soluções wireless para automação e telemetria

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Soluções Wireless para Sistemas de Telemetria Eduardo Grachten - Eng. Eletricista Desde 1992 Rádios Modem Telesupervisão de Água e Esgoto Monitoração de Ônibus em Porto Alegre

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Próximo Anterior Alfacomp Automação Industrial No mercado desde 1992, a Alfacomp fabrica produtos e equipamentos de telemetria que viabilizam sistemas SCADA de Telesupervisão e Telecomando. Nossos rádios modem e unidades remotas de telemetria auxiliam empresas de saneamento e energia na melhoria da rastreabilidade, controle de qualidade, eficiência energética e controle de perdas. Aliados a clps de mercado e operando em protocolos abertos, nossos produtos compõem soluções de alto desempenho e baixo custo.

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Próximo Anterior Rádios Modem – Algumas Faixas de Operação e Padrões Típicos UHF de 406 a 430 MHz Faixa canalizada. Cada estação deve ser licenciada na Anatel. Potências de até 5W. Alcance de 50 km. Velocidades seriais de 1200 a 19.200 bps. UHF de 902 a 928 MHz Apenas equipamentos Spread Spectrum podem operar nesta faixa. As estações não necessitam licença. Potência máxima de 1W. Alcance de 30 km. Velocidades seriais de 1200 a 115.200 bps Celular CDMA, GPRS, 3G. Alcance das ERBs. ZigBee WPANs. 2.4 GHz é o mais utilizado. Velocidades seriais até 125 kbs. Dispensa licença na Anatel. Alcance de até 1600 metros com antenas, 100 m dentro de prédios. Potência máxima de 100 mW. IEEE 802.15.4. Interliga sensores e equipamentos de controle. Até 254 elementos por rede. Redes Mesh. ZigBee Alliance. Bluetooth WPANs. Velocidade original de 1Mbps. IEEE 802.15.3. Interliga PCs, celulares e periféricos, Até 8 elementos por rede. Wi-Fi Ethernet wireless. Padrão IEEE 802.11. Wi-Fi Alliance.

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Próximo Anterior Solução Alfacomp em 400 MHz – Rádio SD225U1 e Modem 2050 Transceptor desenvolvido para comunicação de dados na faixa de 400 a 440 MHz quando conectado à modem externo . Potência: 5 W Freqüências programáveis 16 canais selecionáveis por microchave Alimentação: 12 Vcc Modem padrão Bell 202 projetado para operar em conjunto com rádios como o SD 225U1, é ideal para comunicações utilizando o protocolo Modbus . Alimentação : 12V Velocidade serial: 1200 bps Interface RS232 e RS485

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Próximo Anterior Solução de alto desempenho e baixo custo para comunicação wireless utilizando tecnologia Spread Spectrum na faixa dos 900 MHz. Potência de saída: 1000mW Alcance: até 32 km com visada Baud rate serial: 1200 a 115.2 Kbps Baud rate de RF: 76.8 kbps Sensibilidade do receptor: -110 dBm típico Software de configuração Baseado em Windows Faixa de operação: 915-928 MHz Tecnologia: Frequency Hopping Spread Spectrum Topologia de rede Ponto a ponto e ponto-multiponto Número de canais: 50 Conexão RF: SMA fêmea serial Conexão RS232: RJ12 macho serial Conexão RS485: Borne destacável modelo STL(Z) Alimentação: 10 a 30 VCC Consumo em 24V: 400 mA transmitindo e 25 mA recebendo Temperatura de operação: -40° a +80°C Umidade: 10% a 90% (não condensante) Dimensões: Altura 80 x Largura 25 x Profundidade 98 mm Solução Alfacomp em 900 MHz – Rádio Modem RM2060

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Próximo Anterior Solução Alfacomp em 2.4 GHz – Rádio Modem RM2070 - ZigBee Opera na faixa ISM 2.4 GHz; Compatível com o protocolo ZigBee e o padrão IEEE 802.15.4; Alcance de 100 metros em ambiente fechado e 1.600 metros com antenas direcionais; Excelente relação custo-benefício; Baixo consumo de energia; Baixo tempo de latência (15ms entre o rádio energizar e passar a comunicar); Alimentação de 10 a 30V; Interfaces seriais RS232 e RS485 simultâneas; Velocidade serial de 1200 a 115.200 bps; Velocidade de dados em RF de 250 kbps; Sensibilidade de -100 dBm; Comunicação ponto a ponto, ponto multiponto, peer-to-peer e redes Mesh; DSSS – Direct Sequence Spread Spectrum (Espalhamento Espectral por Saltos de Freqüência em Seqüência Direta); Configuração on-line através de comandos AT; Potência ajustável.

