Foundation Fieldbus

  

   Uma rede muito usada nos ambientes industriais e concorrente direta da rede Profibus-PA é a Foundation Fieldbus (FF). A Foundation Fieldbus é uma rede bidirecional(half-duplex),digital, serial  que conecta equipamentos de campo, tais como sensores, atuadores e estruturas de controle. Os dispositivos da rede FF além de possuírem capacidade de processamento também permitem uma descentralização das ações de controle, isto é, os algoritmos e funcionalidades do sistema podem ser compartilhados entre os diversos dispositivos da rede. Isto quer dizer que os algoritmos de controle como o PID,  por exemplo, podem estar no próprio equipamento. Dessa forma, consegue se aproximar a lógica de controle ao processo a ser controlado. O segredo da Foundation Fieldbus para implementar o controle distribuído dos equipamentos processados é a utilização de blocos de função, nos quais são definidos algoritmos de controle e parâmetros de entrada e saída. A FF é por isso conhecida a como uma arquitetura orientada a blocos. A vantagem desta arquitetura é que sempre que se precisar criar novas funções para atender um novo processo a ser controlado, temos que criar apenas novos blocos, definindo suas propriedades.

   Na verdade, existem dois tipos de redes FF, uma responsável por conectar equipamentos sensores e atuadores e de baixa velocidade(31.25 Kbps) conhecida como H1. Já na interligação de CLPs e na comunicação com outras redes é utilizada a rede HSE, que permite uma comunicação de até 100 Mbps. O dispositivo responsável por fazer a comunicação entre as duas redes, passando informações de configurações para a rede H1 ou recebendo dados, é o que desempenha a função LAS( Link Active Scheduler)- “Agendador” de Link Ativo. O LAS também é responsável pelo escalonamento dos dados, determinando quais mensagens apresentam uma periodicidade e quais são aperiódicas. As mensagens periódicas são aquelas críticas, as quais devem ser disponibilizadas no barramento mais rapidamente. Portanto, a rede FF apresenta determinismo temporal. Já as aperiódicas são as que não influenciam muito na ação de controle, sendo estas definidas com uma prioridade menor que as periódicas. A esta forma de comunicação, onde determinado dispositivo disponibiliza dados no barramento para os demais é conhecida como publisher\subscriber.

   Com esta distribuição do processamento e do controle ganhamos em questão de confiabilidade da rede. Caso alguns dos dispositivos de controle venham a falhar, como a lógica de controle está distribuída pelos dispositivos é possível manter a rede operando sem maiores problemas. Caso o dispositivo responsável pela função LAS falhe, algum dispositivo assume sua função, gerenciando a rede H1.

   A rede FF veio substituir o sistema de 4-20 mA utilizado antigamente e que ainda vem sendo utilizado por empresas grandes como a Petrobras, por exemplo. As vantagens de se substituir parte do sistema antigo por um sistema adotando comunicação FF são:

           - Redução da quantidade de cabos, já que um único cabo e suficiente para suprir vários equipamentos ao longo de um barramento.

          - Diagnósticos de equipamentos.

          - Configuração auto sensing  através da qual os equipamentos ao serem conectados a rede já são automaticamente reconhecidos.

          - Comunicação intrínseca, indispensável para ambientes classificados, nos quais qualquer faísca é capaz de provocar explosões.

          - Alimentação de tensão dos componentes poder ser fornecido juntamente com os sinais ao longo de um único cabo.

Por que as fibras ópticas são melhores que os fios de cobre?

   Nos textos que falei a respeito das redes industriais já havia mencionado que existem vários meios de comunicação possíveis, tais como wireless ( que está sendo o mais pesquisado e cada vez mais produtos que se comunicam via wireless estão sendo lançados), a comunicação via cabos de cobre blindados ou não e as fibras ópicas. Estas últimas são mais caras que os cabos convencionais, mas apresentam vantagens que serão abordadas nesta postagem e que justificam a sua utilização.

