ENG-ENGENHEIRO
DE AUTOMAÇÃO
IMPLANTAÇÃO DOS
SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO
PROJETO - DEFINIÇÃO
Segundo o PMI (Project Management Institute - PMBoK®-2004) a
definição é: “projeto é um esforço temporário empreendido para criar
um produto, serviço ou resultado exclusivo”. Para alcançarmos
resultados satisfatórios na realização de projetos de investimento,
algumas premissas deverão ser atendidas , sendo elas:
Custo;
Prazo;
Escopo; e
Qualidade.
IMPLANTAÇÃO DOS SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO
Para que seja possível chegarmos ao êxito na implantação de novos
empreendimentos de automação de processos, entendemos ser preciso
definir como iremos iniciar, planejar, executar, controlar e encerrar
nossos projetos. Em cada uma destas fases deverão ser gerados
documentos específicos com a finalidade de garantir que o projeto inicie
e termine dentro do prazo, com custos adequados e tendo como
produto o escopo definido com a qualidade esperada.
PROJETOS – PORQUE FRACASSAM?
-
-
ORÇAMENTO INADEQUADO:
Estimativa de malhas inadequadas no Projeto Conceitual, que se
mostrará insuficiente após emissão do Projeto Básico;
Preços unitários de materiais e equipamentos defasados
(transmissores, válvulas de controle e on-off, cabeamentos,
infraestrutura de bandejas e envelopes, SDCDs, SCMDs, etc...)
Quantitativos destes mesmos materiais insuficientes;
Estimativa de homem hora de projeto e de montagem aquem da
necessidade.
- Estimativa de homem hora de testes aquem da necessidade.
PROJETOS – PORQUE FRACASSAM?
META NÃO CLARAMENTE DEFINIDA
 Escopo de Contratos deficiente. Um projeto em especial em
Refinarias de Petróleo é levado a cabo por uma série de Contratos.
Todo contrato possui o que se chama de “Escopo”. Escopo são as
obrigações e serviços que a Contratada DEVE executar. Se a
descrição não inclui tudo que se pensou, ou se a soma dos diversos
contratos não resulta no projeto, temos problema.
 É neste momento que ocorrem os contratos emergenciais ou
“aditivos” contratuais, feitos muitas vezes as pressas sem uma
avaliação adequada de qualidade e custo.
 Normalmente geram atrasos ao projeto. E também inadequações de
qualidade.
PROJETOS – PORQUE FRACASSAM?
COMUNICAÇÕES INEFICIENTE
 Um projeto Planejado de forma “perfeita” não seria tão sensível a problemas
de comunicação. Mesmo assim um processo de comunicação formal seria
necessário para que as etapas de aprovação dos contratos fossem realizadas
nos prazos necessários.
 Ocorre que plano é uma “trilha” e não um “trilho” e é natural que desvios
ocorram. O Plano de Comunicação deve estar apto a direcionar as
comunicação de mudanças de escopo, cronograma, custo, etc... prontamente
e as pessoas que necessitam da informação. Caso a comunicação seja falha
ocorrerão retrabalhos e gaps as vezes críticos para o sucesso de um projeto.
 Um acréscimo de custo sem a devida revisão no orçamento pode tornar um
gerente de projeto insustentável. Uma alteração de cronograma pode levar a
mobilização de um contingente de montadores antes do necessário gerando
custo e ociosidade. Ou depois do necessário gerando atrasos.
PROJETOS – PORQUE FRACASSAM?
EQUIPE POUCO PREPARADA PARA O DESAFIO
 A composição de uma equipe de projeto é uma arte. A busca de
profissionais adequados é difícil, em especial na atual conjuntura
brasileira de crescimento. Esta é uma das razões do Prominp.
 Sempre existe de fato um “pool” de profissionais e de outro lado
requisitos de qualificação. É necessário pesar características
individuais, riscos de determinados perfis profissionais, montando
um “time” capaz de fazer a tarefa.
 A função do gerente de projetos é conhecer as deficiências e
monitorar o andamento dos trabalhos com foco na percepção dos
riscos de cada membro da equipe.
 Nunca existirá uma equipe perfeita com os perfis exatos em um
projeto que tenha início, meio e fim, já que são mobilizações e
desmobilizações constantes.
PROJETOS – PORQUE FRACASSAM?





PLANEJAMENTO E CONTROLE INADEQUADOS
Sem um plano, não há como um projeto complexo ser conduzido. São
muitas ações interdependentes que devem ser sincronizadas. Podemos
nos dar ao luxo de conduzir uma reforma em nossas casas sem um
plano, mas o número de ações é tão pequeno que, com bastante
atenção, não haverá descompasso.
Um grande projeto as vezes tem milhões de atividades individuais.
Uma das coisas que não se aprende de forma clara é o que é de fato
um PLANEJAMENTO.
O documento mais comumente usado em um Planejamento é o
CRONOGRAMA, mas isto não é suficiente para um projeto ter sucesso.
O Cronograma é somente o “When” dos chamados 5W1H: What,
Where, Why, Who e How. Mais modernamente temos o How much, que
seria o segundo W do 5W2H.
PROJETOS – PORQUE FRACASSAM?





INEXISTÊNCIA DE UM SISTEMA DE NEUTRALIZAÇÃO DE ITENS
DE ALTO RISCO
Um projeto quando é planejado com 5W2H, também está
incompleto.
E se uma determinada entrega não chegar no prazo? E se for crítica
para o cronograma? E se isto significar deixar uma equipe de mil
pessoas ociosas por meses?
Não pensem que isto é teoria, pois já vivenciei diversas vezes na
prática coisas deste porte.
Um projeto bem planejado precisa de um plano de resposta a riscos
e um sistema de mitigação.
Exemplo: Entregas críticas devem ser acompanhadas às vezes
diariamente cada etapa de fabricação e transporte. O conhecimento
do problema antecipadamente, talvez não leve a ter mil pessoas
ociosas, já que se pode retardar a mobilização propositadamente.
PROJETOS – PORQUE FRACASSAM?
FALTA DE COMPROMETIMENTO DAS PRINCIPAIS PARTES ENVOLVIDAS
 Parece uma frase simples mais existe até nomenclatura internacional para




“partes envolvidas”. STAKEHOLDERS.
Stakeholders são todos os que tem algum envolvimento no projeto que
dependem dele ou tem poder de dificultá-lo: diretores, gerente do projeto,
equipe de projeto, clientes, fornecedores, comunidades, áreas de controle do
governo, ambientalistas, etc...
