Automação – Inovações ampliam mobilidade e baixam custos de montagem de redes físicas

Química e Derivados, Automação, Inovações de redes físicas

A Brazil Automation 2012, realizada de 06 a 08 de novembro em São Paulo, reuniu o setor de automação industrial e indicou novas tendências.

O evento foi concluído com uma participação de quase 12,5 mil profissionais, mas esse não é o principal número a destacar.

De acordo com Jorge Ramos, presidente da ISA Distrito 4, divisão da International Society of Automation (ISA), que cobre os países da América do Sul, o setor deverá crescer 5% em 2013. Trata-se de uma estimativa positiva diante do ano morno de 2012, avaliado assim por outros players.

A aposta no crescimento se justifica pela retomada de vários projetos da Petrobras, apontada por Ramos e por outros entrevistados ouvidos nesta reportagem.

É o caso de Cintia Sanches, gerente de vendas da Honeywell.

Química e Derivados, Cintia Sanches e Francisco Garcia, plataforma aceita integração com outros sistemas
Cintia e Garcia: plataforma aceita integração com outros sistemas

“O mercado neste ano não correspondeu ao que esperávamos, e somente a partir de outubro é que a economia reagiu”, avalia.

“Vários projetos que estavam em espera na área de óleo e gás, desde então, passaram a ser reiniciados, indicando a mudança do cenário de automação industrial para o ano que vem”, completa.

Para o diretor de vendas da Knick, Alexandre Gregoski, os negócios internos e uma recuperação internacional podem estimular a produção industrial, o que resulta em mais investimentos em automação. O raciocínio dos dois executivos faz sentido ao considerar o que o mercado define como automação industrial. Quem resume é o engenheiro sênior de automação e instrumentação da Chemtech, Edison Siqueira.

“O conceito mudou ao longo dos anos e o enfoque atual é o uso da automação para a obtenção de ganhos de produção, processamento de mais informações em menor tempo, economias energéticas, redução de risco operacional e perdas de produção, entre outros”, sumariza. Siqueira também aponta as tendências que enxerga para a indústria, a começar pelo aumento da quantidade de informações de diagnóstico no chão de fábrica. Esse movimento explicaria o crescimento das redes de campo, caso da Foundation Fieldbus e da Profibus, para citar duas.

As redes industriais também aparecem como o melhor exemplo para outra tendência: a redução do investimento em engenharia e os custos menores de implantação. A infraestrutura também apresentou uma diminuição em termos de valores, exemplificada pela adoção de dispositivos sem fio (wireless). Siqueira destaca ainda a “democracia” na disponibilidade de dados e a renovação do velho Scada (linguagem tradicional eletromecânica), que passa a incorporar avanços como o uso de plataforma web e de camadas de data visualization ou visualização de dados. Em resumo: mais dados e em formatos gráficos e amigáveis.

Na lista do executivo da Chemtech constam ainda dois outros pontos a serem observados: o aumento da segurança de processo e o atendimento a padrões de fiscalização de órgãos oficiais. A primeira tendência pode ser observada com o crescimento da área de sistemas instrumentados de segurança (SIS), que levaria a um incremento na segurança das plantas e eventuais reduções dos prêmios de seguros. Em relação às instituições fiscalizadoras, a implementação de sistemas de combate a incêndio é o exemplo mais claro de inovações que levam à automação industrial.

Química e Derivados, Honeywell, Experion R300, baixo custo de manutenção
Experion tem baixo custo de manutenção

O próprio processo de ativar a automação nas indústrias está mudando e Siqueira aponta a presença dos chamados main automation contractors, ou seja, empresas que gerenciam os vários fornecedores de soluções. A adoção da metodologia de gerenciamento de projeto FEL (Front End Loading) também faria parte das mudanças, ao lado de várias tecnologias, como sistemas de controle híbridos e arquitetura orientada a serviços.

