Transmissores inteligentes e protocolo HART: o que são e como ajudam a manutenção

Durante décadas, o sinal de 4 a 20 mA reinou sozinho na instrumentação de processo. Ele é simples, robusto e imune a boa parte das interferências, mas carrega apenas uma informação: o valor da variável medida. Os transmissores inteligentes com protocolo HART acrescentaram a esse par de fios um canal digital, sem abrir mão do sinal analógico, e mudaram a forma como a manutenção configura e acompanha seus instrumentos.

O que é um transmissor inteligente

Um transmissor inteligente é aquele que tem um microprocessador interno. Em vez de apenas converter a grandeza física em corrente, ele processa o sinal do sensor, compensa efeitos de temperatura, lineariza a curva e armazena informações sobre si mesmo, como faixa de medição, número de série, unidade de engenharia e data da última calibração.

Esse processamento abre espaço para o diagnóstico. O transmissor passa a perceber quando o sensor está fora da faixa, quando a eletrônica apresenta falha ou quando a temperatura interna está anormal. O desafio é fazer essas informações chegarem até quem precisa delas, e é aí que entra a comunicação digital.

Como funciona o protocolo HART

HART é a sigla em inglês para transdutor remoto endereçável por rodovia de dados. O protocolo foi desenvolvido nos anos 1980 e se tornou um padrão aberto, atualmente mantido por uma fundação internacional do setor.

O princípio é engenhoso. Sobre a corrente contínua de 4 a 20 mA, o HART sobrepõe um sinal digital modulado em frequência, que alterna entre duas frequências para representar os bits 0 e 1. Como a média desse sinal é zero, ele não altera o valor analógico lido pelo cartão de entrada do CLP ou do sistema de controle. Na prática, o mesmo par de fios transporta duas informações ao mesmo tempo: a medição analógica, usada no controle, e um canal digital, usado para configuração e diagnóstico.

Alguns pontos práticos:

• resistência na malha: a comunicação exige uma resistência mínima no laço, normalmente atendida pelo resistor do cartão de entrada ou por um resistor adicional;
• mestres: o sistema de controle ou um sistema de gestão de ativos atua como mestre primário, e um comunicador portátil pode atuar como mestre secundário, conectado em qualquer ponto da malha;
• variáveis adicionais: além da variável principal, o transmissor pode informar outras, como a temperatura do sensor em um transmissor de pressão;
• versão sem fio: há uma variante sem fio do protocolo, usada para instrumentos em locais de difícil cabeamento.

Diagnóstico e configuração remota

O primeiro ganho percebido pela equipe de instrumentação é a configuração. Com um comunicador portátil ou um software no computador, o técnico altera faixa, unidade, amortecimento e tag do instrumento sem precisar abrir a caixa em campo, muitas vezes a partir do painel ou da sala de controle.

O segundo ganho é o diagnóstico. O transmissor informa seu estado por meio de bits de status e mensagens detalhadas. Em uma válvula de controle com posicionador HART, por exemplo, é possível acompanhar o desvio entre posição comandada e posição real, o atrito da haste e o número de cursos, sinais que antecedem uma falha.

Essas informações também ajudam no comissionamento. É possível verificar se o instrumento certo está na malha certa, conferindo tag e faixa sem sair da sala técnica.

Gestão de ativos e a nova rotina da manutenção

Quando os sistemas de controle e os multiplexadores leem os dados HART de forma contínua, surge a gestão de ativos de instrumentação. O software reúne em uma única tela o estado de centenas de instrumentos, registra alterações de configuração e aponta quais precisam de atenção.

Isso muda a rotina da manutenção de várias formas:

• menos idas ao campo sem necessidade: muitas verificações podem ser feitas remotamente;
• manutenção baseada em condição: o instrumento é atendido quando o diagnóstico indica problema, e não apenas pelo calendário;
• rastreabilidade de mudanças: o sistema registra quem alterou um parâmetro e quando;
• calibração mais eficiente: calibradores com HART documentam as leituras e ajustam o transmissor digitalmente;
• diagnóstico mais rápido em paradas: o técnico já chega ao local sabendo se o problema é do sensor, da eletrônica ou da ligação.

Para aproveitar tudo isso, porém, é preciso que os cartões de entrada e o sistema de controle suportem a comunicação HART, e que a equipe seja treinada para usar as ferramentas. Em muitas plantas, instrumentos inteligentes funcionam apenas como transmissores analógicos, com seu potencial de diagnóstico desperdiçado.

Dúvidas frequentes