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Próximo Anterior O Padrão ZigBee O ZigBee utiliza o padrão 802.15.4 como base e adiciona algumas funcionalidade de rede e roteamento. O recurso Mesh é utilizado em redes wireless em que a distância entre dois pontos poderá estar além do alcance dos rádios, mas os mesmos dois pontos podem estar ao alcance de um rádio intermediário, que poderá repetir as mensagens entre os pontos que não se alcançam diretamente.

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Próximo Anterior Sistemas de Rádio Transceptores Analógicos Os rádios transceptores ditos analógicos são compostos de um bloco transmissor e um bloco receptor. Popularmente chamados de rádio voz, possuem, em suas conexões, os seguintes sinais básicos: TX – sinal de áudio que será transmitido pelo bloco transmissor; RX – sinal de áudio recebido pelo bloco receptor; PTT – Push to talk (aperte para falar), que é o sinal que coloca o transceptor em modo de transmissão; CD – Carrrier Detected (portadora detectada), que é o sinal que indica que o rádio está recebendo o sinal emitido por um transmissor. E m comunicação de voz, o TX é conectado a um amplificador de áudio que aciona um alto-falante e ao RX é ligado um microfone. Ao PTT é ligada uma chave para acionar a transmissão. Em comunicação digital, esses sinais são ligados a sinais correspondentes de um modem.

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Próximo Anterior Sistemas de Rádio Rádios Modem Rádio Modem é o nome dado aos equipamentos que unem um rádio e um modem e têm a capacidade de transmitir e receber dados digitais por rádio. A palavra MODEM deriva de modulator demodulator, equipamento capaz de converter informação serial digital em analógica e vice-versa. S ão os seguintes os sinais básicos na interface serial de um rádio modem: CTS – Clear to Send (pronto para transmitir) indica para o equipamento conectado que o rádio modem está pronto para receber os dados a serem transmitidos CD – Carrrier Detected (portadora detectada), que é o sinal que indica que o rádio está recebendo o sinal emitido por um transmissor TXD – sinal serial a ser transmitido RXD – sinal serial recebido RTS – Request to Send (pedido para transmitir) indica para o rádio modem que o equipamento conectado solicita transmissão

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Próximo Anterior Sistemas de Rádio Componentes básico de um Rádio Enlace Podemos definir como rádio enlace o conjunto de equipamentos necessários para estabelecer comunicação por rádio entre dois pontos. Os elementos básicos para a implementação de um rádio enlace são: Rádio transmissor Linha de transmissão da estação transmissora Antena transmissora Meio de propagação Antena receptora Linha de transmissão da estação receptora Rádio receptor

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Próximo Anterior Sistemas de Rádio Perda por Obstrução da Primeira Zona de Fresnel A energia transportada de uma antena transmissora até uma antena receptora é contida em elipsóides concêntricos chamados zonas de Fresnel. Dizemos que não existe perda por obstrução quando não há obstáculos dentro da primeira zona. Essa avaliação é feita levantando-se o perfil do terreno entre as duas estações com a ajuda de mapas cartográficos e calculando-se o raio da zona ao longo do percurso. O cálculo do raio de Fresnel é apresentado abaixo.

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Próximo Anterior Sistemas de Rádio Antenas Yagi Antenas são dispositivos capazes de transmitir e captar ondas eletromagnéticas nas faixas de radiofreqüência. São compostas de componentes metálicos nas mais variadas configurações. Os comprimentos e a disposição dos elementos irão depender das freqüências em que se deseja operar. Alguns tipos de antenas são listados abaixo. Yagi Painel Setorial Omnidirecional Antenas Patch Log – Periódica Helicoidal Normalmente conhecida apenas por antena Yagi , foi concebida em 1926 por Shintaro Uda da Universidade Tohoku do Japão com a colaboração de Hidetsugu Yagi , que teve seu nome associado à antena quando publicou o primeiro artigo em inglês descrevendo a mesma. Conceitualmente, a antena Yagi é composta por um Refletor, um dipolo simples ou dobrado e um ou mais diretores. A antena da figura é apresentada na posição de polarização vertical que é normalmente utilizada em telemetria e apresenta ganhos que vão de 3 até mais de 20 dBi.

