Tecnologias para Aumentar a Produtividade Industrial

Tecnologias que aumentam a produtividade industrial

  Há anos que a indústria avança e estamos caminhando cada vez mais rápido a cada mês e ano, com os avanços tecnológicos em constante e exponencial crescimento. No meio industrial isso é ainda mais forte: antes, as máquinas recebiam instruções e as executavam de forma cega, muitas vezes até quebrar, sem falar no alto consumo e gastos desnecessários.

  Para transformar essa realidade, a CNI (Confederação Nacional da Indústria) define a Indústria 4.0 como: “Um conceito que representa a automação industrial e a integração de diferentes tecnologias — como inteligência artificial, robótica, internet das coisas e computação em nuvem — com o objetivo de promover a digitalização das atividades industriais, melhorando os processos e aumentando a produtividade.” Hoje, a meta é produzir mais, melhor e de forma inteligente.

  Por que isso? Essa tem se tornado uma das principais formas de se manter competitivo em um mercado onde a concorrência está sempre atrás de uma maneira de se sobressair. Mas para competir, não é necessário realizar uma transformação monumental para começar a colher os benefícios da automação industrial.

  Muitas vezes, a implementação gradual de tecnologias já é suficiente para reduzir desperdícios, melhorar o controle dos processos e aumentar a disponibilidade das máquinas. Essa abordagem cria uma base sólida para futuras expansões, permitindo que a indústria esteja apta a novos avanços, produzindo com maior segurança, menos custos e máxima eficiência de recursos.

  Essa estratégia está totalmente alinhada às recomendações da McKinsey & Company — referência mundial em inteligência de mercado —, que defende a adoção escalável da automação com foco em resultados mensuráveis.

Tecnologias essenciais para a automação industrial e o retorno do investimento

Sensores

  Em termos simples, sensores são dispositivos instalados em máquinas e equipamentos capazes de detectar o que acontece ao seu redor. Eles funcionam de maneira semelhante aos nossos sentidos, fornecendo informações importantes para que a máquina saiba como agir. Trata-se de um dos investimentos mais acessíveis da automação industrial, capaz de gerar ganhos significativos ao reduzir desperdícios e prevenir falhas operacionais.

  Uma boa comparação é com o nosso olfato: quando sentimos cheiro de fumaça, rapidamente percebemos que algo pode estar errado. Da mesma forma, um sensor industrial identifica uma condição específica e informa o sistema de controle para que as medidas necessárias sejam tomadas antes que o problema se agrave.

  No dia a dia, os sensores podem detectar a presença de objetos, contar peças em uma esteira, verificar posicionamentos, monitorar níveis de líquidos e medir grandezas como temperatura e pressão. Entre os modelos mais utilizados na automação industrial estão:

• Sensor Indutivo: Detecta objetos metálicos sem contato físico.
• Sensor Capacitivo: Detecta materiais metálicos e não metálicos, como plástico, vidro, papel e líquidos.
• Sensor Fotoelétrico: Utiliza um feixe de luz para identificar a presença ou passagem de objetos.
• Sensor Ultrassônico: Mede distâncias e detecta objetos por meio de ondas sonoras.
• Sensor de Temperatura: Monitora máquinas e processos para garantir segurança e qualidade.

  Existem ainda diversos outros modelos, como sensores de pressão, nível, proximidade, encoders e sensores magnéticos, cada um desenvolvido para aplicações específicas.

  O verdadeiro salto na produtividade acontece quando o sensor é conectado a um CLP (Controlador Lógico Programável). Essa união funciona como nossos sentidos e cérebro: o sensor identifica o que está acontecendo e o CLP interpreta essas informações para tomar decisões em frações de segundo. Como resultado, a produção torna-se mais segura, eficiente e confiável.

CLP (Controlador Lógico Programável)

  O CLP tem a função de tornar o equipamento mais inteligente, permitindo que ele deixe de repetir ações de forma automática e passe a tomar decisões com base nos dados recebidos. Essas informações chegam por meio de sinais digitais ou analógicos, são processadas e transformadas em comandos para os equipamentos conectados.

