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Automação de uma Estação de Tratamento de Esgoto através de uma rede Zigbee

Resumo: A CASAN, Companhia Catarinense de Águas e Saneamento, com matriz em Florianópolis, é uma empresa de capital misto, criada em 1970 cujo objetivo é fornecer água tratada, além de coletar e tratar esgoto sanitário. Presente em mais de 200 municípios catarinenses, atende atualmente uma população de mais de 2,5 milhões de habitantes. Entre os processos desenvolvidos na empresa, podem-se citar: Captação de água bruta, tratamento de água bruta, transporte e reservação de água tratada, coleta, transporte e tratamento de esgoto sanitário. Estes processos citados estão sempre sujeitos a estudos de melhorias, aumento de capacidade e modernização. Isto fica ainda mais evidente com o aumento da competição na área de atuação, onde as cidades podem promover disputas entre empresas de saneamento para analisar qual empresa é a mais capaz de realizar as atividades. Com isso, a CASAN vem investindo pesado em melhorias internas e de imagem da empresa, sendo que um dos maiores investimentos atualmente é a obra em Florianópolis de aumento da rede de esgoto sanitário, aumentando de 45 para 75% a população atendida, com um custo estimado de R$ 400 milhões. A automação tem efeito sobre as áreas em questão, promovendo melhorias internas nos processos e alterando a imagem da empresa perante a população e prováveis clientes, gerando a modernização. Por este motivo, há cerca de três anos foi criado em Florianópolis o setor de Pesquisa e Desenvolvimento, setor ao qual eu faço parte cuja meta é desenvolver sistemas que auxiliem a modernização e automação da CASAN. Em meu estágio obrigatório feito no mesmo local, ajudei a desenvolver um ambiente de monitoramento remoto de centenas de pontos de atuação, contemplando ETEs (Estação de Tratamento de Esgoto), ETAs (Estação de Tratamento de Água), EEEs (Estação Elevatória de Esgoto) e boosters. Isto gerou interesse meu em desenvolver o projeto de fim de curso na mesma área. 6 Com isso chega-se ao foco deste projeto: utilizando da premissa de automatizar para modernizar, decidi aplicar a pesquisa para desenvolvimento de um sistema de Automação wireless, baseado em redes industriais, com tecnologias até então novas e não utilizadas pela CASAN, para atingir o objetivo de um projeto piloto capaz de se adequar as mais diversas aplicações da empresa. Neste projeto foram realizados: pesquisa de tecnologias, soluções de integração entre componentes, construção de redes de comunicação, concepção do sistema de Automação, implementação do projeto piloto e demonstração prática. Como resultado atingido, será demonstrado o sistema totalmente funcional para a aplicação em uma EEE, onde a unidade sensora coletará a informação de nível do poço úmido, enviará esta informação através de uma rede Zigbee sem fio até a unidade coordenadora, que por sua vez se comunicará com um Arduino, fazendo o papel de controlador, que tomará decisão e enviará pacotes contendo a medida a ser tomada para o atuador remotamente. Além disso o Arduino ainda se comunicará com uma IHM (Interface Homem-Máquina) através de uma rede Modbus que mostrará dados do processo e como um extra ainda poderá receber comandos de operador através da IHM, alterando variáveis e sinais para o atuador.

Introdução: Este trabalho foi desenvolvido no contexto da disciplina de Projeto de Final de Curso, com caráter obrigatório na grade curricular do curso de Engenharia de Controle e Automação da Universidade Federal de Santa Catarina. Esta cadeira tem características práticas, voltada para a execução real de problemas de engenharia. Seguindo esta linha de trabalho, este projeto foi elaborado com a finalidade de agregar novas tecnologias e ferramentas de automação úteis para a empresa em que trabalhei, abrindo portas para aumentar tanto meu conhecimento quanto o da mesma. O trabalho presente neste documento envolveu: • Estudo da problemática geral da CASAN, onde as áreas de atuação foram analisadas para descobrir possíveis pontos de ataque para a solução de automação presente neste projeto. • Análise do nível de automação atual e compatibilidade com o sistema proposto no trabalho para que haja uma simbiose entre ambos e não conflitos. • Procura bibliográfica de prováveis soluções na área, entendendo o funcionamento de cada uma delas e de como é feita a integração entre soluções parciais em uma solução global. • Análise de equipamentos dos fornecedores, comparando versões diferentes para diferentes utilidades. • Compra de equipamentos para a fase de testes, buscando aprimorar o entendimento das funcionalidades e aprovar soluções. • Montagem da solução final com os equipamentos e configuração estudada na fase anterior. • Ajustes finais na solução encontrada e montagem final do conjunto. • Implementação e testes para validação final da solução. 14 Este trabalho foi supervisionado na empresa pelo Engenheiro Eletricista Ezequiel Medeiros e na Universidade pelo Professor Marcelo Ricardo Stemmer.

Autor: Delano Romay Fiedler.

Leia o estudo completo: automacao-de-uma-estacao-de-tratamento-de-esgoto-atraves-de-uma-rede-zigbee