Nesse conteúdo abordaremos:
- Benefícios da instrumentação;
- Principais variáveis de controle;
- Classificação dos instrumentos.
Todo o processo de transformação da matéria-prima em produto ou subproduto pode ser descrito como uma sequência de operações e reações físico-químicas e biológicas. Assim, um sistema controlado adequadamente resulta em um processamento econômico, eficiente e seguro. Dessa forma, a ciência que estuda a instrumentação industrial vem se tornando cada vez mais precisa e assertiva.
Como dito, as tecnologias relacionadas à instrumentação estão se aprimorando devido à crescente necessidade industrial de aperfeiçoar o monitoramento e o fluxo do processamento, garantindo sua qualidade e rendimento. Portanto, existem diversos dispositivos para mensurar os parâmetros físicos da sua produção, desde um termômetro para medir a temperatura, até um equipamento de ultrassom para a vazão dos fluidos.
Benefícios da instrumentação industrial
Eficiência
Toda produção, independentemente do segmento e porte, precisa de uma gestão de controle do processo de excelência. Para tal, é fundamental o monitoramento de toda a planta a fim de garantir a eficiência, como a alta produtividade, rendimento e qualidade final do produto.
Por exemplo, na indústria de gordura hidrogenada, a etapa mais complicada é a conversão do óleo vegetal em gordura trans. Nessa operação, aplica-se calor e pressão para favorecer a reação química, porém é preciso que exista o controle do equilíbrio entre os dois fatores. Assim, os instrumentos industriais assumem essa responsabilidade no controle de qualidade.
Economia
Dessa forma, é possível perceber que estabelecer e controlar as variáveis do processo são medidas essenciais para sua produção alcançar um ótimo rendimento. Logo, é fundamental o sistema de instrumentação para garantir que seu produto tenha um valor competitivo no mercado com o maior lucro possível.
Além disso, outra dificuldade enfrentada por muitas indústrias brasileiras são as recorrentes falhas nos maquinários, as quais podem ser reconhecidas de forma mais rápida e fácil através da instrumentação, como a corrosão em uma tubulação, defeito o qual gera perda de material. Nesse caso, dispositivos para medir e controlar a vazão seriam efetivos para alertar a anomalia, evitando prejuízos e promovendo um diagnóstico mais fácil de medidas corretivas, como a manutenção dos equipamentos.
Segurança do processamento
O monitoramento constante através dos instrumentos instalados na planta é capaz de alertar alterações inesperadas, executar ajustes e mobilizar os procedimentos de segurança necessários. Dessa forma, a escolha dos dispositivos torna-se fundamental para controlar e prevenir possíveis focos de acidentes e erros.
Além disso, muitas empresas realizam medições manuais e por amostragem do processamento. Este tipo de medição é pouco eficiente por ser imprecisa e demandar mais tempo. Então, a instrumentação industrial otimiza um monitoramento constante e preciso. Também garante a segurança do operador devido ao controle do processo de forma remota, uma vez que diversas etapas da produção podem apresentar alta periculosidade e risco de acidentes.
Principais variáveis de controle
Os parâmetros a serem monitorados através da instrumentação são diversos, pois dependem da natureza do processo e do segmento industrial em questão. É possível realizar a medição de temperatura, pressão, vazão, densidade, viscosidade, velocidade, pH, entre outros. É interessante obter o maior número possível de variáveis do processo para garantir um controle integral dele. No entanto, deve existir uma análise de viabilidade técnica, para determinar a possibilidade da instalação dos dispositivos, e econômica, levando em conta os custos e o retorno financeiro gerado.
Nesse contexto, em uma indústria química, alguns parâmetros são essenciais para o controle do processo a fim de manter a qualidade da produção. Dentre eles, os principais são a temperatura, pressão e vazão.
Temperatura
A medição de temperatura tem grande relevância na indústria química pois, diversos processos utilizam aquecimento e resfriamento de substâncias, tendo em vista que o calor proporciona a energia necessária para as reações, influenciando diretamente na obtenção do produto final.
Outro fator importante é a segurança acerca do controle de temperatura, visto que áreas com transferência de calor apresentam alto risco de acidentes de trabalho. Os instrumentos para a medição de temperatura são:
- Termômetro: são os dispositivos mais comuns para esta função. O termômetro mais convencional é constituído por uma substância com dilatação térmica conhecida e uma escala térmica calibrada com a substância utilizada.
- Termopar: é constituído por dois metais conectados que, ao serem submetidos a uma faixa de temperatura, geram uma diferença de potencial elétrico. O ponto dos metais onde ocorre a medição é chamada de junta quente. Esta é comparada a junta fria, região de referência do termopar.