O termo Stakeholders tem sido utilizado mais atualmente para aqueles
envolvidos que realmente tem poder para torná-lo um sucesso ou um
fracasso. Neste sentido a gestão destes indivíduos é um ponto importante na
disciplina de Gestão de Projetos.
Exemplos: Um diretor que vê o sucesso de um determinado projeto como um
ameaça a sua área irá tomar medidas, às vezes não óbvias para dificultá-lo.
Porisso ele deve ser gerenciado para ver as vantagens.
Um órgão ambiental que tem alguma “richa com a empresa” não terá boa
vontade na hora de negociar compensações para emição da Licença de
Instalação.
PROJETOS – PORQUE FRACASSAM?
PROBLEMAS NO PROJETO DE ENGENHARIA
 Sistema ineficiente de controle de revisões de documentação técnica e administrativa.
Imaginem comprar um equipamento com a Folha de Dados desatualizada. Chega o
equipamento e não tem como colocar em operação.
 Não-padronização / não-aplicação de práticas de engenharia, fazendo com que a
unidade tenha riscos operacionais inaceitáveis. Por exemplo um intertravamento de
caldeira que não obedece e norma, gerando situação até ilegal.
 Alto turn-over dos recursos humanos de fornecedores de serviços, em




especial partes do projeto contratado;
Mudança da capacidade operacional da planta, sem revisão de Engenharia;
Falta de Critérios Técnicos de Engenharia e Especificações Funcionais
Padronizadas;
Homologação indevida de fornecedores, que não serão aceitas pela operação
e manutenção.
Documentação final para a Manutenção sem “As-Buit”.
SISTEMAS DE AUTOMAÇÃO DE REFINARIAS
CASA
ANALISADORES
PAINÉIS DE
MÁQUINAS
SCMD
M
configuração
sinal
digital
cabos LIT
I/P
CJA
IHM
SDCD
CLPs
ARA
CJD
LS
VM
STVM
ARD
M
VM
SISTEMAS REFINARIAS – TIPOS DE SINAIS
Sinal digital:
Ótico ou Par trançado (RS 485)
Protocolo Mudbus, Fiedbus Foundation ou Proprietário.
Sinal elétrico:
4-20 mA
4-20 mA com Serial Hart para instrumentos inteligentes
Sinal discreto ligado/desligado, aberto/fechado, etc...
Sinal elétrico para comando:
24 VCC – intertravamento – alta confiabilidade
110 VCA para contatoras de motores até 75 Kw
125 VCC para motores acima de 75 Kw
Sinal pneumático:
Atualmente usado apenas para acionamento de
válvulas e alguns atuadores especiais como
dampers de fornos.
SISTEMAS REFINARIAS – SDCD
SISTEMAS REFINARIAS – SDCD
- O SDCD ou Sistema Digital de Controle Distribuído é a evolução do
controlador de painel. A idéia é de usar computadores dedicados
com entradas e saídas, tanto discretas quanto analógicas, além de
redes de campo e redes de controle para gerenciar e controlar
processos industriais.
- A filosofia do sistema de controle digital distribuído é a de dividir os
equipamentos em vários módulos funcionalmente distintos: processo,
controle, operação, gerenciamento e comunicação.
- O SDCD se compõe de três elementos básicos: a interface com o
processo (integrando os controladores e unidades de aquisição de
dados), a Interface-Homem-Máquina (IHM) e a via de dados (data
highway) que interliga as primeiras.
SISTEMAS REFINARIAS – SDCD
- A concepção original da interface homem-máquina dos SDCDs saiu
da Divisão de Sistemas de Gerenciamento da Honeywell no final da
década de 1970, como resultado de um estudo sobre rotinas de uso
das salas de controle centralizado.
- Como para efetuar um controle eficiente, o operador deve poder
observar continuamente um número de variáveis chaves, detectar
qualquer anomalia no comportamento das mesmas, e tomar medidas
corretivas rapidamente, podendo partir, parar e controlar o processo
manualmente quando necessário, decidiu-se criar telas de grupo de
variáveis, acessadas por uma ou mais tela e que o operador
trabalhasse sentado, como numa cabine de avião, tendo ao seu
alcance todas informações e seus comandos.
- Criou-se assim, a configuração usada até hoje do operador sentado
com um teclado e um monitor a sua frente.
SISTEMAS REFINARIAS – CLP
- O CLP ou Controlador Lógico Programável é o sistema de controle
mais simples dos três aqui mostrados e foi criado inicialmente para
efetuar o controle lógico de variáveis discretas, entretanto
atualmente é usado para praticamente todos os tipos de controle.
- O CLP foi inventado para substituir os relés de um circuito lógico
seqüencial ou combinacional par controle industrial. Por ser
programável, introduziu mais flexibilidade a configuração da lógica.
Basta alterar o software em vez de mudar o hardware, no caso fios e
relés.
- O CLP foi concebido em 1968, a partir de uma especificação da
divisão de hidramáticos da General Motors Co., como o nome de
Modular Digital CONtroller, donde derivou o nome MODICON, de
seu primeiro fabricante. Sua “invenção” foi atribuída a Richard (Dick)
Morley.
SISTEMAS REFINARIAS – CLP
- Nos anos 70s e 80s os CLPs evoluíram muito, de sua concepção
inicial, pois houve uma grande evolução na área de
microprocessadores e de memórias eletrônicos. Nesta evolução se
criou dois principais tipos de CLPs, os modulares e os tipo caixa
única.
- Os modulares são geralmente de maior capacidade e são
expansíveis pela adição de módulos de entradas e saídas. O sistema
é dividido em CPU, Fonte de alimentação, módulo de comunicação e
módulos específicos de entradas, saídas, discretas e analógicas,
seguindo o modelo dos SDCDs.
- Já os do tipo caixa única são para uso em aplicações mais
limitadas, e de custo mais baixo, onde no mesmo módulo, temos a
CPU, Fonte de alimentação, módulos de entradas e saídas e módulo
de comunicação todos integrados.
SISTEMAS REFINARIAS – CLP
- Quanto a linguagens de programação, os CLPs são muito conhecidos pela
linguagem “ladder diagram” ou diagrama de escada.
- Apesar de o ladder ser a linguagem mais usada, vários fabricantes foram
criando suas próprias linguagens de programação de CLPs.
- Entretanto, hoje existe a norma IEC-61131-3 que define cinco padrões de
linguagens a fim de permitir maior portabilidade de programas entre
diferentes plataformas.
