Apostila-AC-controle-industrial

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Ano Letivo 2023/2024 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
AUTOMAÇÃO E CONTROLE 
 
EltonReis 
265 44 98 - E-mail:etecnica.assomada@hotmail.com 
A revolução industrial é caracterizada pela substituição do trabalho muscular do homem pelas máquinas motrizes ou 
seja a mecanização. 
 
 
A Automação introduz a mecanização não só desses trabalhos, mas também dos trabalhos mentais. 
▪ Automação provem do latim Automatus, que significa mover-se por si. 
▪ Automação é um sistema automático de controlo pelo qual os mecanismos verificam o seu próprio 
funcionamento, efetuando medições e introduzindo correções, sem a necessidade da interferência do homem. 
▪ Automação é a aplicação de técnicas computorizadas ou mecânicas para diminuir o uso de mão-de-obra em 
qualquer processo, especialmente o uso de robôs nas linhas de produção. 
A automação diminui os custos e aumenta a velocidade da produção. 
 
▪ Automação é a tecnologia pela qual um processo ou procedimento é efetuado sem assistência humana. 
 
▪ Automatismo é todo o dispositivo eléctrico, electrónico, pneumático ou hidráulico capaz de por si só controlar 
o funcionamento de uma máquina ou processo. 
 
1. PRINCIPAIS RAMOS DE AUTOMAÇÃO 
✓ Automação Industrial – Ramo da automação onde as técnicas são aplicadas ao controle e optimização de um 
determinado processo industrial, como a extração de minérios, produção de madeira, produção de celulose, 
refinaria de petróleo, etc. 
✓ Automação Comercial – Ramo da automação onde ocorre a aplicação de técnicas específicas na optimização 
de processos comerciais, geralmente utilizando-se mais software do que hardware, tais como: sistemas 
controle de estoques, contas a pagar e receber, folha de pagamentos, identificação de mercadorias por códigos 
de barras ou por rádio frequência RFID, etc. 
✓ Automação Residencial – Aplicação de técnicas de automação para melhoria no conforto e segurança de 
residências e conjuntos habitacionais, tais como: Controle de acesso por biometria, porteiro e portões 
electrónicos, circuitos Fechados de Televisão (CFTV), controle de luminosidade de ambientes, controle de 
humidade, temperatura e ar condicionado, etc. 
2. OBJETIVOS DA AUTOMAÇÃO 
I. Melhoria em qualidade do produto 
– Os homens são sujeitos a erros devido ao cansaço ou à distração e agem cada um diferente do outro. O 
mecanismo automático, pelo contrário, não sofre tal defeito. Assim sendo, aos mesmos estímulos, reage de 
maneira sempre igual, durante as 24 horas do dia, o que quer dizer, em termos de qualidade do produto, melhoria 
quanto a uniformidade. 
II. Aumento em quantidade da produção 
– A melhoria da operação evita as perdas por falhas humanas e economiza matéria-prima, energia e mão-de-
obra, propiciando portanto aumento de produtividade. 
 
III. Diminuições dos Custos 
– Atualmente, com a instituição de livre concorrência entre empresas, dois fatores são determinantes no sucesso 
destas: qualidade dos produtos fabricados e o seu custo, quanto maior for a concorrência menor será o custo. 
 
IV. Segurança 
– Dadas as razões acima mencionadas, o sistema com dispositivos automáticos garante operação mais segura. 
 
V. Maior Flexibilidade 
– O tempo de vida de uma empresa não se mede apenas pela qualidade e baixo custo dos bens produzidos. É 
necessário que seja capaz de se adaptar ao fator moda e à inovação. Deste modo a tecnologia de produção tem 
que se tornar “flexível” ou seja, rapidamente e sem grandes investimentos, passar da produção de um 
determinado bem para outro. 
 
VI. Integração 
– É fundamental na indústria a integração de todos os fatores envolvidos na produção. Os diferentes tipos de 
redes de comunicação entre computadores permitem que a informação flua de uma forma automática desde os 
gabinetes de projeto aos de gestão, passando desde o controlo de stocks de matérias-primas e encomendas, até 
às linhas de fabrico e seus equipamentos de controlo locais. 
 
