Sistemas de processos térmicos industriais Soluções de automação holísticas para uma tecnologia de processos térmicos segura e sustentável

Sistema de processos térmicos industriais

Áreas de aplicação


Os processos térmicos como base para as indústrias de elevada intensidade energética

A tecnologia de processos térmicos industriais trata da modificação direcionada das propriedades dos materiais através da utilização de energia térmica. Constitui um pilar central para os modernos processos de produção e acabamento. A gama de aplicações estende-se desde processos de baixa temperatura até 750 °C até processos de alta temperatura acima de 750 °C. Esta gama é indispensável para numerosas indústrias, como a química, a farmacêutica, a do vidro, a do aço e do cimento, a alimentar e a da tecnologia de edifícios. A descarbonização é vital para as centrais térmicas sustentáveis. Isso é possível graças a soluções de automação inteligentes, escaláveis e modulares, controladas por software, que podem ser adaptadas de forma flexível aos requisitos específicos da indústria. A moderna tecnologia de comando, as infra-estruturas de comunicação estáveis, a segurança funcional integrada e a tecnologia de ligação de alto desempenho são a base para uma tecnologia de processos térmicos eficiente em termos energéticos, segura e competitiva a longo prazo.

Forno industrial
Tanques de fusão
Caldeira
Forno industrial

As câmaras aquecidas são utilizadas numa variedade de aplicações industriais, incluindo a cozedura, a cura, a secagem e o tratamento térmico. Em comparação com os fornos, funcionam a temperaturas mais baixas. Isto permite processos energeticamente eficientes e com segurança de processo. As áreas comuns de aplicação abrangem as indústrias eletrónica, farmacêutica e alimentar. Neste caso, o controlo preciso da temperatura, a distribuição homogénea do calor e a reprodutibilidade dos processos são cruciais. Graças à sua conceção flexível, estes fornos podem ser adaptados de forma otimizada a diferentes requisitos de produtos e quantidades de produção.

Tanques de fusão

Os tanques de fusão, os fornos de fusão e os altos-fornos constituem a espinha dorsal de muitos processos de alta temperatura, por exemplo, na fusão, refinação e processamento térmico de metais e vidro. Estas instalações funcionam a temperaturas extremamente elevadas. As instalações permitem um controlo preciso e reprodutível do processo durante longos períodos de tempo. Requisitos como a estabilidade do processo, a eficiência energética e a fiabilidade operacional assumem um papel central. As áreas de aplicação das instalações vão desde a metalurgia até às indústrias do vidro e da cerâmica e outras indústrias de elevada intensidade energética. Estas indústrias têm elevados requisitos de controlo de temperatura e disponibilidade do sistema.

Caldeira

As aplicações mais comuns são utilizadas em combinação com caldeiras de vapor, caldeiras de água quente e sistemas de caldeiras de vapor pressurizado. Estes recipientes sob pressão fechados permitem o aquecimento direcionado da água ou de outros meios para fornecer vapor de processo ou água quente para aplicações industriais.
O vapor gerado é utilizado tanto para o controlo de processos térmicos como para a produção de eletricidade. As aplicações vão desde as centrais elétricas até à indústria de processos químicos e à produção alimentar.

Desafios


Conjunto de queimadores tecnologia de processos térmicos

Tecnologia de processos térmicos sob pressão de transformação

Os OEMs de fornos industriais, tanques de fusão, caldeiras, queimadores e sistemas de combustão em todo o mundo. estão a enfrentar mudanças profundas. O aumento dos custos da energia e de CO₂ está a aumentar a pressão económica sobre os conceitos de máquinas e o funcionamento do sistema. Ao mesmo tempo, os requisitos regulamentares, tais como os regulamentos ambientais, o Regulamento Máquinas (MVO) e regulamentos como o CRA e o NIS 2.0, estão a tornar mais rigorosos os requisitos de desenvolvimento, certificação e operação, particularmente a nível internacional com acesso aos mercados da UE, dos EUA e da Ásia.

Para se manterem competitivas, eficientes e sustentáveis, as empresas enfrentam também custos de investimento elevados e uma pressão crescente para inovar. O ênfase está a centrar-se cada vez mais no Total Cost of Ownership (TCO): a eficiência energética, a disponibilidade, os custos de manutenção e os custos do ciclo de vida estão a tornar-se o factor competitivo decisivo.

Ao mesmo tempo, a falta de recursos qualificados para a engenharia está a ter um impacto negativo na situação. Os tempos de desenvolvimento estão a aumentar e, ao mesmo tempo, são necessárias mais competências nas áreas da automação, software, segurança funcional e cibersegurança. Por conseguinte, os OEMs necessitam de soluções escaláveis e preparadas para o futuro que reduzam a complexidade técnica, cumpram os requisitos globais e permitam modelos de negócio sustentáveis.

