Curso de Engenharia de Controle e Automação

1. UGF Curso de Engenharia de Controle e Automação Leonardo Gonsioroski da Silva (gonsioroski@cetuc.puc-rio.br)

2. UGF 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.

3. UGF 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.

4. UGF 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.

5. UGF Introdução a Engenharia| O Curso • 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.

6. UGF 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.

7. UGF 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.

8. Introdução a Engenharia| O Mercado de Trabalho UGF • 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.

9. UGF 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

10. UGF 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.

11. UGF 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.

12. UGF 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.

13. UGF Introdução a Engenharia| Sistemas de Controle • Introdução aos Sistemas de 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.

14. UGF Introdução a Engenharia| Sistemas de Controle Definição de Sistema de 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.” (NormamNise)

15. UGF Introdução a Engenharia| Sistemas de Controle Exemplo de um Elevador

16. UGF Introdução a Engenharia| Sistemas de Controle Classificação dos sistemas de Controle 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. 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. Sistemas Contínuos: São aqueles em que todas as variáveis do sistema são funções de um tempo t contínuo. Sistemas Discretos: Envolvem uma ou mais variáveis que são conhecidas em um instante de tempo discreto. Sistemas monovariáveis: Sistemas que possuem apenas uma entrada e uma saída. Ex.: sistemas de controle de posição. Sistemasmultivariáveis: sistemas com várias entradas e várias saídas.

17. UGF Introdução a Engenharia| Sistemas de Controle Configuração dos sistemas • 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.