  Como o nome já sugere, a comunicação por fibras ópticas utilizam pulsos de luz para realizar a transferência de arquivos através de uma fibra que pode ser de vidro ou plástico. Quando falamos sobre velocidade em comunicação de dados, tratamos da quantidade de dados conseguimos transferir através daquele meio por unidade de tempo. E, como veremos, as fibras ópticas são mais rápidas que os cabos de cobre, além de serem capazes de transferir informações por distâncias maiores.

  Enquanto as fibras ópticas trabalham com pulsos de luz gerados por diodos ou lasers, os cabos de cobre trabalham com correntes elétricas.Assim, para transferir informações através de correntes elétricas, fazendo com que elas possam ser reconhecidas como zeros e uns, temos que fazer modulações em seus valores valores de corrente em diferentes frequências. Quanto maior for a banda de  frequências em que conseguimos transmitir dados, mais informações são transmitidas. Porém, em altas frequências, tais cabos de cobre apresentam grandes atenuações de sinais, o que torna a comunicação inviável para tais valores. Além disso, como são mais susceptíveis aos ruídos e interferências eletromagnéticas, o comprimento total dos cabos é bastante limitado.

   As fibras ópticas por utilizarem luz como meio de transferência de informações são capazes de trabalhar em uma faixa bem mais ampla de frequência sem sofrer atenuações e interferências.Por isso, transferência de dados em distâncias superiores a 200 km são possíveis em fibras ópticas sem uma perda significativa de qualidade, enquanto que em cabos de cobre em tais distâncias as perdas são enormes. Além da velocidade em fibras ser bem maior, pois posso transmitir diferentes informações em bandas de frequência diferentes.

Fibras ópticas

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    fonte: http://www.abc.net.au/science/articles/2010/10/21/3044463.htm?topic=tech

Hotel estuda fazer check-in via NFC

   Imagine isso, conseguir fazer o seu cadastro em um hotel através do celular e receber uma espécie de chave digital que permita que você tenha acesso àquele quarto e serviço solicitado, sem que haja necessidade de nenhuma perda de tempo no hotel fazendo o check-in. Você ,então, encosta seu aparelho celular próximo a fechadura do apartamento que o reconhece imediatamente e permiti sua entrada.Incrível não! Pois já existe e vem sendo testado no hotel Clarion, na Suécia.
   Trata-se de um aparelho celular normal com uma nova tecnologia de hardware e software denominada de NFC - Near Field Comunication.O NFC é uma forma de comunicação wireless que só é possível em pequenas distâncias, cerca de 10 metros. Dessa forma, é possível que se faça pagamentos, haja transferência de determinados dados para distâncias curtas, uma característica desejável para tais aplicações.
  A fase de testes junto ao hotel Clarion começou este mês e deve continuar pelos próximos quatro meses. Assim, os pesquisadores buscam corrigir possíveis falhas.

fonte: http://www.theengineer.co.uk/news/hotel-study-assesses-contactless-check-in/1005971.article

Absorvedores dinâmicos de vibração

   Os absorvedores dinâmicos de vibração são dispositivos mecânicos que são acoplados a um sistema primário com a finalidade diminuir a vibração deste. Este conceito é bastante empregado em linhas de transmissão de energia elétrica, onde se tem a necessidade de absorver as vibrações dos cabos para se evitar um desgaste por fadiga em seus pontos de fixação com as torres.

  Quando o cabo condutor de energia é submetido à ação de ventos em velocidades em torno de 1m/s a 10m/s, ocorre a formação de regiões de baixa pressão na proximidade do cabo condutor. Estas regiões de baixa pressão são ocasionadas devido aos vórtices de Von Karman. Von Karman foi o primeiro a observar a formação de uma esteira de vórtices atrás de um condutor quando este é submetido a um vento frontal. Devido a estas regiões de baixa pressão,surgem forças verticais no cabo que  começa a vibrar com frequências que variam de 1Hz a 150Hz e amplitudes que variam de 1% a 100% do seu diâmetro.Dessa forma, surgem esforços nas regiões de fixação dos cabos, as quais podem levar o cabo a se romper por fadiga.

