Sensor UNITENS Artigo

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UNIS/MG – Centro Universitário do Sul de Minas

Curso de Engenharia de Produção Automação Industrial: Sensor UNITENS

Sensor UNITENS®: Medição de Tensão em tempo real

Daniel Teotonio Martins daniel@injesul.com.br

Marcelo César de Moura marcelomoura1979@yahoo.com.br

Márcio Péricles Militani mpmilitani@yahoo.com.br

Thiago Mendes Martins thiagomendesm@bol.com.br

Orientador: Prof. João Mário joão.mario@unis.edu.br

Resumo

O presente trabalho pretende apresentar de forma sucinta o sensor UNITENS® de medição de tensão em tempo real, utilizado para assegurar a qualidade de produtos do setor Têxtil, em máquinas texturizadoras de fio de Poliéster e Nylon. O dispositivo abordado foi desenvolvido pela empresa alemã Barmag e é amplamente utilizado em empresas do Brasil e do mundo. Suas características de trabalho serão abordadas, juntamente com a plataforma gráfica utilizada pelo Software. Palavras-Chave: Barmag, Sensor UNITENS, Texturização.

1. Introdução

Este trabalho foi realizado pelos alunos do 8° período de Engenharia de Produção, tendo como desafio a demonstração de um tipo de sensor que fosse utilizado no mercado atual. Eles teriam de se basear no conteúdo adquirido no semestre durante a disciplina de Automação Industrial, para identificar a aplicação do sensor, fazer um paralelo explicando a finalidade e o porquê da aplicação deste sensor na Indústria.

2. Motivação para o artigo

Devido ao fato de um dos integrantes ter trabalhado em uma indústria do setor têxtil, mais precisamente no ramo de Texturização de fios de Poliéster e Nylon, o grupo decidiu trabalhar em um tipo de sensor com características muito peculiares e aplicação muito específica, ou seja, algo relativamente novo para os alunos, que desta forma, teriam acesso a um campo novo de trabalho. Outro fator importante para a escolha do UNITENS® foi a sua plataforma gráfica que facilita o entendimento da informação transmitida e reforça uma preocupação do mercado em agilizar a disponibilidade dos resultados de um processo.

3. O Sensor UNITENS® 3.1 História

Em 1974, a Barmag desenvolveu e construiu o primeiro UNITENS ® (cabeças de medição de tensão de fios para operação on-line em máquinas de texturização). Em 1975, em Milão, a ITMA - quando o UNITENS® e "Barmag-UNILOG" (sistema de dados operacionais) foram estreados – marcou-se a primeira vez que um sistema de gestão total de qualidade foi

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Curso de Engenharia de Produção Automação Industrial: Sensor UNITENS apresentado. Hoje, o UNITENS® conta com um número superior a 400.0 sensores em mais de 2.0 máquinas pelo mundo, considerado o melhor sistema de garantia de qualidade, na liderança em instalações de texturização.

3.1.1 Como tudo começou

O processo de texturização por falsa torção revelou que a tensão do fio na área do agregado era um indicador ideal para a estabilidade do processo e, portanto, associado com a qualidade da texturação.

Figura 1 – Agregado: dispositivo com fio passando entre os discos

Em particular, os defeitos de acabamento dos discos da unidade de torção, o desgaste dos materiais, mau ajustamento das unidades do eixo e fusos incorretamente lançados, tiveram uma enorme influência sobre a tensão do fio. Por esta razão, as plantas de funcionamento com máquinas FK3 e FK4 no ano de 1960, criaram uma comissão (controladores de processo) que mediriam a tensão do fio de todas as posições pelo menos uma vez por turno.

Figura 2 – Dispositivo de medição de tensão usado na década de 60

Estas medidas tinham consideráveis inconvenientes:

• A inversão (força) considerável dos dispositivos e o tratamento em si levaram a erros de torção nas fibras e portanto, erros de qualidade que foram causados durante as medições;

• Os erros que ocorriam durante o intervalo de tempo até o acompanhamento da próxima medição de controle eram despercebidos;

• Os aparelhos tinham uma baixa eficiência natural na medição e eram exibidos apenas valores médios.

