Automatizar ou não automatizar? Vantagens do PAT - Parte 1
1 de abr. de 2020
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Confesso que o mundo tecnológico da análise de processos me pareceu estranho por um tempo. Quando ouvi falar de automação de processos pela primeira vez, imaginei robôs futuristas fazendo o trabalho, como nos filmes modernos de ficção científica. Talvez muitas pessoas tenham a mesma impressão.
Frequentemente há muita incerteza sobre o que a expressão «automatizamos o seu processo» realmente significa. Nesta série de posts, quero mostrar que a tecnologia analítica de processos (PAT) é menos complicada do que se espera e oferece diversas vantagens para os usuários.
O que significa tecnologia analítica de processos (PAT)?
Uma vez me disseram, em uma conversa:
A análise de processos é para todos que acreditam que não precisam dela.
Sem dúvida há verdade nessa afirmação, que certamente mostra a abundância de possibilidades de aplicação. Ao mesmo tempo, deve-se considerar que, no futuro, os usuários da tecnologia analítica de processos não investirão apenas em tecnologias de medição convencionais (por exemplo, medição direta, TDLAS, GC), mas também, cada vez mais, na determinação de propriedades de substâncias e composições de materiais.
O PAT serve para analisar, otimizar e, em última análise, controlar processos e seus parâmetros críticos. Esse controle contribui significativamente para a garantia de qualidade e a confiabilidade geral do processo no fabricante. Ao lembrar de alguns desastres químicos conhecidos (por exemplo, Minamata, Toulouse ou Tianjin), nos quais substâncias tóxicas foram liberadas, causando danos imensos às pessoas e ao meio ambiente, a importância do monitoramento regular de parâmetros críticos torna-se evidente. A lista de analitos que podem e devem ser monitorados é extensa, variando desde a contaminação em águas residuais de estações de tratamento municipais ou industriais, até agentes farmacêuticos, gases e aerossóis no ar ambiente.
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Do laboratório para o processo
Ao considerar a história da manufatura e de outros processos industriais, fica claro que o objetivo final é aumentar o rendimento em intervalos de tempo cada vez mais curtos, sempre com atenção às medidas de segurança e à minimização de custos sempre que possível. A independência por meio da automação e a transferência de dados rápida e confiável são prioridades altas.
Para tornar o processo economicamente viável em toda a cadeia de valor, os produtos resultantes devem ser fabricados com a mais alta qualidade, em pouco tempo e com uso mínimo de matéria-prima e energia. Especialmente em operações 24 horas por dia, 7 dias por semana, o conhecimento da composição das matérias-primas e dos produtos intermediários (ou melhor, de quaisquer impurezas) é essencial para o controle e a confiabilidade ideais do processo.
Como garantir um monitoramento confiável do processo 24 horas por dia? Poucas empresas possuem laboratórios internos com operação real em 3 turnos e, frequentemente, enviam suas amostras para laboratórios externos. Além disso, as amostras às vezes são coletadas com intervalos de tempo maiores entre elas. Isso traz diversos riscos.
Por um lado, o tempo perdido entre a coleta da amostra e o recebimento dos resultados da análise é enorme. Só é possível reagir a flutuações e desvios das concentrações-alvo ou dos valores-limite com um certo atraso.
Por outro lado, as condições de trabalho e ambientais não são comparáveis e podem levar a alterações na amostra. Oxidação, mudanças de pressão ou temperatura, introdução de umidade e muitos outros fatores podem alterar as propriedades originais de uma amostra durante o transporte, os períodos de espera e a análise manual em laboratório.
Analisadores de processo: operação automatizada 24 horas por dia
Análises que normalmente são realizadas manualmente podem ser automatizadas com o uso de analisadores de processo industriais. As amostras são coletadas automaticamente em pontos críticos do processo de produção e processadas em seguida. As informações obtidas são usadas para controlar o processo sem qualquer atraso, já que os dados podem ser transferidos imediatamente para um sistema central de computação na planta. A análise automatizada diretamente no ponto de amostragem permite maior precisão e reprodutibilidade dos dados.
Na prática, isso significa desviar uma parte do fluxo do processo em questão para alimentar o analisador por meio de válvulas, bombas peristálticas ou linhas de derivação (bypass). Cada amostra é, portanto, fresca e corresponde às condições atuais do processo. Sondas também podem ser integradas diretamente ao processo para medição inline contínua.
A análise é realizada utilizando métodos comuns de titulação, espectroscopia, cromatografia de íons ou métodos eletroquímicos já conhecidos do laboratório, que são integrados de forma otimizada ao analisador de processo para cada necessidade específica de aplicação. Os métodos podem ser usados em combinação, permitindo que vários pontos de medição sejam monitorados em paralelo com um único sistema. Graças aos analisadores de processo configurados especificamente e expansíveis para a aplicação, obtêm-se as condições ideais para um controle de processo estável.
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Os métodos espectroscópicos têm se consolidado especialmente nos últimos anos para fins de análise e otimização de processos. Em contraste com os métodos de análise convencionais, a espectroscopia no infravermelho próximo (NIR) apresenta diversas vantagens, principalmente pela velocidade de análise. Os resultados podem ser obtidos em poucos segundos e transferidos diretamente ao sistema de controle químico, permitindo que os processos de produção sejam otimizados de forma rápida e confiável. As amostras são analisadas in situ, sem o uso de produtos químicos e de maneira não destrutiva, o que representa um valor agregado adicional para a segurança do processo.
Tem alguma dúvida sobre NIRS? Confira nossa série de posts de perguntas frequentes (FAQ) no blog.
Perguntas frequentes sobre análise por espectroscopia no infravermelho próximo – Parte 1
As muitas vantagens do PAT
A automação no contexto da tecnologia de análise de processos nem sempre tem a ver com robôs futuristas. Em vez disso, o PAT oferece às empresas uma série de vantagens:
- Monitoramento totalmente automático do processo, 24 horas por dia, 7 dias por semana
- Retorno automático e em tempo hábil dos resultados da análise ao sistema de controle, para reajuste automático do processo
- Redução das flutuações na qualidade do produto
- Maior compreensão do processo para uma produção mais eficiente
- Independência do laboratório próprio (ou laboratório terceirizado)
- Rastreabilidade digital completa dos resultados da análise
- Conceitos de solução completa, incluindo pré-condicionamento de amostras, economizando tempo e aumentando a segurança
O que vem a seguir?
Em nosso próximo post desta série, você vai descobrir o papel que a tecnologia de análise de processos desempenha na transformação digital em relação à «Indústria 4.0». Clique aqui para ir direto até lá!