   Buscando minimizar os efeitos destas vibrações George H. Stockbridge desenvolveu ainda em 1921 o primeiro absorvedor dinâmico de vibração para as linhas de transmissão de energia elétrica .Este dispositivo mecânico contava com um cabo mensageiro, formado por uma alma de aço e um ou mais tentos,duas massas e grampo fixador. O atrito gerado entre os tentos quando o cabo mensageiro é flexionado pelo vento é o responsável pela dissipação de energia nestes dispositivos. Atualmente, existem diferentes tipos de stockbridges, no entanto, todos apresentam estes mesmos componentes básicos.

   Vários fatores interferem na capacidade de dissipação de energia de um stockbridge,entre os quais podemos citar a sua posição ao longo do condutor, o comportamento dinâmico e a frequência com a qual o condutor está sendo excitado pelo vento. Dependendo destes fatores o stockbridge ao invés de proteger o cabo condutor pode acabar por aumentar as tensões geradas nos pontos de fixação.

    Para se ter uma idéia da importância de tais dispositivos basta levar em conta que em 2001, quando ocorreu a ruptura por fadiga de um cabo de transmissão de energia que atravessava o rio Paraná, 67 milhões de pessoas ficaram sem fornecimento de energia elétrica nas regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste. O tempo necessário para que houvesse uma recuperação da linha foi de cerca de 10 horas e o prejuízo que a empresa teve só pela energia que deixou de vender aos consumidores foi de mais de 68 milhões de reais. Tirando os processos que podem ter sido movidos contra ela por lucro cessante de outras empresas e as multas da ANEEL. 

Stockbridge

A um passo da Invisibilidade

     Já ouviu falar no Dr. Griffin, um cientista albino que usa seus conhecimentos de física, química e biologia para tornar todos os tecidos e materiais de seu corpo totalmente transparentes. Entretanto o efeito é irreversível e ele vai ficando cada vez mais perturbado à medida que suas tentativas de voltar ao normal falham.Este é um clássico da ficção científico cuja obra foi publicada em 1987, com o título " O homem invisível". Outras várias obras de ficção científica também abordaram o tema. Porém, estamos cada vez mais próximos de tornar a inivisibilidade de materiais uma realidade, como afirmam pesquisadores escoceses.
   Os pesquisadores trabalharam com metamaterias, materiais  capazes de interagir com a luz no nível nanométrico. Dessa forma, os pesquisadores foram capazes de criar materiais flexíveis que ao invés de absorverem são capazes de a desviarem. Pesquisas publicadas anteriormente já haviam alcançado o mesmo comportamento em comprimentos de onda da ordem de tetrahertz e o do infra-vermelho. A novidade desta pesquisa está no fato de os pesquisadores terem conseguido desenvolver materiais que são invisíveis para comprimentos de onda na ordem dos 620 nanometros, o qual se enquadra na faixa dos 400 a 700 nanometros da escala visível. Além disso, devido a constiutição polimérica dos mesmos, eles são totalmente flexíveis.
   O Metaflex, como ficou deseignado o material, possui aplicações que vão desde a ótica à indústria de roupas inteligentes. Como as pesquisas ainda estão em desenvolvimento, os pesquisadores só conseguiram obter a invisibilidade para valores fixos de comprimento de onda.

Roupa inteligente constituída de metamateriais

Fotossíntese é a solução energética!!

