É difícil imaginar a engenharia mecânica e plantas de produção sem a IO-Link como facilitadora de conceitos eficientes da Indústria 4.0. Usinas hidrelétricas também podem ser cabeadas de maneira rápida e eficiente com IO-Link: Na barragem de Mount Coffee na Libéria, no oeste da África, uma instalação inteligente IO-Link conecta dúzias de sensores e atuadores em longos trechos.




Simples e com economia de tempo e custo. Nesse meio tempo, a operadora da hidrelétrica conheceu e aprendeu a valorizar as vantagens da IO-Link também no diagnóstico e na manutenção. A solução integrada de cabeamento das parceira de projeto Andritz Hydro e Balluff tem o potencial de ser colocada em uso futuramente também em outros projetos de usinas.

Em dezembro de 2016, finalmente aconteceu: depois de mais de 20 anos de interrupção, foi acionada a primeira turbina e, por ora, é possível armazenar 22 megawatts na rede de energia para cada uma das quatro turbinas. As origens da barragem de Mount Coffee, localizada 30 quilômetros a nordeste da capital Monróvia, recuam longe no passado: a barragem anterior foi terminada em 1966, mas durante a Guerra Civil da Libéria, entre 1989 e 2003, foi quase totalmente destruída. Quando a Liberia Electricity Corporation (LEC) concedeu, em junho de 2014, o contrato de reconstrução a um consórcio internacional de empresas, já tinha literalmente crescido grama em várias partes da instalação.

Juntamente com outras empresas, a empresa austríaca Andritz Hydro foi encarregada de reconstruir a usina em Saint Paul River. Como fornecedor global de maquinário eletromecânico completo e de serviços para hidrelétricas, a Andritz Hydro é uma das maiores empresas do mundo no mercado de geração de energia hidráulica. A Andritz Hydro pode se orgulhar de mais de 170 anos de experiência e ocupa cerca de 7.300 colaboradores em várias sedes no mundo todo.

Durante a revitalização da hidrelétrica, a Andritz Hydro estava responsável por toda a construção hidráulica de aço, incluindo toda a eletrônica, a tecnologia de propulsão e o controle. A empresa renovou também as 10 comportas radiais da barragem e também as quatro comportas de entrada para as turbinas. As comportas radiais servem para regulagem do nível da água no montante da barragem e são operadas por sistemas de polias de cabos de aço. As comportas de entrada servem para fornecimento de água para as turbinas e para bloqueio do fluxo (fechamento de emergência) em caso de falha como, por exemplo, quando do rompimento de uma tubulação de pressão. A propulsão é hidráulica. Além disso, há também unidades de propulsão elétricas e hidráulicas, bem como diversos sistemas de apoio.

A barragem Mount Coffee, com seus 160m de comprimento e 10 comportas radiais de 15m de largura cada, não é nem de longe a maior do seu tipo. Contudo, por toda a barragem devem ser coletadas dúzias de sinais analógicos e digitais por longos trechos e disponibilizadas ao nível de controle.

"No que diz respeito à complexidade, às inúmeras tarefas realizadas na periferia e a interligação necessária para isso, essa barragem não é fundamentalmente muito diferente de uma instalação industrial bastante ramificada", ressalta Bernd Schneider, gerente industrial de energia da Balluff. Há 10 anos, a empresa especializada em automação industrial e de fábricas com um amplo portfólio – que vai do simples sensor, passando por sensores de posição até soluções inteligentes RFID – já tinha percebido que IO-Link era o padrão apropriado para resolver a emergência na comunicação e eliminar a confusão de cabos entre os níveis de barramento e de processo.


 

Como conexão ponto a ponto com alto grau de padronização, a interface universal já é indispensável para a Balluff e seus clientes. Se houver pelo menos um cabeamento simples, o panorama geral e os mais altos requisitos em diagnóstico e parametrização ficam no topo da lista. E hoje em dia este é quase sempre o caso em instalações com alto grau de automatização.

De fato, a Andritz Hydro e a Balluff estão unidas há vários anos por uma parceria na área da construção de turbinas, mas a IO-Link até então ainda não tinha sido utilizada. O tempo e uma crescente pressão por custos também são temas centrais na construção de usinas. Lá, também é prioridade que os integradores de sistemas verifiquem seus componentes em casa, no contexto de uma pré-colocação em funcionamento antes que eles tenham que ser montados longe de casa, no mais curto tempo, colocados em operação e funcionarem em toda a instalação bem e sem falhas.

"De fato, neste ramo, ainda se faz cabeamento clássico com cabos de cobre por caixas de conexões intermediárias até o nível de controle – com um enorme gasto de material e de tempo", diz Berthold Wiesinger, engenheiro eletricista responsável da Andritz Hydro. Uma apresentação sobre IO-Link da Balluff foi convincente: a Andritz Hydro desenvolveu, juntamente com os técnicos da sede austríaca da Balluff, um conceito eletrônico pertinente que tinha como objetivo o cabeamento simples, a padronização e a modularidade.

Em cada uma das 10 comportas radiais e 4 de entrada estão instalados dois Master IO-Link Balluff em um armário, que coletam até 20 sinais diferentes em campo. Entre eles estão interruptores de fim de curso e de posição indutivos ou mecânicos, sensores para detecção do movimento giratório dos gates radiais, válvulas de controle, regulagem e bloqueio, lâmpadas de sinalização e interruptores iluminados. Dois Master IO-Link estão montados para cada estação hidráulica para conectar ali também, de maneira simples, os sensores e atuadores envolvidos. Sem exceção, todos os componentes em campo são conectados com um tipo de cabo padrão com três vias e com conectores M12 unificados. Onde não for possível processar sinais analógicos de um sensor qualquer, um interruptor intermediário compacto da Balluff converte o sinal analógico em um sinal digital sem ruído. Por meio das linhas derivadas de um Master IO-Link Balluf, os dados chegam por PROFIBUS DB até o nível de controle. Como o sistema é projetado de maneira redundante e a barragem para elevação está dividida em duas, só é necessário cobrir um máximo de 75 metros.