AUTOMAÇÃO DE PONTES ROLANTES POR RÁDIO FREQÜÊNCIA
Kleber Ricardo Miranda1, Juliano de Paula Santos2, Fernando Luis Guarnieri3
UNIVAP/FEAU, Av. Shishima Hifumi, 29.911, Urbanova, São José dos Campos, [email protected]
Resumo- As Pontes Rolantes utilizadas nas indústrias para transporte de cargas pesadas, independente de
seu tamanho, porte e uso, utilizam o Controle dos Comandos com Cabo até a botoeira, para realizar seus
movimentos longitudinais (frente e ré), elevação e descida ou de movimento transversal, que é o movimento
de um lado para o outro. Quando uma Ponte Rolante é instalada, muitas vezes não são verificados a
quantidade de pessoas que trabalham neste local ou o layout dos equipamentos que são colocados ao
longo dos anos. Estes fatores podem vir a atrapalhar a movimentação da Ponte Rolante e a segurança do
operador devido ao movimento do cabo do controle. Este projeto mostra o desenvolvimento de um circuito
para comando por radiofreqüência para ser adaptado em uma ponte rolante, eliminando a necessidade de
cabos para a botoeira de comando.
Palavras-chave: Controle Remoto, Emissor / Receptor, Ponte Rolante, Segurança de Operação.
Área do Conhecimento: Engenharia Elétrica
Introdução
As Pontes Rolantes (Figura 1) são utilizadas
para transportar cargas e percorrer uma
determinada distância no interior de grandes
pavilhões ou hangares. Geralmente estas pontes
possuem um controle de comandos a cabo, que
fica na mão do operador. Este cabo de comando
pode vir a se enroscar durante o seu trajeto
ocasionando falhas devido a ruptura de um ou
mais de seus fios, resultando num tempo de
manutenção alto. Além disso, a existência do cabo
de comando pode também representar um risco à
segurança do operador, uma vez que este tem
que caminhar junto da ponte rolante com a peça
suspensa. Se um cabo de sustentação partir ou a
peça simplesmente escapar, pode atingir o
operador.
Atualmente existe um grande número de
máquinas e equipamentos nas indústrias que
estão sendo automatizados e o objetivo da
proposta é de apresentar a melhoria que a
automação traz com a utilização da rádio
freqüência no controle de pontes rolantes para ser
adaptado em equipamentos com o controle a
cabo, formados por um conjunto de vários fios
chamados de “vias de controle”. (STEMMANN,
2008)
Quando a ponte rolante passa a operar com
controle remoto sem fio por rádio-freqüência,
usando um receptor e um emissor de sinal para
realizar as funções de operação, o tempo de
manutenção diminui, e a segurança do operador
aumenta, podendo ficar distante do equipamento
em movimento.
Figura 1 – Exemplo de Ponte Rolante em
Operação. FONTE: http://www.kochmetal.com.br
Metodologia
A Figura 2 apresenta o fluxograma do projeto
de uma ponte rolante operada por controle em
rádio-freqüência.
O transmissor do sistema faz com que ao ser
pressionada uma tecla, um sinal seja emitido em
direção ao receptor acoplado à ponte rolante que
ativa um relé ligado ao comutador dos motores
que se deseja operar.
O primeiro bloco apresenta o controle manual,
que possui controle de funções e acionamento de
emergência. Sendo que através dele é realizada a
emissão de sinais. Os botões podem ser
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acionados com um simples toque para ajustes de
posicionamento e pressionamento contínuo para
deslocamentos maiores. Já o botão de
emergência, com um simples toque, bloqueia
todas as demais funções.
A função do multiplicador está relacionada ao
movimento contínuo dos atuadores, ou função de
repetição, utilizada para o deslocamento da ponte
em distâncias maiores.
O terceiro bloco
refere-se aos atuadores
que executam os comandos do controlador
diretamente sobre os comutadores da ponte.
Características Técnicas Principais
A Figura 3 mostra um Transmissor Portátil, que
foi desenvolvido para o projeto, porém pode ser
utilizado outros tipos de materiais com formato
ergonômico, resistente a choques (quedas) e a
temperatura elevada, sistema automático de
gerenciamento das freqüências, potência de
saída: 10 mW, transmissão bidirecional, display
com indicação gráfica da carga da bateria, status
do equipamento e sinais de alerta, botão de
emergência para parar o equipamento conforme
norma EN 934.
O alcance aproximado do enlace é de 100 m,
alta disponibilidade para o programa de
manutenções, baterias podem ser recarregáveis
de NiMH, totalmente livre de cádmio e mercúrio.
Utiliza-se uma freqüência de operação de
433,1 - 434,75 MHz Possui o botão de comando com variação
continua sem escalonamento e uma chave
eletrônica como proteção contra uso indevido.
(proteção IP 65).
Duas versões de transmissor de fácil manuseio
para um comando preciso.
A carcaça é feita em material sintético, com
proteção IP 65 e tem a antena integrada a esta.
