Os projetos de instrumentação industrial são cruciais para planejar a implementação de sistemas de medição e controle de parâmetros físicos, como temperatura, pressão, fluxo, nível, pH e umidade.
O controle desses sistemas é fundamental em praticamente todos os setores industriais, incluindo manufatura, petróleo e gás, indústria química, farmacêutica, automotiva ou de alimentos e bebidas.
As instrumentações estão presentes, por exemplo, na medição de pressão dentro de uma tubulação ou tanque, no controle do PH da água em um reservatório ou na medição de temperatura de um processo industrial.
O objetivo principal dos projetos de instrumentação industrial é garantir que esses processos operem de forma mais eficiente, segura e precisa.
Com isso, eles colaboram para elevar a qualidade dos produtos, a segurança dos trabalhadores e a eficiência operacional das instalações industriais.
Para cumprir essas funções, os projetos de instrumentação industrial abrangem a seleção de uma ampla variedade de “instrumentos” – dispositivos que vão de sensores simples a equipamentos de controle avançados.
Veja agora os tipos de instrumentos que podem ser utilizados por sua indústria, suas vantagens e como operacionalizá-los em seu projeto de instrumentação industrial.
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O que são projetos de instrumentação industrial?
Um projeto de instrumentação industrial serve para garantir que os processos da indústria operem de forma eficiente, segura e confiável.
Isso é feito por meio do monitoramento e do controle de variáveis físicas relevantes para a operação, como temperatura, pressão, fluxo, nível, vazão e muitas outras.
Para que isso seja possível, os projetos de instrumentação industrial planejam a seleção de diferentes “instrumentos”, que são os dispositivos e sensores utilizados para medir, monitorar, controlar ou registrar parâmetros físicos em processos industriais.
Em geral, o projeto inclui o design do sistema de instrumentação, a escolha dos instrumentos adequados para as medições de cada processo industrial e a definição dos locais apropriados para a instalação dos dispositivos necessários.
A seleção desses instrumentos é geralmente definida com base no tipo de automação utilizada pela indústria. Por isso, o projeto de instrumentação costuma andar em paralelo com o projeto de automação industrial, sendo ambos interdependentes.
Por que projetos de instrumentação industrial e de automação andam juntos?
Enquanto a instrumentação industrial está mais focada na medição e no monitoramento de parâmetros físicos – como temperatura, pressão, fluxo, nível e umidade –, a automação envolve a instalação de sistemas computadorizados ou eletrônicos para controlar máquinas e digitalizar processos industriais.
“Nos projetos de instrumentação industrial, nós selecionamos os instrumentos ideais para determinada operação” – explica a engenheira Patrícia Sanches, gerente de projetos da OMS Engenharia.
“Já no projeto de automação, nós fazemos esses instrumentos conversarem com os sistemas de controle, mostrando na tela do computador o que cada sensor está medindo e fazendo o PID (Proporcional-Integral-Derivativo) do processo industrial”.
Por isso, na maioria das indústrias, a automação e a instrumentação trabalham em conjunto para proporcionar o objetivo final de melhorar a eficiência, a qualidade e a segurança dos processos industriais.
Como ocorre essa interdependência?
Um projeto de automação industrial define as medidas de controle e monitoramento de processos utilizando sistemas digitais. Já o projeto de instrumentação industrial determina os dispositivos que serão empregados para medir as variáveis nesses processos.
Os dados fornecidos pela instrumentação mostram o comportamento dos processos, sendo utilizados pelos sistemas de automação para controlá-los.
Assim, a automação depende da instrumentação para obter os dados necessários para a tomada de decisões adequadas, visando otimizar a produção, garantir a qualidade do produto e manter a segurança operacional.
Ao mesmo tempo, em um projeto de instrumentação industrial, a seleção dos instrumentos depende dos requisitos de controle estabelecidos pelo projeto de automação industrial, já que este determina quais variáveis precisam ser monitoradas e controladas.
Esses requisitos são a base para a escolha dos dispositivos de instrumentação necessários para medir as variáveis relevantes, como temperatura, pressão e fluxo.
Por isso, as equipes da OMS geralmente realizam projetos de instrumentação industrial e de automação ao mesmo tempo. Em muitos casos, eles são executados em conjunto com o projeto elétrico da indústria.
Veja alguns exemplos!
GPC Química
A OMS realizou o projeto elétrico e de automação e instrumentação para a GPC Química em Araucária, no Paraná.
A indústria produz resinas utilizadas pela indústria madeireira na confecção de painéis, empregando um processo produtivo complexo semelhante ao da Petrobrás.
O projeto de automação contou com mais de 800 instrumentos e 1000 I/O (módulos input/output que organizam e controlam o fluxo de dados das máquinas na linha de produção).
