As mais recentes técnicas de calibração de circuitos e sondas digitais de troca a quente para poupar custos e reduzir o tempo de inatividade

Nas aplicações modernas de fabrico avançado, armazenamento de produtos e desenvolvimento, qualquer interrupção dos dados de medição utilizados para controlo ou monitorização ambiental apresenta riscos substanciais, conduzindo a custos diretos significativos.

Como é que a instrumentação moderna o pode ajudar a mitigar estes riscos e a reduzir os custos?

Estes riscos podem ser mitigados através de manutenção planeada, assistência técnica e, quando crítico, da utilização de instrumentos redundantes. A manutenção crítica inclui a calibração regular e a substituição de filtros. A redundância pode ser conseguida através da utilização de locais de medição adicionais, plataformas de monitorização separadas ou sistemas de gestão de edifícios totalmente duplicados.

A calibração, embora seja vital para reduzir estes riscos, representa um custo significativo e, normalmente, resulta num tempo de inatividade significativo para os instrumentos durante a calibração. Este blogue irá explorar os métodos tradicionais e modernos utilizados para efetuar calibrações de circuitos no terreno, que são um requisito em muitas das aplicações mais críticas.

Definição do Problema: Riscos Associados à Instrumentação de Humidade para Controlo e Monitorização Definição do Problema: Riscos Associados à Instrumentação de Humidade para Controlo e Monitorização

A medição e o controlo da humidade são frequentemente descritos como uma arte obscura devido à complexa relação entre a temperatura e a humidade. Em quase todos os cenários, a humidade excessiva que conduz à condensação ou à formação de gelo é inaceitável e pode ter um impacto grave nos produtos, processos e pessoas.

Mesmo sem condensação, um controlo deficiente da humidade pode afetar os produtos e os processos de várias formas, tais como a deterioração de produtos alimentares, a aglomeração de pós, a alteração da viabilidade e da vida útil do produto, a descarga estática em componentes críticos e a redução do conforto humano.

As medições de qualidade da humidade são essenciais, mas todas as tecnologias de medição da humidade enfrentam vários desafios:

• Precisão da medição: Mesmo os melhores instrumentos industriais de medição da humidade atingem normalmente, na melhor das hipóteses, uma precisão de apenas 1 %RH.
• Velocidade de resposta: Os sensores de humidade interagem com o ar, o que faz com que reajam mais lentamente do que os sensores de outros parâmetros, como a pressão.
• Desvio de medição: Todos os sensores de humidade sofrem desvios ao longo do tempo, conduzindo a dados menos fiáveis sem recalibração e ajuste regulares. O desvio é tipicamente amplificado em aplicações difíceis ou contaminadas.
• Local de instalação e homogeneidade: A colocação de instrumentos de humidade num processo ou numa sala pode afetar significativamente as suas leituras devido ao elevado impacto da temperatura na humidade.
• Danos no sensor: Os sensores de humidade são relativamente frágeis e susceptíveis de serem danificados por vibrações ou contaminantes.

Informações técnicas: Calibração de laços

A calibração confirma o desempenho de um instrumento de medição. Atualmente, é comum nas operações modernas, ou mesmo regulamentadas, que tenham de ser efectuadas calibrações completas do circuito do “sistema”.

O que é uma Calibração de Loop?

Um circuito de medição completo inclui o instrumento de medição, a cablagem associada, os indicadores, os cartões de entrada do sistema de controlo e os valores finais apresentados no PLC ou no painel de controlo do sistema.

Porque é que são necessárias calibrações de laços?

A calibração completa do circuito é essencial, uma vez que verifica a precisão de todo o circuito de medição, assegurando que o resultado utilizado para as decisões de controlo ou monitorização reflecte com precisão as condições reais do processo. Esta abordagem holística é crucial para manter a segurança operacional, a qualidade e a eficiência. Embora se parta muitas vezes do princípio de que apenas o instrumento de medição necessita de calibração depois de corretamente colocado em funcionamento, factores como danos na cablagem, desvios no cartão de entrada e desvios na configuração do PLC podem afetar as leituras finais.

