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Automação com transmissor de pressão e temperatura

Se você atua no ramo industrial, principalmente em processos que há a presença de automação, você, com certeza, já ouviu falar em transmissor de pressão e temperatura, controlador industrial, CLP, etc. Eles e uma série de outros equipamentos são essenciais para automatizar equipamentos e processos industriais.

Como se sabe, a automação industrial é o conjunto de tecnologias destinadas a reduzir o esforço humano em processos. Esse termo já é antigo, entretanto, com o advento da Indústria 4.0, o conceito ganhou força.

Dentro das principais funções da automação industrial estão:

  • – interação entre o trabalho humano e as ferramentas digitais;
  • – maior conformidade com as demandas de produção;
  • – monitoramento da manufatura remotamente;
  • – processamento e coleta de dados em tempo real;
  • – aumento da flexibilidade com intuito de melhorar processos como o tempo de setup.

O que é um transmissor de pressão e temperatura?

Os fabricantes de sensores de pressão utilizam muitos termos diferentes para os vários modelos de instrumentos de medição, tais como sensor de pressão, transmissor de pressão, transdutor de pressão, etc. Na Danfoss, normalmente, utiliza-se o termo “transmissor de pressão” para se referir a um sensor de pressão equipado com três características distintas: interface elétrica, interface mecânica e sinal de saída padronizado.

O princípio de funcionamento de um transmissor de pressão e temperatura é simples. A pressão do meio a ser medido é direcionada por meio de uma conexão do processo padrão até o elemento sensor de pressão interna, causando, assim, uma mudança de estado. A eletrônica interna converte o sinal apresentando pelo sensor bruto em um sinal filtrado, amplificado, com compensação de temperatura e padronizado. Por sua vez, esse sinal de saída é entregue por meio de um conector padronizado ou um cabo para a unidade subsequente para processamento de sinal. Um sinal bem comum é 4 … 20 mA, por exemplo.

Transmissores de temperatura convertem o sinal de vários tipos de sensores como termorresistência, termopares e também potenciômetros, em um sinal de saída padronizado. Com transmissores digitais de temperatura, o tipo de sensor e a faixa de medição, além de muitas outras opções como, por exemplo, a sinalização de erro ou a identificação do ponto de medição, podem ser livremente configuradas.

Quais são as vantagens de utilizarmos transmissor de pressão e temperatura?

O transmissor pressão e temperatura, em primeiro lugar, torna linear o sinal de saída não linear do termopar ou sensor. Além disso, isola-o galvanicamente contra ruídos de linha e campos magnéticos.

Assim, transmite o sinal a outros equipamentos de controle, como controladores de processos, CLPs, indicadores de temperatura e pressão, com alta qualidade e precisão, eliminando a necessidade de cabos de compensação na transmissão dos sinais.

Controle CLP

Entendendo como funcionam os transmissores de pressão e temperatura, outra parte fundamental do processo é entender como trata-se e se controla este sinal. Falando em Indústria 4.0 e digitalização, não podemos deixar de lembrar do controle CLP (Controlador Lógico Programável). Ele é um tipo de controle que utiliza-se na indústria desde os anos 90 e ainda se mantem atualizado, além de ser uma ótima opção.

A sigla CLP vem do inglês PLC ou Programmable Logic Controler, parte fundamental de qualquer processo.

Para quem não conhece o CLP ele é, sem dúvidas, uma das partes mais importantes de um processo de automação. Ele representa a parte de inteligência da automatização, ou seja, ele é responsável pelo controle de todo o processo. De forma simples, pode-se dizer que ele é um computador capaz de executar funções específicas através de programas criados.

Embora seja considerado um computador, não confunda CLP com os desktops e notebooks que são computadores de uso geral, utilizados em casa ou no trabalho, por exemplo. Isso porque ele tem menor capacidade de processamento de dados, armazenamento e é usado apenas em aplicações específicas.

Para que serve o CLP?

Quando existe a necessidade de gerenciar processos de forma automatizada, é preciso usar um equipamento capaz de controlar todo este processo, ou seja, receber sinais, processá-los e enviar sinais de comando para os atuadores. Em outras palavras, para que o sistema funcione de forma inteligente precisamos de um “cérebro”, que tenha as informações suficientes para tomar decisões.