Ele englobou ainda o acionamento de motores e cargas elétricas, além do dimensionamento de quadros de automação e controle e monitoramento do processo industrial.
No link abaixo você pode conferir mais informações sobre a automação industrial.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL, instrumentação e automação de saneamento
Pepsico
Outro exemplo de integração entre os projetos elétrico, de automação e instrumentação é a expansão das Estações de Tratamento de Efluentes da Pepsico em Curitiba e na planta de Sete Lagoas, em Minas Gerais.
Em parceria com a EP, o projeto na capital paranaense envolveu o dimensionamento de cargas motorizadas, como bombas, além do retrofit do Centro de Comando de Motores.
Englobou ainda os sistemas de automação e instrumentação, incluindo cerca de 450 instrumentos, além de toda a infraestrutura elétrica da planta industrial.
Confira agora alguns dos principais instrumentos envolvidos em projetos de instrumentação industrial e suas aplicações na indústria!
Tipos de instrumentos em projetos de instrumentação industrial
Os projetos de instrumentação industrial atendem corporações nos mais diversos ramos, otimizando diferentes processos na planta ou mesmo em setores como o de tratamento de água e efluentes.
Para isso, podem ser selecionados dezenas ou até centenas de instrumentos.
Veja alguns dos mais utilizados pelas indústrias!
Medidores de vazão
Determinam a taxa de fluxo volumétrico ou mássico de um fluido em um sistema.
São amplamente utilizados em indústrias de água e tratamento de esgoto, petróleo e gás, alimentos e bebidas, entre outros, para medir a taxa de fluxo de líquidos ou gases em tubulações.
Transmissores de pressão
São empregados por indústrias petroquímicas, de alimentos e bebidas, farmacêuticas e de energia para medir a pressão em tanques, tubulações e equipamentos da planta fabril.
Os instrumentos fornecem informações cruciais para controle de processos e segurança.
Sensores de temperatura
Esses instrumentos medem a temperatura em diferentes pontos do processo, garantindo a segurança e qualidade dos produtos.
São essenciais em indústrias química, petroquímica, de alimentos e bebidas, farmacêutica e metalúrgica, entre muitas outras.
Podem ser termopares, termorresistências (RTDs), ou sensores de temperatura de estado sólido.
Transmissores de nível
Eles medem o nível de um líquido ou sólido em um tanque ou recipiente.
Por isso, servem para monitorar e controlar o nível de líquidos ou sólidos em tanques e reservatórios de indústrias.
São utilizados em plantas químicas, de alimentos e bebidas, petróleo e gás, água e tratamento de esgoto.
Analíticos de processo
Comuns em indústrias químicas e farmacêuticas, são equipamentos utilizados para análise química ou física de composição de substâncias em processos industriais. Entre eles estão os espectrômetros e os cromatógrafos.
Válvulas de controle
Utilizadas para regular o fluxo de líquidos, gases ou vapores em um processo industrial.
Com isso, são essenciais para garantir a precisão e o controle de processos produtivos em uma ampla gama de indústrias.
Entre elas petróleo e gás, química, alimentos e bebidas.
Transmissores de fluxo
Monitoram a taxa de fluxo de líquidos ou gases em uma tubulação.
Transmissores de pH
Medem o nível de acidez ou alcalinidade de uma solução, importante em processos químicos e de tratamento de água.
Transmissores de umidade
Monitoram o nível de umidade em ambientes industriais, importante para processos sensíveis à umidade.
Esses são apenas alguns exemplos de instrumentos que podem ser selecionados em projetos de instrumentação industrial, já que os avanços tecnológicos proporcionam continuamente a oferta de novas soluções, sempre mais precisas e eficientes para o monitoramento e o controle de processos industriais.
Confira como os projetos de instrumentação estão ajudando cada vez mais indústrias atendidas pela OMS Engenharia!
O que você ganha ao implantar um projeto de instrumentação industrial?
Geralmente, as corporações realizam projetos de instrumentação industrial junto à automação para melhorar a qualidade dos produtos, reduzir custos, atender a conformidades regulatórias e garantir uma operação mais eficiente e segura de suas instalações, elevando a competitividade da indústria no mercado.
Entenda melhor como a instrumentação entrega esses benefícios!
Precisão nos processos industriais
Um projeto de instrumentação industrial permite implementar sistemas de controle mais precisos e responsivos, garantindo que as variáveis críticas do processo sejam monitoradas e ajustadas conforme necessário para manter as condições operacionais ideais.
Mais eficiência com menores custos
Ao monitorar e controlar as variáveis do processo de forma mais precisa, a instrumentação industrial ajuda a otimizar o uso de recursos, como matérias-primas, energia e tempo de produção, resultando em maior eficiência e redução de custos operacionais.
