Prototype of an Automation System for Hazardous Chemical Dosing in the Graphite Leaching Process

Authors

Keywords:

Industrial Automation, Hazardous Products, Safety

Abstract

In the industrial context, handling corrosive and toxic chemicals poses a high risk due to their adverse health effects and potential to cause life-threatening situations. Automating this process emerges as an effective solution to minimize these risks. The present work aims to develop a prototype of an automation system for the dosing process of chemical products and the preparation of an acidic solution for use in graphite leaching in companies that process this mineral. The goal is to prevent direct human contact with these substances, thereby reducing the risk of accidents. To achieve this objective, industrial automation techniques were applied. The development included the creation of a functional description specifying the expected system behavior and operator interaction via HMI (human-machine interface), as well as the identification of all field devices. The instrumentation utilized level transmitters and load cells to send data to the PLC (programmable logic controller), which converts these signals into useful values. The field valves were controlled by the PLC’s digital outputs, with position feedback. The PLC programming was carried out using TIA Portal V17 software, employing ladder logic and function block diagrams, optimizing the logic for code reuse. The HMI screens, using the Siemens TP700 Comfort 7" model, displayed the status of tanks and valves, operating modes, and alarms, and communicated with the PLC via PROFINET. It is expected that this work will contribute to the dissemination and application of industrial automation technologies, promoting greater safety and risk reduction in industrial processes involving hazardous chemicals.

Author Biographies

Karolliny Danielle Santos, Universidade do Estado de Minas Gerais

Doutora em Engenharia de Produção pela Universidade Federal de Minas Gerais-UFMG. Possui graduação em Licenciatura em Matemática pela Universidade Estadual de Montes Claros (2011) e Mestrado em Engenharia de Produção pela Universidade Federal de Minas Gerais (2013). Tem experiência na área de Matemática, com ênfase em Cálculo Numérico, Estatística, Equações Diferenciais e Cálculo Diferencial e Integral; em Engenharia de Produção, com ênfase em Otimização, Logistíca, Simulação e Pesquisa Operacional.

Márcio Faria Santos, Universidade do Estado de Minas Gerais

Graduado em Engenharia da Computação pela Universidade Estadual de Minas Gerais - UEMG, técnico em Eletromecânica pelo Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais - CEFET MG concluido em 2013, e possui curso de língua inglesa pelo CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior.

References

AERODINÂMICA. Aerodinâmica – Válv. Borboleta Pneumática PP – Tubulações Termoplásticas Industriais. 2024. Disponível em: https://www.aerodinamica.com/valvulas-atuadas-pneumaticas-e-eletricas/valvula-borboleta-pneumatica-pp. Acesso em: 13 maio 2024.

ALFA. H e HX - Alfa Instrumentos. 2024. Disponível em: https://www.alfainstrumentos.com.br/produto/h-e-hx/. Acesso em: 13 maio 2024.

ALFA. Indicadores de Pesagem - Linha 3100 C - Inox IP69K - Alfa Instrumentos. 2024. Disponível em: https://www.alfainstrumentos.com.br/produto/indicadores-de-pesagem-linha-3100-c-inox-ip-69k/. Acesso em: 13 maio 2024.

ALVES, E. N. Gestão de risco de acidentes industriais com produtos químicos perigosos integrada ao planejamento territorial: Um olhar para o polo petroquímico do ABC Paulista. 2020.

GROOVER, M. Automation, Production Systems, and Computer-integrated Manufacturing. Pearson, 2019. ISBN 9780134605463. Disponível em: https://books.google.com.br/books?id=utzSswEACAAJ.

LIMA, L. H. F. et al. Riscos e avarias no manuseio de produtos perigosos: Estudo de caso em uma empresa com foco em segmento químico. Engenharia de Produção: Tecnologia e Inovação no Setor Produtivo, Editora Científica Digital, v. 1, n. 1, p. 375–386, 2020.

OLIVEIRA, Y. S. L. de. Indústria química 4.0 em perspectivas e aplicações: uma revisão da literatura. 2020. Universidade Federal da Paraíba.

PHOENIX. PLC-RSC-24DC/21 - Módulo de relé - 2966171 | Phoenix Contact. 2024. Disponível em: https://www.phoenixcontact.com/pt-br/produtos/modulo-de--plc-rsc-24dc-21-2966171. Acesso em: 12 maio 2024.

PRODANOV, C. C.; FREITAS, E. C. D. Metodologia do trabalho científico: métodos e técnicas da pesquisa e do trabalho acadêmico. 2. ed. [S.l.]: Editora Feevale, 2013.

SIEMENS. Detalhes do produto - Industry Mall - Siemens Portugal. 2024. Disponível em: https://mall.industry.siemens.com/mall/pt/PT/Catalog/Product/?mlfb=6ES7214-1AG40-0XB0&SiepCountryCode=PT. Acesso em: 12 maio 2024.

SIEMENS. Detalhes do produto - Industry Mall - Siemens Portugal. 2024. Disponível em: https://mall.industry.siemens.com/mall/pt/pt/Catalog/Product/6ES7221-1BH32-0XB0. Acesso em: 12 maio 2024.

SIEMENS. Detalhes do produto - Industry Mall - Siemens Portugal. 2024. Disponível em: https://mall.industry.siemens.com/mall/pt/PT/Catalog/Product/?mlfb=6ES7222-1BH32-0XB0&SiepCountryCode=PT. Acesso em: 12 maio 2024.

SIEMENS. Detalhes do produto - Industry Mall - Siemens Portugal. 2024. Disponível em: https://mall.industry.siemens.com/mall/pt/PT/Catalog/Product/?mlfb=6ES7231-5ND32-0XB0&SiepCountryCode=PT. Acesso em: 12 maio 2024.

SIEMENS. Detalhes do produto - Industry Mall - Siemens Portugal. 2024. Disponível em: https://mall.industry.siemens.com/mall/pt/PT/Catalog/Product/?mlfb=6ES7232-4HD32-0XB0&SiepCountryCode=PT. Acesso em: 12 maio 2024.

SIEMENS. Detalhes do produto - Industry Mall - Siemens Portugal. 2024. Disponível em: https://mall.industry.siemens.com/mall/pt/pt/Catalog/Product/6GK5005-0BA00-1AB2. Acesso em: 23 jun. 2024.

SIEMENS. Detalhes do produto - Industry Mall - Siemens WW. 2024. Disponível em: https://mall.industry.siemens.com/mall/en/ww/Catalog/Product/6AV2124-0GC01-0AX0. Acesso em: 13 maio 2024.

SIEMENS. Detalhes do produto - Industry Mall - Siemens WW. 2024. Disponível em: https://mall.industry.siemens.com/mall/en/WW/Catalog/Product/?mlfb=7ML51..-.....-....&SiepCountryCode=WW. Acesso em: 13 maio 2024.

SIEMENS. TIA Portal Siemens - Software SIMATIC da Siemens. 2024. Disponível em: https://www.siemens.com/br/pt/produtos/software/industria/automacao/tia-portal.html. Acesso em: 28 abr. 2024.

SILVA, I. G.; SOBRAL, L. G. S. Pré-requisitos para a bio-extração eficiente de cobre a partir de rejeito de minério intemperizado. CETEM/MCTI, 2021.

Published

2025-06-08

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