O responsável por tomar decisões deve ser um equipamento que seja programável. Em ambientes industriais o CLP é um equipamento muito utilizado, entretanto, não é o único, apesar de ser um dos mais conhecidos. Podemos citar vários exemplos de processos em que usa-se o CLP, tais como no controle de nível, controle de vazão, automação de esteira e outras aplicações.

Características do CLP

O controlador lógico programável é considerado um computador, pois ele contém CPU, memória, dispositivos de entrada e de saída. Entenda mais sobre esses conceitos.

– CPU

CPU é uma sigla que vem do inglês e significa Central Processing Unit, em português Unidade Central de Processamento. A CPU é um elemento responsável por buscar as instruções, interpretar essas instruções e executá-las.

– Memória

O CLP possui memórias voláteis e não voláteis, responsáveis por armazenar todas as informações necessárias para que ele seja capaz de executar as suas funções. Para quem não sabe, as memórias voláteis são aquelas que perdem a informação quando são desenergizadas, como é o caso da memória RAM. Por sua vez, as memórias não voláteis são opostas, ou seja, não perdem seus dados, como acontece com o HD, SSD e pen drive.

Um exemplo de aplicação da memória não volátil é de armazenar o sistema operacional e os arquivos que contém as programações do CLP. As memórias voláteis são usadas pela CPU quando o programa e as funções estão sendo executadas, e não podemos selecionar o que vai ou não ser armazenado nelas.

– Fonte de alimentação

Geralmente os controladores lógicos programáveis são alimentados por fontes de tensões de 24 volts. A fonte é responsável por transformar e regular as tensões para os níveis adequados de cada CLP.

Módulos de entradas e saída

Os módulos de entrada e saída são responsáveis por fazerem a conexão entre os atuadores e sensores com o CLP. É importante destacar que as entradas e saídas podem ser tanto digitais como analógicas, de acordo com as características dos CLP’s. Existem diversos tipos de sensores e atuadores que podem ser usados no CLP, tais como transmissores de pressão e temperatura e muitos outros.

Antigamente, se controlavam grande parte dos processos por comandos elétricos que ocupavam um grande espaço físico. Caso houvesse a necessidade de realizar alguma alteração ou mesmo reparos, seria preciso desfazer alguns painéis de comandos elétricos, ocorrendo uma considerável perda de tempo.

Com a utilização de um CLP a necessidade de mudanças na instalação seria consideravelmente menor, sendo necessário apenas um computador para manipular o programa. Com isso é possível simplificar a alteração dos processos, reduzindo o tempo, mão-de-obra e consequentemente obtendo lucros significativos.

Válvulas e controles diretos no processo

Até aqui nós falamos sobre os sensores e transmissores, sobre o CLP e agora falaremos sobre o terceiro, mas não menos importante, componente de uma automação: válvulas e controles. Falaremos por meio do controle de temperatura para ter uma noção visual do que estamos apresentando aqui.

Em um processo de aquecimento de água com vapor, feito em um trocador de calor, por exemplo, temos a leitura constante da temperatura de saída da água feita pelo sensor, neste caso o transmissor de temperatura.

Este transmissor de temperatura irá enviar o sinal de 4 a 20Ma para o CLP informando esta temperatura lida com grande precisão. Após receber estes dados, o CLP irá interpretá-los, verificando se há necessidade de mudança de temperatura na água, de acordo com as sua programação pré-estabelecida.

Entendendo a demanda de energia térmica no equipamento, o CLP irá enviar um sinal para uma válvula, liberando vapor para aquecer a água. Assim, também, quando entender que esta demanda já foi suprida e a temperatura atingida, ele irá fechar a válvula de modo a passar menos ou nenhum vapor.

Em sistemas proporcionais, a válvula trabalha constantemente liberando mais ou menos vapor de acordo com a demanda exata do processo. Em sistemas ON-OFF, esse controle tem maior variação de temperatura devido ao funcionamento ser intermitente e não contínuo.

Agora, confira outros exemplos de como funciona o controle de um sistema com um transmissor de pressão e temperatura associado a válvulas e também a bombas elétricas.

  • skid de bombeamento de água;
  • skid de aquecimento de água;
  • – ventilação em condensador;
  • – compressor.