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O Que Todo Engenheiro Deve Saber Sobre a Calibração de Sensores Bently Nevada em Sistemas PLC & DCS

Por que a Calibração é Importante para Sistemas de Controle

Leituras precisas dos sensores são críticas para a operação industrial segura e eficiente. Uma sonda de proximidade da série 3300 da Bently Nevada, por exemplo, fornece saída de tensão entre 0–10 VDC correspondente a uma folga de 0–50 mils. Sensores calibrados incorretamente podem disparar desligamentos falsos ou não detectar falhas reais na máquina, levando a paradas não planejadas, incidentes de segurança ou danos ao equipamento. Dados de campo mostram que mais de 15% dos desligamentos falsos em turbomáquinas foram atribuídos a folgas de sensores não verificadas. A calibração regular garante que a lógica do PLC e DCS reaja a sinais de entrada confiáveis, minimizando o risco operacional.

Sensores Bently Nevada: Tipos e Calibração de Fábrica

A Bently Nevada fornece sondas de proximidade, acelerômetros e transmissores de vibração projetados para monitoramento industrial de alta confiabilidade. A maioria dos transdutores de proximidade da série 3300 é enviada calibrada de fábrica para alvos de teste padrão (disco de aço, 440C ou liga de alumínio). Por exemplo:

• Sonda de proximidade 3300 XL, diâmetro de 8 mm: folga calibrada de fábrica em 25 mils ± 2 mils
• Acelerômetro 3300 XL: sensibilidade de fábrica ajustada em 100 mV/g ± 5% na faixa de 0–500 Hz
• Transmissores de Vibração 990-05-70: saída calibrada de 4–20 mA para 0–50 mils de deslocamento

Os engenheiros de campo normalmente verificam pontos de calibração em vez de realizar uma recalibração completa, economizando tempo e reduzindo o risco de erro.

Métodos de Calibração em Campo: Verificações Estáticas e Dinâmicas

Existem dois métodos principais para verificação no local:

• Verificações Estáticas: Meça folga vs. tensão em múltiplos pontos de referência (ex.: 10, 20, 30, 50 mils). Verifique linearidade e offset zero. Erro aceitável: ±1 mil para rotores críticos.
• Verificações Dinâmicas: Use agitadores calibrados ou operação da máquina para confirmar resposta em frequência e fase. Faixa de frequência recomendada para máquinas típicas: 0–1000 Hz. Desvio tolerável de ganho: ±5%.

Ambos os métodos se complementam e garantem a integridade da medição sob condições operacionais reais.

Normas que Regem a Calibração de Vibração e Sensores

Normas internacionais fornecem orientação para calibração repetível:

• ISO 2954: Define procedimentos de calibração de acelerômetros e limites de sensibilidade.
• API 670: Especifica requisitos mínimos para sistemas de proteção de máquinas, incluindo calibração de sondas de proximidade e transmissores.
• IEC 61508: Regula a segurança funcional para a confiabilidade da saída do sensor em sistemas de controle relacionados à segurança.

Integrando Sinais Calibrados em PLC e DCS

A integração adequada do sinal requer atenção a escala, offset e fiação. Orientação típica:

• Verifique o zero do canal: 0 VDC para folga de 0 mil
• Verifique o span do canal: 10 VDC para folga de 50 mil
• Confirme a continuidade da fiação e a integridade da blindagem: resistência < 1 Ohm, isolamento > 100 MΩ

Os técnicos devem sempre seguir os manuais dos módulos para os procedimentos de zero e span. Alarmes automáticos no PLC/DCS devem corresponder às faixas verificadas dos sensores para detecção confiável de falhas.

Frequência das Verificações e Registros de Calibração

O cronograma de calibração depende da criticidade do ativo e das horas de operação:

• Turbinas críticas: a cada 3–6 meses ou 500–1000 horas de operação
• Bombas secundárias: anualmente ou 2000 horas de operação
• Documente cada calibração: inclua data, técnico, tensões medidas e valores de folga. Registros bem mantidos facilitam a solução de problemas e a conformidade em auditorias.

Armadilhas Comuns em Campo e Como Evitá-las

• Erros de cabeamento podem alterar leituras de fase e amplitude. Verifique os comprimentos dos cabos e a continuidade da blindagem.
• Materiais diferentes do alvo podem afetar a sensibilidade da sonda. Confirme que o metal do alvo corresponde ao alvo de calibração de fábrica.
• Variações de temperatura: assegure que as medições considerem a expansão térmica (típico 0,2% por mudança de 25°C).

Ferramentas e Técnicas Práticas para Calibração no Local

Ferramentas recomendadas incluem:

• Shakers calibrados com tolerância de amplitude de ±1%
• Dispositivos de calibração estática
• Calibres de precisão para verificação de gap em 10, 20, 50 mils
• Verificação da tensão do driver Proximitor: nominal 12–14 VDC
• Verificação da escala do canal no PLC/DCS após ajustes

Insight do Autor: Uma Estratégia de Calibração com Prioridade na Confiabilidade

Adote um cronograma de calibração baseado em risco:

• Comece com verificações estáticas para todos os ativos
• Realize calibração dinâmica para rotores acima de 2000 RPM ou mancais críticos
• Alinhe os limites de alarme nos PLCs com as faixas verificadas dos sensores
• Revise tendências históricas de vibração para identificar sensores que apresentam deriva ao longo do tempo

Casos de Aplicação / Cenários de Solução

• Monitoramento de Turbomaquinaria: Instale sondas de proximidade 3300, verifique os gaps durante a comissionamento e registre todas as medições estáticas.
• Bombas de Alimentação de Caldeira: Realize testes dinâmicos com shaker após substituições de acoplamento para confirmar a integridade do sinal de vibração.
• Projetos de Retrofit: Remapeie a escala do DCS ao substituir transmissores de proximidade, confirmando tanto o zero quanto o span em toda a faixa operacional.

Lista de Verificação Prática para Engenheiros

• Confirme a calibração de fábrica e o material alvo utilizado
• Inspecione a fiação, conectores e continuidade da blindagem
• Execute verificações estáticas de folga em pontos definidos (10, 20, 50 mils)
• Realize verificação dinâmica para ativos críticos
• Atualize a escala do PLC/DCS, registre todos os resultados e anexe os certificados de calibração

Implementar essas práticas garante entrada confiável de dados para PLCs e DCS, reduz alarmes falsos, melhora a proteção das máquinas e maximiza o tempo de atividade da planta.

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