Gregoski, da Knick, também fez uma avaliação de tendências. De acordo com ele, a impossibilidade de gastos significativos com mão de obra para a execução de serviços triviais de manutenção preventiva e corretiva é o grande direcionador atual da automação. “Com o orçamento de manutenção cada vez mais apertado, o profissional da área de instrumentação se viu obrigado a aumentar sua qualificação, para atuar em um nível mais alto”, argumenta. Para ele, o foco atual dos técnicos e engenheiros é trabalhar na engenharia de manutenção, concentrando-se no aumento da disponibilidade dos instrumentos. Ele acha que os fabricantes do mercado de automação devem focar produtos com maior valor agregado, que reduzem o custo total ao longo do tempo. “Analisadores com sistemas de autolimpeza e autocalibração são exemplos dessa tendência”, complementa.

Defendendo seu ponto de vista, a Knick destacou os sistemas automáticos de limpeza e calibração, caso da tecnologia Unical e das sondas Ceramat e Sensogate, que permitem a medição em meios agressivos ou em locais com acesso difícil ou perigoso. As soluções fazem parte do portfólio de produtos da empresa, distribuídos entre as linhas de analisadores de processo e a de amplificadores isoladores. Na Brazil Automation, o primeiro grupo foi mais focado, com destaque para os sensores com conector Memosens. A tecnologia dispensa o uso dos antigos conectores banhados a ouro, proporcionando uma transmissão de dados confiável e segura na avaliação da Knick. O protocolo permite ainda o acesso a uma série de informações sobre o diagnóstico do sensor, possibilitando ao usuário executar uma engenharia de manutenção dos sensores da fábrica.

Com o Memosens, Gregoski avalia que indústrias com ambientes corrosivos resolveram problemas de umidade e mau contato no cabo, comuns em sensores analógicos. Os dispositivos podem trabalhar em conjunto com a ferramenta de gerenciamento remoto Memosuite. Trata-se de uma interface USB para sensores Memosens, que permite ao usuário realizar e registrar a calibração em um laptop ou um computador de mesa. Os dados de manutenção e operacionais de todos os sensores também são armazenados em um banco de dados de todos os sensores instalados na planta, registrando as informações sobre o histórico de calibração, tempo de vida útil e desgaste. “O Memosuite permite que o gestor identifique, sem sair da sala de manutenção, o ponto de pH que possui o maior desvio médio de calibração ou o menor tempo de vida útil do eletrodo, entre outras funções”, completa.

Química e Derivados, Honeywell, Transmissor Inteligente
Transmissor inteligente permite leitura no local

A Honeywell também usou a Brazil Automation para reforçar seus conceitos de automação, com a nova linha de transmissores inteligentes de pressão SmartLine. Outro destaque foi a plataforma Experion Process Knowledge System (PKS) Orion, apesar de não ser um novo produto, mas um upgrade. Francisco Garcia, gerente regional de vendas e especialista em SmartLine, destaca que a tecnologia acompanha as tendências de dispositivos com baixo custo de manutenção e com menos partes de reposição. Com projeto modular, a linha permite a substituição de componentes individuais, mesmo em locais de risco. O resultado é a redução dos custos de ciclo de vida da fábrica, tornando a manutenção de estoque mais flexível.

Outra característica presente nos transmissores e já destacada como tendência é a sua possibilidade de funcionar como um elemento de comunicação em campo. Isso é possível porque ele agrega um visor gráfico que pode receber mensagens da sala de controle. Imagine uma imensa refinaria com diversos transmissores de pressão e um técnico de manutenção de campo perdido no meio dessa selva de tubos. O envio de uma mensagem na tela do transmissor com problema pode ser um recurso auxiliar para o profissional em campo. Além de pressão, os dispositivos medem fluxo e nível em vários tipos de aplicações.

Embora venha sendo fabricada desde 1983, a linha inteligente passou por otimizações para chegar ao padrão atual, de acordo com Garcia. Um dos aspectos de melhoria é a visualização de informações na tela dos transmissores, com dados mais completos, incluindo avisos de diagnósticos e status do circuito de manutenção. Outro recurso possível é o alerta de violação, que indica se houve alguma alteração indevida de parâmetros, permitindo o rastreamento da intervenção. A integração de informações é outro aspecto da tecnologia e aqui entra a plataforma Experion PKS, da Honeywell, que pode mostrar aos operadores o status de manutenção do dispositivo.

