NOVEMBRO DE 2001 – Edição nº 64 – Controle & Instrumentação
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A nova era da siderurgia nacional
| Linha de estanhamento eletrolítico da CSN |
Se de fato a ordem do dia é exportar ou morrer, no que diz respeito ao aço, começamos a caminhar para longe do cadafalso, e o que é melhor, com passadas seguras, como confirmam a recente inauguração da nova aciaria da Cosipa, em São Paulo, no dia 14 de dezembro, agora empresa do grupo Usiminas, uma das primeiras siderúrgicas a receber a ISO 14001, de gestão ambiental; a ampliação do sistema elétrico, acompanhada da expansão do sistema supervisório, da CST - Companhia Siderúrgica de Tubarão, em Santa Catarina (confira na seção Market, nesta edição); e os diversos projetos de modernização em andamento na CSN - Companhia Siderúrgica Nacional, em Volta Redonda/RJ, envolvendo reformas dos alto-fornos, a automação da URA - Usina de Regeneração de Ácido, que era um foco constante de riscos de vazamentos, a automação das pontes rolantes do armazém de bobinas a quente, e a nova instrumentação das linhas de estanhamento eletrolítico, que abordaremos em detalhe nesta matéria.
Estas são pinceladas de um novo quadro que está traçado pela indústria siderúrgica, que introduz no cenário mundial a imagem de um Brasil produtor de aço de qualidade, um produto competitivo, capaz de abalar a confiança do concorrente mercado norte-americano, produzido de acordo com os padrões internacionais, por empresas comprometidas com a segurança, com a qualidade de vida e com a preservação ambiental e por profissionais altamente capacitados, empregando tecnologia de última geração. Um importante passo na mudança da concepção de um país que aparece nos noticiários estrangeiros não pelos desastres provocados por empresas obsoletas e descuidadas de seu compromisso social e da qualificação de seus profissionais, mas sim pelos resultados da sua produção interna.
CSN: Linhas de estanhamento ganham nova instrumentação
O projeto de modernização, nascido em meados de 1995, começou a ser implantado em dezembro de 1999 e em junho de 2001 partiu a última linha, estando agora todas operando em pleno funcionamento. No total, foram investidos R$ 6,15 milhões, envolvendo especificamente as linhas 1, 3, 4, 5 e 6 de estanhamento eletrolítico e a linha 1 de recozimento contínuo - linhas que produzem a matéria-prima para as embalagens alimentícias, como latas de leite em pó, achocolatados, biscoitos etc., e para tintas e vernizes - e incluiu um sistema digital de supervisão e controle dessa nova instrumentação, criando-se um banco de dados histórico das bobinas produzidas, de forma a permitir o seu rastreamento.
| Sala dos PLC’s |
A linha mais antiga, a de estanhamento 1, tinha mais de 40 anos de funcionamento, sem sofrer upgrades, contava até recentemente com instrumentos analógicos pneumáticos. A mais recente, a linha 6, tem 15 anos de operação.
O projeto com as especificações foi desenvolvido internamente, pela equipe da CSN liderada pela engenheira eletricista Ana Maria Dias Rodrigues Puccini, que trabalhou muitos anos na parte de manutenção e hoje é encarregada dos projetos de melhoria de processo, meio ambiente e segurança, sob a gerência de Luiz Antônio de Mello Ribeiro, gerente geral de empreendimentos da laminação. Este projeto inicial serviu de referência para a Rockwell Automation, que o desenvolveu em regime turn-key.
Como explica Luiz Antônio de Mello, “O projeto foi um turn-key de inteira responsabilidade da Rockwell, alimentado de informações nossas, em nenhum projeto você consegue trazer uma tecnologia que vê implantada lá fora exatamente igual; com uma linha nova tudo bem, mas com uma linha em uso é diferente, é preciso trabalhar em conjunto com o fornecedor. Neste caso, escolhido dentre algumas empresas convidadas a participar de uma concorrência. A estrutura que montamos para a implantação desse projeto fez com que procurássemos um fornecedor em regime turn-key, de modo que a responsabilidade total da implantação ficasse a cargo do fornecedor. A nossa idéia é poder cobrar resultados, a tecnologia é deles, mas nós definimos num memorial de compra quais os resultados que queríamos obter, coube aos fornecedores consultados apresentar a sua tecnologia para obter aqueles resultados.”