• Sinais Digitais: Referem-se a informações simples, como ligado ou desligado, presença ou ausência de uma peça. Funcionam como perguntas de resposta "sim" ou "não".
• Sinais Analógicos: São utilizados quando é necessário monitorar variações, como temperatura, pressão, velocidade ou nível, permitindo um controle mais preciso do processo.
• Processamento: Assim como nosso cérebro interpreta os estímulos recebidos pelos sentidos, o processor do CLP analisa as informações enviadas pelos sensores e decide qual ação deve ser executada com base na programação definida.
• Saída: É o comando enviado pelo CLP após o processamento das informações. Esse comando será responsável por acionar ou controlar outros dispositivos do sistema.
• Exemplo prático: Um sensor identifica que a temperatura ultrapassou o limite programado. O CLP processa essa informação e envia um comando para desligar o equipamento ou emitir um alerta ao operador.
• Função: Atua como um computador industrial responsável por monitorar sinais e coordenar o funcionamento de máquinas e dispositivos de automação como sensores, IHMs, válvulas tornando o processo integrado e conectado.

  Em conjunto com outros equipamentos, o CLP se torna ainda mais indispensável e produtivo. Um dos principais é o inversor de frequência, permitindo que o cérebro tenha controle sobre seus músculos. Juntos, eles controlam processos industriais de forma praticamente autônoma, com maior segurança, precisão, redução de desperdícios e aumento da confiabilidade da operação.

Inversor de Frequência

  O inversor de frequência é um equipamento utilizado para controlar a velocidade e o torque dos motores elétricos. Em vez de operar sempre na potência máxima, ele permite ajustar o funcionamento do motor de acordo com a necessidade real do processo.

  Se compararmos aos equipamentos de 10 anos atrás, que se limitavam ao controle de velocidade, suavização de partida e um baixo nível de integração, os modelos mais recentes deram um grande salto. Hoje, possuindo integração direta com CLPs e sistemas de gestão por meio de redes industriais, o inversor deixa de apenas controlar o motor e passa também a gerar dados para monitoramento em tempo real do consumo de energia, torque, tensão, temperatura e em alguns casos do estado de componentes internos, possibilitando a realização de manutenções antes que a máquina sofra danos.

  Compartivamente, enquanto o CLP funciona como o cérebro, tomando decisões com base nas informações recebidas, o inversor executa essas decisões, e passa a atuar como um músculo inteligente da automação que protege ao controlar o esforço aplicado para que o processo tenha o melhor desempenho possível da forma mais eficiente, segura e econômica. Em conjunto com sensores, CLPs e IHMs, o inversor permite que a velocidade dos motores seja ajustada automaticamente conforme a demanda da produção.

  Sua aplicação é encontrada em diversos setores industriais, desde sistemas simples de ventilação até linhas de produção altamente automatizadas. Dependendo da necessidade de controle e da complexidade da operação, existem diferentes tipos de inversores disponíveis no mercado.

Principais Tipos de Inversores e seus Setores de Atuação

Inversor Escalar (V/F)

• Função: Controle simples da velocidade de motores em aplicações que não exigem alta precisão.
• Onde é utilizado: Ventiladores, bombas, exaustores, compressores e esteiras transportadoras.

Inversor Vetorial

• Função: Oferece maior precisão no controle de velocidade e torque, mesmo em baixas rotações.
• Onde é utilizado: Máquinas de embalagem, pontes rolantes, misturadores industriais e linhas de produção automatizadas.

Inversor Compacto

• Função: Desenvolvido para aplicações menores, oferecendo controle de velocidade com instalação simplificada e menor ocupação de espaço.
• Onde é utilizado: Máquinas compactas, sistemas de ventilação, pequenas esteiras e equipamentos de automação de menor porte.

Inversor Regenerativo

• Função: Além de controlar o motor, é capaz de reaproveitar parte da energia gerada durante frenagens e desacelerações, devolvendo-a para a rede elétrica.
• Onde é utilizado: Elevadores, guindastes, pontes rolantes, centrífugas e sistemas com frenagens frequentes.

  Sensores, CLPs e inversores de frequência desempenham funções essenciais para o funcionamento da operação, mas não foram desenvolvidos para apresentar essas informações de forma clara ao usuário. É exatamente nesse ponto que entra a IHM, nossos olhos de máquina, responsável por transformar os dados do sistema em uma interface simples e intuitiva, ela permite acompanhar processos, visualizar status, identificar alarmes, ajustar parâmetros e tomar decisões com mais segurança. Dessa forma, facilita o monitoramento, a comunicação entre operador e máquina além de tornar o controle de toda a operação muito mais eficiente.