3. TIPOS DE AUTOMAÇÃO 
 
▪ Automação fixa é caracterizada pela rigidez da configuração do equipamento. Uma vez projectada determinada 
configuração de controlo, não é mais possível a sua alteração sem modificações no circuito físico. 
 
▪ Automação programável é automação em que o equipamento é projectado com a capacidade de se ajustar a 
alterações da sequência de fabrico quando se pretende alterar o produto final. A sequência de operações é 
controlada por programas. Novos produtos exigem novos programas. 
 
▪ Automação flexível é uma extensão da automação programável. Um sistema flexível de produção é capaz de 
produzir uma determinada variedade de produtos sem perda significativa de tempo de produção para 
ajustamentos entre tipos diferentes. Assim, o sistema pode produzir várias combinações de produtos sem 
necessidade de os organizar em lotes separados. 
 
4. NÍVEIS DE AUTOMAÇÃO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Coordenação da Gestão 
Controlo 
Monitorização 
Proteção 
Arranque 
Fecho 
Optimização Optimização 
Controlo 
Monitorização 
Proteção 
Processo 1 Processo n 
Nível alto 
 
Nível baixo 
 
Diferentes níveis de automação 
.
Nível médio 
 
Processo 
... 
... ... 
... 
5. ESTRUTURA DOS SISTEMAS AUTOMÁTICOS 
Um sistema automático é constituído por duas partes: 
▪ Parte operativa (ou de potência) 
▪ Parte de comando. 
 
6. DISPOSITIVOS DE AUTOMAÇÃO 
▪ Dispositivo Automático (parte operativa), (ex. sensor) que observa o resultado do trabalho e dá essa informação 
ao dispositivo principal. 
 
▪ Dispositivo Principal (parte de comando) compara a informação com o objectivo desejado. 
A Acão refletida entre os dois dispositivos chama-se realimentação ou feedback. 
 
7. TECNOLOGIAS DOS AUTÓMATISMOS 
Os automatismos que constituem a parte do comando, de acordo com a sua tecnologia, podem classificar-se em 
dois grupos: 
▪ Tecnologias cablada; 
▪ Tecnologias programadas. 
▪ Tecnologia cablada 
Com uma tecnologia cablada, o automatismo é realizado por módulos ligados entre si. A funcionalidade do automatismo 
fica inteiramente definida pela implementação física do mesmo. 
Com este tipo de tecnologias, os automatismos são implementados com base em dispositivos pneumáticos, hidráulicos, 
eléctricos e electrónicos. 
Desvantagens da tecnologia cablada: 
▪ Em geral ocupa muito espaço 
▪ Pouca flexibilidade para alteração 
▪ Dificuldade de identificação e resolução de avarias 
▪ Não está adaptada a funções complexas de controlo. 
▪ Tecnologia programada 
Com uma tecnologia programada, o automatismo é realizada através da programação dos seus elementos constituintes. 
O funcionamento obtido resulta da programação efectuada, ou seja, são máquinas que essencialmente procedem a 
tratamento de informação. 
 
 
 
8. FUNÇÕES DE AUTOMAÇÃO 
 
▪ Monitorização da segurança: proteger operadores humanos e o equipamento. 
 
▪ Manutenção e diagnóstico de reparação: tem a função de diagnosticar os defeitos e avarias, comunicando-
as para as reparações necessárias. 
 
▪ Deteção e recuperação de erros: diagnostica os erros e toma acções correctivas para que o sistema retoma a 
sua operação normalmente. 
 
9. PROCESSO 
▪ São sequências de operações em um conjunto de máquinas e/ou equipamentos necessários para a manufatura 
de um produto. 
 
