Com a transformação digital da indústria, a conectividade se tornou essencial para a troca de informações entre dispositivos e sistemas.
Mas, tem um porém: essas informações são coletadas em tempo real!
Assim, sensores inteligentes, sistemas supervisórios, plataformas de análise de dados e estratégias de manutenção preditiva se conectam a redes sem fio industriais e passam a ser uma ferramenta fundamental de automação industrial.
E quer saber mais? Isso se torna ainda mais vantajoso em aplicações em que o cabeamento é complexo, caro ou tecnicamente inviável.
Mas, quais tecnologias oferecem tal façanha?
Entre as tecnologias disponíveis, destacamos neste texto o WirelessHART, o qual é um dos principais padrões para comunicação industrial sem fio.
Mas, por que vale a pena utilizar redes sem fio na indústria? Será que ela possui vantagens que superam as suas limitações? E as suas aplicações, quais são?
Este artigo tem o objetivo de explorar os principais aspectos do WirelessHART, além de outras tecnologias de comunicação sem fio utilizadas na Indústria 4.0.
O que é WirelessHART?
O WirelessHART é um protocolo de comunicação desenvolvido para um “mundo” específico: o da automação de processos.
Ele é compatível com os conhecidos dispositivos HART convencionais, mas com um diferencial: sua comunicação é sem fio e também baseada na faixa de frequência de 2,4 GHz.
O vemos com frequência na arquitetura mesh (malha), em que cada dispositivo pode atuar como repetidor de dados, que por sua vez cria diferentes caminhos para a transmissão das informações.
E o que a rede ganha com isso?
Confiabilidade. Afinal, se acaso um caminho seja interrompido, os dados podem seguir por outra rota automaticamente.
Além disso, essa tecnologia utiliza recursos como:
- Frequency Hopping (salto de frequência), reduzindo interferências;
- Sincronização de tempo, para comunicação organizada;
- Criptografia AES-128, aumentando a segurança dos dados;
- Redundância de comunicação, garantindo maior disponibilidade.
Desta maneira, o uso de WirelessHART é flexível, mas direcionado na grande maioria das vezes para ambientes industriais severos. Sim, aqueles em que estruturas metálicas, motores, inversores de frequência e outros equipamentos podem gerar interferências eletromagnéticas.
Principais vantagens das redes sem fio industriais
1. Redução de custos de instalação
A primeira vantagem é um tanto quanto óbvia e está relacionada à redução de custos de instalação.
No entanto, isso traz um impacto gigantesco no contexto industrial, e você sabe disso. O motivo? O custo com cabos varia de acordo com a dimensão da instalação.
Quando as áreas são extensas, remotas ou classificadas, a Infraestrutura de eletrocalhas, eletrodutos, suportes, mão de obra e paradas de produção aumentam os custos do projeto.
2. Maior flexibilidade operacional
Outro ponto que chama atenção quando o assunto é WirelessHART, é a facilidade para expandir sistemas existentes.
Você não enfrenta uma gigante burocracia para instalar mais sensores no seu sistema. Basta incorporá-los, sem alterar a infraestrutura elétrica ou de comunicação.
Isso se torna valioso em situações de projetos de:
- Monitoramento energético;
- Manutenção preditiva;
- Controle de ativos;
- Digitalização de plantas industriais.
Viabilidade em locais de difícil acesso
Quando se faz uma conexão com cabos, você é obrigado a fazer chegarem ateo seu ponto de interesse.
Mas, com wirelessHART, medições em tanques, estruturas elevadas, áreas offshore, minas, pátios logísticos ou equipamentos móveis se tornam viáveis e fáceis de serem implementadas.
Suporte à manutenção preditiva
A coleta de dados de forma contínua molda o mundo industrial atual. Afinal, é um dos pilares da Indústria 4.0.
Com sensores sem fio, é possível obter medidas que antes não eram realizadas, permitindo que plataformas de análise e inteligência artificial gerem novos insights, inclusive sobre detecção de falhas em estágio inicial.