- As cinco linguagens são:
a) Histograma de Contatos (ladder diagram)
b) Diagrama de Blocos Funcionais (Functional Block Diagram)
c) Mapa de Seqüência Funcional (Sequential Function Chart)
d) Texto Estruturado (Structured Text)
e) Lista de Instruções (Instruction List)
SISTEMAS REFINARIAS – CLPs DE MÁQUINAS
CLP
Compressor
Turbina
- A maioria dos CLPs hoje em projetos da Indústria do Petróleo são
projetos padronizados e fabricados junto com as máquinas
(compressores, turbinas), incluindo controle e intertravamento.
- Os controles não são de processo e sim de máquina tipo rotação, antisurge (reinjeção de gás para manter fluxo mínimo), etc...
- Os intertravamentos são em geral desligamento por sobrerrotação,
temperatura de mancal, vibração, outros...
SISTEMAS REFINARIAS – CLPs “PROJETADOS”
SDCD
CLP
- Alguns CLPs não são necessariamente padrões de fabricantes e podem
ser desenvolvidos especificamente para o projeto. Na maioria das vezes
são instalados junto aos SDCDs, na CCL. Comunicação Modbus RS485.
- O mais comum são para Fornos de Aquecimento. São equipamentos
que utilizam chama em câmara de combustão e o hidrocarboneto é
aquecido em tubulações, muito parecido com caldeiras.
- O intertravamento segue a lógica de proteção contra explosão: pressão
do combustível, sensor de chama, etc..., normalmente desligando o forno.
SISTEMAS REFINARIAS – CLP
Nas figuras a seguir, temos exemplos de cada um dos tipos de
linguagem de programação para CLPs.
Texto Estruturado (Structured Text)
SISTEMAS REFINARIAS – CLP
Histograma de Contatos (Ladder Diagram)
-A
SISTEMAS REFINARIAS – CLP
Lista de Instruções (Instruction List)
SISTEMAS REFINARIAS – CLP
Diagrama em blocos funcionais
SISTEMAS REFINARIAS - STVM
VM
VM
VM
VM
CCL
VM
MASTER
STATION
VM
SDCD
NO CAMPO: Normalmente RS 485. Novos projetos em estudo cabo ótico.
Rotork e Limitor: Protocolos proprietários.
Coester: Informa ter Protocolo Universal, mas ainda não testado na PB.
MASTER STATION PARA SDCD: Modbus RS 485. A Master Station se
encarrega da conversão do Protocolo da rede para Protocolo do SDCD.
SISTEMAS REFINARIAS – PROTOCOLOS
-
Os protocolos de comunicação digital são “idiomas”
que os transmissores conversam entre si ou com os
sistemas digitais. Hoje existem mais de vinte protocolos
em uso nas indústrias. Alguns exemplos são HART,
FOUNDATION FIELDBUS, MODIBUS, PROFIBUS PA,
PROFIBUS DP, ASI, DEVICE NET, DEVICE BUS,
INTERBUS, etc.
-
Neste material mostraremos uma rápida visão dos dois
protocolos mais usados em Refinarias que são o HART
e o Foundation Fieldbus.
SISTEMAS REFINARIAS – PROTOCOLO HART
-
O protocolo HART (Highway Address Remote Transducer), um
sistema que combina o padrão 4 a 20mA com a comunicação digital. É
um sistema a dois fios com taxa de comunicação de 1200 bits/s (BPS)
e modulação FSK (Frequency Shift Keying). O Hart é baseado no
sistema mestre escravo, permitindo a existência de dois mestres na
rede simultaneamente.
- As vantagens do protocolo Hart são as seguintes:
Usa o mesmo par de cabos para o 4 a 20mA e para a comunicação digital;
Usa o mesmo tipo de cabo usado na instrumentação analógica;
Disponibilidade de equipamentos de vários fabricantes.
-
As desvantagens são que existe uma limitação quanto à velocidade de
transmissão das informações, e que não economiza cabeamento
(precisa-se de um par de fios para cada instrumento).
SISTEMAS REFINARIAS – FIELDBUS FOUNDATION
LIT
PIT
TIT
LIT
PIT
TIT
LIT
PIT
TIT
SDCD
- A tecnologia para rede já existia a muito tempo, mas demorou décadas
para que os fabricantes de transmissores produzissem um protocolo
único que pudesse permitir a comunicação.
- Em novos projetos substitui os transmissores, com exceção aos
dedicados a intertravamento. Além da óbvia economia de cabos, permite
mais facilmente a adoção de inteligência (calibração, etc…)
- De fato são inúmeras ilhas, com malhas afins, que permitem muitas
vezes adoção de estratégias de controle sofisticadas fora do SDCD.
SISTEMAS REFINARIAS – FIELDBUS FOUNDATION
SISTEMAS REFINARIAS – FIELDBUS FOUNDATION
- O Foundation Fieldbus (FF) é um protocolo padrão de comunicação
digital criado pela Fieldbus Foundation. Ele é bidirecional e interliga
equipamentos inteligentes de campo com sistema de controle ou
equipamentos localizados na sala de controle, conforme mostra a
figura abaixo.
- Este padrão permite comunicação entre uma variedade de
dispositivos, como: transmissores, válvulas, controladores, CLPs, etc.
Estes dispositivos podem ser de fabricantes diferentes
(Interoperabilidade), e com controle distribuído (cada instrumento tem
a capacidade de processar um sinal recebido e enviar informações a
outros instrumentos para correção de uma variável - pressão, vazão,
temperatura, etc).
- Uma grande vantagem deste protocolo é a redução do número de
cabos do controlador aos instrumentos de campo - apenas um par de
fios é o suficiente para a interligação de uma rede FF com até 16
instrumentos, quando alimentados diretamento do barramento e até 32,
quando forem a quatro fios.
SISTEMAS REFINARIAS – SCMD
SCMD
PAINEL
MOTORES
- O SCMD ou Sistema de Controle e Monitoração Distribuído, nada mais é
do que um SDCD dedicado ao uso na área elétrica. O SCMD executa
remotamente o comando e supervisão de diversos dispositivos, como
geradores, motores, disjuntores, transformadores, chaves seccionadores
e proteções elétricas. Executa também funções complexas, como
rejeição e reaceleração de cargas, registro seqüencial de eventos,
controle de demanda e fator de potência.
SISTEMAS REFINARIAS – SCMD
-Fisicamente o SCMD fica próximo aos painéis dos motores para
permitir que os comandos sejam facilmente implementados.
- O SCMD recebe as informações de ligado/desligado e disponível/não
disponível, através de rede. A disponibilidade considera a existência de
tensão na gaveta, estar ou não inserida, e a possibilidade no balanço
elétrico daquele consumo de energia dadas circunstâncias do
momento.
