|
MATÉRIA DE CAPA – Edição
247 - Abril de 2003
|
| O que vem depois do SDCD? por Flávio Bosco |
 |
| O que fazer depois de implantar o sistema digital de controle? O
caminho natural seria ganhar fôlego e partir para o controle avançado.
Mas a empresa pode agregar valor ao sistema de controle com outros
caminhos, trabalhando as malhas de controle ou aproveitando os dados
coletados no processo como fonte de informação gerencial. Obviamente que, em termos quantitativos e qualitativos, a implantação de um controle avançado traz ganhos muito mais significativos, mas esse tipo de investimento custa de dez a quinze vezes mais em relação a melhorias no sistema de controle regulatório. Dessa forma, a empresa pode investir pontualmente em alguns quesitos. “Certas empresas preferem implantar um projeto total. Mas se quisessem fazer por etapas, os investimentos seriam menores, e ganhariam recursos para os próximos passos”, explica Luiz Eduardo Rubião, diretor de operações da Chemtech, empresa especializada em otimização de processos. No caso da sintonia de malhas, o controle regulatório pode ser potencializado, garantindo que a operação siga o que foi implementado nos blocos de controle, considerando a dinâmica do processo. Já um sistema de visualização dos dados permite transformar a informação do processo em informação de negócios. “Estamos distribuindo essa informação pela empresa, agilizando o processo de tomada de decisão, ampliando o conhecimento do sistema, e quantificando índices de desempenho”, completa Rubião. Dois projetos implantados pela Chemtech – um na Ásia e outro na Arábia Saudita – permitem colher dados de diferentes sistemas (de laboratório, controle do processo, corporativo ou manutenção), e integrá-los em telas que traduzam a informação para os diferentes níveis dentro da empresa. São ferramentas que atendem a toda a empresa, nos diferentes níveis, desde o chão-de-fábrica até o corporativo, uma vez que, em uma ferramenta só você consegue integrar informações de diferentes fontes. “O operador que vai usar esse sistema está interessado em ver o trend do processo, para saber, por exemplo, como está a temperatura do reator ou do forno. Já o gerente da planta está preocupado com o estoque, produção. Alguém da parte corporativa quer ver como está o inventário geral nas diferentes unidades de produção”, explica Flávio Guimarães, gerente da Chemtech. No case implantado na Arábia Saudita – em uma refinaria e uma unidade de gás – o objetivo da empresa era exibir os dados do software corporativo para os engenheiros – principalmente dados de manutenção. Já na Ásia – em três refinarias – o propósito foi disponibilizar os dados de produção para os gerentes. No Brasil, já vemos alguns casos de integração dos dados de processo com os sistemas corporativos nos setores químicos e petroquímicos (o ERP da Petrobras ainda não contempla a parte de processo). Nesse segmento, a maior aplicação desenvolvida pela Chemtech pode ser encontrada na Monsanto – o projeto implantado há dois anos envolve a integração de três fábricas com os módulos que gerenciam a produção dentro do SAP, tendo como base da aplicação o sistema MES para traduzir a informação adquirida pelo sistema de controle em informações de produção e negócio, que sobem para o nível corporativo. O desafio foi integrar três diferentes níveis de automação ao software de gestão. Na unidade de São José dos Campos / SP, onde são produzidos herbicidas, está instalado um SDCD. Já a unidade produtora de matérias-primas, em Camaçari / BA, possui um sistema híbrido, e no site de beneficiamento de sementes, em Uberlância / MG, está instalado um sistema supervisório. Para se conectar com o SAP, no escritório localizado em São Paulo, a empresa utiliza o Enterprise Link – um conector certificado da SAP. “Em todos eles existe uma camada PIMS, sistema de informações de processos, que armazena de modo temporal os dados do sistema de controle para fazer os cálculos de produção”, conta Flávio. Todos os dados do processo e os dados de laboratório relacionados com a produção são reunidos então no MES. “E a empresa sabe a quantidade produzida e o quanto foi consumido para produzir um determinado item. Unindo esses dados às ordens que vêm do software de gestão, podem ser