Telefone corporativo sem fio – Cintia, da Honeywell, especialista nessa plataforma, lembra que ela permite integrações como as citadas acima e cujo objetivo final é o gerenciamento de ativos. “Um aspecto importante a destacar é a interoperabilidade do Experion com outros sistemas não só da Honeywell”, adianta. A plataforma passou por um aperfeiçoamento, até na sofisticação do nível de diagnóstico dos dispositivos gerenciados. Um exemplo é a captação de dados sobre a temperatura de determinado transmissor, identificando se ela está dentro de um parâmetro determinado ou não. Em caso negativo, a plataforma automaticamente pode gerar um alarme preditivo.

Aplicado em vários mercados, o Experion tem sido adotado principalmente em companhias do setor de óleo e gás e de mineração. Indústrias petroquímicas e siderúrgicas são outros nichos de potenciais usuários. “As soluções acabam sendo personalizadas de acordo com o segmento, pois a complexidade de uma refinaria de petróleo com 5 mil transmissores não é incomum, mas é diferente de uma planta de mineração”, detalha Cintia.

Em termos de melhoria, a plataforma permite o aumento de produtividade ao oferecer um controle mais pontual do chão de fábrica, tornando mais preditiva a ação da área de manutenção e repassando informações para a área administrativa. Aqui entra outro aspecto da automação nesses novos tempos: a interligação das redes industriais (em seus quase infinitos padrões) às redes corporativas das empresas. Pegando o exemplo da mesma refinaria: ao diagnosticar problemas futuros em seus transmissores de pressão, a área de manutenção não só toma ações de prevenção como também repassa a informação de renovação de estoque para o setor de compras. “Questões como faturamento integrado se tornam possíveis com isso”, avalia o especialista da Honeywell.

A integração dessas duas redes está no foco da Cisco, empresa tradicional da área de telecomunicações e com um histórico de penetração em redes corporativas.

Química e Derivados, Ricardo Kuada, Cisco, comunicação dentro das fábricas
Kuada: telefone IP garante comunicação dentro das fábricas

“Notamos que, apesar da integração inevitável, essas estruturas ainda são tratadas de forma separada”, explica Ricardo Kuada, gerente da área de produtos da Comstor, distribuidora da Cisco para o segmento de redes industriais.

De acordo com ele, o tratamento especializado tem facilitado o avanço da fabricante norte-americana nesse terreno, com a oferta de equipamentos como roteadores, switches e telefones IP específicos para operar no chão de fábrica. Isso significa maior robustez e também funcionalidades adicionais.

“É o caso do engenheiro que trabalha num escritório da refinaria e precisa ir a campo. Muitas vezes a área não tem cobertura celular adequada e nem um ramal fixo próximo de onde ele está. A solução é que ele desloque seu ramal consigo, usando um telefone IP que pode ser levado para qualquer ponto da empresa”, exemplifica o executivo da Comstor.

Para permitir esse deslocamento, o telefone IP sem fio ganhou especificações diferenciadas, como a que permite seu uso em atmosferas explosivas e uma bateria de uso contínuo por até 13 horas. Os dispositivos podem ainda ser integrados aos rádios de comunicação convencionais. Numa situação de emergência, por exemplo, além da comunicação por voz, as equipes de socorro podem receber vídeos do circuito fechado de TV. O recurso visual pode ser ainda mais completo com outro equipamento: a unidade tática de telepresença. Ela funciona como um terminal de vídeo de alta definição, incorporada em maleta própria para ambientes severos. A tela resistente permite a transmissão de imagens e a conferência entre equipes remotas com a gerência da fábrica.

Como as indústrias já possuem um legado de redes e de fornecedores diversos, a Cisco aposta em soluções interoperáveis e em redes diversificadas, combinando sistemas cabeados e sem fio (wireless). Adicionalmente à resistência física, os equipamentos de campo usados para criar uma rede industrial precisam também passar por testes de interferência eletromagnética. Kuada argumenta que a ativação de coletores sem fio, entre outras novidades, obrigou a criação de redes wireless, assim como a presença de locais de difícil acesso ou perigosos. “Antes, criavam-se duas redes paralelas. Hoje, isso pode ser unificado e ainda agregar funcionalidades como a ativação de circuito fechado de TV e a inclusão de imagens. O gerente de produção pode não só ter dados da planta na sua tela de computador, como também receber – em tempo real – as imagens diretas do chão de fábrica”, completa.