O fato de ter-se optado por um projeto turn-key, neste caso - porque há outros projetos em desenvolvimento na CSN em que se optou por vários fornecedores - foi vantajoso porque garantiu uma uniformidade entre as linhas, os equipamentos são todos semelhantes, o que facilita a manutenção, a disponibilidade de sobressalentes. “Já aconteceram alguns casos que em uma mesma linha havia vários supervisórios e PLC’s diferentes, o que acaba dificultando a manutenção. Nessas linhas temos um mesmo padrão, tanto na parte de campo quanto na parte de controle”, comenta Eduardo Braga Hernandez.
Quanto à instrumentação, o foco principal não foi reduzir paradas, já que a instrumentação em si não é uma área que gera muitas paradas de equipamentos, como a parte mecânica e elétrica, o foco foi aumentar a qualidade do produto, aumentando o controle e a eficiência do processo.
Os resultados esperados
Os dados quanto ao aumento de produtividade ainda estão sendo medidos, mas a preocupação que norteou as mudanças foi o aumento de qualidade, como explica Ana Maria, “Certamente a gente vai ter um aumento de produtividade, mas não foi este o nosso objetivo principal, será uma conseqüência, advinda por exemplo da redução de insumos”.
Segundo Eduardo Braga, com relação aos resultados obtidos, “Houve um aumento considerável do número de variáveis do processo controladas; basicamente, só tínhamos controle de temperatura, através de controladores antigos, deficientes, pouco confiáveis. Não havia dados históricos, os gráficos de acompanhamento do processo eram produzidos manualmente, dependendo de um operador”. Agora estão sendo controladas 85 variáveis em cada uma das linhas: temperatura, nível, concentração, vazão, pressão e uma imensa lista de itens que estão sendo monitorados.
Das seis linhas, três estão interligadas em rede, as linhas de estanhamento 4, 5 e 6, que estão ligadas a um servidor onde está o banco de dados, mas a estrutura já está pronta para interligar as demais linhas, como foi previsto no projeto. Esse servidor em breve deverá estar se comunicando com a rede corporativa da CSN, através do sistema MES, de planejamento da produção, aí então poderão ser trocadas informações com o Sistema de Garantia da Qualidade – SGQ, o sistema das linhas.
Atualmente a troca de dados entre eles é manual, um operador acessa os dois terminais e transfere manualmente as informações. Faltam poucas etapas para acontecer essa integração com a transferência automática dos dados, via protocolo TCP/IP, permitindo a consulta remota, um trabalho que está sendo desenvolvido pelo engenheiro João Carlos M. do Couto, técnico de desenvolvimento do setor de estanhamento eletrolítico, que também está implantando o Controle Estatístico de Processo - CEP, um sistema com banco de dados que gera relatórios estatísticos e gráficos para análise.
Segurança e meio ambiente
Alguns dos resultados mais importantes da implantação desse projeto estão relacionados às áreas de segurança e de meio ambiente, onde praticamente não havia controle. “O estanhamento trabalha com muitos produtos químicos, alguns extremamente perigosos, e o nosso sistema de detecção de vazamentos era muito deficiente”, explica Eduardo Braga. “Só detectávamos depois de ter vazado uma quantidade razoável de solução, o que era um risco, principalmente com relação ao cromo, que é um produto muito agressivo e cancerígeno”.
