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Sensores sem fio no monitoramento de ativos: resistências e desconfianças

28 de março de 2023

O ditado “a única constante é a mudança”, apesar de clichê, nunca fez tanto sentido como nos dias de hoje.  

O mundo digital é cheio de variáveis e mudanças acontecem de forma relativamente frequente, com a tecnologia como motor de muitas delas.  

Apesar de mudanças serem cada vez mais uma constância e parte do nosso dia a dia, as pessoas ainda tendem a ser resistentes. E isso é compreensível. Pode ser difícil se ajustar a algo novo, a uma nova rotina, a novas tecnologias.

Desde um novo membro da equipe entrando no grupo, outro saindo ou talvez a própria empresa passando por algum tipo de mudança organizacional, adotando novas tecnologias e processos. Tudo isso tem um grau de complexidade e dificuldade para as pessoas envolvidas.

Monitoramento sem fio e desconfianças

De forma mais pessoal, nós da Dynamox, empresa de tecnologia voltada ao monitoramento de ativos, sentimos essa resistência no dia a dia. Há alguns anos introduzimos no mercado sensores sem fio de vibração e temperatura. Podemos dizer, sem falsa modéstia, que fomos pioneiros nesse tipo de tecnologia, junto a outros poucos players no mercado mundial.  

Naturalmente, as desconfianças se fizeram presentes, inclusive algumas delas permanecendo até os dias de hoje. Muitos analistas, acostumados ao método tradicional de coleta de dados de vibração com coletores portáteis em rotas offline quinzenais, mensais ou até mais espaçadas, viam com descrença uma nova tecnologia totalmente sem fio e de plataforma de análise em nuvem. E de fato, se trata de algo realmente disruptivo, que com o tempo modificou a rotina de muito anos de analistas mais experientes.  

Sabemos que muitos líderes se deparam com resistências na implantação de novas tecnologias em suas equipes e que muitos técnicos se deparam com colegas que podem também apresentar resistências em novas maneiras de se trabalhar. A seguir vamos listar algumas das principais fontes de resistência que ouvimos ao longo desses anos e nossa humilde opinião sobre cada uma delas, na expectativa de que esse texto possa ajudar a vencer algumas dessas barreiras. 

“Com esses sensores sem fio vou ver os mesmos dados de vibração que vejo com o sistema tradicional?”

São tecnologias diferentes, com o mesmo princípio, porém com componentes eletrônicos e mecatrônicos distintos. A própria forma de instalação muitas vezes muda em relação à sistemas tradicionais (ímã vs cola vs parafuso). O número e posicionamento dos sensores sem fio também pode se alterar se pensarmos em uma comparação uniaxial (tradicional) versus triaxial (sensor sem fio).  

Porém, com certeza essas variações não devem ser discrepantes a ponto de prejudicar a análise (considerando-se sensores sem fio de qualidade). A identificação dos dados de frequências excitadas na máquina deve ser a mesma ou muito similar, porque isso se trata da mecânica do ativo. 

Na Dynamox, a fim de garantir a acurácia dos dados coletados, fazemos comparações diversas do nosso sistema com sistemas tradicionais / acelerômetros de referência calibrados. 

Em resumo, sim, com os cuidados de se utilizar a mesma frequência máxima, os mesmos filtros e parâmetros. Isto é, os dados coletados por sensores sem fio de qualidade devem ser muito similares ou até idênticos a sistemas tradicionais. O exemplo a seguir mostra a equivalência em dados coletados em uma bomba, para os gráficos de espectro em velocidade e de autocorrelação da forma de onda.

“Então, com sensores sem fio, vou conseguir detectar as mesmas falhas que detecto com o meu sistema tradicional?” 

Acreditamos que uma análise assertiva é uma combinação de fatores: 1) um bom sistema de coleta de dados; 2) boas ferramentas de análise e detecção no sistema de monitoramento; 3) boas configurações para otimização do uso do sistema e 4) um bom analista de vibração. 

Assumindo que os três primeiros itens sejam atingidos, ainda será importante um analista qualificado para a análise (ou double check) e ação recomendada. E aí volta a questão de resistência que comentamos anteriormente. Muitas vezes o analista trabalhou a vida toda com o mesmo sistema de análise e está acostumado a operar naquela rotina. É natural que ocorra resistência à mudança. Mas, aí fica a pergunta: O analista é analista de uma plataforma só ou tem de fato embasamento e conhecimento técnico para a análise?  