A nossa oferta


Automação de instalações industriais

Soluções de automação escaláveis para OEMs globais de tecnologia de processos térmicos

A nossa oferta destina-se a OEMs de fornos industriais, tanques de fusão, caldeiras, queimadores e sistemas de combustão para o desenvolvimento global, normalização e escalonamento de sistemas. O ponto central é uma plataforma de automação modular e aberta que pode ser adaptada de forma flexível aos requisitos específicos do sistema. A automação, a reduzida complexidade do hardware e os módulos normalizados reduzem significativamente os tempos de engenharia e de colocação em funcionamento. Os conceitos das máquinas podem ser ampliados e utilizados em todo o mundo. Esta é uma vantagem decisiva para os OEMs com acesso aos mercados da UE, dos EUA e da Ásia. Soluções fiáveis garantem um funcionamento estável do sistema, mesmo em condições exigentes. Em combinação com diagnósticos integrados, permitem uma elevada disponibilidade do sistema, informações de estado transparentes e uma rápida análise de falhas, tanto a nível local como remoto. A manutenção remota e a gestão centralizada de dispositivos e patches são a base para um serviço eficiente e atualizações seguras ao longo de todo o ciclo de vida. As nossas soluções podem ser perfeitamente integradas em ambientes IT/OT existentes e em arquiteturas de dados modernas. Constituem uma base sustentável para a modernização gradual dos sistemas existentes. A segurança e a proteção estão integradas desde o início: a segurança funcional e a cibersegurança são tidas em conta de forma holística e apoiam a conformidade com as normas internacionais e os requisitos regulamentares. Isto permite que os OEMs mantenham a complexidade, os riscos e o Total Cost of Ownership (TCO) sob controlo, ao mesmo tempo que mantêm um elevado nível de inovação.

As nossas áreas-chave em resumo

  • Máxima disponibilidade e fiabilidade
  • Processos estáveis e arquitetura do sistema uniformes para a UE, os EUA e a ásia, graças a uma tecnologia de sinalização, medição e comunicação robusta e testada, bem como a uma monitorização inteligente do desempenho e a um controlo preciso
  • Escalabilidade a longo prazo
  • Tempos de desenvolvimento e colocação em funcionamento significativamente mais curtos graças ao hardware normalizado, às bibliotecas de software reutilizáveis e aos conceitos modulares que garantem uma transferência eficiente das funções desenvolvidas para novos sistemas e aplicações
  • Eficiência energética e sustentabilidade
  • Máxima transparência e redução do consumo de energia e das emissões de CO₂ através de ecossistemas IIoT, tecnologia de medição e regulação adaptável e altamente disponível e otimização de processos apoiada por IA
  • Repensar a segurança: automatizada e integrada
  • Fiabilidade operacional graças à monitorização de ponta a ponta, à escalabilidade flexível e à automação sem falhas com funções de segurança digitais e conformes com as normas (IEC 61508, NFPA, ISO) para queimadores, fornos e caldeiras

Automação de processos baseada em plataforma para termoprocessos industriais

A nossa plataforma Industrial Thermoprocessing Equipment (IThE) é uma solução baseada em software, aberta e escalável para a automação de processos térmicos. Cria uma base normalizada para queimadores, fornos, aplicações de secagem e de ar quente, bem como para processos de aquecimento elétricos e híbridos, independentemente da dimensão do sistema ou da indústria. O IThE permite uma automação de processos consistente e preparada para o futuro, desde o desenvolvimento até à modernização. Em vez de soluções individuais específicas para cada projeto, a plataforma assenta na automação de processos baseada em plataformas. Uma software de base uniforme permite um elevado grau de modularização e reutilização. Isto reduz significativamente o esforço de engenharia, ao mesmo tempo que encurta o tempo de introdução no mercado. Ao mesmo tempo, a separação clara entre a lógica padrão e a lógica específica da aplicação garante a transparência, escalabilidade e capacidade de manutenção a longo prazo. A Phoenix Contact apoia OEMs, integradores e operadores, desde a consultoria de aplicações e arquitetura, passando por normas, conceitos de segurança e design de sistemas, até à modularização, ao retrofitting e à digitalização.

Saiba mais sobre as nossas áreas de aplicação relacionadas com a automação de sistemas de processos térmicos industriais no gráfico. Clique nos pontos para mais informações.