IHM (Interface Homem-Máquina)

  Funciona como uma ponte entre o operador e os equipamentos de automação, transformando comandos humanos em ações para as máquinas e apresentando informações do processo de forma simples e organizada.

  Por meio de toques na tela ou botões, o operador consegue enviar comandos que viajam pela rede até chegar ao destino, em tempo real, dados como temperatura, pressão, velocidade e níveis de tanques. Vale destacar que a IHM não gera essas informações; ela apenas reúne dados vindos de sensores, CLPs e outros dispositivos para facilitar o monitoramento e o controle.

  A IHM permite o acionamento remoto de equipamentos e a visualização de alertas e diagnósticos gerados pelo sistema. Claro que pode haver mais de um ponto de controle em uma fábrica, desde que todos estejam conectados à mesma rede. Por esse motivo, as indústrias costumam utilizar conexões especializadas para garantir maior estabilidade e confiabilidade na comunicação entre os equipamentos.

Principais Tipos de IHMs e seus Setores de Atuação

IHM Gráfica (Touch Screen)
• Função: Possui tela sensível ao toque e permite visualizar gráficos, alarmes, indicadores e comandos de forma intuitiva.
• Onde é utilizada: Indústrias alimentícias, automobilísticas, farmacêuticas e sistemas de automação predial.

IHM com Teclas Físicas
• Função: Utiliza botões físicos para operação, oferecendo maior resistência em ambientes severos onde telas touch podem ser danificadas.
• Onde é utilizada: Metalúrgicas, siderúrgicas, máquinas CNC, injetoras e prensas industriais.

  Após vermos todos esses componentes de nosso corpo industrial, chegamos ao ponto que os liga, a conexão responsável por transmitir essas informações em milésimos de segundo. Assim como nossa rede neural que nunca para de trocar informações entre cérebro e corpo, as redes industriais são a conexão confiável que torna todo esse processo possível.

Redes Industriais

  Na era em que vivemos, estar conectado é de suma importância. Isso é ainda mais forte na Indústria 4.0, onde sensores, CLPs, IHMs, inversores de frequência e diversos outros equipamentos precisam trocar informações constantemente. Essa comunicação permite acompanhar processos em tempo real, aumentar a produtividade e tornar a integração total possível.

  Redes comuns teriam dificuldade para atuar em um ambiente industrial. A presença de motores, inversores de frequência, altas temperaturas, vibrações constantes e interferências eletromagnéticas pode causar atrasos ou falhas na comunicação, problemas que podem resultar em paradas de máquina, defeitos na produção e até acidentes.

  Justamente por isso existem as redes industriais. Elas são desenvolvidas para operar em ambientes severos, garantindo uma comunicação rápida e confiável entre os equipamentos de automação com estabilidade inquestionável.

Então, quais equipamentos tornam essa comunicação possível?

• Switch Industrial: Função: Interliga sensores, CLPs, IHMs e outros dispositivos da automação, garantindo uma comunicação estável mesmo em ambientes com vibrações, ruídos elétricos e temperaturas extremas.
• Onde é utilizado: Linhas de produção automatizadas, indústria automobilística, alimentícia, metalúrgica e centros logísticos.

• Roteador Industrial: Função: Permite o acesso remoto seguro às máquinas e a integração entre diferentes redes industriais.
• Onde é utilizado: Saneamento, energia, agronegócio e plataformas de óleo e gás.

• Dispositivos de Comunicação Industrial: Função: Permitem a troca de dados entre máquinas, CLPs e sistemas de automação industrial.
• Onde é utilizado: Linhas de produção automatizadas, centros logísticos, indústrias alimentícias e plantas de processo contínuo.

• Cabos e Conectores Industriais: Função: Garantem a transmissão confiável dos dados e a resistência física necessária para ambientes industriais agressivos.
• Onde é utilizado: Indústrias químicas, metalúrgicas, automobilísticas e alimentícias.

Fim

  Esses foram alguns dos componentes mais comuns da automação industrial atual. Seja para quem deseja iniciar a automação do próprio negócio ou para quem já começou esse processo e busca novas oportunidades de melhoria, eles representam a base de grande parte das indústrias modernas. Compreender a função de cada um é o primeiro passo para tomar decisões mais seguras e eficientes na busca por maior produtividade.