Química e Derivados, Toledo, Terminal de pesagem IND226X, instalado em ambientes explosivos
Terminal de pesagem, da Toledo

Como a Cisco está entrando num universo ainda novo, o executivo lembra que o conceito modular pode favorecer a empresa. As etapas de penetração como solução para automação industrial incluem a criação de um ambiente homogêneo, que permita a ativação da solução IP e a sinergia entre as redes corporativas e de automação. Com a pavimentação dessa estrada, ele aposta na adoção de outras tecnologias ainda não tão presentes em chão de fábrica, caso das redes wireless. Segundo Kuada, os mecanismos de autocorreção de várias dessas tecnologias devem agregar a segurança que os gestores de automação precisam para vencer os obstáculos contra as redes sem fio.

Quem conhece bem essas barreiras é o engenheiro eletrônico e consultor Darlan Guilherme, palestrante do Congresso Internacional de Automação, Sistemas e Instrumentação, que fez parte da Brazil Automation. Com projetos integrando sistemas elétricos, mecânicos e de automação, ele comparou as opções sem fio adotadas no chão de fábrica. “Não temos um padrão estabelecido, mas sim diversas tecnologias”, explica. Ele lembra, aliás, que o uso de recursos de comunicação wireless acontece há mais de 30 anos no ambiente industrial, caso dos Veículos Guiados Automaticamente (AGV) e guindastes em armazéns, ambos com controle acionado por rádio.

Assim como o executivo da Comstor, Guilherme acredita numa adoção gradual das redes sem fio na indústria, primeiramente em ilhas de dispositivos interligados à rede cabeada e atendendo a necessidades específicas. Siqueira, da Chemtech, também concorda com o avanço das redes sem fio, mas lembra que os dispositivos adotados com essa tecnologia geralmente estão monitorando variáveis menos críticas e não utilizadas para controle. Nesse rol estão a captação de dados em parques de tancagem e áreas distantes do processo, as quais requerem alto custo para a implementação da infraestrutura e o lançamento de cabos.

“O wireless se encontra em processo de consolidação para uso de uma grande parcela do mercado, porém ele não é novidade, embora nem sempre tenha resultados satisfatórios por causa do próprio desenvolvimento da tecnologia, com problemas como queda de linha e falta de sinal”, acrescenta Siqueira.

Automação nas utilidades – Glauco Montagna, gestor do segmento de automação de processos da Festo, acrescenta outra informação a respeito da automação na indústria: o crescimento na periferia dos processos, ou seja, na área de utilidades. Esse geralmente é o foco da empresa, que possui mais de 40 mil soluções.

Química e Derivados, Glauco Montagna, Festo, avanço nos processos industriais
Montagna: avanços na área das utilidades de processos industriais

“Com isso, podemos chegar a meio milhão de configurações de automação”, explica.

O incremento nas utilidades acontece principalmente no setor de óleo e gás e também tem sido seguido pela inovação com redes de comunicação. “Os projetos são bastante personalizados, mas qualquer expansão em uma petroquímica demanda tratamento de água e de efluentes, que por sua vez exigem sistemas de controle de bombeamento etc.”, argumenta.

A periferia igualmente pode envolver sistemas complementares, caso das balanças. A Toledo, por exemplo, lançou o terminal de pesagem IND226X, que possui uma proteção específica para ser instalada em ambientes com potencial explosivo. A automação nessa área, de acordo com a empresa, envolve a interligação com CLPs (Controladores Lógicos Programáveis), com possibilidade de gerenciamento de falhas. Também passando ao largo do processo direto de automação, mas ligado a ele, estão os dispositivos de testes. A Fluke, por exemplo, focou a apresentação de pelo menos três linhas de instrumentos: medidores de vibração, termovisores e termômetros infravermelhos. No caso dos termovisores, há o recurso de gravação de vídeo infravermelho, que permite o monitoramento do processo ao longo do tempo, e a bússola eletrônica, que faz a leitura térmica das imagens gravadas.

