Automação – Sistemas avançam para unificar controle de processos e de energia

Química e Derivados, Wellington Dumas Cintra, gerente de vendas da área de automação de processos para as áreas de mineração, papel e celulose, química e farmacêutica, Automação - Sistemas avançam para unificar controle de processos e de energia
Wellington Dumas Cintra: plataforma única controla elétrica e processo

A ABB manteve intocadas as plataformas herdadas das empresas adquiridas na área de instrumentação e controle, como Bailey e Hartmann-Braun, esta com linha completa de instrumentos. Atualmente, a empresa divulga a sua plataforma única para todas as unidades de negócio, com a denominação 800xA. Trata-se de um híbrido entre CLP e DCS, capaz de atender a ambas. “Os clientes pedem plataformas e protocolos abertos, que possam ser atualizados ou que possam receber outros módulos adquiridos de outros fabricantes”, comentou Cintra. O protocolo IEC 61850, uma espécie de “fieldbus da área elétrica”, impõe a interoperabilidade de componentes de vários fornecedores. Como informou, no passado, esperava-se que um sistema ficasse operando intocado por quinze anos. Agora as mudanças de softwares são freqüentes, agregando novos recursos. “Isso exige mais flexibilidade dos sistemas, inclusive adotando interfaces abertas, como as fornecidas pela Microsoft.”

Albuquerque, da Siemens, também defende a integração das áreas elétrica e de processos, apontando uma vantagem. “Até mesmo os equipamentos não inteligentes podem ser monitorados pelo sistema”, afirmou. Uma bomba centrífuga comum, por exemplo, pode ser monitorada apenas com base nos indicadores de vazão, pressão e da energia consumida pelo motor que a aciona. “Temos como diagnosticar falhas e prever quando será necessário intervir no equipamento só com esses dados.”

Os projetos podem ser fornecidos com maior ou menor grau de abertura, conforme a cultura dos clientes. Em geral, segundo ele, a indústria química gosta de pacotes fechados, enquanto o setor de bebidas prefere comprar item por item.

Adepta do protocolo Profibus DP, potente e fácil de configurar, a Siemens aguarda os momentos propícios para oferecer suas soluções integradas. “A chance de entrar em um cliente aparece nas revamps e nas novas unidades produtivas”, comentou. Como a empresa já está presente em muitos clientes na sua parte elétrica e nos CLPs, incluindo sistemas de parada segura, é possível apresentar sua alternativa de controle. Isso também acontece no caso de clientes mundiais, nos quais o sistema já vem especificado pela matriz, mas é a engenharia local que desenvolve o projeto, valendo-se da expertise mundial do grupo. “Criamos centros de competência especializados em óleo/gás, química e farmacêutica, pois há muitas especificidades que devem ser observadas”, comentou.

Os sistemas de controle oferecidos pela Siemens têm configuração variável, podendo incluir ferramentas de controle avançado multivariável, lógica fuzzy e simulações. “Pacotes básicos podem efetuar algumas simulações bem simples, mas simulações completas, úteis também para o treinamento de operadores, precisam ser encomendadas”, explicou.

A simulação de processos está sendo reforçada com a compra da alemã Innotech, oriunda da área automobilística e aeroespacial, com produtos em uso na divisão elétrica de um grande cliente no Brasil. O plano atual é divulgar o conceito de fábrica digital, partindo dos dados de projeto que alimentam uma biblioteca de parâmetros que vai sendo, aos poucos, aperfeiçoada para depois instruir a partida real das instalações, com economia de tempo no projeto e na atualização da documentação. Além disso, a empresa adquiriu uma parte da antiga divisão de engenharia da Hoechst especializada em desenho de processos e scale up, com forte presença na Europa. Segundo o engenheiro, esses trabalhos começam a ser oferecidos ao Brasil, especialmente na área química.

Um diferencial da Siemens consiste na possibilidade de integrar as operações de laboratório com a planta comercial. “Temos um software de gerenciamento laboratorial modular para a criação de novos produtos, pelo qual podem ser enviadas formulações diretamente para a área de produção”, comentou Albuquerque. Esse sistema é comandado por um PCS7 que conversa naturalmente com o controle da produção.

