Introdução a Engenharia - Portal do Professor Leonardo Gonsioroski

Curso de Engenharia de
Controle e Automação
Leonardo Gonsioroski da Silva
([email protected])
Introdução a Engenharia| O Curso
O Curso...
O curso como em todas as engenharias, nos dois primeiros anos o forte
são as aulas de matemática, física, química e muita informática.
A partir do terceiro ano, misturam-se as disciplinas de engenharia
mecânica, eletrônica e computação.
Em mecânica, você estuda termodinâmica, 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.
Introdução a Engenharia| O Curso
O Curso...
As matérias específicas do curso de controle e Automação serão vistas
a partir do 6o período.
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.
Duração média: cinco anos.
Outros nomes: Eng. de Autom.; Eng. de Autom. e Contr.; Eng.de Autom.
Ind.; Eng. Ind. de Contr. e Autom.; Eng. Mecân.(autom. e sist.); Eng.
Mecatronica.
Introdução a Engenharia| O Curso
O Curso...
Em geral, o currículo do curso está organizado em três núcleos:
O básico é formado por disciplinas de matemática, química, física,
mecânica dos sólidos, informática, materiais, humanas, ambientais,
administrativas, econômicas e de expressão gráfica.
O profissionalizante genérico compreende disciplinas de análise de
sistemas, mecânica aplicada, eletricidade e eletrônica, modelagem,
simulação de sistemas físicos.
As disciplinas do núcleo profissionalizante específico apresentam
conteúdos sobre gestão de tecnologia, instrumentação para automação
e controle, processos e sistemas de fabricação, automação da
manufatura e controle de sistemas.
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O que faz um Engenheiro de Controle e Automação...
Desenvolve e executa projetos de automação industrial.
Projeta e opera equipamentos utilizados nos processos automatizados
de indústrias em geral.
Ocupa-se do gerenciamento de projetos de automação industrial e
comercial.
É o responsável pela programação das máquinas e pela adaptação de
softwares a os processos industriais.
Em empresas que já estão automatizadas, redimensiona, opera e
mantém os sistemas e equipamentos já instalados.
Introdução a Engenharia| O Mercado de
Trabalho
O mercado de trabalho é amplo?
O graduado pode trabalhar em diversos setores: como automobilístico,
químico e petroquímico, de alimentos e embalagens e de tecnologia da
informação (TI).
Os formados nessa carreira têm sido bastante requisitados pela
indústria médica e por hospitais públicos e privados, nos quais
gerenciam projetos de automação.
A área de meio ambiente é mais uma que precisa do engenheiro para
ajudar grandes indústrias a diminuir desperdícios, a fazer uso racional
da água e a reduzir a emissão de poluentes.
Introdução a Engenharia| O Mercado de
Trabalho
O mercado de trabalho é amplo:
Outro destaque fica por contados escritórios de arquitetura, que
contratam o graduado para participar do desenvolvimento de projetos
de casas e prédios inteligentes.
Para quem tem pós-graduação, um nicho importante é o ensino
universitário. Recentemente, a Universidade Federal de Santa Maria
(UFSM), no Rio Grande do Sul, e a Universidade Estadual Paulista
(Unesp), em São Paulo, abriram vagas para contratação de
professores.
A maior quantidade de empresas contratantes ainda está no eixo Rio –
São Paulo.
Introdução a Engenharia| O Mercado de
Trabalho
Áreas em que um Engenheiro de Controle e Automação pode atuar:
Automação comercial
Projetar sistemas automatizados de controle de equipamentos em
edifícios comerciais e em residências, como elevadores, iluminação, aparelhos de
ar condicionado e eletrodomésticos.
Automação industrial
Desenvolver e implantar projetos de automação em indústrias. Manipular
robôs industriais.
Bioprocessos
Projetar, construir e operar equipamentos empregados nas indústrias de
biotecnologia.
Informática
Projetar sistemas de informação e bancos de dados. Programar
equipamentos automatizados.
Introdução a Engenharia| Laboratórios
Os Laboratórios...
Controle e Automação – Prédio SD – Sala 300
Química Orgânica – Prédio SD – Sala 101
Física I - Prédio SD sala 103
Física II - Prédio SD sala 104
Física III - Prédio SD sala 107
Informática – Prédio AR – 2º. Andar
Química Geral - Prédio SD – Sala 101
Fenômenos de Transportes – Prédio SD – Sala T106
Hidráulica/Saneamento/Proc. Químicos – Sala AR 106
Introdução a Engenharia| Laboratórios
Engenharia de Controle e Automação
Baseia-se na modelagem matemática de sistemas, analisando o seu
comportamento dinâmico, e usando a teoria de controle para calcular
os parâmetros de um controlador que faça o sistema evoluir da forma
desejada.