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Limitações das redes sem fio industriais
Pois é, pessoal. Tudo tem um lado negativo. Neste caso, é importante deixar claro que, embora muito vantajosa, a wirelessHART não substitui completamente comunicações cabeadas.
Latência e velocidade
Siga a analogia do seu computador: quando está conectado com cabo de rede, ele responde muito mais rápido às diferentes necessidades que possam surgir.
Então, para aquelas aplicações em que o controle é crítico, como malhas rápidas de controle, acionamentos de motores ou sistemas de segurança funcional, ainda dependem de redes determinísticas e cabeadas.
Interferências
Uma característica do wirelessHART é operar em 2,4 GHz, mas também é algo que exige atenção redobrada.
Ainda que protocolos industriais tenham proteção, os ambientes que contém muitos equipamentos operando em 2,4 GHz podem gerar desafios adicionais.
Alimentação dos dispositivos
A atenção aqui é redobrada. Estamos falando de dispositivos que utilizam bateria, e isso exige planejamento de manutenção e substituição periódica.
Segurança cibernética
Junto com a conectividade, cresceu a necessidade de voltar os olhos à segurança cibernética.
Hoje, deve ser priorizado o controle de acessos, criptografia, segmentação de redes e boas práticas de segurança são fundamentais para proteger a infraestrutura de automação.
Quando aplicar WirelessHART?
Alguns equipamentos industriais se tornaram pontos chave para a melhoria de processos, tudo graças a implementação de protocolo wirelessHART.
Alguns exemplos incluem:
Monitoramento de ativos
Sensores de vibração e temperatura ganharam destaque ao acompanhar e gerar insights de:
- Bombas;
- Motores;
- Compressores;
- Ventiladores;
- Redutores.
Gestão energética
Muitas métricas passaram a ser mais bem conhecidas quando medidores sem fio foram aplicados para monitorar:
- Consumo de vapor;
- Ar comprimido;
- Energia elétrica;
- Água industrial;
- Gases de processo.
Áreas remotas
Muitos desafios surgem em áreas de difícil acesso, até porque os recursos são limitados e muitas vezes a tecnologia também.
Plantas petroquímicas, mineração, saneamento, óleo e gás e terminais logísticos frequentemente utilizam instrumentação sem fio devido e contornam o problema que envolve distâncias em geral.
Projetos de retrofit
Ao invés de exigir obras complexas para a instalação de novos sensores em áreas industriais, utiliza-se o WirelessHART que reduz esse impacto e acelera a digitalização.
Conclusão
De modo geral, redes sem fio representam avanço tecnológico e impactam de forma expressiva a automação industrial.
Redução de custos, flexibilidade em processos e disponibilidade de dados para a tomada de decisão são alguns dos ganhos obtidos.
O WirelessHART, em especial, tornou-se uma opção facilmente cogitável, estando consolidado para soluções relacionadas à instrumentação e monitoramento.
Com isso, a conectividade de plantas industriais é ampliada de forma chamativa: sem a necessidade de grandes intervenções em infraestrutura.
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FAQ – WirelessHART e redes sem fio industriais
1. O que é WirelessHART?
WirelessHART é um protocolo de comunicação sem fio voltado à automação de processos. Ele opera na frequência de 2,4 GHz e utiliza uma arquitetura em malha, na qual os dispositivos podem criar diferentes caminhos para a transmissão dos dados.
2. Quais são as principais vantagens do WirelessHART na indústria?
Entre as vantagens estão a redução dos custos de instalação, maior flexibilidade para expansão, viabilidade de medições em locais de difícil acesso e ampliação da coleta de dados para manutenção preditiva.
3. O WirelessHART pode substituir completamente as redes industriais cabeadas?
Não. Aplicações críticas, como malhas rápidas de controle, acionamentos de motores e sistemas de segurança funcional, ainda podem exigir redes determinísticas e cabeadas.
4. Em quais aplicações o WirelessHART pode ser utilizado?
A tecnologia pode ser aplicada no monitoramento de bombas, motores e compressores, gestão energética, instrumentação de áreas remotas e projetos de retrofit que precisam incorporar novos sensores sem grandes intervenções na infraestrutura.