- A função do SCMD é também realizar um tipo de intertravamento
decidindo o desligamento instantâneo de agrupamentos específicos de
motores, dado um evento de indisponibilidade, assegurando que a
queda não se propague para toda a Refinaria.
CONTROLE
CONTROLE
CONTROLE
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
VÁLVULAS DE CONTROLE DIMENSIONADAS AQUÉM OU ALÉM
DE SUAS CAPACIDADES
FLUIDO SAINDO
FLUIDO ENTRANDO
PLUG
SEDE
Característica da válvula
é obtida no projeto do
design tanto do obturador
como da sede:
- IGUAL PERCENTAGEM
- LINEAR
- ABERTURA RÁPIDA
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
100
% VAZÃO
100
VÁLVULA
LINEAR
0
% ABERTURA
100
VÁLVULA
IGUAL
PERCENTAGEM
100
% VAZÃO
% ABERTURA
0
% ABERTURA
100
As características da válvula se
referem a um teste com
pressões constantes nos
flanges de entrada e saída. Não
reflete o comportamento real
quando inserida em sistema
com tubulação e bomba.
VÁLVULA
ABERTURA
RÁPIDA
0
% VAZÃO
100
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
100
% VAZÃO
VÁLVULA
IGUAL
PERCENTAGEM
10
0
efeito da perda
de carga e
curva da
bomba
% ABERTURA 100
Quando uma válvula é colocada em uma tubulação, o fluído, ao longo do
seu percurso, perde pressão. Assim, a diferença de pressão disponível nos
dois flanges da válvula é menor, fazendo com que a vazão real na mesma
reduza drasticamente, em especial quando se tentam vazões altas com
aberturas altas das válvulas.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
Em geral o fluido é deslocado através de bombas. O comportamento destes
equipamentos quase sempre é uma curva em que, para vazões baixas, temse pressões altas. E para vazões altas têm-se pressões baixas. Isto acentua
a distorção da curva da válvula de forma parecida com a perda de carga.
Desta forma, quando existe muita perda de carga em tubulação, e efeito de
curva de bomba significativo opta-se sempre por válvula do tipo igual
percentagem, que permite uma linearização adequada entre o sinal de
abertura enviado a válvula, e a vazão real no processo.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
É importante observar que a adoção deste tipo de estratégia para obter
controles mais eficientes faz com que a capacidade da válvula seja reduzida. A
figura mostra claramente que, naquele caso, a válvula terá de fato apenas 10%
da capacidade original nominal. Ou seja, ela toda aberta terá uma passagem de
10% da vazão nominal, obtida em laboratório, sem perda de carga e efeito de
bomba. A curva resultante será então transformada como segue:
% VAZÃO
100
% VAZÃO
10
VÁLVULA IGUAL
PERCENTAGEM
LINEARIZADA
10
0
% ABERTURA
100
0
% ABERTURA
100
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
A literatura tradicional aborda a linearização de uma válvula igual
percentagem, mas não esclarece a perda de capacidade real da
mesma. Esta tem sido fonte constante de erros de instrumentação,
originários da uma engenharia básica deficiente e despreparada.
A detecção deste problema ocorre em geral no “start-up” da planta. A
solução de contorno está normalmente na aquisição de uma válvula de
tamanho maior já que para obter-se CVs maiores exige-se furos
maiores na sede da válvula. Somente válvulas de maior diâmetro
conseguem na maioria das vezes este efeito. É atraso certo na partida
da unidade.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
É importante ressaltar o perigo e de fato um erro recorrente, a utilização
de válvulas lineares em sistemas com bombas e perda de carga. As
distorções acabam por transformar a característica real em uma válvula
de abertura rápida. Ou seja, já no inicio da abertura tem-se vazões
elevadas, e no final abre-se muito para terem-se pequenos acréscimos de
vazão.
Esta distorção é fonte freqüente de instabilidades em malhas de controle
que acabam por tornarem-se oscilantes em uma parte da operação, e
muito lentas na outra. A sintonia de sistemas de controle deste tipo tornase muito difícil e obriga os operadores a colocarem seguidamente o
controlador no manual.
Nem se fala na válvula de abertura rápida que deve ser usada somente
para sistemas on-off. Onde se quer a vazão máxima no menor prazo.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
MEDIDORES MAL CALIBRADOS OU COM RUÍDO OU SUB/SOBRE
DIMENSIONADOS
- Problemas de calibração em geral não são causadores de atraso em
partidas de unidades.
- Mas podem inserir riscos de acidentes muitas vezes graves. Ou setpoint incorreto em intertravamento de equipamentos críticos pode levar
que o sistema não se desloque para a condição de segurança
esperada.
- Há responsabilidade civil em erros deste tipo que levem a acidentes
com lesão ou morte.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
CASO DO MEDIDOR DE NÍVEL
DO TUBULÃO DE CALDEIRA
chaminé
vapor
entrada
água
tubulão
água
parede dágua
mistura água/vapor
baixa densidade
escoamento natural
chama
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
displacer
LIT
- A medição de nível de água do tubulão é uma das
variáveis mais críticas para a segurança de uma
caldeira.
- Originalmente as malhas de intertravamento eram
projetadas com chaves fim de curso, atuando em
relés dedicados a tarefa de desligar a caldeira.
LIC
I
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
- Nos projetos mais modernos, com a evolução da confiança nos CLPs,
adotou-se o projeto destes intertravamentos de forma totalmente
eletrônica.
- Devido ao risco de falhas destes CLPs, adotou-se a prática de
sistemas triplamente redundantes. Votação 2 de 3.
- Para isto, necessitou a existência de três transmissores
independentes, enviando sinal para um CLP triplamente redundante.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
CASO DA PARTIDA DE CALDEIRA
- Durante partida da caldeira, após todos os testes, já no início da geração de
vapor, ocorre inundação e envio de água para a rede de vapor. Com risco de
destruição de palhetas das turbinas. O sistema foi parado a tempo graças a
experiência de operadores após golpe de aríete ocorrido em flange de filtro.
- A investigação detectou falha no procedimento de calibração dos medidores
de nível do tubulão. Como a falha foi no procedimento, o fato se estendeu para
os três medidores que atuavam no intertravamento.
- O instrumentista havia calibrado o displacer para água a temperatura
ambiente, considerando uma densidade próxima de 1,0. Mas a água
em operação, encontrava-se a densidade muito inferior, já que a
temperatura era de 280oC.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
MALHAS DE CONTROLE FUNCIONANDO MELHOR EM MODO
MANUAL QUE EM MODO AUTOMÁTICO
 Malhas com tempo morto não considerado no Projeto Básico.
