Edição 75 - Controle & Instrumentação

Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 75 – Novembro de 2002

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Siderúrgia: modernização após as privatiações

Sérgio Vieira

Siderúrgicas: investimentos em novas tecnologias resultam na padronização e qualidade dos produtos

Mesmo tendo que enfrentar, em 2001, recessão americana (um dos principais mercados do aço), racionamento de energia e variação desfavorável do câmbio as siderúrgicas nacionais tiveram queda de apenas 14% no faturamento (de US$ 9,9 bilhões para US$ 8,6 bilhões). A competitividade desse setor industrial talvez tenha sido o principal pilar para que essa queda não fosse ainda mais acentuada. Aliás, o aço brasileiro nunca esteve tão em pauta na mídia mundial como nos últimos três anos.

Para alcançar os atuais níveis de excelência, as siderúrgicas tiveram que investir em novas tecnologias que resultaram na padronização e qualidade de produtos, assim como na redução de custos. Pesquisa encomendada pela Associação Brasileira de Metalurgia e Materiais (ABM) apontam que, após a privatização e a inversão de US$ 12 bilhões nos últimos 10 anos, as empresas concentraram todos os indicadores modernos de competitividade.

Para se ter um parâmetro de como a indústria siderúrgica melhorou de forma considerável, dados do Instituto Brasileiro de Siderurgia (IBS) revelam que, em 2001, a produção das aciarias nacionais foi de 438 toneladas por homem/hora - o dobro da marca de 1992.

Dentro do setor siderúrgico, a privatização, iniciada há dez anos, pode ser considerada como principal marco para que os sistemas automáticos ganhassem uma outra conotação. Até então, as empresas estatais viviam pregadas à lei de licitações que muitas vezes desconsidera alguns aspectos técnicos do sistema privilegiando apenas o preço. No caso da Cosipa (Cubatão/SP) alguns princípios nortearam as ações dos engenheiros para que os mesmos atingissem as metas de produtividade, qualidade, custo, segurança e controle do meio ambiente. Segundo Valdemir Ribeiro Pinto, gerente de automação da Cosipa, que realizou uma apresentação sobre o assunto durante o ISA Show, entre esses princípios de ação, encontram-se: ter equipamentos de fácil utilização pelos operadores; permitir a evolução compatível com os conhecimentos dos processo e práticas operacionais; serem desenvolvidos de forma integrada com os sistemas corporativos da empresa; e permitir a disponibilização através das tecnologias Intranet/Internet.

Para atender aos princípios acima, os engenheiros tiveram que buscar tecnologias abertas de hardware e software baseadas na arquitetura PC/PLC; redes e protocolos de comunicação de padrões abertos; linguagens de programação de alto nível (C++, Visual Basic, etc); sistemas operacionais largamente utilizados; banco de dados relacionais; sistemas supervisórios (SCADA) largamente utilizados pelo mercado.

Pela avaliação do gerente, o Brasil dispõe de fornecedores de equipamentos e softwares para sistema de automação de nível mundial. Ele também considera que as empresas integradoras nacionais estão num bom nível tecnológico. “Em alguns casos o ”know-how" dos processos ou dos equipamentos industriais é importado. Mas a associação com empresas nacionais tem dado bons resultados", disse. Por esses motivos, a Cosipa não encontrou dificuldades para atender aos princípios pré-estabelecidos.

Durante o processo de modernização da Cosipa, vários foram os sistemas implantados para o controle do processo. De acordo com Valdemir, hoje, mais de 700 computadores entre estações de operação, controladores lógicos programáveis, servidores de aplicação e de base de dados, estão em operação na Usina. O número não inclui os computadores dos sistemas corporativos, tais como: SAP, Planejamento e Controle da Produção, Correio Eletrônico, etc.

A Coqueria, equipamento responsável pela transformação do carvão em coque através do processo de destilação, estão entre os lugares mais automatizados da Cosipa. Dois equipamentos, que totalizam 203 fornos, são responsáveis pela produção de 1,8 milhão de toneladas de coque. Valdemir conta que os sistemas de controle das duas baterias eram do tipo convencional e foram substituídos por um sistema de automação baseado na arquitetura PC/PLC, em meados de 2001. Além de centralizar células de controle, também foram sistemas automáticos para despoeiramento, enfornadoras e novas locomotivas para extinção do coque.

A Aciaria de nº 2 é onde concentram-se parte dos sistemas de automação mais sofisticados. A unidade possui capacidade de produção de 4,5 milhões de toneladas/ano é dotada de máquina de lingotamento contínuo de “dois veios”, unidade de tratamento secundário do aço, unidade de tratamento de água e conversor.

O Laminador de Tiras a Quente (LTQ) é outro local de recentes implantações de modernas tecnologias. Com capacidade de produção de 2,5 milhões de toneladas/ano, o LTQ recebeu novos medidores de largura e espessura. Hoje, o local permite operação totalmente automática o que resultou no aumento da produtividade e qualidade.

