Tendência
Cinco Tecnologias de Sensores Que Mantêm as Máquinas Funcionando sem Problemas
Devin Brock, Gerente de Treinamento e Conhecimento de Produtos, Sensores da TE, TE Connectivity
Autor
Conteúdo publicado originalmente no 2021 High-Reliability, Harsh-Environment Connectivity eBook
Os sensores desempenha um papel crítico nas aplicações industriais do chão de fábrica há muitos anos. No entanto, à medida que as fábricas se tornam mais autônomas e prontas para a IoT, os requisitos para os sensores se tornam mais exigentes. Os últimos desenvolvimentos em sensores estão sendo influenciados pelas tendências de IoT, incluindo miniaturização, digitalização, fusão de sensores, menor potência e integração de tecnologias de comunicação sem fio. Implementar essas tendências e, ao mesmo tempo, ter sensores que resistam aos ambientes adversos frequentemente encontrados no chão de fábrica, provou ser algo desafiador. Esse desafio pode ser superado com os materiais e os designs certos. É importante obter dados precisos e confiáveis de sensores, pois a redução do tempo de inatividade da máquina em aplicações industriais é uma consideração crítica em termos de experiência do cliente e rentabilidade em aplicações de IIoT.
Os sistemas de monitoramento de condições são projetados para determinar se o equipamento está funcionando corretamente e identificar quando ele começa a se degradar. Normalmente, é realizada uma avaliação para identificar equipamentos importantes, bem como modos comuns de falha. Essas informações podem ser usadas para selecionar sensores que monitorem componentes específicos do equipamento e forneçam os dados necessários para determinar o potencial de degradação da máquina e de modos de falha. Seja um acelerômetro monitorando vibrações de alta frequência na peça de uma máquina giratória ou um sensor de temperatura detectando superaquecimento em um rolamento do motor, é fundamental selecionar a tecnologia de sensor adequada para monitorar e detectar modos de falha potenciais e garantir maior tempo de atividade de equipamentos críticos no chão de fábrica. Os sensores de vibração, propriedades de fluidos, pressão, temperatura, umidade, velocidade e posição desempenham um papel crítico em aplicações industriais. Esses sensores industriais, juntamente com as análises certas, podem ajudar a reduzir o tempo de inatividade ao prever falhas nas máquinas, aumentando a produtividade, reduzindo os custos de manutenção e melhorando a segurança dos trabalhadores.
As cinco tecnologias de sensores a seguir são fundamentais para reduzir o tempo de inatividade de máquinas críticas em ambientes operacionais industriais severos.
Sensores de Vibração
No caso de máquinas industriais, a vibração anormal é um dos principais indicadores de que a manutenção é necessária. Cada equipamento tem sua própria assinatura única de vibração em operação normal. Os acelerômetros podem monitorar a magnitude e a frequência da vibração do equipamento. Aumentos na magnitude da vibração ou vibrações que ocorrem em frequências mais altas ou diferentes indicam uma mudança na assinatura de vibração do equipamento. As informações de vibração podem ser usadas para determinar a necessidade de manutenção do equipamento e podem até mesmo ser usadas para identificar o componente específico a ser reparado ou substituído. Os sensores de vibração podem ser usados para medir pequenas mudanças na vibração para realizar manutenção preditiva e preventiva, mantendo a operação do equipamento funcionando de forma eficiente. Os sensores podem ser embutidos nos controles e equipamentos usando acelerômetros de montagem em placa ou podem ser montados externamente como acelerômetros plug-and-play robustos e selados ou sem fio. Acelerômetros industriais precisam ser projetados e fabricados para suportar os rigores das aplicações industriais gerais com alta sensibilidade, resolução e largura de banda a fim de monitorar com precisão diferentes níveis de vibração em aplicações críticas da máquina.
Acelerômetro Triaxial Embutido 830m1
À medida que as fábricas se tornam mais automatizadas, os sensores capturam dados críticos de desempenho para melhorar a eficiência das máquinas da fábrica. O acelerômetro triaxial embutido 830M1 da TE Connectivity oferece detecção de aceleração avançada para monitoramento da integridade da máquina em aplicações em que ampla largura de banda, tamanho pequeno, baixo consumo de energia e desempenho robusto são essenciais.