   A solução energética para os problemas ambientais que enfrentamos e para a futura carência de combustíveis fósseis é algo que já foi inventado pela natureza há bilhões de anos: a fotossíntese, afirma James Berber, um dos principais pesquisadores no assunto. Não é de hoje que nos inspiramos na natureza para criar novas tecnologias. Olhando para a natureza descobrimos que algo é possível e com trabalho árduo as criamos. Foi assim com o avião, que hoje leva milhões de pessoas pelo mundo, quando Leonardo da Vinci fez os seus primeiros projetos baseados nos vôos da aves. Mas, isto não quer dizer que imitaremos a natureza com perfeição, o mecanismo de vôo de um avião é baseado nas aves, mas nem de perto é igual. Da mesma forma, as tecnologias que estão sendo desenvolvidas para a fotossíntese artificial se baseiam no conhecido do processo fotossintético realizado pelas plantas, mas não necessariamente serão iguais ,como afirma James Berber.

   O consumo de energia no planeta já está em na casa dos 14 terawatts de energia, sendo que a maior parte dela vem dos combustíveis fósseis como petróleo, gás e carvão mineral. A situação é insustentável, emitimos uma quantidade enorme de dióxido de carbono na atmosfera, levando o planeta a problemas climáticos sérios. Atualmente as emissões de dióxido de carbono estão na casa de 360 partes por milhão(ppm) e aumentando cada dia. A evolução da humanidade necessita deste fornecimento de energia, logo precisamos desenvolver fontes alternativas de energia que sejam baratas o suficiente para competir com os combustíveis fósseis e limpas.

   A melhor solução a longo prazo é a fotossíntese, como afirma James Berber. A tecnologia para captar a energia solar solar já é bastante conhecida, as células fotovoltáicas. No entanto, a energia produzida por este método é muito cara para competir com os combustíveis fósseis. Por outro lado, não basta apenas produzir energia, precisamos de uma forma de armazenar esta energia, criando combustíveis que possam ser utilizados por carros, aviões e etc.

  As folhas artificiais que realizariam a fotossíntese devem portanto captar a energia solar e armazená-las. Poderíamos usar baterias para este processo, no entanto, as baterias disponíveis atualmente são incapazes de armazenar tamanhas quantidades de energia. Logo, as folhas sintéticas deveriam produzir energia e armazená-las em bombas químicas, moléculas com altas densidades de energia, tal como a natureza faz através da glicose.

   Segundo o pesquisador, o grande desafio está em desenvolver catalisadores químicos baratos que consigam imitar a fotossíntese e tornem o processo viável quando comparado com os cobustíveis fosséis Porém, o conhecimento do processo químico que ocorre durante a fotossíntese que adquirimos durante todos estes anos de pesquisa permitem que com uma cooperação entre cientistas de todo o planeta seja desenvolvido um sistema barato e eficiente em um futuro próximo.

James Berber- Pesquisador e um dos maiores 

divulgadores da Fotossíntese pelo mundo.

Árvores Artificiais - Mimetismo

   Inicialmente, uma empresa de Nova York que desenvolve design sustentável, a SMIT, propôs um muro de hera que é capaz de captar a energia solar e eólica através de espécies de folhas artificiais. O GROW, como ficou conhecido o sistema, é uma mistura de tecnologia fotovoltáica com piezoelétrica. A células fotovoltáicas são capazes de gerar energia elétrica a partir da energia contida nos fótons provenientes do sol, já o material piezoelétrico é responsável por transformar as vibrações induzidas nas folhas pelo vento em energia elétrica. Dessa forma, a empresa conseguiu criar um sistema que com uma área de 6 m² é capaz de abastecer uma residência inteira e que supera em questões estéticas e práticas os painéis fotovoltáicos.
   Os avanços não pararam por aí. Outra empresa, a Solar Botanic, em um trabalho independente da SMIT, criou um sistema mais eficiente, com nanofolhas capazes de gerar energia elétrica. Além dos sistemas fotovoltáicos e piezelétricos, a Solar Botanic incluiu também um sistema termoelétrico, aproveitando do calor proveniente do sol. Mesmo que cada nanofolha individualmente não gere mais que microwatts, o sistema como um todo é capaz de gerar energia suficiente para atender uma residência. Toda tecnologia desenvolvida pela empresa foi patenteada e espera por parcerias do setor privado para desenvolverem os primeiros protótipos. O planeta agradece!

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