7. Sistemas de controlo, comunicação e gestão
7.4 Gestão integrada entre sistemas de bombeamento
situadas a uma grande distância praticamente ilimitada uma da outra. A rede telefónica pública também permite autorizar outras entidades, tais como fornecedores de equipamentos e empresas de serviços, a acederem a uma estação elevatória com objectivos específicos. A moderna tecnologia de telecomunicações GSM constitui uma solução apelativa para o controlo e monitorização remotos de estações exteriores localizadas a grandes distâncias do centro de controlo. A tecnologia GSM constitui frequente- mente a melhor alternativa para adaptação de instalações já existentes, uma vez que a instalação de linhas de acesso de PSTN é dispendiosa e a sua disponibilidade poderá estar limitada. Todas as tendências indicam que as comunicações por modem GSM irão tornar-se cada vez mais populares no futuro.
7.3.2.3 Transferência de alarmes
Os alarmes provenientes de uma estação exterior são trans- feridos para o centro de controlo, em cuja base de dados são armazenados todos os alarmes recebidos. O software de administração em execução no computador do centro de controlo efectua a categorização automática dos alarmes, bem como o agendamento das tarefas do pessoal técnico de serviço, o que lhe permite transferir o alarme
para a pessoa certa no momento exacto (caso o alarme esteja categorizado para transferência). Ocasionalmente, o computador do centro de controlo também está equipado com uma impressora separada para os alarmes, cuja função é imprimir todos os alarmes para análise posterior. Normalmente, os alarmes são transferidos para o telefone GSM do técnico de serviço sob a forma de uma mensagem SMS (de texto). Para além do texto do alarme, esta mensagem poderá incluir informações mais detalhadas sobre o estado da estação de bombeamento (em funciona- mento/parada/falha), o volume de bombeamento durante o dia, o tempo de funcionamento das bombas, outros alarmes activos (configurados para não serem transferidos), etc. Os alarmes também podem ser transferidos por pager. O computador do centro de controlo cria o texto do rela- tório de alarme, contacta o operador do pager e envia a mensagem que será apresentada no pager. Tipicamente, a mensagem contém informações codificadas sobre a identi- dade da estação e o tipo de alarme emitido.
7.4 Gestão integrada entre sistemas de
bombeamento
Fig. 2 - Painel de supervisão de gestão integrada
7.4.1 Monitorização e gestão de sistemas
mistos
7.4.1.1 Controlo e monitorização de estações de
bombeamento
Todas as estações de bombeamento, quer trabalhem indi- vidualmente quer façam parte de uma rede de abasteci- mento ou de rega, composta por várias estações de bombea- mento, devem ser controladas fiavelmente de modo a propor- cionarem um funcionamento seguro e eficiente. A actual tecnologia de controlo electrónico permite conceber e projectar sistemas de controlo e monitorização versáteis, destinados a reduzir os custos de funcionamento a longo
particulares de abastecimento de água. O sistema de controlo e monitorização baseado na Internet permite consultar e criar relatórios dos dados históricos das estações de bombeamento a partir de múltiplas localizações, possibili- tando a utilização das informações sempre que tal seja necessário, independentemente da localização. Por exemplo, depois de introduzirem a respectiva identificação, os opera- dores, técnicos de serviço, gestores, engenheiros do sistema de abastecimento, etc., poderão consultar os dados históricos detalhados das estações exteriores a partir dos computa- dores instalados no próprio local de trabalho.