Se concentra, acima de tudo, na automação de uma planta, que é fazer
um processo manual tornar semi-automático ou totalmente automático.
A automação é completa quando toda uma linha de produção funciona
do começo ao fim sem a intervenção humana, agindo apenas pelo
controle das próprias máquinas e controladores.
Para obter a automação de um sistema é necessário conseguir uma
visão global do processo produtivo, o que faz o profissional da área
usar informações que relacionem áreas de conhecimento distintas,
como é o caso da mecânica, da elétrica e da ciência da computação.
Introdução a Engenharia| Laboratórios
História da Engenharia de Controle e Automação
O surgimento da Engenharia de Controle e Automação é uma
tendência observada há muito tempo.
Desde o surgimento dos primeiros relógios mecânicos, até as primeiras
máquinas a vapor já se notava uma evolução gigantesca e rápida na
área da automação.
A Revolução Industrial gerou profundo impacto no processo produtivo e
no desempenho industrial e a Engenharia de Controle e Automação
passou a ter um papel decisivo.
A tecnologia de Controle gerou um grande aumento na competitividade
nas mais diversas áreas enquanto que a Automatização dos processos
aumentou significativamente a produtividade e qualidade dos produtos.
Introdução a Engenharia| Laboratórios
História da Engenharia de Controle e Automação
Um grande crescimento na demanda por tecnologia ocorreu e ainda
ocorre motivado pela indústria bélica.
A indústria automobilística é um bom exemplo de como este setor cria
desafios e soluções por meio de desenvolvimento de tecnologia de
ponta.
Um outro exemplo mais recente da evolução do Controle e Automação
é na área espacial, devido a necessidade de construção de sistemas de
controle precisos e de alta complexidade para guiar os foguetes,
sondas e naves espaciais.
Introdução a Engenharia| Sistemas de
Introdução aos Sistemas de Controle
Controle
Os Sistemas de controle são parte integrante da sociedade moderna.
Diversas aplicações nos rodeiam:
O lançamento de foguetes e naves espaciais em órbitas terrestres
O esguicho de água de refrigeração em um componente metálico
usinado automaticamente.
Um elevador que se desloca para um determinado andar, quando
é pressionado o botão do andar.
Os sistemas de controle também existem naturalmente. No interior de
nossos corpos existem diversos sistemas de controle. A pupila dos olhos,
o pancreas, etc.
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Definição de Sistema de Controle
Controle
“ Sistema que mantém a relação entre uma saída e uma entrada de
referência comparando-as e utilizando a diferença como meio de
controle.” (Ogata)
“ Um sistema de controle consiste em subsistemas e processos, construídos
com o objetivo de se obter uma saída desejada com desempenho desejado,
para uma entrada específica fornecida.” (Normam Nise)
Introdução a Engenharia| Sistemas de
Controle
Exemplo de um Elevador
Introdução a Engenharia| Sistemas de
Classificação dos sistemas de Controle
Controle
a) Sistema Linear: Um sistema de controle é dito linear se a ele se aplica o
princípio da superposição. O princípio da superposição estabelece que o resultado
produzido por duas forças de excitação diferentes é igual a soma das respostas
individuais.
b) Sistema Não Linear: Quando não é aplicável o princípio da superposição.
Sistemas não lineares podem ser linearizados através da expansão da função não
linear em uma série de Taylor em torno de um ponto de operação.
c) Sistemas Contínuos: São aqueles em que todas as variáveis do sistema são
funções de um tempo t contínuo.
d) Sistemas Discretos: Envolvem uma ou mais variáveis que são conhecidas em
um instante de tempo discreto.
e) Sistemas monovariáveis: Sistemas que possuem apenas uma entrada e uma
saída. Ex.: sistemas de controle de posição.
f) Sistemas multivariáveis: sistemas com várias entradas e várias saídas.
Introdução a Engenharia| Sistemas de
Configuração dos sistemas
Controle
Sistemas de Malha Aberta: Os sistemas de malha aberta utilizam um
controlador ou atuador de controle para obter a resposta desejada. É um
sistema sem retroação.
Sistemas de Malha fechada: Um sistema de controle de malha fechada usa
uma medida da saída e a retroação deste sinal para compará-lo com a saída
desejada.