 Controles multivariáveis tratados como malhas separadas.
 Sintonias mal resolvidas por falha de comunicação entre operação e
instrumentação.
 Não linearidades não avaliadas no Projeto Básico.
 Não linearidades causadas por características de válvulas.
 Ausência de Controles do Tipo Cascata como forma de minimizar não
linearidades.
 Falta de Criatividade no Projeto Básico para adoção de estratégias de
controle fora das convencionais.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
TEMPO MORTO
chaminé
vapor
tubulão
PIT
água
esteira
chama
- sensor de peso
- sensor velocidade
FLUXO
COMBUSTÍVEL
moinho
ar
PIC
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
TEMPO MORTO - CASO CALDEIRA RIOCELL
 Tempo morto gerado pela baixa velocidade de resposta devido
ao tempo para alimentar carvão, moer e injetar na câmara de
combustão.
Na década de 80, havia um operador dedicado a ficar o dia
inteiro
SOLUÇÕES:
 Compensador de Tempo Morto – Melhora a performance do
controle, mas continua uma malha extremamente lenta.
 Malhas feed forward: Necessidade de estudos profundos de
quais as ações da planta causariam demanda maior ou menor de
vapor, afetando a pressão.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
Incremento da
velocidade dos
rolos da secagem
de bobinas de
celulose
INV
k2
1+τ2s
vapor
k1
1+τ1s
+
FLUXO
COMBUSTÍVEL
PIT
PIC
A função do feed-foward é antecipar o que irá acontecer.
 O projeto da malha em geral baseia-se no inverso da dinâmica daquela
variável. Ou seja, tenta reproduzir exatamente uma neutralização do efeito na
pressão.
 Na prática nunca é perfeita e a malha feed-back acaba por fazer as
pequenas correções, e as duas ações são de fato somadas.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
SISTEMAS DE PRIMEIRA ORDEM
So(t) água salgada
S(t) concentração
de sal na saída
S(t)
t=0
saída
água pura vertedor
deionizada
k
ganho
T constante
de tempo
entrada
degrau
So(s) G(s) =
k
Ts + 1
S(s)
saída
primeira ordem
t
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
So(t)
S(t)
So(s) G (s) =
1
k1
T1s + 1
G2(s) =
k2
T2s + 1
SISTEMAS DE
SEGUNDA ORDEM
S(s)
S(t)
So(s) G(s) =
k
T2s + 2ζTs + 1
S(s)
t
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
SISTEMAS DE ORDEM “N”
So(t)
S(t)
S(t)
θ
t
Aproximado por um
sistema de segunda
ordem com tempo
morto.
So(s) G(s) =
S(s)
ke-θs
T2s + 2ζTs + 1
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
CONTROLE MULTIVARIÁVEL
 Típica coluna de destilação.
 Pureza do produto leve
controlada pela temperatura de
topo. Já do produto pesado pela
temperatura de fundo.
 Cada vez que se aumenta o
vapor para aumentar a
temperatura de fundo, a de topo
é afetada, sendo um sistema
multivariável bastante acoplado.
 Quando de resfria o topo
ocorre o mesmo com o fundo.
 As respostas nas malhas não
afins são lentas, dificultando
adoção de controles tradicionais.
TIC
1
água de
resfriamento
TIT
produto
leve
carga
TIC
2
vapor de
aquecimento
TIT
produto
pesado
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
MALHA SIMPLES
 Medição de temperatura é retroalimentada no controlador com sinal
negativo.
 Controlador compara com a temperatura desejada (set-point) e define
qual abertura da válvula deve ser adotada para a correção.
 Com uma posição nova da válvula, o processo irá levar a temperatura
a um novo patamar, que será novamente comparado.
 Em controles analógicos, este processo é contínuo, o que define a
natureza do controlador PID.
_
+
set-point
temperatura
erro
Gc1
abertura da
válvula
Gp11
temperatura
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
_
+
E1
Gc1
V1
Gp11
+
T1
Gp12
Gp21
+
E2
_
Gc2
V2
Gp22
+
T2
Gp12 bastante mais lenta em relação a T1 do que Gp11. Porque existem uma
enormidade de pratos a serem vencidos pelo vapor até chegar ao topo da
torre.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
_
+
+aberturas
Gc1
D21
válvulas
Corrigidas
V 1 e V2
D12
+
_
Gc2
Gp11
+
T1
Gp12
Gp21
+
Gp22
+
T2
D21 e D12 são funções com características inversas e ao mesmo tempo
diretas dos processos Gp. Por exemplo D21(s) = - Gp21(s)/Gp22(s).
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
As interações de controle da figura anterior podem ser representadas
por um sistema matricial conforme abaixo:
T1
Gp11
Gp12
=
T2
x
Gp21
Gp22
Para o controle fica:
V1
Gc11
Gc12
=
V2
E1
x
Gc21
V1
Gc22
E2
V2
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
- Note que D21/12 e Gc1/2 são projetos de Gc11/12/21/22. Para matrizes
de ordem 3 ou mais o usual é a OTIMIZAÇÃO numérica digital on-line.
- Na notação vetorial, a solução matemática para a malha fechada fica:
T
T*
=
1
1 + Gc.Gp
- Sendo T* o vetor de perturbações de temperatura.
- Todas as variáveis são desvios neste equacionamento.
- Note que Gc.Gp após multiplicadas e somadas com 1, ainda são
matrizes. Dependendo do número de variáveis a inversão das
mesmas é complexa para a solução desta equação diferencial
somente factível de forma numérica.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
EXEMPLO DE OTIMIZAÇÃO EM UNIDADE DE REFINO DE PETRÓLEO
- Uma Refinaria tem como objetivo adquirir o petróleo e transformá-lo
em produtos tais como GLP, nafta, gasolina, querosene, diesel, óleo
combustível, asfalto e enxofre. Também produtos especiais em
unidades especificas tais como propeno, coque, óleos lubrificantes,
parafinas, etc...
- Não somente nas Refinarias brasileiras, mas também em países
desenvolvidos, muitos dos equipamentos antigos tornam-se limitantes
do processamento. E são em geral equipamentos e sistemas caros, os
quais tornam-se inviáveis de serem substituidos.
- Nestes casos, sistemas de otimização são implantados para que,
mesmo com tais limitações, possa aquela unidade proporcionar o
máximo de produção e rentabilidade.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
- O exemplo a seguir refere-se a um trabalho específico de uma
Dissertação de Mestrado, de uma parte da REFAP que executa o
fracionamento de produtos leves após Craqueamento Catalítico.
