A indústria de alimentos e bebidas empregam uma ampla variedade de máquinas em processos do manejo de matérias primas ao bombeamento e transporte em esteira de ingredientes, pelo processamento por mistura e cocção até a embalagem e armazenamento. Não importa quão diferentes sejam as aplicações, elas sempre dependem de um fator comum – o motor elétrico de baixa tensão (BT) em CA (corrente alternada) ou CC (corrente contínua), incluindo os mais recentes motores de ímã permanente e motores síncronos de relutância.
É possível controlar com muito sucesso bombas, ventiladores e até decantadores operando seus motores BT a plena velocidade e ajustando a saída a partir de métodos mecânicos relativamente grosseiros como engrenagens ou afogadores. Entretanto, nos últimos 30 anos nós vimos a adoção de uma abordagem mais elegante e energeticamente eficiente baseada em inversores de velocidade variável (VSDs).
Um VSD garante que um processo possa atingir velocidade e torque ótimos mantendo a precisão necessária. Os benefícios dos inversores CA já são bem conhecidos em termos de melhorias consideráveis na produtividade e eficiência da planta, economia de energia e menor desgaste dos equipamentos móveis. Mas, em função do controle preciso que oferecem, os inversores podem desempenhar um papel de igual importância garantindo a parada segura das máquinas.
A segurança funcional é parte de um regime geral de segurança que depende da correta operação de um equipamento ou sistema em resposta a suas entradas. Para o maquinário, em geral, segurança funcional implica em sistemas que monitorem de forma segura e, quando necessário, assumam o controle das aplicações de máquinas para reconduzir a operação a um estado seguro, ou para garantir que a ação desejada, tal como uma parada segura, aconteça.
Nossos inversores CA BT suportam a segurança da operação de maquinários e processos. Os inversores oferecem um grande leque de funções de segurança como padrão ou integradas ao módulo opcional de funções de segurança dos inversores. A opção por funções de segurança certificadas em um inversor reduz a necessidade de dispositivos adicionais externos de segurança como contatores e relés de segurança, bem como do cabeamento que estes demandariam.
Talvez a mais essencial das funções de segurança seja o desligamento seguro do torque (STO), que conduz a máquina em segurança a uma condição de torque nulo e/ou evita sua partida acidental. Essa função permite a limpeza e manutenção mecânica seguras do maquinário de processamento de alimentos. Alternativamente, permite ao operador reposicionar um produto enquanto o inversor está parado em espera, pronto a retomar as operações com interrupção mínima à produção. As funções internas de diagnóstico de um inversor também operam durante o período de parada, permitindo a análise posterior dos eventos, uma função que pode beneficiar sobremaneira a otimização de um processo.
Uma função relacionada é a parada de segurança 1 (SS1), que traz a máquina à condição parada quando constatadas determinadas condições. Uma vez acionada, desacelera o motor e inicia a função STO depois de um atraso programado.
A parada segura da operação (SOS) mantém o motor em espera com segurança preservando seu torque e está relacionada à parada segura 2 (SS2), que para o motor com segurança, iniciando a SOS abaixo de uma velocidade específica ou depois de um limite de tempo especificado.
Diversas outras funções de segurança definidas podem ser incorporadas aos inversores, incluindo funções como: velocidade limitada de segurança (SLS), que evita que o motor exceda os limites de velocidade definidos; direção segura (SDI), que evita que o eixo do motor se mova em uma direção indesejada; controle seguro dos freios (SBC), que entrega um sinal de saída seguro para controlar o freio mecânico do motor enquanto se certifica de que a ação aconteceu; e monitoramento da segurança da velocidade (SSM), que entrega uma saída segura indicando que a velocidade está abaixo do limite especificado.
Com o STO embarcado por padrão, o novo inversor ABB ACS880 pode ser entregue com as funções de segurança certificadas mais comuns integradas em seu módulo opcional de funções de segurança. Funções típicas desses inversores ligados a segurança são SS1, SBC e SLS. SS1 é particularmente importante nas aplicações como grandes centrífugas de açúcar. Se o operador ficar preso no mecanismo o uso de STO, por si mesmo, pode deixar que a centrífuga continue girando por até uma hora por conta da alta inércia. SS1 porá a centrífuga em repouso sob controle, tipicamente usando frenagem ativa a partir de um inversor regenerativo. O STO será então iniciado para eliminar o torque e tornar a centrífuga segura.
O Controle seguro dos freios (SBC) seria usado em uma paletizadora ou esteira vertical. O freio mecânico pode ser usado para parar com segurança o movimento nos casos em que o motor não consiga prover torque suficiente para elevar a carga ou quando a carga se mover ou acelerar de forma descontrolada. O freio é acionado mediante função de parada ou quando o movimento do motor não é esperado pelo monitoramento de segurança. O SLS garante que a máquina não exceda o limite de velocidade estabelecido garantindo, por exemplo, que uma centrífuga decantadora de óleo líquido não seja danificada por esforço rotacional excessivo.
Uma variedade de aplicações em alimentos e bebidas usa centrífugas decantadoras que aplicam intensos esforços centrífugos para separar sólidos de líquidos. A chave da separação é a alta força centrífuga. Embora isso traga o benefício de aumentar a produtividade do processo, economizando tempo e dinheiro, também traz problemas de segurança que é preciso enfrentar.
Qualquer pane ou problema mecânico pode representar um alto risco para a segurança. Como exemplo, uma pequena vibração resultante da rotação de um decantador acima de uma dada velocidade pode levar rapidamente a problemas com a segurança não só da máquina, mas também do pessoal da planta e da produção. Inversores de velocidade variável podem ajudar o fabricante da centrífuga decantadora a atender aos requisitos de segurança necessários com as funções de segurança mais importantes embarcadas para ajudar a reduzir a quantidade de peças total e a complexidade do sistema.
A confiabilidade dos inversores modernos fez com que eles passassem a ser considerados parte integral de um sistema de segurança. Com funcionalidade de segurança dedicada, eles desempenham um papel cada vez mais importante para ajudar a indústria de alimentos e bebidas a melhorar seu histórico de segurança enquanto maximiza sua produtividade e, portanto, sua lucratividade.