O problema básico dessas linhas, com relação ao meio ambiente, são exatamente os riscos de vazamento de soluções químicas que podem contaminar o rio Paraíba, que abastece a região. Os instrumentos de monitoração eram muito antigos, não davam um retorno suficientemente rápido, como é necessário nesses casos, para que se tomem atitudes imediatas para a contenção. Agora, na linha 4, que tem a solução mais crítica, a solução da cromagem, foi implantado um sistema de segurança contra vazamentos. Assim que é detectado o vazamento, a circulação da solução pára, ficando bloqueada nos tanques através de comandos enviados pelo PLC, um sistema que não existia antes.
Do ponto de vista da produção, o maior ganho com as mudanças foi o controle do processo e a possibilidade de rastreamento e de cruzamento de dados, o processo de análise manual é muito lento, de modo que essa agilidade e confiabilidade das informações representam um ganho incomensurável.
Uma mudança muito bem-vinda pelos técnicos foi o histórico gerado pelos bancos de dados, como explica o técnico de instrumentação, Klauzer Luís da Silva, “Antes tínhamos muito menos informação, que eram mais difíceis de se obter e que podíamos armazenar de forma limitada, em geral por duas semanas; agora podemos rastrear informações que são armazenadas por muito mais tempo. Além disso, diminuíram algumas tarefas práticas, como a carta gráfica circular que tinha de ser trocada todos os dias, ou a tinta que era preciso repor constantemente em alguns instrumentos da linha 4, antes de serem substituídos por instrumentos microprocessados. Nosso trabalho ficou mais intelectual, isso de mexer com software, e menos braçal”.
Treinamento e capacitação da mão-de-obra
Fazia parte do contrato com a Rockwell o treinamento do pessoal técnico da empresa para manutenção e operação dos novos equipamentos. “O treinamento foi feito em duas partes, explica Ana Maria, a primeira foi feita na Rockwell, a segunda foi na planta operando, aqui. Uma parte do treinamento de manutenção foi feita também no Centro de Treinamento da Rockwell, na USP”. Eduardo Braga avalia o treinamento feito fora da empresa: “Eu sinto que o rendimento do treinamento feito fora é bem melhor; para o pessoal de operação não tem jeito, tem que ser feito direto no equipamento, mas para a manutenção, a parte de aplicativos, em que o pessoal explicou como foi desenvolvido o software, foi feita aqui, mas foi muito difícil reunir as pessoas, a correria do dia-a-dia atrapalha muito, é difícil escolher um horário em que todos possam estar presentes; muitas vezes a pessoa estava presente mas surgia uma emergência e ela tinha de sair correndo para resolver, isso prejudicou um pouco o aproveitamento. O treinamento feito fora elimina esse problema, a pessoa está dedicada naquele período. O treinamento dado pela Rockwell foi bem básico, para quem nunca tinha ouvido falar em PLC, em sistema supervisório, foi mais para tomar contato; o domínio mesmo vem na prática.” Desde que o sistema foi implantado, ele vem sofrendo uma série de alterações, porque agora o pessoal que dá manutenção está mexendo diretamente, é nessa fase que surgem melhorias a serem implementadas. “Agora estamos numa fase de melhorias contínuas. Desde a implantação, a concepção inicial já foi bem modificada, bem melhorada por nós mesmos”, conta Eduardo. Algumas alterações vêm sendo feitas como forma de evitar alarmes espúrios, decorrentes, por exemplo, de paradas normais, previstas.
Os técnicos avaliam positivamente o treinamento, mas o consideram insuficiente, considerando-se que “no momento em que foi dado o treinamento tudo era novidade, e hoje, com a maior familiaridade com as novas ferramentas, aquelas informações seriam mais bem aproveitadas”, comenta Klauzer. Não fazia parte do escopo do projeto, entretanto, na prática, os técnicos estão sentindo a necessidade de que tivesse sido prevista uma reciclagem do treinamento algum tempo depois da partida. Uma etapa para conhecer o equipamento e uma outra para extrair mais informações técnicas de fato.