Ao longo dos anos, temos visto que mesmo os analistas mais exigentes conseguem se adaptar a um novo sistema, caso ele seja de qualidade e traga benefícios que justifiquem a mudança de um sistema X para um Y. Como conclusão, sim, com um bom sistema de monitoramento sem fio e pessoas capacitadas para operá-lo, deve-se poder identificar as mesmas falhas encontradas via sistema tradicional. E o melhor, tudo isso com sistemas de coletas muito mais frequentes e retiram os inspetores de campo, pontuando positivamente na segurança e otimização de mão-de-obra. 

“Não tenho confiança nos dados em nuvem, prefiro ter meus dados armazenados localmente.”

Essa resistência talvez seja uma das mais fortes. Geralmente ouvimos mais das equipes de TI, mas não fica restrita e engloba outras áreas.

Na Dynamox acreditamos que o que garante a segurança são processos e pessoas qualificadas e não o fato de trabalhar em servidor local. Além disso, qual a probabilidade de um servidor local sobreviver ao mesmo número de cyber attacks que um servidor online de um dos quatros grandes players do mercado (Google, Amazon, Azure e Oracle) sabendo que a proporção seja de 1 para 10.000? 

Outro ponto é que trabalhar em nuvem apresenta diversas vantagens. Para citar algumas:

  • Não há necessidade de manter infraestrutura física, sujeita a desastres naturais e manutenção in loco;
  • Disponibilidade e facilidade de acesso: em termos de acesso, por ser em nuvem, pode-se acessar o software de análise desde qualquer lugar e em questão de segundos e não apenas dentro da companhia, como acontece no caso de servidores locais;
  • Segurança dos dados: evoluiu-se muito em controles de criptografia e acesso nos últimos anos. Nessa linha, a Dynamox possui diversas certificações de segurança de dados para garantir que as melhores práticas. Dentre elas: ISO 27001, ISO 27701 e ISO 27018;
  • Gestão de alarmes: o sistema em nuvem favorece a gestão de online com envio de casos críticos por e-mail, por exemplo, possibilitando ações imediatas para evitar quebras e corretivas;
  • Integração de dados: os dados em nuvem facilitam ainda integrações entre softwares e centralização de dados.

“Essa automatização das coletas utilizando sensores sem fio vai fazer com que eu, como inspetor, perca meu trabalho.”

Esse, por vezes, é um receio das pessoas envolvidas nesse processo de coleta dos dados das máquinas em campo. Porém, temos visto junto a nossos clientes que há uma enorme demanda de mão-de-obra no mercado, principalmente de mão-de-obra especializada. O que vemos, devido a isso, é uma realocação de mão-de-obra, especialização e aprimoramento técnico, para tarefas que gerem ainda mais valor agregado.

“Esse software possui todas as ferramentas que meu software tradicional possui? Vou perder qualidade de análise?”

É bem verdade que a primeira versão do software da Dynamox, antes de 2019, carecia de ferramentas mais especialistas para análise. Porém, pouco a pouco ocorreram atualizações. Isto é, com adição de novas ferramentas de análise, novos gráficos, novos dashboards e assim por diante, sempre escutando nossos parceiros e clientes.

Ninguém nasce grande, não é mesmo? 

E essas atualizações frequentes são um dos maiores benefícios de uma plataforma em nuvem, pois as atualizações são transparentes para os usuários, ou seja, não há necessidade de baixar um novo programa, uma nova atualização ou pagar uma licença nova. 

Voltando à questão de ferramentas, hoje o software da Dynamox possui diversas ferramentas de vibração capazes de apoiar até os analistas mais exigentes em um diagnóstico assertivo. Para citarmos algumas: 

  • Telemetria com coletas de até 1 em 1 minuto com frequência máx de até 13 kHz; 
  • Gráficos de tendência por bandas com alarmes;
  • Envelope Espectral;
  • Forma de onda circular;
  • Autocorrelação;
  • Cepstrum;
  • Orbitais;
  • Cascata de todos os gráficos espectrais;
  • Banco de rolamentos para cadastro de modelos;
  • Filtros passa-alta, passa-banda, passa-baixa e frequência central;
  • Métricas diversas: pico, pico a pico, rms, curtose, fator de crista, fator de crista plus.

Além disso, o sistema possui módulo de detecção automatizada, dashboards de gestão a vista dos processos de manutenção e integrações com diversas plataformas. Outro ponto a comentar é a integração com o módulo de sensitiva do sistema, responsável por salvar todos os registros de inspeções de campo feitos pelos usuários do sistema via Aplicativo celular.