Em 1974, o referido UNITENS® UNILOG foi concebido, apresentando o primeiro sistema on-line de monitoramento real de tensão, segundo o qual, um sensor de medição individual foi integrado em cada posição dos fios de uma máquina de texturização (96 ou 216 posições). No sistema UNILOG da Barmag, o sensor captava os valores analógicos da tensão do fio e estes foram digitalizados com ajuda de Conversor A/D, avaliada por meio de um minicomputador e alinhados dentro de intervalos de tolerância pré-definidos. Um alarme foi adicionado ao sistema para que quando o sensor atingisse um valor acima da tolerância a bobina fosse

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Curso de Engenharia de Produção Automação Industrial: Sensor UNITENS desclassificada e se o valor da medição ultrapassasse uma tolerância considerada como valor intolerável, o sistema pararia (cortava) automaticamente a posição.

Figura 3 – Primeiro Dispositivo de medição de tensão on-line (1974)

Além de monitorar as medições dos valores em tempo real, os dados operacionais adquiridos utilizando o UNILOG ofereceram um grande potencial para a compilação de dados de entrada e os dados de saída como:

• O número de erros momentâneo; • O número de erros acumulados por turnos ou lote;

• O número de quebras de fios por turno ou lote

Figura 4 – Minicomputador que compilava os dados no UNILOG (1974)

3.2 A evolução do sensor

Com a evolução da tecnologia, tanto para o hardware, quanto para o software, o sistema de monitoramento de tensão agregou uma série de ferramentas, principalmente estatísticas, para tornar o produto acabado ainda mais confiável, com a concepção de um sensor mais sensível, robusto e com mais recursos.

Figura 5 – Evolução do Dispositivo de medição (década de 80)

Basicamente, o seu princípio continuou o mesmo, fazendo medições da tensão do fio que passava pelo sensor full-time, ou seja, em tempo real e durante todo o período em que o lote estivesse sendo produzido, porém, agora, com guias mais resistentes à ação de atrito do fio, maior controle do ângulo de medição e maior velocidade de comunicação com o software.

Assim, a informação analógica da força aplicada ao sensor (cN) é convertida para a forma digital e avaliada automaticamente pelo sistema. Com valores de tolerância pré-definidos pelo departamento técnico responsável, a empresa pode assegurar que a bobina, em toda a sua

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Curso de Engenharia de Produção Automação Industrial: Sensor UNITENS extensão, obedece a padrões controlados de tensão, garantindo suas características acordadas e sua repetibilidade ao longo do lote.

Figura 6 – Informação Gráfica do sistema de monitoramento

3.2.1 Dados controlados

Sendo a principal função do sistema detectar qualquer desvio de tensão através da prédeterminação dos limites, alguns destes limites merecem ser comentados:

• Upper e Lower Mean: respectivamente referem-se aos limites máximo e mínimo em que as tensões de um lote poderiam flutuar. Seria o limite absoluto de especificação, definindo a máxima diferença de tensão permissível entre bobinas diferentes;

• Upper e Lower Peak: da mesma forma que a diferença de tensão entre as posições é nociva para a qualidade, também a diferença ao longo da bobina deve ser observada, desta forma, estes limites monitoram e contabilizam o número de ocorrências “menores” na bobina, considerando falhas rápidas (picos);

• Upper CV: este parâmetro considera a variação do ponto de vista proporcional, monitorando a porcentagem em que a tensão do fio varia, haja vista que bobinas de títulos relativamente baixos, podem esconder variações representativas devido às baixas tensões de trabalho;

• Mean Drift: com esta especificação, é fiscalizada a variação de tensão em uma mesma bobina, quando ela ocorre em um período de tempo maior do que o percebido pelos outros parâmetros como defeito

3.2.2 Princípio de funcionamento

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