Atualmente, os sensores medem com precisão o estado das máquinas e das áreas da instalação, mas, até agora, muitas vezes, não conseguiam integrar esses dados em sistemas de monitorização flexíveis. As empresas aproveitam novas oportunidades, como acompanhar valores em tempo real na cloud ou prever a vida útil esperada de componentes individuais. A crescente interligação das instalações industriais oferece consideráveis vantagens para a manutenção. O processo de registo de dados de condição, conhecido como monitorização de condições ou condition monitoring, tornou-se, assim, um tema central da Indústria 4.0.

As crescentes exigências em relação ao condition monitoring podem ser implementadas de forma simples em projetos de greenfield, uma vez que se integram no planeamento desde o início. No entanto, na prática, os engenheiros de manutenção enfrentam mais frequentemente o desafio de aumentar a eficiência da inspeção e manutenção numa fase posterior.

Este artigo detalha como alcançar esse objetivo e oferece uma visão geral de como os dados de condição são adquiridos e utilizados de forma eficaz em projetos de brownfield.

Existem várias razões pelas quais os sistemas de condition monitoring são necessários:

• reduzir o risco de falhas e avarias;
• melhorar a eficiência dos processos de inspeção e manutenção;
• permitir verificações necessárias para novos produtos sensíveis;
• fornecer evidências de conformidade.

Normalmente, existem dois cenários problemáticos para o condition monitoring em sistemas existentes:

• as leituras importantes da máquina não são conhecidas;
• registam-se os dados de condição, mas eles não chegam aos funcionários responsáveis no momento crucial.

Mas, como podem os técnicos de manutenção registar os dados de condição, aceder aos valores e utilizá-los de maneiras que tragam benefícios práticos?

Três tipos de aquisição de dados

O design do sistema de condition monitoring depende dos requisitos técnicos da instalação e da disposição do operador em intervir nos processos em curso ou no ambiente de controlo, se necessário. Isso é particularmente relevante para a recolha de valores medidos no ambiente da máquina. Nesse contexto, os utilizadores podem adotar diferentes abordagens.

Utilização de dados existentes

Os dispositivos de campo fornecem uma ampla gama de dados ao controlador, mas no passado não se utilizavam esses dados de forma completa ou como parte de um processo de monitorização direcionado. O controlador recebe dados tanto cíclicos quanto acíclicos, como as horas de operação, por exemplo. O PLC pode encaminhar os valores dos sensores disponíveis diretamente para um ambiente cloud. Desta forma, a instalação cria uma “sombra digital”.

Desvantagem: isso geralmente exige uma intervenção no controlador, a menos que a arquitetura do sistema já possua os pré-requisitos técnicos, como um gateway para a cloud.

Utilização de dados adicionais não utilizados

Os sensores muitas vezes registam valores adicionais que, à primeira vista, parecem irrelevantes para uma determinada aplicação. No contexto da monitorização, esses dados anteriormente não utilizados estão a tornar-se cada vez mais importantes. Assim, pode ser útil:

• verificar a temperatura interna de um dispositivo para, além de detetar anomalias no sensor, identificar indiretamente mudanças nas condições ambientais;
• monitorizar a intensidade sonora de um sensor ultrassónico ou a intensidade luminosa de uma barreira de luz, por exemplo, para identificar possíveis contaminações na frente do sensor ou componentes desalinhados;
• utilizar a distância de comutação de um sensor de proximidade indutivo para detetar danos em peças móveis;
• ler a memória de pressão máxima (monitorização de valores limite) de um sensor de pressão para se aperceber de eventuais falhas ocasionais.

O conteúdo dessas informações adicionais varia conforme as interfaces ou protocolos de comunicação suportados. Interfaces seriais e sinais analógicos transmitem os dados, graças à comunicação bidirecional do protocolo HART. No entanto, a tecnologia IO-Link oferece vantagens claras com a sua troca de dados em múltiplas camadas. Os utilizadores podem usar esta interface para transferir dados de processo cíclicos, assim como ler mensagens de aplicação armazenadas ou aceder a mensagens de evento (notificações, avisos ou erros).

Retrofit de outros dispositivos

Uma terceira abordagem aplica-se a instalações cuja arquitetura do sistema não permite utilizar os dados existentes ou os dados adicionais não aproveitados, ou em que as estruturas e processos existentes precisam permanecer inalterados. Nesses casos, as empresas podem configurar o seu sistema de condition monitoring como uma unidade independente e equipar dispositivos especificamente para esse propósito.

A aquisição de dados começa ao nível do sensor. Abaixo estão alguns exemplos de dispositivos que podem ser utilizados para condition monitoring neste cenário:

• sensores de vibração e temperatura, por exemplo, para monitorização de motores;
• sensores ultrassónicos, por exemplo, para verificação de níveis de enchimento;
• sensores de temperatura e humidade, por exemplo, para uso em fábricas, armazéns ou para monitorização de armários de controlo;
• sensores de temperatura por infravermelhos, por exemplo, para verificar moldes pré-aquecidos;
• barreiras de luz, por exemplo, para monitorizar o fluxo de mercadorias em máquinas.

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