Redução de 90% nos custos de monitoramento de válvulas usando sensores IoT sem fio

Fábricas e plantas em indústrias – como processamento químico, celulose e papel, tratamento de água e esgoto – têm visto os benefícios do monitoramento remoto de válvulas.

Desafios das soluções tradicionais de retrofit

Soluções tradicionais de monitoramento com retrofit, no entanto, são caras e lentas para implantar em fábricas com milhares de válvulas manuais de diferentes tipos.

Existe uma alternativa mais custo-efetiva – fábricas evidenciaram uma redução de 90% no investimento de retrofit, usando sensores sem fio de grau industrial e tecnologias de IoT Industrial.

Entrevista com especialista em IIoT

Neste artigo, o especialista em IoT Industrial, Pertti Kujala, diretor de negócios de fábrica inteligente da Haltian, fala sobre retrofit de monitoramento de válvulas e explica como fábricas podem economizar custos substanciais.

O que é monitoramento remoto de válvulas?

Fábricas e plantas nas indústrias de processo químico, celulose e papel, tratamento de água e esgoto, e outros setores são, primeiro e acima de tudo – conhecidas pelas massivas redes de tubulações de processo, controladas por milhares de válvulas operadas manualmente.

Até recentemente, os sistemas operavam com sucesso e eficácia por muitos anos com diferentes tipos de válvulas manuais.

O monitoramento remoto destas válvulas manuais está se tornando ainda mais crítico nas indústrias de processo à medida que a transformação da Indústria 4.0 varre fábricas mundialmente.

Para manter competitividade futura – empresas industriais precisam aumentar eficiência de produção, otimizar operações de processamento, prevenir paradas desnecessárias e melhorar segurança.

Com a integração de SCADA com instrumentos de campo, e também smartphones, tablets e outras soluções móveis, automação industrial e controle de processo estão crescendo rapidamente para o bem maior.

Benefícios para fábricas e plantas

O monitoramento remoto de válvulas é composto por vários componentes: e detecta a posição da válvula com um dispositivo sensor de retrofit, montado na válvula operada manualmente.

Sensores de posição são divididos em sensores de posição angular e sensores de posição linear.

O dispositivo sensor então reporta os dados de posição em formato digital para o sistema de controle central da fábrica.

Com uma solução ideal de monitoramento remoto, posições de todas as válvulas numa fábrica podem ser monitoradas no sistema de controle central da fábrica em tempo real – de milhares de pontos diferentes, ao longo das tubulações de processo.

O monitoramento remoto de válvulas de controle de processo pode fornecer múltiplos benefícios às fábricas de inúmeras maneiras diferentes:

• Trazer economias massivas de custos.
• Permitir recuperação de processo mais rápida após paradas de manutenção.
• Aumentar a segurança na planta.
• Reduzir a ocorrência de erros e desvios de qualidade.
• Fornecer analytics valiosos e ajudar a prevenir tempo de inatividade não planejado.

Os benefícios do monitoramento remoto de válvulas em meio à transformação contínua da Indústria 4.0 impulsionaram o mercado de monitoramento e controle remoto para uma trajetória de crescimento estável com crescimento anual de 4,5%. Espera-se que alcance US$ 27 bilhões até 2023 globalmente.

Desafios das soluções tradicionais de retrofit

Muitas fábricas e plantas hesitam em investir em expansões de monitoramento remoto de válvulas, apesar do rápido crescimento do mercado e dos significativos benefícios econômicos.

Fazer retrofit de um sistema de monitoramento em milhares de diferentes tipos de válvulas – algumas das quais podem ser muito antigas, frequentemente fabricadas por diferentes fornecedores – é caro e demorado.

O autor compilou um resumo dos principais desafios no retrofit de monitoramento remoto em válvulas existentes.

Os sensores de posição de válvula atuais no mercado frequentemente servem apenas para um tipo de válvula, e diferentes fabricantes de válvulas têm seus próprios dispositivos específicos de sensor de posição.

Isso aumenta o investimento em hardware de dispositivos sensores para fábricas, e a aquisição envolvendo produtos de vários fabricantes pode ser demorada.

Dispositivos de sensor de campo tradicionais usam vários protocolos de comunicação industrial – como Foundation Fieldbus, Profibus, DeviceNet, AS-Interface e o protocolo HART, para comunicação com o SCADA ou sistema SAS da fábrica.

Isso pode requerer personalização cara de interface de software, especialmente se sensores de vários fornecedores diferentes forem incluídos no sistema.

A maioria dos sensores e detectores de posição de válvulas industriais atuais no mercado requer cabeamento físico para eletricidade e dados.

Quando há milhares de válvulas numa fábrica, o cabeamento se torna um custo significativo, e estende o tempo de implantação para meses, e às vezes anos.

Os dispositivos de sensor de posição tradicionais disponíveis atualmente no mercado são construídos, baseados nos mesmos padrões industriais extremos, que o hardware de campo operacional crítico.