A legião de dispositivos que a automação industrial exige não se restringe aos já citados telefones sem fio IP, da Cisco, e às balanças da Toledo. Ambos foram projetados para atuar em locais com risco de explosão, entre outras funcionalidades. Há dispositivos ainda mais exigentes, como o conector da Coester, certificado para utilização em áreas classificadas e que não apresenta nenhum contato eletromecânico. O conector é adotado para conexão e desconexão a quente em áreas classificadas e opticamente isolado, o que evita o risco de descarga atmosférica na rede e circulação de corrente de terra entre os equipamentos.

Já o sistema de medição Inflow, da Engezer, também está preparado para situações severas. Ele fornece, em tempo real, dados de medição em água, óleo e até mesmo em areias betuminosas. A solução engloba câmera e pode ser integrada a qualquer rede TCP/IP, ou seja, os gestores podem acompanhar o envio de dados, combinado com imagens. Outra solução coringa dos novos tempos é o controlador de área estendida Saia PCD3, da Dakol, que reúne funções de web, tecnologia da informação e telecomunicações. Compactos, os dispositivos incorporam interface para redes de dados fixas tradicionais ou sem fio, além de um processador interno. As aplicações em campo do PCD3 incluem desde sistemas de energia de longa distância até funções de alarme.

Conteúdo local impulsiona feira

As métricas da Brazil Automation de 2012 incluem não só os 12,5 mil visitantes profissionais como uma área de exposição de 15,2 mil m² e 91 expositores. O congresso que acompanhou o evento computou a presença de 550 participantes e incluiu temas relacionados à inovação tecnológica para processos industriais, com forte enfoque em redes de comunicação. Alexandre Gregoski, da Knick, elogiou o evento pela presença maciça de técnicos, engenheiros e especialistas em instrumentação analítica.

André Pereira, gerente de marketing técnico da National Instruments e também palestrante do congresso, destacou duas tendências: a menor presença de fabricantes de soluções de CLP, espaço ocupado por players ligados a soluções de redes industriais, e a forte participação de empresas nacionais. “Há vários casos de companhias que cresceram muito nos últimos anos, principalmente por causa da exigência de conteúdo nacional em projetos do segmento de óleo e gás”, finalizou.

Vantagens e desvantagens das redes sem fio na indústria


Faixa de frequência:
É a chamada ISM, sigla para Industrial, Scientific and Medical. Não requer licenciamento, mas exige que haja uma equalização entre todos os equipamentos de radiofrequência (RF).

Facilidade de instalação: Não exigem estrutura prévia. As redes de padrão IEEE 802.11x pedem a ativação de um ponto de acesso (AP) e interligação à rede cabeada local ou à internet.

Atenuação do sinal transmitido: O nível que chega à antena receptora deve ser suficiente para operação confiável e com a taxa de dados esperada.

Mobilidade: Os dispositivos podem ser movimentados, mas dentro de uma área com alcance limitado.

Redução de custos: Decorre da dispensa de infraestrutura cabeada e pela maior disponibilidade de informações aos profissionais, aumentando a produtividade.

Menor banda de transmissão: As redes sem fio, apesar do avanço, ainda não atingem as taxas de uma rede cabeada Ethernet.

Taxa de erro: Também comparada às redes com fio, a infraestrutura wireless apresenta uma taxa de erro de bit (BER) superior, exigindo maior monitoramento para evitar que a informação seja enviada sem perda.

Endereçamento: Nas redes cabeadas, o endereço lógico é o mesmo de onde o equipamento está conectado, diferentemente da rede sem fio.

Roteamento: Também muda nas redes sem fio, sendo dinâmico.

Capacidade computacional: Dispositivos sem fio geralmente têm um poder computacional menor.

Coexistência de redes: O aumento da estrutura sem fio pode trazer problemas como a perda de dados, desde que não haja um gerenciamento eficaz.

Interferências: Um chão de fábrica, com várias máquinas e obstáculos, pode criar dificuldades para a transmissão de sinais.

Fonte: Tecnologias wireless para automação industrial, artigo de Darlan Guilherme Sobrinho e Alexandre Baratella Lugli

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Um Comentário

  1. Excelente matéria, eu tive oportunidade de ver apresentação desse trabalho na Feira e fiquei encantado com o desenrolar dessas tecnologias. Muitas inovações e soluções no mercado.

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