- Até o momento somente estava sendo abordado o controle
multivariável aplicado a estabilização. De fato a otimização é um
conceito genérico na disciplina de controle em que o objetivo é atingir
algo desejável para um processo industrial. Os objetivos podem ser
muitos, mas basicamente se dividem em dois principais:
- estabilização,
- maximização econômica.
- A maximização econômica envolve o conhecimento profundo do
processo e suas implicações financeiras e de mercado.
- Por exemplo maximizar a produção de diesel em uma refinaria de
petróleo, em detrimento de outros produtos, se isto significar maior
ganho financeiro para a empresa.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
OTIMIZAÇÃO COM RESTRIÇÕES
- É a forma mais usual de otimização na Indústria do Petróleo.
- Baseia-se no conceito de que sempre haverá oportunidades de
ganhos econômicos pela adoção de ajustes on-line nas variáveis de
processo. E quanto mais rápido forem implementadas maior será o
retorno.
- Em geral existe algum equipamento limitante da maximização de um
produto, ou mesmo no aumento do processamento. Como o processo
é dinâmico e as condições (composição da carga, temperatura,
disponibilidade de vapor, etc...) vão variando, “aparecem” janelas que
permitem que novos parâmetros (pressão, temperatura, etc...) possam
ser definidos, permitindo “tirar leite de pedra”, já que este equipamento
limitante pode ter ficado com folga.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
OTIMIZAÇÃO COM RESTRIÇÕES
- Ocorre que, quando se tenta chegar aos limites de uma unidade,
também surgem outras restrições que podem impedir a maximização.
Devem ser monitoradas e controladas já que via de regra são situações
que envolvem segurança.
- De fato a otimização seria o que se esperaria de um operador “perfeito”.
Sempre vigilante as possibilidades de aumentar o processamento,
conhecendo profundamente as restrições de cada equipamento, e
atuando imediatamente ao surgir oportunidades de ganho.
- Ocorrem três problemas quando se analisa um ser humano real:
- Não é factível o nível de conhecimento parametrizado e
quantificado necessário para a decisão de alterar o processo.
- Mesmo que tivesse o tempo de resposta seria lento.
- Sempre existirá risco de infringir uma questão de segurança
desconhecida pelo operador.
UNIDADES DE REFINO.
PETRÓLEO
Destilação
Atmosférica
RESÍDUO
ATMOSFÉRICO
Destilação
a Vácuo
GASÓLEO
Craqueamento
Catalítico
GÁS
DIESEL
GÁS
GLP
ÓLEO
GLP
COMBUSTÍVEL
NAFTA PETROQ
GASOLINA
QUEROSENE
DIESEL
DIESEL
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
CRAQUEAMENTO CATALÍTICO
- A automação ou controle é ensinada normalmente abordando conceitos
matemáticos complexos. O objetivo aqui será simplificar ao máximo a
matemática e concentrar-se no problema a ser resolvido pela automação.
- A destilação é um processo físico de separação dos componentes já
pré-existentes no petróleo. A destilação a vácuo possibilita então a
separação física dos componentes mais pesados.
- Após os pesados estarem separados, parte dele, em especial o que
chamamos de gasóleos, devem sofrer processo químico para que se
produzam novamente componentes leves de valor comercial.
- O Craqueamento eleva a temperatura destes gasóleos a mais de 400oC
e mistura com um catalisador, permitindo que as macromoléculas sejam
“quebradas”, em pequenas, gerando novamente gás, GLP, gasolina e
diesel. Após isto então esta mistura deve ser fracionada em sistemas do
tipo destilação. Então ocorre a separação física exatamente como antes.
Fluxograma Geral da FCC
V-305
Gasóleo + RAT
FRACIONADORA
PRINCIPAL
LCO
RISER E
REGENERADOR
(CONVERSÃO)
gases
quentes
quench
OCLA
DEBUTANIZADORA
GLP
gasolina
GLP +
GLP
nafta
gasolina
nafta
ABSORVEDORA
PRIMÁRIA E
RETIFICADORA
nafta de
absorção
gás
combustível
RECUPERAÇÃO DE GASES
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
CRAQUEAMENTO CATALÍTICO – RECUPERAÇÃO DE GASES
- Após saírem do Conversor (Craqueamento), os gases são
primeiramente separados grosseiramente na Fracionadora Principal.
- Os produtos de topo, tanto líquido (próximo a gasolina) como gasoso
(próximo de GLP), vão então para a Unidade de Recuperação de Gases.
- Tanto este líquido como este gás são impuros e não podem ser
chamados de gasolina e GLP. A gasolina está muito contaminada de
gases, e os gases muito contaminados de gasolina.
- A Recuperação de Gases é composta pelo vaso de carga, compressor
em dois estágios, retificadora, absorvedora primária e debutanizadora.
- A Retificadora tem o objetivo de permitir que a mistura gasolina e GLP
de fundo esteja isenta de gás, o que é mensurado pelo teor de H2S.
- A absorvedora Primária tem como objetivo remover o máximo de GLP
do gás combustível, já que o primeiro possui valor comercial alto.
- A Debutanizadora separa gasolina de GLP.
Carga
V-305
V-343
FIC
34347
Primeiro Estágio
de Compressão
Segundo Estágio
de Compressão
Nafta de Absorção
Gás Combustível
(GC)
PIC
39391
ABSORVEDORA
PRIMÁRIA
TIC
34344
TIC
34343
V-344
RETIFICADORA
TIC
34048
gasolina
Nafta + GLP
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
ABSORVEDORA PRIMÁRIA E RETIFICADORA
- Estes dois equipamentos, somados ao vaso de carga e sistema de
compressão, compõem o sistema em estudo a ser otimizado.
- O sistema possui cinco controles básicos conforme mostrado na figura
anterior. São controladores PIDs convencionais.
- A nafta de aborção é injetada para remover o máximo de GLP dos gases
que sobem, mas está limitada em quantidade para que a torre não inunde.
- A pressão do sistema é controlada pela saída de gás combustível, mas
seu set afeta diretamente a potência exigida dos compressores.
- A temperatura do vaso intermediário (344), é chave para que não se
permita que vá muito gás para a absorvedora primária, mas se for muito
baixa pode gerar muito líquido, inundando a retificadora.
- A temperatura da entrada da retificadora é então aumentada com
objetivo de impedir a ida de leves em excesso para este sistema.