gerados relatórios e a informação pode ser distribuída por toda a empresa”, completa Rubião. Uma das vantagens pode se dar selecionando qual foi o melhor desempenho, a partir dos dados coletados: os parâmetros dessa melhor “corrida” podem ser enviados para o sistema de controle. “Algumas aplicações permitem que a informação que está no MES volte para o sistema de controle, definindo, por exemplo, parâmetros de produção”. A Petrobras possui uma aplicação semelhante, em seu Centro de Pesquisas – Cenpes, onde foram integradas as plantas-pilotos – com a mesma idéia de unir numa base PIMS e disponibilizar os dados para os usuários acompanharem o desempenho dessas plantas. A idéia básica do MES é fazer essa interligação, trazendo do ambiente de negócios a informação do que deve ser produzido, e levando de volta a informação do que realmente foi produzido. “Isso permite calcular índices de performance da planta, acompanhando seus avanços, o que dá subsídios para a tomada de decisões”, conta Flávio. Sintonia de malhas Trabalhar a sintonia das malhas de controle é uma outra forma de potencializar o sistema de controle do processo – e também um degrau para a implantação do controle avançado. “Antes de partir para o controle avançado, devemos deixar tudo perfeito no controle regulatório. Se não tiver o PID bem sintonizado, o controle regulatório estará recebendo o comando, mas não vai conseguir executar adequadamente”, alerta Flávio. Só que, às vezes, o sistema não atua como especificado, não por um problema na malha, mas por problemas na instrumentação, ou até mesmo por estratégia de controle mal concebida. No primeiro caso, a malha de controle não atuará da forma correta se um elemento primário (sensor) ou um elemento final (válvula) não estiverem trabalhando de forma correta. Uma auditoria realizada na instrumentação seria suficiente para identificar o problema e encaminhar sua solução. Mas às vezes o erro reside na estratégia de controle adotada. É importante considerar todos os fatores que influenciam no desempenho da malha e suas respectivas dinâmicas, para então chegar a uma estratégia que potencialize a ação do sistema de controle. Uma terceira fonte de problemas é a determinação dos parâmetros de sintonia dos controladores. Seus valores são função da dinâmica da variável controlada, mas usualmente são utilizados os defaults do sistema de controle, que frequentemente não expressam esta dinâmica. “Utilizamos um software que coleta os dados de testes realizados na planta e calcula a dinâmica do processo. Para uma determinada perturbação, o processo vai variar em uma determinada magnitude durante um intervalo de tempo. A dinâmica então pode ser resumida de forma simplificada em três variáveis: o ganho (o quanto o processo reage), a constante de tempo (em quanto tempo ele reage), e o tempo morto (quanto tempo ele leva para começar a reagir). Determinando estes três parâmetros, calculamos os demais parâmetros de controle. E isso permite, uma vez entendendo a dinâmica do processo, que um sistema atuando de forma automática atenda às especificações da unidade”. Um caso típico é o controle de temperatura em reatores que operam em batelada.Usualmente é utilizada uma malha em cascata – como acontece com uma produtora nacional de borracha sintética – onde a temperatura de reação é a malha mestre e a malha escravo é um split range que controla uma mistura de água com vapor. O problema é saber como dividir adequadamente o sinal entre as válvulas de água e de vapor para atingir a temperatura de reação. Com a revisão da estratégia de controle é possível equilibrar a distribuição de faixa em função do balanço energético, que costuma estar em um ponto diferente. “Em diversas unidades petroquímicas achamos o ponto ótimo para fazer esse equilíbrio entre a fonte fria e a fonte quente”, conta Flávio. “A sintonia dos parâmetros PID só vai dizer quais são os números de cada bloco de controle. Há toda parte de engenharia de dimensionamento das válvulas – algumas válvulas não estavam adequadas, e sugerimos mudá-la antes de fazer a sintonia”, completa Rubião. Um dos principais ganhos com estas melhorias é a segurança operacional – porque essas unidades trabalham a altas temperaturas. O outro é o fato da temperatura estabilizar