Você sabe o que é Automação Industrial? E como essa é aplicada diante de um ambiente fabril e quais são os componentes principais a serem utilizados?
Este artigo visa explicar a você a funcionalidade da automação industrial, evidenciando um pouco da história e do atual cenário dessa instrumentação. Além disso, é fundamental esclarecer quais os diferentes tipos de automação e quais os equipamentos utilizados para que uma automação seja efetiva.
O DESENVOLVIMENTO DA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL E O ATUAL CENÁRIO
Durante a Primeira Revolução Industrial, a automação industrial desenvolveu seus primeiros passos, visto que nesse período, ocorreu a idealização dos primeiros processos de automação, em que as tarefas manuais e repetitivas seriam substituídas por máquinas adaptadas movidas a vapor.
Posteriormente, a Segunda Guerra Mundial colaborou com o desenvolvimento da tecnologia, possibilitando no pós-guerra o desenvolvimento de maquinários com comandos numéricos e sistemas de controle de processos, além da origem de circuitos integrados análogicos.
Figura 1: Exemplo de um comando numérico atual
Olhando para a segunda metade do século XX, computadores comerciais passaram a serem utilizados como controladores de sistemas industriais. No entanto, a dificuldade de programação, resultaram na substituição desses por Controlador Lógico Programável, que é focado para processos industriais, diferentes dos computadores.
Com o decorrer do tempo, a automação industrial evoluiu juntamente com os circuitos e computadores, em que esses passaram a ter maior capacidade de processamento. A partir disso, sistemas de automação tornaram-se mais confiáveis e ágeis, o que possibilitou a redução de custos e maior segurança para a indústria em geral.
No atual cenário, a automação industrial é englobada pela indústria 4.0, que tem como uma de suas bases a descentralização do controle dos processos de produção, em que a automação aliada com a tecnologia possibilita a conexão desses processos produtivos, assim aprimorando e agilizando a produção da indústria e a redução de custos e tempo.
Figura 2: A relação propiciada pela Indústria 4.0
MAS AFINAL, O QUE É AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL?
A automação industrial baseia-se na utilização de tecnologias para realização de tarefas a partir do controle de mecanismos, com o objetivo de otimizar processos produtivos. Ela integra as áreas de eletrônica e mecânica, sendo responsável por aumentar a produtividade e propiciar maior segurança às indústrias. Consiste também na transferência de trabalhos manuais e humanos para trabalhos realizados por um conjunto de elementos tecnológicos, visando sempre a segurança e qualidade do processo em que está sendo aplicada.
Sabe-se que cada vez mais os processos industriais requisitam maior capacidade produtiva, bem como redução de custos, demandando assim maior número de máquinas automatizadas em suas linhas de produção. Esse fator se alinha também a diminuição do custo de componentes necessários para automação, a padronização e a qualidade de um determinado produtor, além da segurança do operador quando esse necessita atuar em trabalhos perigosos.
Analisando o passado de sistemas em que a automação era aplicada, esses sistemas eram fechados, o que implicava no controle de um único processo a ser designado em sua instalação. No entanto, com o decorrer do tempo, esses sistemas tornaram-se abertos, capazes assim de abranger mais processos de forma a otimizar todo um sistema fabril. É possível dizer que na atualidade um sistema de automação industrial é composto por duas partes:
Parte Operacional
A parte operacional consiste em elementos que fazem com que a máquina se mova conforme especificado ou execute uma tarefa desejada, sendo assim a parte que atua diretamente no processo.
Esses elementos são dispositivos de acionamento ou pré-acionamento, como motores, cilindros, válvulas e compressores, além de equipamentos de detecção, como sensores de temperatura ou visão, por exemplo.
Parte de Controle
A Parte de Controle é responsável pela programação da ação dos dispositivos citados anteriormente, sendo o cérebro do sistema de automação. Ela pode ser aplicada com o auxílio do CLP.
Essa parte é capaz de se comunicar com todos os componentes que compõem o sistema possibilitando o reconhecimento das entradas, processamento da lógica e atualização das saídas.
TIPOS DE AUTOMAÇÃO
Como já dito, a automação industrial evolui juntamente com o desenvolvimento de tecnologias. A partir disso, passa a existir diferentes tipos de automação em indústrias, divergindo pela forma a qual o produto é criado.