- A temperatura de fundo da Retificadora é controlada para impedir que a
mistura gasolina GLP possua gases. O limite é o teor de H2S.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
MODELO DE OTIMIZAÇÃO
- Na figura a seguir observamos a inserção de controladores em um nível
hierárquico superior ao regulatório. Portanto em nível supervisório.
- A otimização proposta não terá objetivo de estabilização e sim de
minimização da perda de GLP no gás combustível.
- Pelo conhecimento do processo, e por avaliações detalhadas
elaboradas neste trabalho de mestrado, pode-se provar que é no bom
fracionamento e na utilização da unidade em seu limite, que é possível a
máxima recuperação de GLP.
- Assim os controladores supervisórios tem como meta levar a unidade a
seus limites que são:
- Potência dos Compressores,
- Vazão de líquido na Retificadora (inundação),
- Vazão de Líquido na Absorvedora Primária (inundação,
- Vazão de Gás na Retificadora (arraste),
- Vazão de Gás na Absorvedora Primária (arraste),
- Teor de H2S na mistura gasolina GLP (especificação).

FIC
34347
PIC
39391
CP
set point
POT
set point

CP
TIC
34344
FIC34359
set point
CP
FIC34344
CP
V-344
TIC
34343
LIQRET
set point
CP
set point
GASREB
TIC
34048
CP
H2SFUN
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
MODELO DE OTIMIZAÇÃO
- Estes controladores supervisórios terão como tarefa gerar set-points
para os controles regulatórios. Informar quais as melhores possibilidades
de operação para a planta, que levem a menor perda de GLP.
- A unidade então estará sempre buscando oportunidade de:
a) Trabalhar na máxima Potência dos Compressores. Se a carga diminui,
aumenta a pressão já que houve folga, para permitir mais condensação de
GLP. Se a carga aumenta diminui a pressão, mas perdendo mínimo GLP.
b) Trabalhar com as máximas vazões de gás e líquido nas Retificadora e
Absorvedora Primária, já que isto significa mais fracionamento e mais
Teor de H2S na mistura gasolina GLP (especificação).
c) Máxima nafta de absorção para impedir fuga de GLP.
d) Máxima temperatura de fundo da Retificadora para garantir a
especificação da gasolina GLP e máximo fracionamento.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
Nas figuras a seguir temos de forma sintética, as principais variáveis:
GASV305 - Vazão de gás para compressore. Equivale a carga gasosa da
unidade.
LIQV305 - Vazão de líquido flow para Absorvedora Primária. Equivale a
carga líquida da unidade.
PIC30301 - Pressão do Vaso de Topo da Fracionadora Principal (V-305).
TI30040 - Temperatura do Vaso de Topo da Fracionadora Principal (V-305).
POT - Total de potência dos Compressores.
PRESSÃO - Pressão do Sistema.
C3TOP - Concentração de propano e propeno no gás combustível.
FIC34347 - Vazão de nafta de absorsão.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
TI34044 - Temperatura da nafta de absorsão
TI34047 - Temperatura na saída do resfriador intermediário da
Absorvedora Primária.
GASV344 - Vazão de Gás para Absorvedora
TIC34343 - Temperatura na entrada da Retificadora.
TIC34348 - Temperatura do Refervedor da Retificadora
GASREB - Vazão de Gás do Reboiler para o prato da Retificadora/.
H2SFUN - Concentração de H2S no efluente da Retificadora (Nafta+GLP).
FIC34349 - Vazão de líquido na saída da Absorvedora Primária.
TIC34344 - Temperatura do V-344.
FIC34344 - Vazão de líquido na saída do V-344..
LIQ RET - Vazão de líquido na entrada da Retificadora.
GASV305
LIQV305
PIC30301
POT
TI30040
FIC34347
7
TI34044
C3TOP
PIC39391
TI34077
GASV344
FIC34349
TIC34344
FIC34344
LIQRET
TIC34343
TIC34348
GASREB
H2SFUN
Restrições da unidade:
Fator limitante da otimização de C3TOP.
Controle indireto através das Restrições
Variáveis
Manipuladas
Restrições
PROCESSO
C3TOP
PERTURBAÇÕES
GASV305
RESTRIÇÕES HIDRÁULICAS
LIQRET
LIQV305
FI34359
TI30040 (V-305)
TI34077
GASV344
FIC34344
TI34044
GASREB
PIC30301
RESTRIÇÕES CONCENTRAÇÃO
VARIÁVEIS
MANIPULADAS
FIC34347
H2SFUN
MINIMIZAÇÕES
TIC34344 (V-344)
C3TOP
TIC34343
TIC34349
PIC39391
RESTRIÇÕES COMPRESSÃO
POT
Problema: mais controladas que manipuladas (5x8).
GV344: não deve ir para o limite para não ter perda C3.
C3TOP: é minimizado automaticamente.
Solução:
- restam ainda 6x5
- utilização do “passa menor” em LIQRET e FIC34359
RGA 5x5 caso FIC34359
FIC34347
0
0,655
-0,083
0,036
0,392
TIC34344
0
0,051
0,067
0,587
0,295
TIC34343
0
0,070
0,661
0,241
0,028
TIC34048
0
0,224
0,355
0,136
0,284
PIC39391
1
0
0
0
0
POT
H2SFUN
GASREB
FIC34344
FIC34359
RGA 5x5 caso LIQRET
FIC34347
0
0,006
0,136
-0,026
0,883
TIC34344
0
0,146
0,214
0,833
-0,194
TIC34343
0
0,086
0,739
0,210
-0,036
TIC34048
0
0,761
-0,089
-0,018
0,346
PIC39391
1
0
0
0
0
POT
H2SFUN
GASREB
FIC34344
LIQRET
As tabelas anteriores mostram as matrizes RGA para esta
estrutura de controle. Vale ressaltar que existem duas matrizes
porque a variável manipulada FIC34347 precisa controlar duas
variáveis. Ou seja, ainda existem mais variáveis controladas do
que manipuladas. A solução adotada foi controlar duas
variáveis com apenas uma manipulada. Isto é possível porque
tanto FIC34359 como LIQRET são restrições hidráulicas, com
correlação direta com a nafta de absorção (FIC34347). Dois
controladores são implementados pela técnica “passa menor”
já descrita acima, mas apenas um opera de cada vez. Somente
a variável mais próxima do limite é controlada. Este fato mostra
que é impossível manter 6 variáveis em seus limites com
apenas 5 variáveis manipuladas, sendo uma em posição subótima.
