Como as tecnologias de manutenção preditiva estão sendo aplicadas aos sistemas de aquecimento de PTFE?

Os aquecedores de PTFE são tradicionalmente executados até falharem e depois substituídos. A manutenção preditiva emprega dados-assinaturas elétricas, perfis térmicos e análise de tendências-para prever quando um aquecedor está chegando ao fim da vida útil, permitindo a substituição planejada durante o tempo de inatividade programado. Essa mudança de abordagens reativas para abordagens{4}orientadas por dados está mudando a forma como as plantas industriais operam aquecedores de imersão de PTFE, especialmente em aplicações corrosivas ou de alta-pureza, onde falhas inesperadas acarretam grandes penalidades. Este artigo discute a tecnologia e os procedimentos específicos empregados na manutenção preditiva de sistemas de aquecimento de PTFE.

O caso da manutenção preditiva de aquecedores de PTFE
Aquecedor PTFE (politetrafluoroetileno): Para condições químicas hostis, água de alta pureza ou produção de semicondutores. Falhas repentinas podem levar a paradas de produção, contaminação de lotes ou trabalho a quente de emergência. A manutenção reativa, ou o funcionamento do aquecedor até que ele quebre, geralmente resulta em muito tempo de inatividade, custos de envio acelerados e instalação apressada. A manutenção preditiva, por outro lado, utiliza monitoramento contínuo ou periódico para descobrir tendências de degradação muito antes de ocorrer um evento catastrófico.

Os métodos preditivos estão se tornando mais comuns para aquecedores de PTFE sensíveis, especialmente em setores de processo onde o controle da temperatura do processo é de missão crítica. Os métodos baseiam-se na noção de que a maioria das falhas de aquecedores são precedidas por alterações quantificáveis ​​no comportamento eléctrico ou térmico.

Chave de técnicas preditivas para sistemas de aquecimento de PTFE
1. Tendência no consumo de energia
O consumo de energia (potência) em um determinado ponto de ajuste é um indicador sensível do estado do aquecedor. Em operação normal, o consumo de energia de um aquecedor de PTFE é constante para uma determinada temperatura do tanque e perda de calor ambiente. Um aumento lento na potência no mesmo ponto de ajuste pode indicar:

Incrustações ou incrustações - Qualquer acúmulo na bainha de PTFE reduz a taxa de transmissão de calor para o líquido, de modo que o aquecedor precisa funcionar por mais tempo ou usar mais energia para manter a temperatura desejada.

Falha parcial do elemento - Um elemento de aquecimento que adquiriu um ponto quente localizado ou um curto-circuito parcial (por exemplo, devido à penetração de umidade) pode apresentar consumo de corrente irregular ou aumentado.

Isolamento degradado - A corrente de fuga para o terra, embora não seja suficiente para desarmar um GFCI, aumenta o consumo total de energia.

Como se inscrever:
A corrente do aquecedor é medida por um transformador de corrente (TC) que está conectado a um PLC, um medidor de energia ou um registrador de dados IIoT. As leituras são padronizadas para o ponto de ajuste do processo e para a temperatura ambiente. Se houver uma tendência de aumento, como um aumento de 5 a 10% em três meses, um alerta será enviado para inspeção. No futuro, os controladores inteligentes com monitoramento de energia incorporado registrarão e analisarão automaticamente as tendências dessas informações.

2. Tendências de resistência de isolamento
A medida mais direta da integridade da vedação do terminal e da condição da bainha de PTFE é a resistência do isolamento (teste megômetro). Uma queda gradual nas leituras de megômetros ao longo de semanas ou meses indica:

Entrada de umidade - Absorção lenta através de uma vedação de terminação ou conexão de conduíte danificada .

Degradação da bainha - Ataque químico ou dano mecânico que expõe o condutor interno ao fluido do processo.

Como se inscrever:
Costumávamos fazer testes de megômetro uma vez por ano, quando a planta estava off-line. A manutenção preditiva depende de testes automatizados mais frequentes. Alguns dos sistemas contemporâneos de aquecedores de PTFE possuem o relé de monitoramento de isolamento integrado-e um sinal CC de baixa tensão (24 V, por exemplo) é sempre aplicado para detectar corrente de fuga sem energizar o aquecedor. Aquecedores sem monitores internos possuem leituras trimestrais de megômetros portáteis feitas e registradas em um CMMS (Sistema Informatizado de Gerenciamento de Manutenção). Se a tendência for de queda, digamos de 100 megaohms para 10 megaohms em seis meses, é hora de substituir o aquecedor antes que a resistência caia abaixo de um nível crucial (geralmente 1 megaohm).

Os dados coletados ao longo do tempo podem mostrar pequenas mudanças que um único teste de aprovação/reprovação ignoraria. Uma diminuição gradual é significativamente mais reveladora do que uma única medição baixa, que pode ser devido à condensação momentânea.

3. Termografia infravermelha (imagem térmica)
A imagem térmica fornece uma imagem sem{0}}contato da dispersão da temperatura na superfície do aquecedor. Imagens térmicas periódicas com uma câmera infravermelha-portátil ou montada em drone-são usadas para comparar fotos térmicas ao longo do tempo para descobrir anomalias em desenvolvimento.