em um período de tempo menor – acelerando o início do processo de reação, o que aumenta a produtividade da planta. “Conseguimos reduzir parte do ciclo de reação de reatores de polimerização, porque conseguimos estabilizar mais rápido a temperatura, e com isso fazer corridas mais curtas. E o grande ganho foi a qualidade do produto final”, comemora Flávio. Ainda em reatores de polimerização, a tecnologia gás-sólido em reator de leito fluidizado – utilizada por uma produtora brasileira de polietilenos é um empecilho para fechar as malhas de controle devido à sua dinâmica mais complexa. Algumas malhas mais críticas – como nível do reator – costumam operar em manual pela dificuldade de determinar os parâmetros PID sem considerar o comportamento do processo. “Analisando essa dinâmica, conseguimos chegar a valores que tornavam o controle automático estável. Nesse caso foi importante também a escolha do conjunto de parâmetros que iriam ser utilizados, permitindo que: mais de 30 malhas fossem sintonizadas em uma unidade petroquímica”, conta Flávio. Na Deten, instalada em Camaçari, a equipe de instrumentação utilizou o mesmo software para fechar malhas de trocadores de calor e colunas de destilação para a partida da planta. “A equipe observou a dinâmica, fez os testes durante a partida, e colocaram os parâmetros no sistema de controle, permitindo a partida em modo automático – o que se traduziu em um ganho de tempo importante para a operação”. “Quando você tem o seu sistema de controle automático funcionando adequadamente, de acordo com a dinâmica do processo, os ganhos são, basicamente, o aumento da produtividade, redução do consumo de utilidades e matérias-primas, e ganhos de qualidade e de segurança”, completa Rubião. Controle avançado Se o próprio controle regulatório ainda não está totalmente explorado, o que dizer então do controle avançado? Que algumas empresas vêm trabalhando para dominar a ferramenta. A Petroquímica União, por exemplo, fala em rede neural desde 1999, quando desenvolveu uma rede para calcular a concentração de topo e fundo de uma coluna de separação de propeno. “Para calcular a concentração do teor de propano na corrente de topo, havia um analisador em linha – que tinha intervalos grandes entre as medidas, dificultando seu uso em aplicações de controle avançado. Para conseguir uma rede com esses resultados de forma mais rápida, fizemos testes dinâmicos na planta, coletamos os dados de testes de laboratório e identificamos a relação existente entre as variáveis do processo”. Para a indústria de processos, uma rede neural é, na verdade, um modelo matemático usado para inferir propriedades de medição complexa em função de variáveis de processo de fácil medição, como temperatura, pressão e vazão. A rede tem esse nome pois é treinada para aprender a relação existente entre as variáveis medidas com a variável analisada. Depois do treinamento vem a fase de validação, quando os dados de operação são comparados com o resultado real. “Para aplicações do controle avançado, seria necessário medições em espaços menores de tempo, e isso só seria possível desenvolvendo uma rede neural para cálculo de concentrações em correntes de topo e fundo”. Atualmente a PQU já implantou o controle avançado na “parte quente” – e prepara a instalação nas colunas de destilação. Já a central de matérias-primas da Braskem (antiga Copene) utilizou uma ferramenta desenvolvida pelo Cenpes da Petrobras e pela Chemtech para aplicações de controle avançado. Esta ferramenta é um ambiente em tempo real, que se conecta com diversos sistemas de controle, onde é possível inserir aplicações próprias de controle avançado, que no caso da Braskem, teve os algoritmos de controle avançado desenvolvidos pelo Cenpes. |
|
Ed. 247 - Abril de 2003
|
 |
|
VEJA MAIS
|
| Matéria de Capa 2
Osmose reversa ou Troca Iônica? Petróleo & Gás E agora? Artigo Técnico Micro Motion atende a Norma Oficial da – API(1) |
|
NA EDIÇÃO IMPRESSA
|
|
Petro & Química - Edição
247
|
|
Politeno é empresa de classe mundial
Eleito novo conselho diretor da Abiquim Setor de infre-estrutura está estagnado, diz Abdib TOP 2002 uma salva de palmas Petrobras revê planejamento estratégico Preço do gás depende do consumo, avisa presidente boliviano E muito mais... |