Duas abordagens tradicionais para efetuar calibrações de circuitos:

O instrumento é calibrado in situ, permitindo que os dados sejam lidos a partir do PLC e comparados com uma referência. Por exemplo, um transmissor de humidade num gerador de calibração portátil pode ser utilizado para comparar a leitura do PLC com a referência do gerador.

Vantagens:
+ Calibração de circuito completo
+Instrumento calibrado conforme instalado
Desvantagens:
-Os dados em direto são interrompidos durante a calibração  
-Normalmente, só pode ser calibrado um instrumento de cada vez 
-O acesso aos instrumentos é frequentemente impraticável ou perturbador (por exemplo, AHUs, salas limpas, zonas perigosas) 

O instrumento é removido para calibração separada e os sinais analógicos são medidos. Os sinais analógicos in situ são injectados no sistema utilizando um dispositivo de calibração de campo calibrado capaz de gerar sinais analógicos com precisão.

Vantagens:
+ Calibração de circuito completo
+ O instrumento pode ser calibrado fora de linha (frequentemente com um padrão mais elevado)  
+ Redução do tempo de inatividade
Desvantagens:
-O instrumento deve ser retirado e substituído (provavelmente por um sobresselente)   
-Necessidade de instalação eléctrica/mecânica   
- O novo instrumento deve ser colocado em funcionamento  
-É necessário um dispositivo de calibração avançada no terreno  

Calibração de laços com sonda digital moderna

Nos últimos 20 anos, a Rotronic foi pioneira numa terceira abordagem que envolve a troca a quente da sonda digital e a calibração digital do circuito. Neste método, o instrumento permanece completamente instalado e a sonda de medição digital é removida manualmente. Os simuladores de sonda digital calibrados são ligados, enviando valores de medição digitais para o transmissor, que são convertidos em sinais analógicos através da interface PLC final. Tipicamente, são utilizados três simuladores diferentes para fornecer uma calibração de três pontos. Esta abordagem elimina a necessidade de instalação mecânica ou eléctrica, uma vez que as sondas podem ser trocadas à mão. Uma vez concluída a calibração do circuito, é ligada uma sonda digital de substituição ou de reserva com uma nova calibração. As sondas removidas podem ser calibradas ex-situ com um elevado padrão num laboratório de calibração local ou fora do local.

Advantages:
+ Calibração de circuito completo
+Transmissor calibrado conforme instalado  
+Tempo de inatividade do processo muito reduzido
+Sem alterações eléctricas ou mecânicas
+ Pode ser efectuada por pessoal com menos formação técnica
+Não são necessários instrumentos ou dispositivos de calibração no local de medição
+As sondas removidas podem ser calibradas de acordo com o melhor padrão (não devido ao tempo de inatividade do processo)
Desvantagens:
-Os transmissores com interface de sonda digital apresentam um investimento inicial mais elevado

Conclusão: As vantagens das sondas e simuladores digitais

As sondas digitais permitem que as sondas de campo sejam trocadas sem afetar a conformidade e a rastreabilidade. As sondas removidas podem então ser calibradas fora das áreas de produção ou instalação, normalmente com um padrão mais elevado e com menos pressão de tempo. O processo de troca a quente é rápido, resultando em interrupções nulas ou muito breves dos valores medidos. No terreno, os simuladores de sondas digitais injectam valores fixos nos transmissores, facilitando uma calibração rápida e eficiente e reduzindo significativamente o tempo de inatividade. Para aplicações acreditadas, os simuladores podem mesmo ser calibrados com certificação acreditada.

Ao utilizar as sondas digitais da Rotronic e as técnicas de calibração e medição actualizadas, organizações como a sua podem melhorar significativamente a fiabilidade dos seus processos, reduzir os custos de manutenção e aumentar a eficiência operacional global. Esta abordagem assegura que o controlo da humidade não é mais uma “arte obscura” mas sim um processo preciso e gerível. Estas vantagens também se aplicam à nossa gama de sondas digitais de pressão diferencial de temperatura e de CO2. Contacte-nos para mais informações.

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