Mapa interativo de imagens: áreas de aplicação relacionadas com a automação de sistemas de processos térmicos industriais
Otimização da produção baseada em IA
Nos processos industriais de alta temperatura, os ventiladores de ar de combustão são essenciais para o funcionamento seguro e eficiente dos sistemas térmicos. A sua falha pode levar a interrupções consideráveis na produção. Com a nossa solução baseada em IA para otimização da produção MLnext, baseamo-nos na inteligência preditiva para garantir a segurança operacional contra falhas. Isto mantém os sistemas de processos térmicos industriais estáveis e eficientes.
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Otimização da produção baseada em IA
Biblioteca PLC para gestão de queimadores, do controlo PID, do controlo de rácios e de IIoT
A biblioteca PLCnext IThE oferece automação e controlo eficientes para sistemas de processos de aquecimento industriais. Com IThE, o controlo do queimador, o controlo da temperatura e do processo com base em PID, o controlo da relação ar-combustível, a gestão da combustão, bem como as funções HMI e de visualização podem ser facilmente integrados. Ao mesmo tempo, a digitalização completa é possível através da aquisição de dados do processo, armazenamento a longo prazo, análises e otimização baseada na IIoT. A arquitetura modular permite escalar desde pequenas aplicações de aquecimento até sofisticados sistemas de processos térmicos com funções de segurança e capacidade para a cloud.
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Biblioteca PLC para gestão de queimadores, do controlo PID, do controlo de rácios e de IIoT
Circuitos sobrecarregados e ciclos de aquecimento ineficientes
Os processos de aquecimento não estruturados provocam picos de energia e reduzem a vida útil dos aparelhos de aquecimento. Os controladores baseados em modelos e a gestão de carga reduzem os picos de carga e prolongam a vida útil dos componentes térmicos. A análise ligada à cloud fornece informações úteis sobre a otimização energética para a operação sustentável de sistemas de processamento térmico industrial.
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Circuitos sobrecarregados e ciclos de aquecimento ineficientes
Proteção contra ciberataques
Sistemas separados aumentam a complexidade, os riscos e os custos. Oferecemos funções de segurança integradas, certificadas de acordo com as normas IEC 61508 e IEC 62443, numa única plataforma de controlo. Os processos de combustão, a segurança de máquinas ou a proteção de processos são salvaguardados de forma integrada e eficiente.
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Proteção contra ciberataques
Tarifa de carga de pico para aquecimento elétrico
A ativação simultânea de vários aquecedores provoca cargas de rede dispendiosas. A PLCnext Technology permite um controlo e um equilíbrio de carga inteligentes. Os picos de energia são evitados, o factor de potência é melhorado e os custos operacionais dos sistemas de processos térmicos industriais são reduzidos de forma sustentável.
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Tarifa de carga de pico para aquecimento elétrico
Segurança funcional para uma elevada disponibilidade da instalação
O PLCnext Technology Ecosystem cumpre as normas aplicáveis mundialmente, tais como a DIN EN ISO 13577-2/4 e a NFPA 85, 86, 87,para o calor de processo industrial. Enquanto fornecedor de soluções de automação funcionais e com segurança de dados para fornos e incineradores nos mercados europeu e norte-americano, o objetivo é reduzir as emissões e melhorar a segurança através da IIoT, de processos de combustão inteligentes e de interfaces abertas.
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Segurança funcional para uma elevada disponibilidade da instalação
Controladores virtuais
A solução abre novas possibilidades para conceitos de automação modernos, escaláveis e que poupam recursos, sem hardware de controlo físico. O Virtual PLCnext Control é independente do hardware e baseia-se na Open Container Initiative (OCI).
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Controladores virtuais
Power Reliability
Tudo para a elevada disponibilidade da instalação: descubra o nosso amplo portfólio de proteção contra sobretensões, fontes de alimentação, disjuntores de proteção e monitorização de energia.
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Power Reliability

Produtos


Normas e padrões


Normas e padrões para sistemas de processos térmicos industriais

Fundamentos para qualidade e segurança

Na tecnologia de processos térmicos industriais, as normas e os padrões são muito mais do que apenas requisitos regulamentares. São a base para sistemas seguros, eficientes e de alta qualidade. Estas normas e estes padrões criam clareza no funcionamento, manutenção e comunicação dos sistemas técnicos e constituem a base para uma inovação sustentável.

Os regulamentos estabelecidos internacionalmente aplicam-se a aplicações na gama de temperaturas baixas e altas. Estas incluem o novo Regulamento Máquinas da UE com a norma de produto ISO 13577-2/4 (anteriormente EN 746-2), EN 50156-1/2 e as normas norte-americanas NFPA 85, 86 e 87. Num mundo de processos cada vez mais ligado em rede, as normas de segurança digital, como a IEC 62443 e a diretiva NIS2, estão a ocupar um lugar central. Não só permitem o acesso remoto seguro a sistemas críticos, como também uma integração perfeita com plataformas digitais como a Proficloud.io. A segurança funcional e a cibersegurança industrial estão indissociavelmente ligadas. Um forno industrial só é seguro se o seu ambiente digital também estiver protegido. O funcionamento seguro só pode ser alcançado com cibersegurança.

A combinação de normas técnicas e normas digitais permite diagnósticos independentes da localização, gestão automatizada de atualizações e monitorização abrangente do desempenho. Isto maximiza a disponibilidade do sistema e minimiza os tempos de paragem e é um passo claro em direção a um processo de aquecimento inteligente e seguro.

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Mais sobre conceitos de segurança para os seus sistemas de processos térmicos

O White Paper descreve como a cibersegurança, a segurança funcional e a automação moderna podem ser combinadas para criar um conceito de segurança holístico: em conformidade com as normas, globalmente escalável e sustentável.

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Segurança e conformidade comprovadas

A Phoenix Contact oferece soluções testadas de automação e segurança para sistemas de processos térmicos industriais. A certificação independente da TÜV confirma a implementação em conformidade com a norma das funções relevantes para a segurança. A certificação TÜV inclui os módulos I/O de segurança AXL F PSAI8 I 1 F e AXLF PSRTD8 1 F. Foram concebidos para serem utilizados em funções de medição e monitorização relevantes para a segurança em sistemas de processos térmicos.

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