A escolha da freqüência é automática e a saída
via relês.
Figura 2 – Fluxograma de um sistema de uma
ponte rolante operada por rádio-freqüência
O segundo bloco do diagrama da Figura 2 nos
mostra o receptor que transfere os sinais do
controlador e inverte os sinais de freqüência em
funções e as envia para os atuadores. Caso haja
uma perda de sinal, emite-se um comando
imediato do bloqueio das funções, semelhante ao
obtido através do acionamento do botão de
emergência.
Figura 3 - Controle Retomo Sem Fio.
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2
-
1,5 metros por minuto
6,0 metros por minuto
RADIO CONTROLE
Para movimento longitudinal:
- 10 metros por minuto
- 40 metros por minuto
TRANSMISOR 49 MHZ
ANTENA
ENTRADA PINO 15
SAÍDA
MODULADOR
MC145026
Receptor permite controlar de um a oitos relés.
+ +5v
GND
ANTENA
RECEPTOR
49MA2
SAIDA PINO 9
MC145027
+ +5v
De acordo com o uso que desejado, o sinal
emitido pode ligar ou parar o relé por um simples
toque, ou então ele pode se colocar em
funcionamento quando pressionamos o botão e
parar logo que retiramos o dedo. A Figura 5
mostra o Receptor de Sinal projetado para o
comando dos relés.
GND
Figura 4 – esquemático do circuito transmissor e
sua interface com o circuito receptor.
Os controles remotos são conhecidos por sua
performance em matéria de alcance e qualidade
de transmissão, por não deixar a interferência de
outra freqüência atuar na sua faixa de uso. A
freqüência de operação do projeto será de 49
MHZ. O receptor do projeto será programado para
executar as funções descritas no organograma
descritos na Figura 2.
Figura 5 – Receptor de Sinal
O receptor é responsável por receber os
comandos de controle remoto, decodificá-los e
distribuir todos os sinais para o painel elétrico da
ponte rolante.
+
-
5v
GND
EMERGÊNCIA
7292172
.
VCC
10
05
04
03
02
01
13
12
11
8
A
7
A
6
A
5
A
4
A
3
A
2
A
1
A
0
A
OUT
0
Y
VCC A1
1
Y
2
Y
14
6
Velocidades de Operação
Utilizando-se de parâmetros padrão para
operações de ponte rolante as funções serão
executadas nas seguintes velocidades:
1Y
2
2A
3
2Y
4
3A
5
3Y
6
GND
..
..
A
B
C
D
..
..
A4
A5
7
7404
14
+
D
A3
A6/D6
+5v
A7/D7
13
12
11
10
9
6A
6Y
5A
5Y
4A
IN
DD
VCC
GND
8
V
SS
OUT
TE
R
R
TC
TC
C
C
R
TC
HABILITA
1A
1
V
3
A2
7
RT4
GND
74147
Y
9
Para elevação e descida:
- 0,4 metros por minuto
- 0,6 metros por minuto
SOBE TALHA
DESCE TALHA
ESQUERDA
DIREITA
FRENTE
RÉ
Para que seja possível enviar a informação que
o botão foi pressionado foi utilizado um codificador
de sinal em um número binário e associá-lo para
cada movimento. Ex.: Descer talha é enviado um
sinal 001 para o próximo estágio que é a
conversão paralela/serial (CI MC 145026), onde
cada botão possui seu código de entrada, um
equivalente decimal e o equivalente binário.
MC145026
ENCODER
O transmissor projetado para o controle remoto
da ponte possui um teclado munido de seis botões
de movimento mais o botão de emergência. São
sete acionamento diferentes que serão enviados
ao receptor podendo apenas, pressionar um
botão por vez. A ponte não executará nenhum
movimento, caso seja pressionado mais de um
botão.
TC
S
R
S
A9/D9
A8/D8
4Y
Figura 6 – Diagrama do Receptor de Sinal
Para movimento transversal:
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No circuito foi utilizado um codificador de sinais
(CI 74147), que possui nove entradas e saída
binária de quatro dígitos. Sendo utilizada somente
sete entradas. As entradas são ativadas em nível
baixo ou seja, quando o botão é pressionado deve
enviar um sinal de nível 0 para a entrada do CI,e
quando não estiver pressionado envia o sinal nível
1. (lógica inversa). Após ser convertido o sinal
paralelo ao serial é enviado um comando para a
atuação dos motores de movimentação da ponte.
.
.
.
.
.
.
SAIDA DE POTÊNCIA
(DRIVES)
3 MOTORES
RELE 1
10K
SOBE
1/6
BC507
NA
+12v +
NF
C+
CF
RELE 2
NA
NF
GND
10K
DESCE
1/5
BC507
RELE 3
10K
ESQUERDA
1/4
BC507
NA
+12v +
NF
C+
CF
RELE 4
NA
NF
GND
10K
DIREITA
BC507
1/3
RELE 5
10K
FRENTE
BC507
NA
1/2
+12v +
NF
RELE 6
M
1K
1K
RELE 7
Melhoria das características de elevação e
translação pois as eventuais paradas para
deslocamento do operador deixam de acontecer.