10. TIPOS DE PROCESSOS 
▪ Processo não automatizado – controle do nível local através de válvula com volante. 
▪ Processo sema automatizado – controle de nível através da válvula com atuador para acionamento remoto. 
▪ Processo totalmente automatizado – controle de nível através da válvula com atuador e controlador 
automático. 
11. PARTES FUNDAMENTAIS DA REGULAÇÃO AUTOMÁTICA 
As partes fundamentais da regulação automática são: 
▪ Tomadas de impulso (sensores) 
▪ Reguladores (actuadores) 
▪ Elementos finais de controlo (válvulas) 
 
 
 
▪ Tomadas deImpulso (elementos sensores) 
É o primeiro passo da regulação. Essa função é feita por elemento sensível, elemento primário ou elemento de 
medição. Como exemplo, corresponderia o tato do corpo humano. 
 
Tomadas de Impulso São os elementos responsáveis pela leitura do estado em que o processo se encontra. 
 
Os sensores (ou transdutores) medem grandezas mecânicas como de posição, de velocidade e aceleração; grandezas 
físicas como de temperatura, de fluxo, de nível e de pressão; grandezas químicas como de concentração, entre outras. 
 
Eles enviam para o controlador a actual situação do processo para que este possa tomar as medidas necessárias. 
 
▪ Reguladores (elementos actuadores) 
São cérebros dos sistemas de regulação. A eles chegam as informações das medidas efectuadas pelas tomadas de 
impulso. Comparam essas medidas com um valor desejado e em seguida enviam um sinal para o elemento de 
controlo, em geral uma válvula. 
 
▪ Reguladores (elementos actuadores) 
São os elementos ativos que atuam sobre uma grandeza física do processo, atendendo a comandos que podem ser 
manuais ou automáticos. 
São exemplos de actuadores: cilindros pneumáticos (pneumática), cilindros hidráulicos (Hidráulica), motores, 
válvulas e aquecedores eléctricos. 
 
▪ Elementos finais de controlo (sistemas de controlo) 
São as válvulas de controlo, servem de intermediário entre tomadas de impulso e reguladores, ou seja, corrigem o 
erro causado pela tomada de impulso. 
São aqueles que unem o resultado da leitura dos elementos sensores com a ação dos elementos atuadores. 
 
Eles recebem as informações lidas dos sensores para saber o actual estado do processo, executa cálculos e lógicas 
predefinidas (também chamadas de lei de controle) e envia o resultado para os actuadores, de modo que a situação 
actual do processo seja modificada para que se atinja um ponto de operação próximo do desejado. 
 
A figura em baixo ilustra o exemplo das partes da regulação automática 
 
 
 
 
 
 
 
http://pt.wikipedia.org/wiki/Transdutores
http://pt.wikipedia.org/wiki/Posi%C3%A7%C3%A3o
http://pt.wikipedia.org/wiki/Velocidade
http://pt.wikipedia.org/wiki/Acelera%C3%A7%C3%A3o
http://pt.wikipedia.org/wiki/Temperatura
http://pt.wikipedia.org/wiki/Fluxo
http://pt.wikipedia.org/wiki/N%C3%ADvel
http://pt.wikipedia.org/wiki/Press%C3%A3o
12. TIPOS DE SISTEMAS DE CONTROLO 
Existem dois tipos de sistemas de controlo: 
▪ Malha Fechada ou Cadeia Fechada 
▪ Malha Aberta ou Cadeia Aberta 
Malha fechada ou cadeia fechada 
É aquela em que o ciclo se repete continuamente, o instrumento recebe a informação da medida, compara-a com 
um valor desejado e, conforme a diferença (erro), age sobre a válvula que provoca uma correção. 
Na malha fechada existe uma realimentação. 
 
