Comunicação sem cabos avança na indústria e chega à instrumentação dos processos Texto de Márcio Azevedo Fotos de Cuca Jorge

A automação de processos na indústria consiste da utilização de instrumentos de medição (comumente, de pressão, temperatura e vazão), válvulas de controle e sistemas de controle, em substituição a trabalhadores humanos. Ela é baseada, atualmente, em cabos de fibra óptica e de cobre, mas começam a ser utilizados, no mercado mundial, e também no Brasil, sistemas de automação em que a transmissão de dados é realizada sem a utilização de cabos.

A comunicação sem fio, ou wireless, não é exatamente uma novidade. Ela existe há algumas décadas, mas sua aplicação em instrumentos de processo é bem mais recente. Nessa tecnologia, basicamente, a transmissão de dados é feita por ondas de rádio, emitidas por transmissores acoplados ou integrados a um instrumento de medição, e captadas por estações-base, que realizam a varredura dos sinais emitidos pelos transmissores de cada instrumento e retransmitem o sinal para os sistemas de controle ou monitoramento. A vantagem óbvia do sistema é a eliminação da fiação, que pode ser um fator complicador quando existe pouco espaço físico para a disposição de eletrodutos, ou que ainda pode gerar um alto custo, quando as distâncias envolvidas são muito grandes. Em outros casos, é necessário instrumentar equipamentos móveis e a utilização de cabos pode até mesmo ser inviável.

Os cabos, no entanto, ainda não estão fadados à aposentadoria, quando se fala em automação industrial. “A nova tecnologia não substitui completamente os sistemas cabeados tradicionais, pois se destina a um tipo de aplicação muito específico, principalmente em locais da planta onde é difícil passar a fiação”, explicou Augusto Pereira, gerente de marketing da Pepperl+Fuchs Ltda., por ocasião da 13ª edição da exposição Brazil Automation, organizada pela Sociedade Internacional de Automação (ISA, na sigla em inglês).

Pereira: Pepperl+Fuchs aposta no WirelessHART

A automação wireless nas indústrias química e petroquímica envolve muitos riscos, pois a perda de sinal e a interrupção da comunicação entre os dispositivos de medição, atuação e controle poderia causar problemas graves em equipamentos críticos, como reatores sujeitos a altas pressões e temperaturas. “A comunicação sem fio, em seu estágio atual de desenvolvimento, ainda requer uma série de cuidados na fase de projeto da rede, mas é o futuro”, disse Pereira.

Ainda mais nova que a utilização da tecnologia em processos é a questão da padronização dos protocolos de comunicação. Embora os equipamentos de diferentes fornecedores utilizem o mesmo tipo de onda de rádio, os programas – protocolos – que codificam esses sinais são diferentes. Por isso, atualmente, nem todos os equipamentos de fornecedores distintos conseguem “falar entre si”. Essa padronização é um processo semelhante ao que já ocorreu com os celulares: todos eles se intercomunicam, independentemente de quais sejam as operadoras. Analogamente, a padronização da comunicação sem fio permitiria que instrumentos de campo dos variados fabricantes se comunicassem com sistemas de controle também de qualquer um dos fornecedores. Uma das vertentes dessa padronização, que ainda não é universal, é o protocolo WirelessHART, adotado nos produtos da Pepperl+Fuchs, e preconizado pela Fundação HART, uma organização sem fins lucrativos formada por membros da indústria. Durante a Brazil Automation, a Pepperl+Fuchs divulgou o lançamento de uma estação-base, um transmissor de temperatura e um adaptador para instrumentos de fabricantes quaisquer. Para Pereira, o diferencial da empresa reside no fato de ela fornecer, além de instrumentos, a estação-base e o adaptador, permitindo a interoperabilidade, sem que o cliente fique amarrado a um único fornecedor. A transmissão é feita por ondas de rádio com frequência de 2,4 GHz, muito próxima à das ondas de telefonia celular.

Para as indústrias que já se encontram automatizadas usando cabos, o gerente avalia que não há dificuldade maior para a migração para os sistemas sem fio, pois muitos fornecedores, inclusive a Pepperl+Fuchs, têm desenvolvido adaptadores para os dispositivos existentes. Esses adaptadores, responsáveis pela transmissão dos dados, podem ser montados em instrumentos que não tenham sido desenvolvidos para aplicações sem fio. É mais desejável, no entanto, que a opção pela tecnologia wireless aconteça na etapa de projeto da planta, uma vez que, nessa hipótese, a redução de custos proporcionada é maior.