O processo de implantação
Durante a implantação, coube à equipe da CSN fazer o acompanhamento do processo. O método de trabalho da equipe contou com reuniões semanais para checar o andamento dos serviços dentro da programação, os serviços que necessitavam da linha parada foram tratados durante as reuniões preventivas de manutenção, para que não houvesse interferência na manutenção da linha. Algumas linhas têm preventivas semanais, de 12 horas, outras quinzenais, de 20 horas, foram aproveitadas essas paradas; toda a implantação foi feita sem nenhuma parada extra, apenas foram negociados os tempos de parada quando necessário. “À medida que as linhas iam partindo, as equipes eram realocadas para a nova linha, de modo que o processo de implantação foi entrando na rotina dos trabalhadores. Durante 7 ou 8 meses, em média, aconteceram intervenções semanais numa determinada linha, que acabaram fazendo parte da rotina de trabalho”, conta o engenheiro de desenvolvimento, Luiz Guilherme Rodrigues.
A equipe técnica da CSN diretamente envolvida com o projeto contou com seis pessoas, um time enxuto que facilitou o entendimento das necessidades operacionais e as negociações de prazos. A parte de instalação foi feita pela Real Engenharia, subcontratada da Rockwell. À parte o cronograma contratual, essa equipe trabalhou internamente com um prazo ideal antecipado em um mês, para garantir uma folga de trinta dias em relação ao prazo firmado, uma precaução tomada de comum acordo com o fornecedor.
Num primeiro momento a CSN pensou em fazer uma contrato único para todas as linhas, mas depois percebeu-se que o melhor seria desmembrar os contratos. “A Rockwell vinha tratando o pacote como um todo, com um prazo só, o que seria o normal, para poder-se comprar de uma vez todo o equipamento, os sobressalentes, essa mudança acabou gerando algum atraso na primeira linha, que se tornou uma espécie de piloto do projeto. Apesar desse pequeno atraso, foi uma mudança bastante produtiva, porque todos os acertos foram feitos nessa linha, agilizando a implantação das outras a ponto de descontar o atraso”, lembra Luiz Guilherme. As maiores interferências na linha foram na substituição e instalação dos novos instrumentos. Já a parte de controle foi mais tranqüila, pois não existia nenhum sistema implantado, toda a concepção foi nova. A parte de campo apresentou mais contratempos, pois foi preciso trabalhar sobre uma tubulação antiga, que já existia, do mesmo modo que os tanques. Foi preciso modificar o projeto de campo de alguns equipamentos. “A Rockwell subcontratou a Pró Fabril para fazer as revisões e alterações necessárias no projeto inicial, um pessoal vindo de outra empresa que já conhecia bem a CSN, o que ajudou muito”, destaca João Carlos.
| oão Carlos do Couto, diante do arqueológico monitor de fósforo verde, mostra como eram emitidos os relatórios para análise antes |
Do ponto de vista do pessoal da produção, esse projeto era mais que tudo uma necessidade; a instrumentação obsoleta já não atendia às necessidades operacionais. “Pensamos inicialmente em fazer um upgrade de instrumentos, e incluir algumas ferramentas de controle e de supervisão de modo que aliviasse um pouco os riscos do operador que estava em contato direto com produtos químicos como soda e ácido sulfúrico, e acabamos ousando um pouco mais, implementando a parte de controle de processo”, relata João Carlos. Para a produção, o projeto foi extremamente inovador, porque o operador passou a fazer adição de químicos via software, por exemplo, uma mudança bastante significativa no modo de operação até então empregado.
Outra inovação foi a possibilidade de fazer um controle estatístico do processo, hoje estão disponíveis todos os dados envolvidos no processo para consulta on-line e off-line, para gerar gráficos e estudos comparativos. Foram introduzidos parâmetros de processo, limite de controle; hoje o operador dispõe de uma série de dados para usar como referência durante o processo.