Malha aberta ou cadeia aberta 
É aquela em que o ciclo não repete, por outro lado não existe a realimentação. 
Desvantagem da malha aberta 
Existe o risco do atuador não atuar de forma pretendida. 
Desvantagem da malha fechada 
Mais complexo e mais caro. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13. TOMADAS DE IMPULSO- SENSOR 
O princípio de funcionamento das tomadas de impulso baseia-se fundamentalmente na medição das variáveis que se 
pretende controlar, através de dispositivos tipo sensor, transdutor, detetor, medidor, etc. 
Um sensor é um dispositivo tecnológico, sensível, que deteta, ou sente, um sinal ou condição física e compostos 
químicos. 
Um sensor é geralmente definido como um dispositivo que recebe e responde a um estímulo ou um sinal. Porém os 
sensores artificiais são aqueles que respondem com sinal eléctrico a um estímulo ou um sinal. 
Além de outras aplicações, os sensores são largamente usados na medicina, indústria e robótica. 
Como o sinal é uma forma de energia, os sensores podem ser classificados de acordo com o tipo de energia que detetam. 
Por exemplo: 
▪ Sensores de luz: células solares, foto díodos, foto transístores, tubos fotoelétricos, sensor de imagem, etc. 
▪ Sensores de som: microfones, sensores sísmicos, etc. 
▪ Sensores de temperatura: termómetros, termopares, resistores sensíveis a temperatura, termómetros bimetálicos 
e termóstatos. 
▪ Sensores de calor: bolómetro e calorímetro. 
▪ Sensores de radiação: contador Geiger e dosímetro. 
▪ Sensores de resistência elétrica: ohmímetro. 
▪ Sensores de corrente elétrica: galvanómetro e amperímetro. 
▪ Sensores de tensão elétrica: eletrolítico e voltímetro 
▪ Sensores de potência elétrica: wattímetro 
▪ Sensores de pressão: barómetro, barógrafo, indicador da velocidade do ar, etc. 
▪ Sensores de fluxo de gás e líquido: sensor de fluxo, medidor de fluxo, gasómetro, sensor de fluxo de massa, etc. 
▪ Sensores químicos: elétrodo ion-selectivo, elétrodo de vidro para medição de pH, sonda lambda, etc. 
▪ Sensores de movimento: arma radar, velocímetro, tacómetro, coordenador de giro, etc. 
▪ Sensores mecânicos: sensor de posição, chave, etc. 
▪ Sensores de proximidade: Um tipo de sensor de distância, porém menos sofisticado, apenas deteta uma 
proximidade específica. Uma combinação de uma foto célula e um LED ou laser. Suas aplicações são nos 
telefones celulares, detecção de papel nas fotocopiadoras entre outras. 
▪ Sensores de distância (sem contacto): Uma série de tecnologias podem ser aplicadas para captar as distâncias. 
 
Malha Fechada 
Malha Aberta 
14. TOMADAS DE IMPULSO – TRANSDUTOR 
TRANSDUTOR 
Um transdutor por sua vez é um dispositivo que converte um tipo de energia em outra não necessariamente em um sinal 
eléctrico. Muitas vezes um sensor é composto de um transdutor. 
Na definição mais completa, um transdutor é um dispositivo que recebe um sinal e o retransmite, independentemente 
de conversão de energia. 
Exemplos de transdutores 
✓ Alto-falante 
✓ Antena 
✓ Célula fotoelétrica 
✓ Dínamo 
✓ Foto célula 
✓ Gerador 
✓ Lâmpada 
✓ Microfone 
✓ Motores 
✓ Termómetro 
✓ Tacómetro, etc. 
 
15. TOMADAS DE IMPULSO – MEDIÇÃO 
MEDIÇÃO 
▪ Método de Medição: é uma sequência lógica de operações, descritas genericamente, utilizadas na execução de 
medições. 
▪ Métodos analógicos: exemplo, a medição directa de uma tensão contínua com um voltímetro; os registradores 
galvanómetros (sismógrafo ou um electrocardiógrafo) e os osciloscópios. 
▪ Métodos digitais: exemplo, multímetro digital, contador digital, etc. 
▪ Método diferencial: é medida a diferença entre duas grandezas, por exemplo, a diferença de potencial entre os polos 
de um gerador. 
▪ Métodos indirectos: exemplo, medição de uma resistência recorrendo a lei de ohm (R = U/I). 
 
CARACTERISTICAS BÁSICAS DO MÉTODO DE MEDIÇÃO 
As caraterísticas básicas do método de medição são: 
▪ Velocidade nas respostas 
▪ Exatidão