O que a imagem térmica mostra em sistemas de aquecimento de PTFE:

Pontos quentes no revestimento de PTFE - O superaquecimento local pode indicar problemas nos elementos internos, escamação irregular ou ressecamento parcial-. Um ponto quente que aumenta de temperatura ou área entre as inspeções indica falha gradual.

Aquecimento do terminal - Um ponto quente na área da caixa de junção pode ser causado por conexões elétricas soltas ou terminais enferrujados. Um pico de temperatura de 20 graus acima da temperatura ambiente em um terminal é um sinal claro de problema.

Má distribuição de calor - Se apenas parte da bainha estiver quente e o restante estiver frio, poderá haver uma falha parcial do elemento ou problemas de nível de líquido.

Aplicativo(s):
Uma varredura térmica de linha de base é realizada quando o aquecedor é novo ou está em boas condições. As próximas fotos são adquiridas nas mesmas condições de carga e tanque (mesmo set point, nível de líquido e temperatura ambiente). O software empilha as imagens ou as apresenta lado a lado, destacando quaisquer disparidades de temperatura. Para aquecedores essenciais de PTFE, uma varredura térmica é uma prática de rotina a cada 3 a 6 meses.

Integração com Sistemas de Planta (CMMS e IIoT)
O valor total da manutenção preditiva é alcançado quando os fluxos de dados são integrados em uma plataforma central que fornece alertas acionáveis. Os seguintes caminhos de integração estão ganhando mais força:

Integração CMMS - Resultados de testes Megger, dados de tendências de energia e imagens térmicas são registrados diretamente no CMMS com registros de data e hora. Se um limite-definido pelo usuário ou inclinação de tendência for ultrapassado, uma ordem de serviço para substituição do aquecedor será imediatamente gerada e programada para o próximo tempo de inatividade planejado.

Painéis de IIoT - Sensores sem fio-em tempo real transmitem o consumo de corrente e a resistência de isolamento para uma plataforma de IIoT-baseada em nuvem. Os painéis fornecem o histórico e as tendências e criam notificações por e-mail ou SMS sobre qualquer divergência. Isto é especialmente útil para aquecedores em áreas distantes ou perigosas onde a inspeção manual é difícil.

Computação de borda: alguns controladores modernos realizam análises de tendências no dispositivo e relatam apenas quando ocorre uma condição, diminuindo os requisitos de transmissão de dados.

Uma medição não conta toda a história; são as tendências que contam. Na inicialização de um tanque frio, apenas uma leitura de consumo de alta potência pode ser obtida. Uma leitura baixa de megômetros em uma ocasião pode ser devido à umidade recente. A manutenção preditiva necessita de vários pontos de dados ao longo do tempo para estabelecer uma tendência genuína de degradação.

Proposta de valor para aquecedores críticos
A manutenção preditiva é mais útil para aquecedores essenciais de PTFE, onde o tempo de inatividade não planejado é caro. Os exemplos incluem:

Linhas de galvanoplastia - Um aquecedor morto retarda a produção e pode congelar o banho, que leva horas para reaquecer.

Bancadas molhadas de semicondutores - Uma falha no aquecedor pode arruinar um lote de wafers avaliado em centenas de milhares de dólares.

Tanques de armazenamento de produtos químicos - A perda de controle de temperatura pode resultar em alterações na viscosidade ou cristalização dos componentes armazenados.

O custo de um aquecedor de PTFE sobressalente e do monitoramento regular é significativamente menor do que o custo de um desligamento de emergência para tais aplicações. A manutenção preditiva permite a substituição durante interrupções programadas, evita a cobrança de frete urgente e proporciona uma instalação meticulosa e segura.

Problemas e preocupações
A manutenção preditiva de aquecedores de PTFE é um desafio:

Custo do sensor - O monitoramento contínuo do isolamento ou medidores de energia aumentam o custo inicial. no entanto, os custos diminuíram com a proliferação de dispositivos IIoT.

Interpretação de dados - O pessoal deve ser treinado em como distinguir padrões relevantes da variabilidade normal do processo. Falsos positivos podem resultar em substituições desnecessárias.

Equipamentos legados - Aquecedores de PTFE mais antigos sem portas-de monitoramento integradas precisam ser adaptados ou exigem sensores externos.

O caminho a seguir está aberto, mas não é isento de dificuldades. "Os futuros projetos de aquecedores de PTFE provavelmente terão sensores de temperatura integrados-e monitoramento de isolamento como recurso padrão para manutenção preditiva plug-and{3}}play.

Conclusão
A manutenção preditiva está mudando a forma como pensamos sobre a substituição, do planejamento reativo para o planejamento proativo. As instalações podem analisar tendências de consumo de energia, resistência de isolamento e imagens térmicas ao longo do tempo para prever falhas no aquecedor de PTFE com semanas ou meses de antecedência. Os fluxos de dados estão sendo cada vez mais incorporados às plataformas CMMS e IIoT, criando alarmes que acionam a substituição planejada durante o tempo de inatividade programado. Para sistemas importantes de aquecedores de PTFE, o ROI vem de perdas de produção evitadas e de maior vida útil do equipamento. A manutenção-orientada por dados faz parte do movimento mais amplo da Indústria 4.0 e os aquecedores de PTFE não são exceção. À medida que o custo dos sensores diminui e as análises se tornam mais prontamente disponíveis, o uso de soluções de manutenção preditiva de aquecedores de PTFE continuará a se expandir.