Isso poderia, no entanto, ser considerado superengenharia em muitas aplicações industriais.

Os sensores de posição são tipicamente montados no topo do hardware operacional primário, como as válvulas – e os sensores não são expostos diretamente às condições mais severas.

Esta prática extrema de design de produto aumentou os preços de venda dos produtos tradicionais de sensores de posição, mas produtos de alta qualidade, grau empresarial, com etiqueta de preço menor, são igualmente adequados para este propósito na maioria dos casos de uso.

Estes desafios retardam as implantações de soluções de retrofit de monitoramento remoto de válvulas em fábricas globais. A questão que surge é: Como reduzir estes investimentos e tornar o retrofit mais fácil?

Uma solução que muda o jogo pode vir do setor de tecnologia Internet das Coisas (IoT). Desenvolvimentos com dispositivos sensores IoT e tecnologias sem fio deram um salto quântico à frente, nos últimos anos.

Tecnologia que muda o jogo no monitoramento remoto de válvulas

A Haltian, especialista em desenvolvimento de produto e provedora de IoT Industrial, junto com uma empresa global de indústria de processo, desenvolveram um sensor angular inteligente, de grau industrial e sem fio, para monitoramento remoto de válvulas.

Ele combina as mais recentes tecnologias sem fio de grau industrial e materiais ultra-duráveis. Com esta solução, fábricas podem reduzir seus custos de retrofit em até 90% – comparado a alternativas tradicionais.

O que o sensor angular pode fazer?

O sensor sem fio não precisa de nenhum cabeamento. Este sensor angular de retrofit pode ser anexado a vários tipos de válvulas rotativas manuais, incluindo válvulas de esfera e borboleta.

É entregue com um kit de adaptador de montagem para tornar a instalação rápida e fácil. Há uma braçadeira que monta o dispositivo sensor num tubo. Seu disco detector de posição rotativa é anexado à alavanca da válvula com um clipe simples.

Dentro do dispositivo sensor angular estão sensores magnéticos e mecânicos para detectar a posição da válvula, com precisão de um grau. Ele reporta quaisquer mudanças de posição sobre a conexão sem fio – para o sistema de controle central da fábrica ou planta.

Após ser ligado, o sensor conecta-se automaticamente aos outros dispositivos sensores usando a tecnologia Wirepas Mesh.

Sempre que necessário, o protocolo sem fio Wirepas Mesh no dispositivo sensor angular pode otimizar automaticamente a potência de transmissão de rádio e banda de frequência.

Nenhuma estação base ou infraestrutura de rede sem fio é necessária na fábrica – os dispositivos sensor angular funcionam como pontos de acesso para outros dispositivos sensores e formam uma rede totalmente em malha, que transmite pacotes de dados, salto a salto, para o destino certo.

O dispositivo sensor angular econômico em energia é capaz de rodar por vários anos com apenas uma bateria.

Como pode beneficiar fábricas?

Ao longo de um horizonte de investimento industrial de vários anos, a abordagem de sensor angular sem fio pode trazer economias CAPEX e OPEX para fábricas e plantas. Aqui estão os benefícios de vida mais proeminentes:

• Instalação nas suas válvulas é rápida e fácil – nenhum cabeamento necessário, e é entregue completamente pré-configurado. Reduz custos de implantação e operacionais, quando milhares de válvulas estão envolvidas.
• Funciona com vários tipos de válvulas rotativas, incluindo válvulas de esfera e borboleta feitas por qualquer fabricante – reduz custos de hardware e facilita aquisição.
• Evita personalização cara de software para protocolos de comunicação industrial – o sensor angular integra diretamente no sistema de controle central através de uma interface de programação de aplicações (API) simples.
• As mudanças nos dados de posição da válvula são reportadas ao seu sistema de controle – isso permite ajustar processos de fábrica mais rapidamente aos seus níveis ideais de desempenho.
• Com informações atualizadas sobre todas as posições das válvulas, você pode evitar acidentes e aumentar a segurança ocupacional na planta.
• Evita danos ambientais garantindo que substâncias perigosas não sejam liberadas do sistema.
• Válvulas manuais são tipicamente ajustadas pela equipe de operações. Eles realizam o trabalho de ajuste baseado em seu conhecimento tácito – monitoramento de válvulas permite digitalizar e armazenar este conhecimento tácito.
• Dados ponta a ponta coletados de todas as válvulas, permitem medir e otimizar os processos.

Mudança de paradigma

O Monitoramento Remoto de Válvulas fornece às fábricas e plantas benefícios significativos – isso se traduz em economia de custos, melhor segurança e otimização contínua de processos.

No entanto, a digitalização de válvulas de controle de processo tem arrastado por demasiado tempo, devido a altos investimentos de retrofit.

O novo sensor angular de grau industrial e tecnologias de IoT Industrial sem fio podem mudar o jogo do Monitoramento Remoto de Válvulas com uma alternativa fácil, porém robusta, com até 90% menor investimento!