente, já a eletrônica digital varia em pulsos, teremos então a forma de uma escada. O estudo da eletrônica envolve o estudo dos circuitos analógicos e digitais e o seu comportamento para obtenção de determinado resultado para o funcionamento dos equipamentos eletrônicos, sendo que cada componente de um circuito estão recebendo, enviando ou controlando pequenas correntes elétricas, essas pequenas correntes elétricas podem ser analógicas ou digitais, dependendo da forma que o circuito foi projetado.

Elementos de Eletrônica Digital – Sistema Binário de Numeração.
Introdução a Álgebra Booleana. 
Álgebra de Booleana – Portas Lógicas Derivadas.

Álgebra Booleana - Postulados e Teoremas.

sexta-feira, 2 de julho de 2010

Princípios Básicos de Sensores



        Princípios básicos de Sensores.


    Elemento fundamental dos Sistemas de Automação, o sensor pode ser utilizado em controle de processos continuo ou discreto para converter a variável física de entrada em variável de sinal de saída para que seja mostrado, armazenado ou manipulado, servindo de entrada para dispositivos ou sistemas.

    A maioria dos sensores são transdutores elétricos, pois convertem a grandeza de entrada para uma grandeza elétrica, que pode ser medida e indicada por um sinal eletroeletrônico denominado de medidor. (Telecurso 2000).

   Para Rosário 2005, um sensor pode ser definido como um transdutor que altera sua característica física interna devido a um fenômeno físico externo.

    O sensor é um dispositivo capaz de monitorar a variação de uma grandeza física e transmite essa informação a um sistema de indicação que seja inteligível para o elemento de controle do sistema. (Telecurso 2000).

    Um sensor muda seu comportamento sob a ação de uma grandeza física, podendo fornecer direta ou indiretamente um sinal que indica essa grandeza e convertendo uma quantidade física em um sinal elétrico.(Dally, Riley e McConnel, 1993).

    Sensores são freqüentemente transdutores, que são dispositivos que convertem uma forma de energia em outra.

    Podemos definir sensores então como: o elemento que percebe o estado de variáveis que monitora durante os processos, informando aos sistemas de controle.

    O sinal de um sensor pode ser usado para detectar e corrigir desvios em sistemas de controle, e nos instrumentos de medição, que freqüentemente estão associados aos Sistemas de Controle de malha fechada.


Os Principais tipos de sensores utilizados na indústria são:

De Proximidade – mecânico, óptico, indutivo e capacitivo.

• De Posição e Velocidade – potenciômetro, LVTD, tacogeradores, potenciômetros absolutos e relativos.

• De força e Pressão – Indutivo, capacitivo, piezoelétrico, piezoresistivo.

De temperatura – Termopares, termoresistência (RTD), termistores.

• De vibração e Aceleração.


Principais Características dos sensores.

Linearidade: grau de proporcionalidade entre o sinal gerado e a grandeza física.

• Faixa de atuação: intervalos de valores da grandeza em que podem ser utilizados os sensores.


Classificação quanto aos tipos de variáveis controladas.

Sensores Contínuos – realizam medições continuas das variáveis.

• Sensores Discretos – apresentam apenas dois estados, “ligado ou desligado”.


Classificação quanto ao seu funcionamento.

• Auto alimentado ou passivo: o próprio elemento produz o sinal de saída, sem alimentação externa, exemplo desse sensor é o termopar, que converte a temperatura em sinal elétrico.

• Com alimentação externa ou ativo: Esse requer a alimentação de energia para obtenção do sinal de saída, podemos dar como exemplo o sonar, que emite um sinal para com a reflexão estimar a distância do objeto.



Rosário, João Mauricio, Princípios de Mecatrônica, ed. Prentice Hall, São Paulo, 2005.

Telecurso 2000, aula 07.