7.4.2 Vantagens de um sistema integrado
Fig. 3 - Vários sistemas integrados
7.4.2.1 Funções de controlo
O parâmetro mais comum de uma estação de bombeamento H2000, é medir a pressão de abastecimento. Este tipo de unidade de controlo utiliza sempre um transdutor ou um sensor de modo a efectuar um controlo em contínuo. Estão disponíveis vários tipos de sensores, tais como transdutor de pressão, dispositivos ultra-sónicos, caudalímetros, etc. Normalmente, a sequência de controlo da bomba é bastante simples. Numa aplicação normal no modo serviço/ /reserva, os níveis de funcionamento pré-definidos são o nível de paragem, o nível de arranque e a pressão de controlo. As bombas de serviço arrancam quando a variável requerida é insuficiente, parando quando esta estiver acima do valor requerido. As bombas alternam em cada ciclo, para assegurar uma distribuição igual da utilização e do desgaste entre as prazo e a aumentar a sua fiabilidade. As estações de bombea-
mento não fiáveis representam um risco ecológico e finan- ceiro, sob a forma da descarga de águas para o ambiente ou para as caves de edifícios, bem como inibe os utilizadores de usufruírem do bem de que necessitam. Por este motivo, a fiabilidade é a principal preocupação relacionada com a concepção de uma unidade de controlo para uma estação de bombeamento. A Grundfos estudou e desenvolveu diversos tipos de controlos para diferentes aplicações, tendo como preocupação fundamental a fiabilidade das instalações e dos equipamentos de bombeamento. Recorrendo a diversos tipos de sensores, que monitorizam as estações de bombeamento, desenvolveu softwares próprios e processos electrónicos para a perfeita adaptação das electrobombas que fabrica, às aplicações mais diversas. Através dos controladores H1000 e H2000 é possível usufruir, em cada sistema, do seu melhor desempenho, tendo sempre em atenção os custos energéticos, de manutenção e exploração, bem como a defesa do meio ambiente e o conforto do utilizador. Também a nível do controlo, é agora possível um sistema de monitorização ao nível de rede e as possibilidades futuras de combinação da internet e da tecnologia WAP.
7.4.1.2 Integração do sistema
Um sistema de controlo e monitorização de estações de bombeamento pode ser integrado com outro sistema de controlo, tal como um sistema de controlo da estação de tratamento ou um sistema de controlo integrado da empresa responsável pela rede de abastecimento público de água. A integração não significa que todos os sistemas serão executados no mesmo computador com o mesmo software. A integração de sistemas é normalmente útil para seleccionar o melhor sistema para cada aplicação e para os combinar a um nível adequado. Esta solução poderia permitir utilizar software comum para a transferência e comunicação de alarmes. Para possibilitar esta integração, os sistemas devem ser concebidos utilizando procedimentos padrão, tais como sistemas operativos de PC e protocolos padrão de transmissão de dados e entrada e saída de sinais.
7.4.1.3 Controlo e monitorização remotos baseados
na Internet e WAP
As mensagens de alarme transferidas para os técnicos de serviço sob a forma de mensagens SMS são exclusivamente
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Sistemas de Controlo, Comunicação e Gestão
Em alguns casos, é possível instalar uma ou mais bombas de reforço com características diferentes, para tratar de caudais maiores.
Caso ocorra a sobrecarga de uma estações de bombeamento, o sistema deve ser capaz de adaptar a variável correcta- mente e sem ambiguidades, para que o operador possa evitar possíveis danos. Quando a pressão de entrada e a duração da sobrecarga são conhecidos, é activada a segurança da instalação automaticamente. A medição da corrente do motor da bomba é necessária para protecção e monitorização. A unidade é configurada para proteger o motor da bomba em situações anormais, através de limites ajustáveis de sub e sobrecorrente no caso dos motores MGE da Grundfos, protegendo ainda a bomba em caso de falta de água e onde não é usada a protecção adicional recomendada. Nestas circunstâncias, dado que o "Reset" do MGE se efectua auto- maticamente, este não deve ser considerado como dado de controlo mas sempre como de protecção. Caso a corrente de entrada suba acima do limite de sobrecorrente, situação em que o sobreaquecimento do motor se torna um risco devido à possibilidade de falha, esta é automaticamente parada. Em conjunto com os relés térmicos ou os disposi- tivos electrónicos de protecção existentes no arrancador do motor da bomba, esta unidade constitui uma valiosa protecção para o motor. Uma corrente de entrada anormal- mente baixa indica que a bomba não está a bombear normalmente, o que pode ser devido ao desgaste do impulsor ou à acumulação de ar. A corrente do motor da bomba é também uma informação necessária para o planeamento das operações de manutenção da bomba. Estas informações são igualmente importantes para verificar o desempenho operacional da estação de bombeamento e para a determi- nação das acções de manutenção.
Todas as funções acima descritas estão disponíveis na unidade de controlo e monitorização C2000 da Grundfos e podem ser lidas a partir do visor da interface PMU. Isto permite simplificar o painel de controlo do motor, removendo deste as características que estão incorporadas no PFU tais como os amperímetros, os contadores de horas de funcionamento e os relés de sequenciamento. A unidade de controlo da bomba também está programada para indicar todas as falhas de funcionamento da estação até um máximo de 10, tais como alarmes de nível elevado, nível baixo, falha de alimentação da bomba e outros alarmes baseados nas definições dos limites dos parâmetros.