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Próximo Anterior Sistemas de Rádio Antenas Omnidirecionais Normalmente construídas com a concepção colinear, essas antenas, como sugere o nome, irradiam com a mesma intensidade em todas as direções do plano horizontal. Sua polarização é naturalmente vertical e apresenta ganhos na faixa de 2 a 10 dBi.

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Próximo Anterior Telesuprevisão de Água e Esgoto – O CASE de Joaçaba em Santa Catarina

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Próximo Anterior Benefícios de um Sistema de Telemetria Garantia do abastecimento; Controle de perdas e redução de custos; Eficiência na operação; Instrumento de gestão e qualidade.

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Próximo Anterior Garantia de Abastecimento Na ausência de informações sobre o o funcionamento das estações elevatórias e reservatórios, é a população que avisa da interrupção de abastecimento. Sistemas de Telemetria alertam quase que imediatamente sobre situações anormais de operação. Controle de Perdas O sistema de telemetria implantado no SIMAE de Joaçaba foi de fundamental importância na redução em 20% das perdas que giram em torno de 25% atualmente. Redução de Custos A utilização de um sistema de telemetria e a implantação de um programa de controle de perdas permitem: Reduzir o consumo de produtos químicos, Reduzir o consumo de energia elétrica, Diminuição do desgaste dos equipamentos;

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Próximo Anterior Painéis de Telemetria Padronizados - As remotas de reservatório e três novas elevatórias receberam painéis de telemetria padronizados, totalizando 20 quadros. O painel de telemetria possui as seguintes especificações básicas: CLP dotado de IHM, relógio de tempo real, uma porta serial RS232 e uma RS485; Fonte de alimentação com bateria; Rádio Modem Spread Spectrum de 1W; 8 entradas analógicas 4 a 20mA protegidas contra surtos; 11 entradas digitais livres em 24VDC; 7 saídas digitais livres a relé; Proteção contra surtos na alimentação CA; Tomada e lâmpada; Chave fim de curso indicadora da painel aberto; Indicação de falta de energia CA.

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Próximo Anterior Elevatória – As elevatórias de água tratada possuem normalmente dois grupos de moto bombas. O acionamento dos grupos se dá pelo CCM (centro de controle de motores) constituido de painel elétrico com inversores, soft-starters ou chaves de partida. O painel de automação controla o CCM e executa as demais funções associadas, como leitura de grandezas elétricas e hidráulicas.

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Próximo Anterior Reservatórios – As remotas de reservatório são dotadas de painel de automação que tem a função de adquirir grandezas hidraúlicas, tais como nível e vazão de água, assim como registrar invasão, painel aberto e falta de energia.

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Próximo Anterior Descrição do Sistema - O sistema de automação funciona em protocolo mestre-escravo. A centralização de todas as comunicações se dá no microcomputador do CCO (Centro de Controle e Operação) localizado na ETA. A água tratada na ETA é bombeada para os reservatórios por uma rede de estações elevatórias. Os níveis e parâmetros remotos necessários para o funcionamento de cada estação são lidos e repassados pelo computador do CCO a cada UR (Unidade Remota), ou seja, a informação de nível do reservatório para o qual uma determinada elevatória recalca água é lida do reservatório e enviada para a elevatória. Todas as comunicações partem do CCO, que é dotad o de uma antena omni direcional. A repetidora principal constitui a unidade remota do reservatório RAP 012. Também funcionam como repetidoras as estações remotas dos reservatórios RAP 003, RAP 004, RAP 014, RAP 015 e RAP 010 de Maio.

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Próximo Anterior Tela das Comunicações – Permite habilitar, desabilitar e monitorar os rádios.

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Próximo Anterior Telas de Elevatória - As telas das elevatórias apresentam o reservatório para o qual a elevatória bombeia a água. O grupo selecionado mostra como está posicionada a chave que seleciona bombas no quadro da elevatória. No quadro laranja com o nome da estação são apresentados: O indicador de comunicações na forma de um rádio com o tempo em segundos desde a última comunicação com a estação; Ao lado do rádio está um display do relógio interno do clp da estação; Indicador de motivo de parada; Indicador de grupo selecionado pela chave local; Indicadores de tensão e fator de potência no QGBT; Botão de ajustes e comandos que permite bloquear ou liberar o funcionamento automático e acessar a janela de parâmetros ajustáveis .