Permitir o acesso remoto das áreas de controle foi outra preocupação da Cosipa. Para tanto, a tecnologia Web está presente nas várias etapas de produção do aço. Mediante senha, os usuários cadastrados utilizam-se de conexões como DDE, SQL, Socktte TCP/IP para acessar a rede corporativa e, através dela, acessar informações dos altos fornos, sinterizações, carboquímicos, coquerias, pátios (minério e carvão) e, inclusive, do porto de expedição.

Apesar da evolução significativa em seus processos, a Cosipa ainda tem alguns investimentos para serem realizados no campo da automação. Entre as áreas que estarão passando por futuros “up-grades” destacam-se: máquinas de lingotamento contínuo (1, 2 e 3), recozimento nº 2, laminador de chapas grossas e máquina de ultra-som on-line de chapas grossas. “Estes processos ou equipamentos serão oportunamente automatizados ou terão seus sistemas de automação modernizados”, comenta Valdemir.

A exemplo do que faz a Petrobras, a Cosipa desenvolveu algumas aplicações caseiras com seu corpo técnico próprio. Para alguns sistemas, a empresa adquiriu o hardware e o software básico. “Toda a integração e o software aplicativo foram desenvolvidas internamente”.

Seguindo uma tendência da automação internacional, a Cosipa está analisando a aplicação de redes neurais em substituição a alguns modelos de controle convencionais. No momento, a siderúrgica está observando o comportamento desses sistemas e, oportunamente, pretende substituir os modelos de controle convencionais.

Na Companhia Siderúrgica Nacional (CSN), único produtor nacional da folha de flandres, um sistema implantado em 1998 destaca a empresa no aspecto automação e controle. Desde 1965, um sistema de eletrodeposição piloto simulava a circulação contínua das chapas de aço na solução de eletrólito para auxiliar os ajustes dos parâmetros de processo. O sistema era responsável por testar o desempenho de um dos componentes do eletrólito.

Há quatro anos, optou-se por fabricar um novo sistema de eletrodeposição, com controle por um computador de processo e placas de aquisição de dados. O processo de eletrodeposição consiste no revestimento de chapas de aço com estanho metálico para melhor resistir à corrosão. A corrente contínua de eletrodeposição, tempo de eletrodeposição, temperatura do eletrólito e velocidade chapa/eletrólito são os parâmetros mais importantes no processo.

Entre as características do novo sistema de automação implantado, destacam-se: malha fechada no controle de temperatura do eletrólito PID; malha fechada no controle da corrente de eletrodeposição com o uso de tiristores controlados em ângulo de fase; utilização de linguagem Basic para facilitar futuras modificações do programa; controle dos tempos de processo pelo computador eletrólito de 8 entradas digitais, 8 saídas digitais, 8 entradas analógicas e 2 saídas analógicas. As entradas analógicas, de 12 bits, foram utilizadas para a temperatura do eletrólito; corrente elétrica do retificador tiristorizado e velocidade de deslocamento chapa/eletrólito. Já as saídas analógicas, de 12 bits, foram utilizadas para o ângulo de disparo dos tiristores do retificador e pulso PWM para chave estática do aquecedor do eletrólito. As saídas digitais serviram para controlar o início/fim da eletrodeposição; aquecimento/resfriamento do eletrólito; início/fim da fusão do eletrólito; e mergulho do CP no tanque de resfriamento. O controle do tempo de eletrodeposição e o intertravamento em linguagem Basic estão entre os benefícios proporcionados pela automação. Além disso, a CSN encontrou facilidade na aplicação de controles PID com rotinas simples; rapidez de aquisição (13 us/canal) permitido respostas rápidas no controle, feito na onda retificada; informações de tela e diagrama colorido que permitem fácil visualização do processo; repetibilidade dos ensaios realizados à densidade de corrente; obtenção de revestimento de estanho metálico eletrodepositado com valores proporcionais à densidade de corrente; obtenção de camada de liga com morfologia e ordem de grandeza similares ao que é obtido na linha industrial.

De acordo com Resilene Mansur, gerente de sistemas de operações industriais da CSN, os próximos investimentos em automação devem acontecer na área de acabamento. A área, que encontra-se em um “nível básico de automação”, visa potencializar o uso de uma ferramenta PIMS - já adquirida pela CSN, para disponibilizar as variáveis de processo adquiridas do campo. “Estes dados serão tratados e analisados pelo corpo técnico nas tomadas de decisões”, diz Resilene.

Referente às novas tecnologias (otimização, inteligência artificial, diagnoses de falhas, etc), a comunidade técnica da CSN considera que essas estão sendo implementadas ainda de maneira tímida no Brasil. “Este assunto está sendo tratado timidamente. Não são divulgadas ao mercado industrial com freqüência, ficando restrita aos núcleos de estudos acadêmicos das Universidades”, conclui Resilene.

Tentamos entrar em contato com outras siderúrgicas (CST, AçoMinas, Usiminas e outras) para conhecer um pouco mais sobre seus sistemas de automação. Entretanto, apenas a Cosipa e a CSN prontificaram-se a responder aos e-mails e aos telefonemas.

Distribuição de computadores pelas áreas de produção da Cosipa
área de produção	computadores	controladores
redução	72	66
aciaria	66	128
laminação a quente	86	51
laminação a frio	59	117
energia, utilidades e transporte	23	36
total	306	398