7.4.2.2 Funções de monitorização
A unidade de controlo das bombas efectua a monitorização automática das bombas com base nos parâmetros registados e analisados. Todos estes valores podem ser enviados para o sistema de gestão através de uma porta de conversão de protocolo G100 (Profibus, Modbus, Intebus, etc.).
Em última análise, isto permite que os trabalhos de manutenção e controlo das bombas passem gradualmente da reparação de falhas para a manutenção preventiva e até mesmo para a manutenção preditiva.
7.4.2.3 Parâmetros e sinais
A unidade de controlo da bomba necessita de vários parâmetros para poder funcionar conforme necessário. Os parâmetros são introduzidos na unidade com base nas dimensões reais da estação e em unidades recolhidas no projecto ou medidas no local da instalação. Para efeitos de calibragem, é possível utilizar dimensões reais ou percenta- gens dos valores de referência. Os valores a introduzir são normalmente níveis de funcionamento que correspondem a um determinado nível de água no poço, tais como os níveis de arranque e paragem das bombas, os níveis baixo e alto de alarme e os níveis de sobrecarga. Os outros parâmetros habitualmente requeridos são as dimensões do poço e os valores nominais da corrente de entrada e da capacidade das bombas, que se encontram nas folhas de características destas.
São necessários vários sinais para que o controlo das bombas funcione conforme planeado. Estes sinais podem ser digitais ou analógicos. Os sinais digitais são sinais de entrada ou saída e indicam um estado ON ou OFF. Os sinais de entrada digitais necessários são a indicação de funcionamento ou reserva da bomba, fornecidos pelos circuitos de comando, bem como os sinais dos contactos isentos de potencial fornecidos pelo relé de presença de tensão e pelo contador de energia, quando presentes. Os sinais digitais de saída são necessários para o arranque e paragem das bombas. Os sinais analógicos de entrada, provenientes de sensores adicionais, são utilizados para medidas contínuas. Por exemplo, este sinais correspondem a medições da temperatura dos enrolamentos e dos rolamentos do motor da bomba, infor- mações sobre a condição do óleo do empanque da bomba, dados provenientes de um medidor de caudal ou conversor de frequência adicional, etc. A utilização destes sinais pode requerer uma placa de expansão adicional, bem como uma versão especial da aplicação de software.
7.4.2.4 Registo e análise de dados
Fig. 4 - Registo de dados
A unidade de controlo e comunicação G100, do grupo de bombeamento tem capacidade de memória suficiente para registar os dados ao longo de um determinado período de tempo. A unidade tem de registar, pelo menos, o tempo de funcionamento, o número de arranques das bombas e os incidentes relacionados com problemas de corrente no
Sistemas de Controlo, Comunicação e Gestão
motor da bomba. Dado que a mesma se encontrará interli- gada com um sistema de gestão instalado num PC, estes dados serão convertidos para esta base onde deverão ser tratados. Os dados registados podem ser agrupados e anali- sados mais detalhadamente através da sua transferência, a intervalos específicos, para um computador portátil com software adequado, ou continuamente, através de um sistema automático de controlo remoto. Mesmo que a unidade de controlo das bombas funcione como uma estação exterior de um sistema de controlo e monitorização ao nível da rede, necessitará de dispor de capacidade de memória sufi- ciente para armazenar os dados registados e analisados durante vários dias. Isto deve-se ao facto da perda de dados cruciais não ser aceitável, nem mesmo durante possíveis quebras de comunicação entre a estação exterior e o centro de controlo.
7.4.2.5 Interface do utilizador
Para aceder aos dados e introduzir parâmetros, o utilizador necessita de um interface para trabalhar com a unidade de controlo das bombas. Este interface tem de ser composto, no mínimo, por um pequeno visor LCD e um teclado. Para esta situação a Grundfos dispõe de uma unidade PMU para o efeito. O utilizador tem de ser capaz de introduzir todos os parâmetros necessários e de ler os dados registados e calculados utilizando o teclado. A utilização de um interface deste tipo tem de ser simples e lógico. Habitualmente, algumas funções úteis, tais como a função de varrimento automático, facilitam e aceleram a leitura rotineira dos dados. São utilizados indicadores luminosos separados para a indicação de alarmes e do estado de funcionamento das bombas.
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