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Próximo Anterior Telas de Reservatório - As telas mostram nível de água, set-points de liga e desliga da elevatória associada, medidores de vazão de água e alarmes de porta aberta e invasão da estação.

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Próximo Anterior Tela dos Reservatórios – Permite visualizar todos os reservatórios da cidade.

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Próximo Anterior Relatórios na Forma de Tabelas

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Próximo Anterior Visualização Gráfica das Leituras Máximo da escala Mínimo da escala Gráfico

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Próximo Anterior Registro de Alarmes

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Próximo Anterior Registro de Eventos

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Próximo Anterior EPTC - Porto Alegre é a capital do estado do Rio Grande do Sul e está localizada junto ao Guaíba, no extremo sul do país, a 2.027 quilômetros de Brasília. A capital conta com 1.420.667 habitantes e está servida por 1570 ônibus que transportam 25.000 passageiros por dia. A Empresa Pública de Transporte e Circulação (EPTC) foi criada pela Lei 8133, de 13 de janeiro de 1998, para regular e fiscalizar as atividades relacionadas com o trânsito e os transportes do Município de Porto Alegre, atendendo a uma tendência internacional de municipalização da mobilidade urbana. SOMA - Com a intenção de melhorar a qualidade dos serviços prestados pelas empresas de ônibus de Porto Alegre, em 1998, a EPTC adquiriu e implantou o SOMA - Sistema de Ônibus Monitorado Automaticamente. O sistema é constituído de 52 estações de monitoração distribuídas pela cidade, que registram a passagem dos ônibus e transmitem as informações via rádio para o centro de controle e operação. Em Janeiro de 2008, a Alfacomp Automação Industrial assumiu a manutenção do sistema com o compromisso de recuperar o seu índice de funcionamento, que se encontrava com mais de 50% dos sensores desativados.

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Próximo Anterior Benefícios do Sistema - A frota de ônibus é totalmente monitorada em 52 pontos de monitoramente, 24 horas por dia e todos os dias da semana. A cobertura das viagens realizadas é de 97%. O sistema tem como principal objetivo realizar a fiscalização eletrônica do cumprimento dos horários e realização das viagens previstas. Os indicadores resultantes do monitoramento são: ICV – índice de cumprimento de viagens; IVFI – índice de viagens fora do intervalo; IVSM – índice de viagem sem monitoração e IRSM – índice de realização sem monitoração. O sistema permite à EPTC, monitorar quantos ônibus rodaram em cada linha e em que horários. Estes dados fornecem um quadro completo da regularidade e qualidade dos serviços prestados pelas empresas concessionárias à população.

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Próximo Anterior Funcionamento - O SOMA é baseado em RFID - Radio Frequency Identification, etiquetas eletrônicas “transponders” instalados em todos os ônibus e estações fixas distribuídas em vários pontos da cidade que identificam os veículos e o horário da passagem transmitindo os dados através de um sistema de rádio-modem até a central. Nos transponders instalados em cada ônibus está gravado o prefixo, que e é lido a cada passagem por um ponto de leitura através de leitores de transponder e antena de solo. A Unidade de Controle Local, localizada no mesmo bastidor de cada ponto, executa a comunicação com o leitor de transponder e registra a identificação, juntamente com o horário de passagem, em sua memória para posterior transmissão à central. O Sistema de Comunicação é composto pelo rádio da central, pela retransmissora localizada em torre no morro São Caetano, além dos rádios de cada ponto de leitura.

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Próximo Anterior Estações Fixas - São compostas de quadro elétrico contendo rádio modem, fonte de alimentação, unidade de controle e unidades de leitura de transponder, que realizam as leituras dos laços indutivos implementados nas vias. Os quadros são instalados em postes montados próximos aos laços. Cada laço possui uma caixa de sintonia para juste da freqüência de ressonância e conseqüente sensibilidade.

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Próximo Anterior Centro de Controle e Operação - O CCO (Centro de controle e operação) é composto de um microcomputador PC rodando o software de controle e se comunicando com as estações via rádio modem. O CCO coleta os dados das estações e gera os registros em arquivos ASCII para que um sistema gerencial interprete os dados e gere as informações que serão disponibilizadas na forma de relatórios. O software permite inserir novas estações e desativar estações desnecessárias.