Controle de qualidade dos produtos
A instrumentação industrial permite o monitoramento contínuo de parâmetros de qualidade da produção, possibilitando que os padrões da indústria sejam atendidos e que produtos fora das especificações sejam identificados e corrigidos rapidamente.
Aumento da segurança operacional
O monitoramento constante de variáveis como temperatura, pressão e nível ajuda a prevenir condições operacionais perigosas.
Isso ajuda a minimizar o risco de acidentes industriais e eleva a segurança dos trabalhadores e do ambiente operacional.
Redução de inatividade
Projetos de instrumentação industrial podem envolver dispositivos para detecção precoce de falhas e desvios nos processos industriais.
Essa instrumentação ajuda a evitar paradas não programadas, minimizando o tempo de inatividade da produção e aumentando a disponibilidade dos equipamentos da indústria.
Decisões baseadas em dados
Ao fornecer dados em tempo real sobre o desempenho dos processos, a instrumentação industrial capacita os operadores e gestores a tomar decisões informadas e oportunas para otimizar a produção e resolver problemas rapidamente.
Conformidade regulatória
Muitas indústrias estão sujeitas a regulamentações rigorosas relacionadas à segurança, qualidade e meio ambiente.
Um projeto de instrumentação industrial pode colaborar garantindo às empresas a conformidade com essas regulamentações. Isso é feito fornecendo dados precisos e documentação adequada.
Confira agora o passo a passo para realizar um projeto de instrumentação industrial que traga todos os benefícios que acabamos de ver.
Etapas dos projetos de instrumentação industrial
Um projeto de instrumentação industrial envolve várias etapas para garantir que os instrumentos sejam selecionados, instalados e integrados corretamente às automações, a fim de atender aos requisitos de cada processo industrial.
Simplificando bastante, podemos resumir a implementação de um projeto de instrumentação industrial em 6 etapas.
1. Definição dos objetivos e requisitos do projeto de instrumentação industrial
Nesta etapa, os engenheiros e projetistas das OMS Engenharia fazem reuniões com os clientes para entender os requisitos do processo industrial em termos de medição, controle e monitoramento.
A equipe faz o levantamento detalhado do processo de automação industrial a ser monitorado e controlado, bem como das metas de controle, desempenho e segurança.
Para isso, são identificadas as variáveis de processo relevantes, como temperatura, pressão, fluxo e nível, e determinados os pontos de medição necessários.
2. Seleção de instrumentos
Com base nos requisitos de automação do processo e nos dados coletados durante o levantamento, os engenheiros selecionam os instrumentos adequados para medir, monitorar e controlar as variáveis de interesse da indústria.
Isso envolve a escolha dos sensores, transmissores, controladores e outros dispositivos de instrumentação necessários.
3. Elaboração do projeto de instrumentação industrial
Nessa fase, os projetistas elaboram o design detalhado do sistema de instrumentação a ser implantado pela indústria.
As plantas e memoriais incluem a disposição dos instrumentos no processo industrial, o dimensionamento dos dispositivos de medição e controle e a seleção dos materiais e tecnologias apropriados para garantir a precisão e confiabilidade das medições.
4. Instalação e integração dos instrumentos
Com o projeto de instrumentação industrial completo, os instrumentos são instalados nos locais designados para cada processo industrial.
Isso pode envolver cabos de comunicação, tubulações e suportes para a montagem dos instrumentos.
Em seguida, os instrumentos e sensores são integrados aos sistemas de automação e controle do processo – como um controlador lógico programável (PLC) ou sistema de controle distribuído (DCS).
Isso inclui a instalação dos sensores nos locais apropriados dentro do processo industrial e a conexão desses sensores aos controladores de automação, como CLPs (Controladores Lógicos Programáveis) ou sistemas de controle distribuído (DCS), que usam os dados dos instrumentos para regular variáveis de acordo com os requisitos do processo.
A coordenação entre os projetos de automação e instrumentação é fundamental para garantir uma integração adequada, permitindo que o monitoramento e o controle dos processos sejam automáticos.
5. Comissionamento
Com o sistema de instrumentação integrado, os instrumentos são configurados e testados para garantir que estejam funcionando corretamente e fornecendo medições precisas.
Esse processo de comissionamento inclui a calibração dos instrumentos e a verificação do desempenho em condições operacionais reais.
Só depois de ser aprovado nessa etapa o sistema de instrumentação está pronto para a operação contínua.
6. Manutenção
Como todas as operações industriais, os sistemas de instrumentação também necessitam de manutenção regular para garantir seu desempenho e confiabilidade ao longo do tempo.
A manutenção costuma envolver a calibração periódica dos instrumentos, inspeção e substituição de peças desgastadas, além de atualizações de software.
Essas seis etapas que acabamos de ver são geralmente seguidas em projetos de instrumentação industrial, embora os detalhes possam variar de acordo com a complexidade dos processos de cada cliente.
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