Química e Derivados, Carlos Fernando Albuquerque, engenheiro do setor de DCS, batch e gerenciamento de ativos, dentro da área de automação de processo, Automação - Sistemas avançam para unificar controle de processos e de energia
Carlos Fernando Albuquerque: controle integrado permite economizar

A intercomunicação do DCS com níveis superiores também é facilitada. Aliás, o nível MES recebe os dados do processo e dispara as ordens de retrabalho ou prosseguimento, considerado um passo intermediário para a comunicação com sistemas corporativos (ERP). “O MES pode ser trocado por um DCS ‘gordo’, com um computador em paralelo à CPU do controle para armazenar dados de processo por cinco anos e realizar algumas funções, mas não é PIMS”, comentou. Há meios de garantir a rastreabilidade pelo DCS, em casos específicos. “Planejamento da produção e análise operacional é tarefa típica de MES”, admitiu. São tarefas muito pesadas para o DCS, mais afeito a observações em tempo real. Ele comentou que alguns sistemas de ERP também concorrem para assumir funções de MES, exigindo o uso de protocolos abertos no DCS para o envio de dados. Isso pede a colocação de programas de segurança, impedindo o acesso direto ao controle operacional.

Uma vantagem direta de integrar o controle da elétrica ao processo pode ser obtida na redução do consumo de energia nos horários de pico, nos quais o custo é mais elevado. Áreas não-críticas, que não afetem o processo, podem ser desligadas, pelo DCS geral. “Usinas sucroalcooleiras usam sistemas desse tipo, porque elas também geram eletricidade”, comentou. Siderúrgicas, idem.

A Siemens oferece pacotes de soluções para facilitar a migração de sistemas dos concorrentes para sua plataforma, podendo usar os protocolos Hart e Fieldbus Foundation. “Não é preciso parar tudo para arrancar o sistema existente e implantar o nosso”, comentou.

Sem fio – A comunicação sem fio (wireless) entre instrumentos de campo e o controle do processo ganhou confiabilidade e passou a ser vista como uma alternativa viável. “É uma nova ferramenta para o setor, mas é preciso antes verificar qual o benefício que pode levar aos clientes”, recomendou Nelson Ninin, da Yokogawa, que atesta a expansão do mercado dessa tecnologia. Para ele, a técnica permite reduzir investimentos nas fábricas pelo menor uso de cabos e de suportes (pipe racks), oferecendo um desenho mais limpo para o projeto. Mas, em situações nas quais já exista uma rede elétrica para alimentar a instrumentação, não faz sentido investir em wireless.

“A tecnologia wireless é encantadora, mas é preciso verificar o que traz de vantagens”, concordou Leopoldo dos Santos, da Emerson. Basicamente, são aplicados aos processos os mesmos instrumentos, porém os fios são substituídos por transmissores de sinais de rádio, usando o protocolo Wireless Hart. O especialista aponta três linhas de aplicação: a primeira, mais tradicional, está ligada a medições e monitoramento em locais remotos, sem energia disponível. É o caso de longas tubulações e estações de tratamento de água e efluentes, nas quais são adotadas soluções de telemetria com unidades terminais remotas, ligadas por rádio ou ethernet, com baterias.

Um segundo tipo é o de instalações remotas, porém com energia disponível. Nesses casos, é sempre possível usar comunicação via linha celular GSM. A terceira e mais nova situação consiste na eliminação de fi os dentro de fábricas, usando o protocolo Hart mais recente, que evita interferências e obstáculos físicos, como um caminhão que estacione em frente ao instrumento. “Usamos redes auto-organizáveis com redundância, nas quais os instrumentos inteligentes conversam entre si e determinam qual o melhor caminho para estabelecer uma conexão segura com o sistema de controle central”, explicou Santos, salientando que há vários níveis de segurança a selecionar.

Instalações industriais sem fio podem ter o custo de instrumentação reduzido em 90%. Mas, segundo o especialista, a melhor vantagem está na possibilidade de colocar instrumentos em locais críticos. “Dá para colocar um transmissor de temperatura dentro de um forno, local onde os fios derreteriam, ou em pontos da fábrica de difícil acesso ou, ainda, em áreas classificadas”, explicou. A Emerson tem transmissores de baixa energia certificados para áreas críticas, dotados de baterias blindadas que podem ser trocadas no local, sem nenhum perigo. O Brasil começa a investir no uso de sistemas wireless, superando a fase inicial de alta resistência por parte dos clientes. “Já vendemos uma instrumentação completa wireless para uma petroquímica na Venezuela”, comentou. Essa tecnologia está em fase de crescimento em todo o mundo. Cintra, da ABB, considera interessante a tecnologia de comunicação sem fio, porém lamenta a falta de padronização mundial. “Há algumas ilhas de mercado nas quais isso vai crescer, como na aquisição de dados em locais remotos, no caso de análises de vibração em equipamentos rotativos”, mencionou. Sua adoção será determinada pelas vantagens que proporcionar aos usuários. A Siemens também acompanha a evolução da tecnologia wireless e suas aplicações. “Temos como oferecer essa alternativa e incorporá-la aos sistemas”, disse Albuquerque.

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