ALGORITIMO DO CONTROLE

No algoritmo para determinação da altura do nível de líquido, em que a medição ocorre no tanque, inicialmente foi criado uma variável de segurança, que tem a função de impedir que o motor seja acionado quando o mesmo já se encontra ligado, o mesmo princípio também serve para o desligamento, a fim de evitar problemas no inversor de frequência. A variável Estado foi criada para receber a informação sobre o posicionamento da chave de nível de liquido, e por estar conectada a uma porta digital do Arduino possui apenas dois valores possíveis de leitura, um ou zero, sendo um para o quando a chave estiver ativada e zero para a chave desativada. Assim, com a combinação dessas duas variáveis é possível controlar o acionamento do inversor de frequência, como demonstrado no fluxograma da Figura 13.

Figura 13 – Fluxograma do algoritmo de controle

3.4 INVERSOR DE FREQUÊNCIA

O modelo do inversor de frequência utilizado no protótipo é o CFW100, mostrado na Figura 14, que é um acionamento de velocidade variável utilizado para motores de indução trifásicos, os seus valores de frequência podem atingir de 0,0 a 300 Hz, com isso permitindo o controle de partida e parada de motores elétricos.

Figura 14 – Inversor de frequência modelo CFW100

Fonte: http://old.weg.net/br. Acesso em maio/2017.

O modelo CFW100 além de possuir diversas funções, proporciona algumas opções de conexões de controle, como suas quatro entradas digitais, como mostrado nas Figuras 15 e 16, que permitiram a ligação com o Arduino e possibilitou o controle de acordo com o que foi programado. Esse tipo de inversor de frequência possui uma gama de parâmetros que precisam ser ajustados para seu funcionamento, como por exemplo os parâmetros de frequência, sentido de rotação do motor, alarmes de segurança, dentre outros. No presente trabalho foram alterados alguns parâmetros da sua configuração utilizada anteriormente, demonstrado na Tabela 1, com o objetivo de trocar o acionamento local pelo o acionamento remoto.

Figura 15 – Entradas digitais do inversor de frequência modelo CFW100

Fonte: http://old.weg.net/br. Acesso em maio/2017.

Figura 16 – Localização das Entradas digitais no inversor de frequência.

Fonte: http://old.weg.net/br. Acesso em maio/2017.

Tabela 1– Parâmetros para serem alterados no inversor de frequência.

Parâmetro utilizado modificado

P220 – Seleção fonte 0 – Sempre local 4 - Dlx

P221 – Seleção Referência 0 – Sempre local 1 – AI1

P263 – Função da entrada digital 1 0 – Sem função 6 – Liga P264 – Função da entrada digital 2 0 – Sem função 7 - Desliga

Fonte: Autor

3.5 INSTRUMENTAÇÃO DO PROTÓTIPO

A Figura 17 ilustra as ligações necessárias para que ocorra o controle, onde é possível visualizar, a ligação da chave de nível de liquido com uma porta digital do Arduino, sendo esse o responsável pelo valor gerado para a variável Estado, que acarretará no acionamento ou não dos relés, que por sua vez estão conectados as portas digitais do inversor de frequência.

Na Figura 17 também é possível verificar a aplicação do resistor de 220Ohms, que tem a função de manter o sinal que vem chave em nível baixo, ou seja, valor zero para quando a chave estiver aberta. Pois, caso o pino do Arduino não seja ligado em nenhuma tensão de referência, alguns ruídos gerados podem afetar a interpretação do valor gerado.

Em relação as portas digitais do Inversor de frequência, nota-se as ligações com os relés, a primeira porta com o primeiro relé, sendo esse o responsável pelo acionamento do motor, já a segunda porta, responsável pelo desligamento. A última porta do inversor de frequência representa o ground do inversor, que está conectado ao ground do Arduino, assim fechando o circuito.

Figura 17 – Esquemático das ligações do Arduino com inversor

CAPÍTULO IV:

4. RESULTADOS E DISCUSSÕES

Esse capítulo apresenta o comparativo entre o protótipo sem o controle e o depois com o protótipo instrumentado, com o objetivo de mostrar o seu funcionamento e os resultados atingidos.

Após a implementação do algoritmo e instrumentação do protótipo, o resultado foi a obtenção de um controlador que segue as instruções teóricas apresentadas pela bibliografia. A fim de demonstrar de maneira simples e didática o controle do tipo on/off aplicado ao protótipo de uma unidade de bombeio mecânico.

O sistema de controle do protótipo da unidade de bombeio mecânico funcionou adequadamente, segundo os parâmetros propostos pelo projeto, sua aplicabilidade se encaixa na proposta de controle de pump-off como citado anteriormente, e expostas como objetivos no presente trabalho.

4.1 ESTUDO DE CASO

A Tabela 2 apresenta os dados comparativos entre os custos anuais do protótipo com o controlador e sem o controlador, os dados de consumo energético foram retirados do manual do fabricando do motor. O estudo de caso simulou que o poço só apresentou nível dinâmico adequado para produzir 12 horas por dia. Além da representativa economia de energia, os equipamentos apresentarão um menor desgaste, visto que, só estarão em funcionamento com o nível dinâmico adequado, quando estiver com aplicação do controlador.

Tabela 2– Dados do consumo energético do motor WEG.

Indicadores Com controlador Sem controlador

Custo unitário (R$/KWh) 0,197 0,197

Horas de operação ano 4.380 8.760

KWh médio consumido 33 33

Consumo anual (KWh) 144.540 289.080

4.2 INSTALAÇÃO DO CONTROLADOR

Na Figura 18 pode-se visualizar a instrumentação do controle aplicado no protótipo, além de indicar a ligação do relé com o inversor de frequência.

Figura 18 – Controlador instalado.

A Figura 19 demonstra a localização da chave de nível de liquido, pois, como citado anteriormente não foi possível sua instalação no interior do poço.