SCADA para testes comparativos de fogões a lenha: mapeamento térmico e monitoramento ambiental

Sielco Sistemi — 11/09/2018

Laboratórios de ensaio independentes e fabricantes que avaliam o desempenho de um fogão a lenha precisam de mais do que um simples termômetro próximo ao aparelho: eles precisam comparar como diferentes fogões aquecem o mesmo ambiente, nas mesmas condições ambientais, de forma a produzir números objetivos e repetíveis em vez de impressões. O teste comparativo de fogões a lenha exige um sistema de aquisição de dados capaz de capturar um quadro espacial e ambiental completo da sala de ensaio, correlacioná-lo com o comportamento da combustão e manter cada leitura registrada para análise posterior. O Winlog Evo é um exemplo de referência de plataforma SCADA/HMI construída exatamente para suportar esse tipo de bancada de testes instrumentada, sejam fogões tradicionais em ferro fundido, fogões a pellets ou modelos de nova geração de alta eficiência avaliados lado a lado na mesma sala climatizada.

Arquitetura da bancada de testes: cliente SCADA e rede de aquisição de dados

No centro de uma bancada de testes para fogões a lenha está uma estação cliente SCADA conectada, por meio de um servidor TCP/IP, a uma rede de módulos de aquisição de dados distribuídos pela sala de ensaio e ao longo do duto de gases de combustão. Essa arquitetura mantém o cabeamento local a cada grupo de sensores, oferecendo ao operador um único ponto a partir do qual iniciar uma sessão de teste, observar as leituras em tempo real e revisar os resultados assim que um ciclo de combustão é concluído. A biblioteca de drivers de comunicação do Winlog Evo conecta o cliente SCADA aos módulos de aquisição independentemente do hardware específico escolhido para uma determinada bancada de testes, e a lista de dispositivos suportados facilita a verificação de compatibilidade antes de adicionar um novo canal de medição a uma instalação de teste existente. Como um laboratório de ensaio pode precisar acompanhar um ciclo de combustão longo e sem supervisão a partir de outro escritório ou site, o SecureBridge permite que um engenheiro acesse remotamente o cliente SCADA da bancada de testes, por meio de uma conexão criptografada e autenticada, sem expor diretamente a rede de aquisição à internet.

Matriz de sondas Pt100 e mapeamento termográfico da sala de ensaio

Um único sensor não consegue dizer a um técnico se um fogão aquece o ambiente de forma uniforme ou deixa cantos frios, por isso a sala de ensaio é instrumentada com uma verdadeira matriz de sondas de temperatura Pt100. As sondas Pt100 são um tipo de termorresistência cuja resistência elétrica varia de forma conhecida e muito estável com a temperatura, motivo pelo qual são a escolha padrão sempre que um protocolo de teste exige leituras precisas e repetíveis em vez de uma estimativa aproximada. Distribuída em diferentes alturas e posições na sala, a matriz captura a distribuição espacial da temperatura produzida por cada fogão testado. Dentro do ambiente SCADA, essa grade de leituras é exibida como mapas termográficos — uma técnica relacionada à termografia — de modo que um técnico possa ver de relance onde a sala está mais quente, onde fica atrás e como esse padrão muda à medida que o ciclo de combustão do fogão avança. Transformar dezenas de canais Pt100 individuais em uma única imagem codificada por cores é muito mais rápido de interpretar do que percorrer uma tabela de valores numéricos, especialmente quando é preciso comparar vários fogões e sessões de teste lado a lado.

Correlacionando temperatura com umidade, pressão e dados de gases de combustão

A temperatura ambiente por si só não explica por que uma sessão de teste se comportou de forma diferente de outra: a umidade interna e externa, a pressão atmosférica e a temperatura dos gases de combustão influenciam a forma como um fogão a lenha queima e como o calor produzido se espalha pelo ambiente. Para tornar essas relações visíveis, o sistema de aquisição de dados é integrado com sensores que medem umidade interna e externa, pressão atmosférica e a temperatura dos gases que saem do fogão, junto com a matriz Pt100. As ferramentas de desenvolvimento do Winlog Evo permitem que um laboratório de ensaio adicione valores calculados personalizados — como um indicador de eficiência de combustão derivado — diretamente dentro do projeto SCADA, de modo que as leituras ambientais e os mapas térmicos possam ser interpretados em conjunto, em vez de como conjuntos de dados separados que precisam ser conciliados manualmente depois.

Registro contínuo de dados e análise de tendências

Nenhuma dessa instrumentação é útil se as leituras desaparecerem assim que uma sessão de teste termina, por isso todos os dados adquiridos — matriz de temperatura, umidade, pressão e valores de gases de combustão — são registrados e armazenados continuamente para revisão posterior, comparação entre fogões e elaboração de relatórios para clientes ou órgãos de certificação. O mesmo arquivo histórico que alimenta um mapa termográfico em tempo real também gera os gráficos de tendência, que permitem a um técnico examinar a evolução temporal de um único ponto de medição, como uma sonda Pt100 próxima ao fogão, ou de todo um grupo de parâmetros relacionados plotados juntos, como a temperatura dos gases de combustão em relação à temperatura ambiente ao longo de um ciclo de combustão completo. Como o módulo de servidor web do Winlog Evo pode publicar as mesmas visualizações de dados ao vivo e tendências em um navegador, colegas que não estão na bancada de testes ainda podem acompanhar uma sessão enquanto ela acontece, e uma cópia de avaliação gratuita da plataforma está disponível para laboratórios que queiram testar a construção desse tipo de projeto de teste por conta própria.

Por que testes comparativos e dados consistentes importam

A eficiência e as emissões dos fogões a lenha estão cada vez mais sob o escrutínio de reguladores e programas de certificação, como a iniciativa americana EPA Burnwise, que promove aquecedores a lenha mais limpos e eficientes e os testes que sustentam essas alegações. Uma bancada de testes baseada em SCADA não substitui os procedimentos próprios de um laboratório de certificação, mas oferece a fabricantes e avaliadores independentes a mesma disciplina aplicada mais cedo no processo: instrumentação idêntica, registro idêntico e mapas termográficos e gráficos de tendência diretamente comparáveis para cada fogão avaliado. Essa consistência é o que transforma uma única sessão de teste em evidência na qual um cliente, um órgão de certificação ou uma equipe de engenharia podem realmente confiar ao comparar um projeto de fogão a lenha com outro.

Curioso para ver como isso funciona em um laboratório de ensaio real? Experimente a demo web do Winlog Evo, consulte os recursos de suporte disponíveis para um novo projeto de bancada de testes, ou entre em contato com a Sielco Sistemi para discutir uma instalação de testes de fogões a lenha.

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