Pressão
O monitoramento da pressão é a variável mais importante de controle na produção, ao passo que interfere em uma série de características do processo, como no nível de tanque, estado físico da matéria-prima, e até na vazão. Além dessas, outro fator relevante é a segurança do processo, uma vez que pressões muito altas oferecem grande risco aos operadores.
O cálculo da pressão é dado pela relação de uma força atuando em determinada área, o qual pode ser analisado em diversas situações, desde uma panela de pressão até um reator químico. Dessa forma, na indústria, os dispositivos mais usados são os manômetros. Existem dois principais tipos de manômetros, os líquidos e os elásticos.
- Manômetro líquido: é um dispositivo simples e de baixo custo, constituído por um tubo de vidro com líquido. Assim, a pressão é calculada a partir do deslocamento do fluido.
- Manômetros elásticos: para mensurar a pressão no sistema, pode-se usar como parâmetro a deformação de uma mola. Uma forma simples de visualizar tal propriedade é pensando em uma mola presa ao teto e diferentes pesos na ponta, assim, a deformação é proporcional a força.
Vazão
A medição de vazão é variável essencial nos balanços de massa e energia de uma planta, além de indicar a produtividade e o rendimento da produção. Dessa forma ela implica diretamente no âmbito econômico da indústria e, por isso, deve ser medida de forma precisa. A vazão e a pressão são grandezas relacionadas, pois através da pressão parcial pode-se determinar a taxa de escoamento. Existem diversos instrumentos utilizados na sua medição:
- Medidores de quantidade: são aqueles que, em qualquer instante, indicam a quantidade de fluxo que escoou mas não a vazão que está passando no momento. Ou seja, o fluido aciona o mecanismo de medição, registrando a fluxo que passou pelo instrumento. Exemplo deste medidor é o hidrômetro.
- Medidores volumétricos: são utilizados instrumentos que realizam a medição por pressão diferencial, onde a vazão é medida pela perda de pressão do fluido.
- Medidores especiais: estes são medidores que utilizam recursos mais sofisticados para determinar a vazão de um fluxo. Dentre eles, existe o medidor eletromagnético e o de efeito Doppler.
Classificação dos instrumentos industriais
Um dos principais benefícios da instrumentação é a realização da malha do processo, a qual consiste no conjunto de instrumentos industriais interligados para realizar o monitoramento e a correção da produção. Assim, engloba desde a medição do parâmetro até a automatização dos demais dispositivos para uma eventual correção no sistema.
Devido a tamanha variedade e função, os instrumentos são classificados a partir de sua atuação dentro do controle do processo.
Cada instrumento assume uma função no controle do processamento. Dessa maneira, estão distribuídos de forma que seja possível mensurar a variável em questão e modificá-la de acordo com as especificidades exigidas, como um sistema de “ação e reação”.
Para exemplificar o papel de cada dispositivo, pode-se pensar no exemplo da pasteurização do leite, nessa etapa, há um aquecimento para eliminar microrganismos. Porém, deve-se realizar um monitoramento intenso, ao passo que precisa haver um equilíbrio entre a temperatura e tempo, uma vez que é preciso garantir a segurança do produto sem cozinhá-lo demais, caso contrário, o leite perde sua qualidade.
Assim, é muito comum que haja um transdutor no tanque de pasteurização, ou seja, um sensor que indica a variação de temperatura do sistema. Junto ao transdutor existe o transmissor, que capta os sinais emitidos e converte em unidade de calor. Essa conversão pode ser visualizada no indicador, onde é possível que o operador veja o aumento da temperatura, por exemplo.
Dessa forma, todos os dados vão para o registrador, o qual monta um gráfico com a temperatura em cada segundo do aquecimento. Essas informações são enviadas ao controlador, o qual compara com a temperatura desejável no processamento. Sendo assim, caso a temperatura esteja errada, o controlador indica tal erro para o atuador, que é responsável pelo aquecimento. Dessa maneira, o conjunto desses instrumentos são capazes de assegurar a qualidade da produção.
Aumente o monitoramento e independência da sua produção!
A instrumentação industrial adequada ao seu processo aumenta a segurança, eficiência e qualidade da sua produção. Mas é essencial o conhecimento e os dispositivos que mais se encaixam em sua fábrica. Caso queira saber mais como escolher os instrumentos industriais apropriados e viáveis para sua empresa, entre em contato conosco pelo chat ao lado! A Propeq pode realizar um projeto personalizado para otimizar e impulsionar seu negócio.