Sensores de Pressão
Os sensores de pressão são usados para medir a pressão líquida ou gasosa em aplicações que vão desde o controle de processos industriais e sistemas de climatização e refrigeração até bombas industriais e compressores e, como tal, devem ser muitas vezes feitos para suportar de forma confiável a exposição a meios severos, como água contaminada e fluidos levemente corrosivos. Os sensores de pressão também desempenham um papel fundamental em aplicações industriais, como controle e monitoramento de processos, bombas e compressores, além de uma ampla gama de sistemas pneumáticos e hidráulicos. É possível usar sensores de baixa pressão para monitorar o fluxo de ar em sistemas de climatização e refrigeração, bem como para determinar quando os filtros precisam ser substituídos. À medida que as fábricas estão se tornam mais inteligentes e conectadas, as empresas implantam soluções mais inteligentes e sofisticadas. Alguns sensores de pressão agora possuem conectividade Bluetooth integrada, permitindo o monitoramento sem fio e mantém, ao mesmo tempos, o alto desempenho em ambientes industriais difíceis.
Ideal para uso em fábricas inteligentes, o transdutor de pressão sem fio M5600 da linha Microfused da TE Connectivity é alojado em uma carcaça de aço inoxidável e policarbonato e foi projetado para suportar ambientes industriais severos.
Sensores de Temperatura e Umidade
A temperatura é o parâmetro ambiental mais detectado e desempenha um papel fundamental no monitoramento de condições e em outras aplicações industriais. Há várias tecnologias implementadas para monitorar a temperatura de todos os componentes, desde enrolamentos de estator até rolamentos, entre muitos outros. A temperatura pode ser fundamental para detectar desgaste, sobrecarga e outras condições que podem levar à falha prematura do equipamento e ao tempo de inatividade associado. A detecção da umidade, em conjunto com a detecção de temperatura, pode ser fundamental para o controle e a eficiência de uma série de processos industriais, incluindo aqueles que envolvem pigmentos, solventes e tintas para impressão. O conforto e a produtividade dos funcionários também são considerações importantes na maioria das instalações industriais. Nesse aspecto, o monitoramento e controle da umidade e da temperatura em uma faixa especificada têm demonstrado ser fatores importantes para maximizar a produtividade e ajudar a manter a saúde dos funcionários. Sensores de temperatura sem contato, como termopilhas infravermelhas, também são usados em sistemas de leitura de temperatura corporal para ajudar a monitorar o bem-estar dos funcionários, assim como em equipamentos rotativos e outras aplicações onde o contato físico com máquinas não é possível.
Sensor Digital de Temperatura TSYS03
Projetado para detecção precisa de temperatura em aplicações com sérias restrições de espaço, o sensor digital de temperatura TSYS03 da TE Connectivity possui um pacote XDFN6 em miniatura líder do setor equipado com saída digital e endereços I²C configuráveis.
Sensor de Temperatura e Umidade HTU31D
Projetado para fornecer rapidamente medições precisas de umidade, o sensor HTU31D da TE Connectivity oferece desempenho sustentado mesmo quando exposto a temperatura e umidade extremas.
Sensores de Posição
Os sensores de posição são usados para fornecer a realimentação precisa que é necessária para monitorar e controlar de forma eficiente e eficaz uma ampla gama de máquinas industriais, incluindo equipamentos de perfuração, máquinas CNC, robôs industriais e equipamentos de automação. No entanto, os perigos comuns aos ambientes industriais, incluindo extremos de temperatura, umidade, sujeira, detritos e choque e vibração constantes, representam sérios desafios para muitos sensores. Os sensores de posição magneto resistivos anisotrópicos (AMR – Anisotropic Magnetoresistive) são uma tecnologia comprovada para fornecer detecção de posição precisa e confiável em ambientes industriais severos. Os sensores AMR também são relativamente insensíveis a mudanças na temperatura e na força do campo magnético. Outras tecnologias, como transformadores diferenciais variáveis lineares (LVDTs), potencializadores de precisão e sensores de extensão de cabo (por exemplo, potenciômetros de cabo) são utilizadas em várias aplicações industriais de detecção de posição.
Sensores de Propriedades de Fluidos
Os ambientes industriais exigem soluções eficazes e multiparamétricas para o monitoramento de lubrificantes e óleos utilizados em equipamentos e sistemas. Os sensores de propriedades de fluidos são projetados para monitorar continuamente as propriedades de óleos e lubrificantes, garantir seu funcionamento efetivo e indicar quando precisam ser trocados, já que a lubrificação é essencial tanto para a operação eficiente da máquina quanto para maximizar a longevidade do equipamento. Os ambientes industriais em que esses sensores são usados muitas vezes são bastante desafiadores, com altos níveis de sujeira e vibração e mudanças significativas de temperatura. Assim, a fim de fornecer dados precisos e confiáveis, esses sensores devem ser alojados em embalagens robustas e otimizados para suportar anos de exposição a condições adversas sem deixar de fornecer desempenho estável e prolongado.
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