Não apenas menos cabos – O gerente chama a atenção para outro fato. Quando se fala na vantagem de economia com a fiação, ela não decorre apenas da eliminação do custo com a aquisição de cabos, mas também pela ausência dos custos com bandejas, eletrodutos, mão-de-obra para a instalação dos cabos e desenho da rede. Um dos exemplos apontados por Pereira como típico para o emprego da tecnologia consiste do equipamento de incineração, em que um dos componentes é um tambor giratório. Caso seja necessário medir a temperatura no interior do tambor, é impossível acoplar um instrumento com fio ao equipamento, pois o cabo acabaria torcido. Na tecnologia wireless, o instrumento de medição, dotado de um transmissor e bateria, fica acoplado ao tambor e gira junto com ele.

Outro caso de aplicação são as situações em que existe a necessidade apenas de uma medição provisória, com o objetivo de realizar testes ou monitoramento. Nesse caso, o medidor sem fio pode ser instalado e depois removido, sem a preocupação com os cabos. “É muito complicado passar novos cabos em instalações industriais. Exige-se um novo projeto e uma série de medidas que precisam ser levadas em consideração”, afirmou o gerente de marketing. No Brasil, segundo ele, começam a surgir as primeiras aplicações de tecnologia sem fio em ambiente industrial, como exemplo, em instalações em plantas da Petrobras e em fábricas do setor siderúrgico. A indústria química e petroquímica é um filão interessante para esse tipo de tecnologia, principalmente no quesito de monitoramento. Essa indústria e também as de petróleo e gás têm muitos pontos de monitoramento em suas plantas industriais, onde tem penetrado, não por acaso, a automação wireless. O monitoramento, é importante destacar, não se confunde com o controle, pois o primeiro se refere exclusivamente à medição de grandezas e à comunicação dessa informação, ao passo que o controle engloba também a manutenção da grandeza em um determinado valor predeterminado. A tecnologia sem fio, até o momento, ainda não é apontada de maneira unânime como adequada ao controle. Como toda tecnologia, ela possui desvantagens. Uma das mais claras está na impossibilidade de garantia total da comunicação em 100% do tempo, motivo pelo qual Pereira não recomenda as redes sem fio para controle de processos cujo requisito de segurança é alto, embora a chance de falha possa ser diminuída com medidas como a adoção de distâncias máximas entre transmissores e receptores, a manutenção da comunicação visual entre os dispositivos, o monitoramento de suas baterias e outros detalhes que requerem a atenção dos fabricantes na fase de projeto da rede. Os próprios dispositivos de transmissão possuem recursos no sentido de tentar prevenir falhas, como no caso de interferência com outros comprimentos de onda. Se isso acontece, os transmissores e as estações-base podem, automaticamente, alterar a frequência de transmissão, habilidade conhecida como chaveamento de frequência.

Por outro lado, a comunicação por ondas de rádio, para não consumir muito rapidamente as baterias, não é contínua, como ocorre quando se usa cabos. Ela é feita em intervalos, um motivo adicional para a aplicação em monitoramento, e não em controle, que requereria comunicação mais rápida, próxima da contínua. Os intervalos de atualização até poderiam ser reduzidos, mas isso implica consumo mais rápido das baterias. Com a tecnologia atual, as baterias duram cinco anos, com leituras, em média, uma vez a cada minuto.

Um ponto apontado como dificuldade para a implementação de sistemas de automação, e não apenas no mercado interno local, é a escassez de mão-de-obra especializada. “No Brasil, nós já estamos sentindo uma grande dificuldade nas empresas de engenharia e de consultoria para a contratação de mão-de-obra especializada. Hoje eu não gasto a maior parte do meu tempo tentando vender, mas tentando ensinar e treinando as pessoas para que elas possam utilizar a tecnologia, e aí sim eu possa vender”, constata Pereira. São poucas as faculdades que ensinam além do campo dos conhecimentos teóricos em automação e controle e avançam até a realidade do mercado. Grandes empresas como Vale, Braskem e Petrobras acabam sendo as responsáveis pelo treinamento da mão-de-obra, pois um aluno que acabou de sair da faculdade, mesmo o estudioso, leva entre um ano e um ano e meio até compreender a automação com a profundidade demandada pelo mercado. E isso não ocorre por falha da universidade, responsável por dar conhecimentos básicos aos alunos, mas pela rápida evolução da tecnologia.

Próxima >>>