Guia de manômetro sem fio: como o monitoramento remoto de pressão realmente funciona

Caminhe por quase todas as plantas e você encontrará o mesmo pequeno problema repetido centenas de vezes. Um manômetro fica no topo de um tanque, dentro de um patim ou no alto da parede de uma caldeira, em um local que alguém precisa visitar com uma escada e uma prancheta apenas para anotar um número. A leitura está boa. Chegar lá é a parte cara.

Um manômetro sem fio resolve exatamente esse problema. Ele mede a pressão da mesma forma que um instrumento convencional, mas envia o valor através de um link de rádio para um gateway, um controlador ou um painel, para que ninguém precise escalar nada. Nossa equipe na Wuxi Huihua Special Instrumentation vem construindo instrumentos de pressão desde 2001, e temos observado o monitoramento sem fio passar de uma novidade para uma parte rotineira dos projetos de plantas. Este guia aborda o que esses medidores realmente são, como funcionam e como escolher um que ainda seja confiável daqui a três invernos.

O que realmente é um medidor de pressão sem fio

Retire o marketing e um manômetro sem fio é um circuito de medição completo espremido em um único invólucro: um elemento de pressão, componentes eletrônicos de condicionamento de sinal, um módulo de rádio e uma bateria. Não há prensa-cabos, valas, conduítes e nenhuma placa de entrada analógica esperando na outra extremidade. Em muitas fábricas, apenas a economia de instalação paga o instrumento dentro de um único projeto.

Dois detalhes de design separam os instrumentos que duram daqueles que decepcionam. O primeiro é o próprio elemento de pressão. Um dispositivo alimentado por bateria não deve ser tratado como descartável; atrás do rádio fica o mesmo tubo Bourdon, cápsula de diafragma ou sensor piezoresistivo que você encontraria em um instrumento com fio, e merece o mesmo cuidado com materiais molhados e faixa de pressão. A segunda é a exibição local. Mesmo com a comunicação por rádio, os engenheiros ainda querem passar e ler o valor com seus próprios olhos durante um desligamento ou uma sessão de detecção de falhas.

Manômetro digital série YS ◆ Modelo: YS100 YS150 ◆ Introdução: Este manômetro digital tem formato bonito, desempenho estável e medição precisa; ele combina os principais micro... Ver Produto →

Essa é uma das razões pelas quais construímos manômetros digitais com um LCD transparente junto com nossas famílias mecânicas. O display é onde ocorre a verificação de campo, e o rádio é simplesmente uma segunda rota para o mesmo número chegar à sala de controle.

Como funciona o monitoramento de pressão sem fio, passo a passo

Todo sistema de monitoramento de pressão sem fio, qualquer que seja o nome na etiqueta, é composto de quatro partes que funcionam em sequência: algo que detecta a pressão, algo que converte e processa o sinal, algo que o transmite e algo que o recebe e armazena.

O elemento sensor e a eletrônica do transmissor

A pressão move o elemento e a eletrônica transforma esse movimento em um sinal elétrico estável. Aqui, o mundo sem fio toma emprestado diretamente do mundo com fio. Um transmissor 4-20 mA ou HART com um sensor comprovado se comportará muito melhor em campo do que um projeto exótico sem histórico, porque o desvio de temperatura, a estabilidade a longo prazo e o comportamento de sobrepressão já são bem compreendidos.

Transmissor de pressão de uso geral O transmissor de pressão universal usa chips de pressão de silício de difusão importados como elemento sensível. É equipado com um circuito de processamento digital de alta precisão... Ver Produto →

Na prática, a maioria dos nós sem fio são construídos em torno de um núcleo transmissor industrial comprovado que é então selado e equipado com um rádio e uma bateria. Essa abordagem mantém a medição honesta e a lista de peças de reposição curta.

A ligação de rádio

A escolha do rádio determina o alcance, a duração da bateria e a facilidade com que os dados chegam aos seus sistemas. O Bluetooth de curto alcance é útil para configuração e leitura de medidores a poucos metros de distância. Opções de longo alcance, como LoRaWAN e Sem fioHART, transportam valores através de uma planta até um gateway, e versões celulares cobrem locais sem nenhuma rede local. O que importa não é o nome do protocolo, mas se o caminho do sinal é realista. Aço, concreto e tubulações densas cobram seu preço, e um portal colocado no lado errado de uma oficina não será resgatado por uma antena maior. Nosso próprio sensores de monitoramento de processo LoRaWAN sem fio foram desenvolvidos com essa restrição em mente, e é por isso que sempre iniciamos um projeto sem fio com uma análise de cobertura em vez de uma lista de produtos.

