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Balluff Brasil
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28 de outubro de 2017

Sensores de temperatura infravermelhos sem contato com IO-Link – facilitador para a Indústria 4.0

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por Manfred Münzl

 

Automação em siderúrgicas

A produção moderna exige um nível muito alto de automação. Um grande benefício das fábricas e processos totalmente automatizados é a redução de falhas e incidentes que podem levar a um tempo de inatividade altamente dispendioso.

Em grandes siderúrgicas, há centenas de placas de aço incandescentes sendo deslocadas, processadas, laminadas e transformadas em vários produtos, como fios, bobinas e barras. Acompanhar esses objetos é de extrema importância para garantir uma produção sem falhas e econômica.

Um bloqueio ou dano de uma linha de produção geralmente leva a um tempo de inatividade inesperado e leva horas para ser corrigido e reiniciar o processo.

Para enfrentar os desafios dos processos de fabricação em siderúrgicas modernas, é preciso controlar e monitorar fluxos de materiais automaticamente.

Isso se aplica especialmente ao caminho das peças na fábrica (como componentes do produto a ser fabricado) e será colocado também em locais com acesso limitado ou áreas classificadas dentro da fábrica.

 

Detecção de metal quente

Os sensores padrão, como os dispositivos indutivos ou óticos, não podem ser usados perto de objetos incandescentes, pois eles seriam danificados pelo calor ou estariam sobrecarregados com a tremenda radiação infravermelha emitida pelo objeto.

No entanto, existe um princípio de detecção que usa esta radiação infravermelha para detectar o objeto quente e até mesmo dá uma pista sobre sua temperatura.

Os termômetros infravermelhos sem contato atendem aos requisitos e são utilizados com sucesso neste tipo de aplicação. (Os conceitos básicos desta tecnologia foram discutidos em uma publicação anterior.

Eles podem ser montados longe do objeto quente para que não sejam destruídos pelo calor, mas ainda assim captam o infravermelho emitido à medida que esta radiação tem um percurso praticamente ilimitado. Além disso, o comprimento de onda e a intensidade da radiação podem ser avaliados para permitir uma leitura de temperatura bastante precisa do objeto.

Ainda há certos parâmetros a serem definidos ou ensinados para fazer com que o dispositivo funcione corretamente. Como muitos desses termômetros infravermelhos são colocados em locais perigosos ou inacessíveis, geralmente é difícil ou mesmo impossível fazer uma parametrização ou ajuste diretamente no dispositivo.

Portanto, é necessária uma interface inteligente para monitorar e ler dados gerados pelo sensor e, ainda mais importante, para baixar parâmetros e outros dados para o sensor.

 

Noções básicas técnicas dos detectores de metal quente infravermelhos

Os sensores óticos tradicionais geram um sinal e recebem, na maioria dos casos, um reflexo desse sinal. Contrariamente a isso, um sensor infravermelho não emite nenhum sinal.

O básico físico de um sensor infravermelho é detectar a radiação infravermelha que é emitida por qualquer objeto.

Cada corpo, com uma temperatura acima do zero absoluto (-273,15 °C ou -459,67 °F) emite uma radiação eletromagnética de sua superfície, que é proporcional à sua temperatura intrínseca. Esta radiação é chamada de temperatura ou radiação de calor.

Através do uso de diferentes tecnologias, como fotodiodos ou termopilhas, esta radiação pode ser detectada e medida em uma longa distância.

 

Principais vantagens da termometria infravermelha

Este método de medição óptico sem contato oferece várias vantagens em comparação com os termômetros com contato direto:

  • Medição sem reação, isto é, o objeto medido permanece inalterado, possibilitando medir a temperatura de peças muito pequenas.
  • Frequência de medição muito rápida
  • A medição em longas distâncias é possível, o dispositivo de medição pode ser localizado fora da área de risco
  • Temperaturas muito quentes podem ser medidas
  • Detecção de objetos de peças muito quentes: pirômetros podem ser usados para detecção de objetos de peças muito quentes, onde os sensores ópticos convencionais são limitados pela alta radiação infravermelha
  • A medição de objetos em movimento é possível
  • Nenhum desgaste no ponto de medição
  • Medição não-perigosa de peças eletronicamente vivas

 

IO-Link para sensores inteligentes

IO-Link como interface do sensor foi estabelecido para quase todos os tipos de sensores nos últimos 10 anos. É uma interface uniforme padronizada para sensores e atuadores, independentemente de sua complexidade. Eles fornecem comunicação consistente entre dispositivos e o sistema de controle/IHM.

Também permite uma mudança dinâmica dos parâmetros do sensor pelo controlador ou pelo operador no IHM reduzindo, assim, os tempos de inatividade para as mudanças de produtos.

Se um dispositivo precisar ser substituído, a reatribuição automática dos parâmetros deve ser feita quando o novo dispositivo tiver sido instalado e conectado. Isso também reduz a intervenção manual e evita configurações incorretas.

Não é necessário nenhum dispositivo especial/software proprietário, e a fiação é fácil, usando cabos padrão de três fios sem necessidade de blindagem. Portanto, o IO-Link é a interface ideal para um sensor de temperatura sem contato.

Todos os valores e dados gerados dentro do sensor de temperatura podem ser carregados para o sistema de controle e podem ser usados para monitoramento de condição e com finalidade de manutenção preventiva.

Como as siderúrgicas precisam conhecer dados em processo para manter uma alta qualidade constante de seus produtos, os sensores que fornecem mais dados do que apenas um sinal binário gerarão benefícios extras para uma produção confiável e perfeita na Indústria 4.0.

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