Sensores sem fio gráfico autocorrelação da forma de onda
Autocorrelação da forma de onda
Sensores sem fio gráfico cascata de envelope espectral
Cascata de envelope espectral
Sensores sem fio gráfico cascata espectral
Cascata espectral
Sensores sem fio gráfico envelope espectral
Envelope espectral

“Como são calibrados os sensores sem fio? O que garante que estarão gerando dados confiáveis?”

Os sensores sem fio, devido à facilidade de instalação e a geralmente serem instalados fixamente nas máquinas, caracterizam uma nova realidade em termos de quantidade. Ou seja, é comum as empresas adotarem massivamente com instalação de centenas e milhares de sensores. Por isso, é altamente inviável calibrar periodicamente cada um deles, a exemplo dos coletores offline.

Entretanto, a boa notícia é a de que, para a tecnologia usada nos sensores da Dynamox, que se utiliza de acelerômetros capacitivos MEMS com saída digital, essa calibração periódica não se faz nem ao menos necessária.

Todos os sensores presentes nos DynaLoggers (data loggers da Dynamox), seja o acelerômetro ou sensor de temperatura, vem calibrados pelos respectivos fabricantes. Ou seja, a calibragem ocorre no próprio processo de produção.

Além disso, os fabricantes dos acelerômetros MEMS utilizados nos DynaLoggers corrigem o ganho e sensibilidade de cada acelerômetro com rotinas de compensação armazenados na memória interna do sensor. Cada vez que há o acionamento do dispositivo, carregam-se os valores de compensação, dispensando a necessidade de calibrações seguintes. 

Outro ponto é que há a verificação dos DynaLogger dentro do nosso rigoroso processo de qualidade. Inclusive, a Dynamox possui certificação ISO 9001.

Tecnologia MEMS

A tecnologia MEMS possui grande confiabilidade em relação a quedas e impactos no sensor. Alguns estudos demonstram que o mecanismo de falha mais comum em acelerômetros MEMS é por fadiga. O que significa, portanto, que a degradação do dispositivo ocorre mais comumente por questões de uso do sensor.

Pesquisas mostram ainda que tempo médio para falha (mean-time-to-failure, ou MTTF) por efeito de fadiga dos elementos mecânicos de um acelerômetro MEMS é de cerca de 1,9×1081 s (no pior dos casos), o que indica que que sensores MEMS possuem alta resistência à fadiga mecânica. Mesmo em condições de degradação aceleradas (em altas temperaturas, frequência e amplitude), compromete-se pouco a taxa de falha estimada. Portanto, com base em diversos estudos de robustez disponíveis na literatura e na validação prática com os nossos clientes, pode-se afirmar que com a vida útil estimada por volta de 5 anos, um DynaLogger não sofre mudanças em sua resposta dentro desse período.

Prova disso é o gráfico abaixo da resposta em frequência de um DynaLogger. O dispositivo passou por testes antes da instalação em campo, logo após a sua fabricação (linha em azul) e anos depois. Confira o resultado:  

Datalogger

Opinião dos profissionais do ramo

Analistas de manutenção preditiva e demais profissionais do ramo já apontaram as vantagens e os benefícios de implementar sensores sem fio para monitorar ativos. Joel Nunes, especialista em vibração da Dynamox, afirma:

“Nos mais de 30 anos que estou inserido na área de preditiva, já utilizei muitos tipos de coletores de vibração.  Essas tecnologias de monitoramento sem fio foram uma grata surpresa e têm sido grandes aliadas no aumento de segurança e confiabilidade dos ativos. Há alguns anos tenho dedicado meus esforços na evolução das tecnologias dessa área junto à Dynamox. ”

E por fim, Antonio Marcos Silva, analista de vibração da Alcoa, complementa:

“Os sensores sem fio vêm mudando a cultura do meu local de trabalho. Dispositivo simples, robusto, de baixa manutenção, que proporciona informações democráticas, sem perder qualidade e a confiabilidade. Passos sólido para a indústria 4.0. Hoje, utilizo o sistema Dynamox no meu dia-a-dia e um dos ganhos principais desse sistema é a retirada do inspetor da área de risco, permitindo destinar mais tempo para análises assertivas e, consequentemente, melhorar os resultados para a companhia.”

Continue navegando em nosso blog e confira cases de sucesso com sensores Dynamox instalados em ativos industriais. 

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