Citaremos dois tipos de automação que são geralmente aplicadas:
Automação Fixa
Este tipo de automação baseia-se na ausência de customização do produto final, visto que a configuração de controle não pode ser alterada após a sua criação.
Esse sistema é ideal para criação de produtos idênticos e em grande volume. Além disso, demanda um menor custo de implementação, porém, como dito, não é possível readequar o processo de produção a fim de criar um produto diferente.
Figura 3: Exemplo de uma automação fixa – Produção de Bebidas
Fonte: Jornal Grande Bahia
Automação Programável
Esse sistema de automação é ideal para indústrias com processo produtivos que necessitam de diferentes produtos finais, ou seja, possuem um portfólio diversificados de produtos.
Para este caso, tanto o software quanto o equipamento podem ser reprogramados, possibilitando assim diferentes sequências de operações, visando a configuração do produto a ser fabricado. Assim, basta selecionar um diferente programa no controlador para que o produto desejado seja feito.
A desvantagem relacionada a esse sistema é o tempo a ser gasto para a reconfiguração do programa, sendo que se não houver um bom planejamento, pode se gastar bastante tempo para executar.
COMPONENTES QUE PODEM SER UTILIZADOS PARA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
Sensores e Transdutores
Esses componentes estão atrelados a parte operacional da automação industrial, sendo responsáveis por captar uma informação externa, bem como distinguir a variação de certas magnitudes e o próprio estado físico de outros componentes presentes no sistema de automação.
Detalhando um pouco sobre cada componente, os sensores são encarregados pela captação de variações do meio (fenômenos naturais) em que estão presentes, obtendo assim uma informação. Já o transdutor utiliza dessa variação e converte em magnitude elétrica, traduzindo essa informação para o sistema automatizado. Essas definições nos permite afirmar que muitos sensores atuais são transdutores também, mas nem todos os transdutores são sensores.
Figura 4: Transdutor de Pressão
Figura 5: Sensor de Umidade
Atuadores
Atuadores estão ligados também a parte operacional, esse tipo de componente consiste em dispositivos ou equipamentos capaz de converter energia em movimento, seja ela de fonte elétrica, pneumática e hidráulica. Os atuadores normalmente são usados em aplicações industriais e através dos sistemas de transmissão, essa energia gerada pelo atuador é enviada para outros processos para que haja movimento.
Para o caso do atuador hidráulico e pneumático, esses são acionados por fluídos em movimento, sendo o hidraúlico por óleo e o pneumático por ar comprimido. Por fim, o atuador elétrico é acionado por energia elétrica, como o próprio nome especifica.
Figura 6: Exemplo de um atuador pneumático
Placas de Circuito Impresso
São placas desenvolvidas para executar uma única lógica, não podendo ser alterada durante todo o tempo de utilização. Depois de serem projetadas, são implementadas em circuitos impressos e alocadas no sistema de automação industrial para realizar sua função, sendo essa escolhida pelo projetista.
Figura 7: Exemplo de uma placa de circuito impresso
Controladores Lógicos Programáveis (CLPs)
Na automação industrial, o CLP é considerado como o cérebro do sistemas, visto que esse é responsável pelo controle de todos os equipamentos e processos envolvidos. O diferencial desse dispositivo é o fato de ter sido construído especificamente para ambientes industriais dos mais variados tipos, possuindo características de um computador.
O CLP também possui alta flexibilidade, sendo que possibilita a expansão de comunicação, entradas e saídas que também pode ser realizada com diferentes dispositivos industriais.
Algumas vantagens apresentadas pelo uso do CLP são:
- Equipamento com escala reduzida;
- São hardwares construídos em grande escala;
- Controle estruturado e distribuído;
- Comunicação com diferentes dispositivos;
- Fácil instalação e manutenção.
Figura 8: Exemplo de um CLP
Como descrito ao decorrer do artigo, os sistemas automatizados são essenciais para um ambiente industrial, visto que de princípio possibilita a otimização e aceleração do processo produtivo, sem abdicar da segurança e da qualidade. Além do aumento da capacidade produtiva, a automação permite uma visualização do macro do ambiente do negócio, tornando possível a execução de análises, monitoramentos e controle de todas as etapas produtivas.
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Lucas Ferreira da Silva
Diretor de Marketing