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Próximo Anterior Serviço de Campo - Para o desempenho dos serviços de campo, a Alfacomp mantém equipe de três técnicos eletrônicos e um veículo Kombi equipado com escadas, ferramentas, instrumentos eletrônicos e equipamentos de proteção. As atividades principais da equipe são a instalação de laços indutivos (antenas de solo), ajuste de sintonia e sensibilidade dos laços, substituição e reparo dos dispositivos eletrônicos das estações fixas, instalação e orientação das antenas e rádios.

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Próximo Anterior Reforma das Estações Fixas - Os quadros das estações remotas estão sendo remontados. O novo lay-out confere maior facilidade de acesso e manutenção. As baterias automotivas são substituídas por baterias seladas e a nova fonte de alimentação com tecnologia chaveada tem dimensões reduzidas e apresenta maior eficiência, o que resulta em menor dissipação de calor e maior durabilidade.

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Próximo Anterior Novo Rádio Modem - O sistema de rádio original baseado em rádios modem T96 está recebendo equipamentos novos. O novo sistema é baseado no rádio Alfacomp 2060LR que pode operar em velocidades maiores. O transceptor 2060LR consiste em uma solução de alto desempenho e baixo custo para comunicação wireless utilizando tecnologia Spread Spectrum na faixa dos 900 MHz, podendo substituir milhares de metros de cabos de comunicação em ambientes industriais ruidosos. Utilizando comprovada tecnologia FHSS, que dispensa licença de operação junto à Anatel, o transceptor 2060 estabelece comunicação entre computadores, clps e instrumentos diversos, que possuem porta serial em padrão RS232 com taxas de 1200 a 115.200 bps. Para aumentar a segurança e integridade das comunicações, os transceptores 2060 permitem a encriptação dos dados.

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Próximo Anterior Sistema Tiris – O sistema Tiris consiste de um ou mais transponders e de um Leitor (Reader). O leitor descrito no exemplo normalmente é composto de uma antena, um módulo de RF e um módulo de controle. A antena é composta por um laço indutivo e um capacitor, formando assim um circuito ressonante. O módulo de RF é responsável por excitar a antena e tem a capacidade de carregar o capacitor do transponder, ler e escrever no mesmo e repassar os dados ao modulo de controle. O modulo de controle executa as leituras e escritas de acordo com os comandos recebidos pela central de processamento.

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Próximo Anterior Series 2000 Control Module – A série 2000 de módulos de controle constitui a interface entre um sistema TIRIS (Texas Instruments Radio Identification System) e um sistema central de controle (host). Os módulos controlam as funções de transmissão e recepção de um módulo de RF de acordo como os comandos recebidos do host, para leituras e escritas em transponders. O módulo decodifica os sinais RF recebidos e obtém o número de identificação do transponder, testa a validade dos dados e traduz os dados para um protocolo serial padrão. Adicionalmente, o módulo tem a capacidade de armazenar até 909 leituras em um buffer para posterior transmissão ao host. O módulo possui interfaces RS232 e RS485 e dois protocolo de comunicação: o TIRIS Bus Protocol para comunicação ponto-multiponto e o ASCII para comunicação ponto-a-ponto, normalmente utilizado para a programação das unidades.

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Próximo Anterior Series 2000 High Performance Remote Antenna RFM and Tuning Module A série 2000 de módulos de RF de alto desempenho, em conjunto com os módulos de sintonia, suportam a utilização de antenas instaladas a distâncias de até 120 metros. Estes conjuntos constituem a interface entre os transponder HDX/FSK operando a 132.4 kHz e os módulos de controle. O módulo de RF transmite um sinal que energiza o transponder, modula o sinal de RF com dados para o transponder, recebe o sinal devolvido e decodifica os dados para repassar ao módulo de controle.

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Próximo Anterior 120 mm Cilindrical Transponder – Durante o tempo de carga, o módulo de RF transmite de forma continua. O sinal de 132 kHz gera um campo eletromagnético em torno da antena. Se houver um transponder nas imediações, a energia captada pelo mesmo irá carrega o capacitor de carga. Quando o módulo de RF para de transmitir, inicia a fase da leitura. Durante o tempo leitura, o transponder emite o frame solicitado utilizando FSK.

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Próximo Anterior GRATO PELA ATENÇÃO