“Foi um salto de qualidade no nosso modo de operar, avalia João Carlos, antes tínhamos um processo produtivo quase todo manual, apresentando bastante variação de resultado.” Agora, cada linha tem o seu próprio banco de dados, que brevemente estarão interligados; esses bancos alimentam um outro centralizado, que filtra os dados e emite relatórios com o histórico de cada bobina produzida, de 600 em 600 metros, uma amostragem bem significativa, contando que as bobinas produzidas têm em média 6.000 m, ou seja, são examinadas 10 amostragens por bobina, o que significou uma redução drástica da variação de qualidade do produto final.
Segundo João Carlos, a questão mais crítica de qualquer projeto de automação e de instrumentação é a confiabilidade, e o momento chave é o que antecede o start-up, o momento de checar se todos os instrumentos estão calibrados, todos os equipamentos regulados; é fundamental para o sucesso do projeto que o operador confie nas suas ferramentas, e desenvolver essa confiança é algo delicado, ao mesmo tempo que o operador quer que tudo funcione perfeitamente, existe uma certa ansiedade gerada pela novidade, ele precisa se certificar de que de fato aqueles resultados que os novos instrumentos mostram são realmente precisos e que vão se manter assim ao longo do processo.
O técnico Klauzer concorda: “Por exemplo, ao lado do sensor de temperatura do processo, instalamos outro só para comparar com a temperatura ambiente, que deve ser 3 graus superior, de modo que o operador pode checar sempre se os dados estão batendo”. João Carlos completa, “É preciso contar na implantação com uma fase de convencimento dos operadores, digamos, um período para desenvolver a confiança deles nos dados que estão sendo coletados; este ponto, para a produção, é o mais crítico”.
| Rodrigo da Cunha, operador de saída, mostra os novos equipamentos de supervisão e controle |
Só depois da implantação, na prática, é que vão surgindo novas necessidades de acertos e melhorias no projeto original, como conta Eduardo Braga, “Muita coisa do que está agora funcionando já foi melhorado, o pessoal de inspeção junto com os operadores vêm continuamente implementando melhorias no sistema, na parte de alarme muita coisa foi modificada para facilitar o trabalho do operador, por exemplo; na verdade, há detalhes que só o operador conhece. Depois da implantação, vem uma fase de refinamento, para satisfazer as necessidades do operador, nas pequenas coisas do seu dia-a-dia”.
O trabalho da equipe de inspeção começou mesmo depois que a linha partiu, na fase de realizar o ajuste fino dos equipamentos, como conta Klauzer: “Havia uma série de alarmes de segurança previstos no sistema que exibiam alertas na tela e o pessoal de operação achou que aquilo não era suficiente, então nós adaptamos sirenes na área, sinais luminosos; na própria programação de alarmes precisamos fazer alterações, por exemplo, havia um alarme de temperatura, quando era atingida uma determinada temperatura, o alarme era acionado. Acontece que há outras variáveis, em determinadas condições do processo é normal chegar a temperaturas mais altas, era preciso que o alarme considerasse essas condições para ser útil, como se a temperatura foi atingida com a linha parada ou rodando, se foi rodando, há quanto tempo. Há alarmes de temperatura que só têm valor se a linha já estiver rodando há 15 minutos”.
O método de trabalho muda com as novas condições da linha, e ainda está sendo desenvolvido, na prática, com base no princípio da manutenção baseada na confiabilidade - todas as semanas há reuniões para estruturar a metodologia de trabalho. “Nosso trabalho, avalia Klauzer, foi facilitado, porque a operação passou a ter maior visão do processo, hoje os operadores têm muito mais informações, com acesso mais fácil, não é preciso ir até o instrumento, e elas podem ser cruzadas rapidamente. Um exemplo prático, ontem ocorreu um alarme de vazão baixa no setor de cromação, eu vi na tela, liguei para o operador que estava lá embaixo e perguntei o que podia estar acontecendo. Com essa informação, ele notou um ruído esquisito numa bomba, foi checar e ela estava mesmo danificada, ele a trocou na hora e tudo voltou ao normal. Parece que agora a gente tem uma visão muito ampliada de todo o processo, antes sequer tínhamos dados sobre a vazão. Facilitou muito o diagnóstico dos problemas.”