Segurança de funcionamento para o operador.
Alta disponibilidade para programação de
manutenção. Redução do tempo e facilidades de
manutenção preditiva, corretiva e preventiva
(DEMAGCRANES, 2008).
10K
NF
NA
EMERGÊNCIA
BC507
1/7
Desvantagem
+12v
M
1K
1K
1K
1K
Custo elevado em um primeiro momento, mas
posterior ganho relacionado a segurança.
Resultados
M
NF
GND
10K
ATRAS
Vantagens
C+
CF
NA
.
.
.
.
ninguém passe por onde estiver com movimento
de cargas.
Com esse projeto estaremos eliminando a
movimentação dos cabos e tendo uma
visualização de toda a área de trabalho.
BC507
1/1
Figura 7 - Diagrama de Comando dos Motores
Segurança na utilização de pontes rolantes
Objetivos:
Sensibilizar
ao
máximo
os
operadores de Ponte Rolante quanto a
necessidade de neutralizar a possibilidade de
provocar acidentes.
Adoção de procedimentos de rotina pautadas
pelas Normas de Segurança.
Equipamento aéreo sobre trilhos, utilizado no
transporte e movimentação de cargas e materiais.
Deslocamento de cargas e materiais, no
sentido vertical, horizontal e longitudinal.
Holofotes auxiliares, Buzina ou sirene,
Megafone ou Extintor
A manutenção de Pontes rolantes deve ser
executadas por profissionais especializados, e o
equipamento deve ser desenergizado e instalado
sinalização de alerta no quadro de energia e de
comando.
Pessoa
habilitada
e
treinada,
com
conhecimento técnico e funcional do equipamento.
É responsável pela segurança da operação,
pessoas e demais bens ligados a ela.
Normas de Segurança para Operadores de
Ponte Rolante foram preparadas para orientar os
operadores,
estabelecendo
procedimentos
necessários no desenvolvimento de um trabalho
correto e seguro, pois propicia ao operador ficar
ao nível do piso, junto da carga, mantendo um
nível maior de segurança, policiando para que
Foram gastos para o desenvolvimento do
projeto o valor de R$ 240,00 (duzentos e quarenta
reais), com materiais e equipamento para a
confecção do mesmo. Onde obtivemos o resultado
desejado de funcionamento do projeto.
Para a implantação de um sistema por rádiofreqüência em uma empresa estima-se um gasto
de até 8.000 incluindo a mão de obra para
adaptação do sistema por rádio-freqüência, nas
empresas que utilizam controle por cabo.
Com a instalação deste projeto de operação
por Rádio Freqüência, temos um menor
investimento financeiro do que a troca por um
equipamento novo. Apresenta menor prazo de
instalação, eficiência, confiabilidade e segurança
de operação
A operação dele permitirá uma melhora
significativa na produção, com a agilidade na
movimentação de materiais, diminuição na
manutenção, e uso de peças para reposição,
diminuindo possíveis riscos de acidentes aos
operadores.
Discussão
O novo sistema de movimentação de cargas
como foi proposto neste trabalho e que
acompanham as novas tecnologias, garante uma
maior segurança e confiabilidade do sistema.
A
substituição
por
componentes
tecnologicamente mais avançados proporcionará
vantagens importantes como maior tempo de vida
útil e facilidade de manutenção, frente as
possíveis desvantagens que esta mudança
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poderia trazer, menor custo na instalação e
manutenção.
O número de manutenções regulares de uma
ponte operada por cabos chega a 12 por mês. O
objetivo é reduzir este número em até 50%.
Visando menor custo na substituição de
componentes, facilitando a manutenção e
aumentando a sua disponibilidade de serviço.
Conclusão
Conclui-se que é importante a pesquisa de
equipamentos mais modernos e avançados para
optarmos pelo mais econômico e eficiente. Assim
dando a possibilidade de tornar um sistema mais
completo.
Este projeto irá suprir as necessidades, as
quais não tinham total liberdade de funções
citados no modelo de Controle a Cabo verificando
que com a automação, haverá um ganho de
espaço e aumento da margem de segurança do
operador no deslocamento de materiais.
Referências
- DEMAGCRANES & Components, Disponível
em:http://
www.demagcranes.com.br/empresa.htm. Acesso
em 26 março de 2008.
- EVL Rádio Controles, Disponível em: http://
www.evlradiocontroles.com.br. Acesso em 26 abril
de 2008.
- IDOETA, Ivan Valeije. Elementos de Eletrônica
Digital. 36. ed. São Paulo: Editora Érica, 1998.
- MALVINO, Albert Paul, Eletrônica Vols 1 e 2,
4.ed. São Paulo: Editora Makron Books, 1997.
- REIS, M. C. Instrumentos para Oficina Eletrônica.
7. ed. Caraguatatuba: Editora Letron, 2002.
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