O orçamento de energia

As baterias são onde as instalações sem fio têm sucesso ou falham silenciosamente. Um medidor que informa a cada segundo esvaziará uma célula em semanas; o mesmo medidor relatando a cada quinze minutos e dormir entre eles pode durar anos. Antes de fazer o pedido, decida quão atualizados os dados realmente precisam ser. Uma tendência lenta em um tanque de armazenamento e um intertravamento rápido em um compressor são requisitos muito diferentes, e apenas um deles é adequado para um dispositivo alimentado por bateria.

Escolhendo o manômetro sem fio certo para o seu processo

A maneira mais rápida de escolher mal é começar pelo rádio. Em vez disso, comece com o processo, vá até a parte eletrônica e só então decida sobre a comunicação. A tabela abaixo lista as perguntas que fazemos aos clientes antes de fazer uma cotação, aproximadamente na ordem em que são importantes.

Transmissor de pressão inteligente série YSZC-7 ◆ Aplicação: Este instrumento é adequado para medição precisa de nível, densidade e pressão de líquidos, gases ou vapores. Ver Produto →

Um núcleo de transmissor inteligente com comunicação HART oferece um meio-termo sensato: desempenho analógico comprovado onde você precisa, diagnósticos digitais onde eles ajudam e um módulo de rádio que pode ser adicionado sem reprojetar o instrumento subjacente.

Combinando o instrumento com o tipo de medição

Sem fio é uma opção de comunicação, não um tipo de medição, portanto as famílias de pressão usuais ainda se aplicam:

• Pressão manométrica: a opção cotidiana para bombas, filtros, tubulações e sistemas hidráulicos, referenciados à atmosfera.
• Pressão absoluta: referenciada ao vácuo, usada onde as alterações barométricas apareceriam como desvio.
• Pressão diferencial: para monitoramento de filtros, trabalhos de vazão e nível, onde duas pressões devem ser comparadas.
• Versões seladas e sanitárias: corpos selados por diafragma para meios corrosivos ou viscosos e conexões higiênicas para linhas de alimentos, bebidas e farmacêuticas.

A parte sem fio vem depois, e é por isso que mantemos os mesmos elementos e opções de conexão nas versões com e sem fio de uma linha.

Onde os medidores de pressão sem fio ganham seu sustento

Algumas aplicações são óbvias desde o início. Outros só se tornam óbvios depois que você paga por um cabo.

• Poços remotos, parques de tanques e seções de oleodutos distantes de qualquer edifício de controle.
• Equipamento giratório ou vibratório, onde os cabos se desgastam e eventualmente falham.
• Áreas perigosas, onde a instalação de cabos é intrusiva e cara por si só.
• Monitoramento temporário durante o comissionamento, testes ou uma curta campanha de produção.
• Zonas externas e de lavagem, onde a qualidade da vedação é mais importante do que o alcance.

Para tarefas ao ar livre e de lavagem, nossa linha de Instrumentação externa com classificação IP68 foi construído para suportar chuva, mangueiras e poeira sem reclamar.

Pontos práticos que aprendemos

Nem tudo sobre monitoramento sem fio é óbvio em uma folha de dados. Alguns hábitos mantêm os projetos longe de problemas:

1. Percorra o local com um plano de sinalização antes de fazer o pedido. A cobertura de rádio é uma propriedade física, não uma especificação.
2. Registre o que a bateria realmente está fazendo durante o primeiro mês e ajuste o intervalo de relatório então, em vez de mais tarde.
3. Mantenha uma exibição local. Custa pouco e resolve as discussões rapidamente.
4. Decida quem é o proprietário dos dados, seja um gateway, um PLC, um historiador ou uma plataforma em nuvem, antes do dia da instalação.
5. Padronize uma ou duas tecnologias de rádio em toda a fábrica, em vez de cinco.

Considerações Finais

Wireless medidores de pressão não são instrumentos complicados, mas situam-se no ponto de encontro de duas disciplinas: medição de pressão e comunicação por rádio. Faça a medição correta primeiro, escolha o rádio para o site que você realmente possui e seja honesto sobre a frequência com que você realmente precisa dos dados. Faça essas três coisas e um medidor sem fio se tornará um dos instrumentos menos problemáticos da fábrica.

Se você está trabalhando em um projeto e gostaria de uma segunda opinião sobre o lado da pressão, nossos engenheiros terão prazer em conversar com você sobre o meio, o alcance e o meio ambiente. Essa conversa geralmente é muito mais curta do que o cabo que você está tentando evitar.