C3TOP
PIC39391
POT
TIC34048
H2SFUN
FIC34347
FIC34359
LIQRET
GASV344
TIC34344
FIC34344
TIC34343
GASREB
SEM OTIMIZAÇÃO
0.02
C3TOP
ANAL_C3TOP.Output_ kmol/kmol
0.01 5
COM OTIMIZAÇÃO
0
RESULTADO PARA PERDA DE GLP COM AUMENTO DE
CARGA DA UNIDADE
-Observe que, apesar da perda de GLP ocorrer, o que é
inevitável, os controladores se deslocaram para os seus
máximos nas restrições, o que permitiu reduzir a perda.
- Isto demonstra que a análise das restrições é chave
para a otimização de um processo.
5
10
Time Hours
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
MODELOS DE CONVOLUÇÃO DISCRETOS
- DMC: Dynamic Matrix Control
- GPC: Controle Preditivo Generalizado
- MPC: Model Predictive Control
- Será descrito apenas o DMC por ser mais usado e o menos complexo.
- Sistemas multivariáveis com matrizes de ordem 3 ou maiores tornam-se
inviáveis de controlar com métodos algébricos de transformadas de
laplace. Muitas vezes, como no caso da dissertação apresentada, opta-se
por um sistema múltiplo de “single-loop”, com análise prévia de
acoplamentos através de RGAe e RGAd.
- Os coeficientes dos modelos discretos são de fácil obtenção no campo.
- Aplicáveis a processos relativamente lineares e de comportamento não
usual,já que o modelo prevê respostas inversas.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
DMC - Modelo Discreto de Resposta ao Degrau
1
∆m
DMC - Modelo
Discreto de
Resposta ao
Degrau
t
c5 = a5 c
c4 = a4
c3 = a3
c2 = a2
c1 = a1
∆t
2∆t
3∆t
4∆t
5∆t
t
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
DMC
c^
n+1 =
T
c0 + ∑ ai ∆mn+1-i
i=1
Onde:
a = coeficientes do modelo.
∆t = intervalos de tempo do modelo
T = horizonte do modelo, sendo 95% da resposta final
^ = valor predito para saída no instante n
Cn
Cn = valor real da saída no instante n
mn = valor da variável manipulada no instante n.
∆mn = mi – mi-1
^ = Cn
Se erro de predição = 0, então Cn
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
DMC – Exemplos
1) Se somente ocorre uma entrada ∆mo em t = 0.
c^1 = c0 + a1∆m0
c^2 = c0 + a2∆m0
c^1 = ai
quando ∆mo = 1
c^T = c0 + aT∆m0
2) Se houvesse 2 entrada ∆mo, ∆m1 em t = 0 e t = 1
c^1 = c0 + a1∆m0
c^2 = c0 + a2∆m0 + a1∆m1
c^T = c0 + aT∆m0 + aT-1∆m1
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
DMC - EQUACIONAMENTO
Idéia Básica: Calcular as futuras ações de controle que
minimizarão um certo índice de desempenho.
NC ações de controle são calculadas de modo a controlar as
saídas preditas até um horizonte NP.
NC  horizonte de predição
NP  horizonte de controle
Instante n
NC ações de controle (mn, mn+1, mn+NC-1)
NP predições de saída (cn+1, cn+2,..., Cn+NP)
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
DMC - EQUACIONAMENTO
c^1
c^2
c^3
c^NP
=
a1
a2
a3
0
a1
a2
aNP
aNP
^
C = A .∆m
0
0
a1
0
0
0
aNP-NC+1
=
∆m0
∆m1
∆m2
∆m NC-1
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
DMC - EQUACIONAMENTO
-Do ponto de vista do controle, deve-se fazer uma distinção entre mudanças na
variável manipulada no passado e no futuro.
- Para NP mudanças no passado teremos (∆m)old, que serão as saídas
consideradas em malha aberta a partir do instante zero. Ou seja, um sistema
que vinha sendo controlado, mas desliga-se o controlador. Isto permite estimar
como se comportará a variável controlada dali para frente, possibilitando
estimar, depois as ações de controle.
^
-NP+1
cOL,i = ∑ ai-k+1 (∆mk)old
i = 1, ..., NP
k=0
- Sendo OL (open-loop), temos então as previsões de saída de C, baseadas
nas ações de controle antigas. É como se fosse um tipo de “rebatimento” da
matriz A, só que de forma invertida.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
DMC - EQUACIONAMENTO
- No instante atual (0), pode-se medir a saída do processo (C0meas). Se o
modelo for perfeito:
c^0meas = cOL,0
- Utilizando-se este conceito para inserir um erro nas previsões, melhorando o
modelo, temos:
-NP+1
^
cOL,i = ∑ ai-k+1 (∆mk)old + c0meas - cOL,0
k=0
- Que rearranjado leva a equação básica do DMC para predição em malha
aberta:
^
-NP+1
cOL,i = c0meas + ∑ (ai+1-k - a1-k) (∆mk)old
k=0
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
DMC - EQUACIONAMENTO
- Graficamente podemos observar o significado das ações de controle
passadas e a situação de malha aberta futura:
∆m-NP+1
m-NP+1
m0
∆m0
-NP+1
NC
NP
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
A resposta real de saída C deve considerar o efeito das futuras mudanças:
NC
c^CL,i = ^cOL,i + ∑ aik (∆mk)new
i = 1, ..., NP
k=1
O critério mais aceito, para fins de estabilização, é a minimização da
diferença entre o set point e as saídas preditas, como segue:
NP
J = ∑ (cset - c^CL,i)2
ou,
i=1
NP
^
NC
J = ∑ [c - cOL,i - ∑aik (∆mk)new]2
set
i=1
k=1
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
Introduzindo-se o conceito de “erro” predito futuro em malha aberta, ou seja
uma previsão do que aconteceria se nada fosse feito:
Ei = c
set
^
- cOL,i
NP
NC
i=1
k=1
temos,
J = ∑ [Ei - ∑aik (∆mk)new]2
Que possui uma solução matricial da seguinte forma:
(∆m)new = (AT . A)-1. AT . E
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
DMC - USOS
- Até o momento temos um controlador single-loop de boa eficiência.
- Mas sua superioridade a um PID bem sintonizado para malhas
usuais de respostas de 1a, 2a e ordem superiores, não é aparente.
- Então porque o DMC? Por dois motivos:
- Para single loop de processos não usuais, por exemplo,
resposta inversa, ele pode prever o que acontecerá e ter ações
mais inteligentes. O PID não consegue por não conhecer o
processo.
- Para uso em sistemas multivariáveis como será visto a seguir.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
DMC - MULTIVARIÁVEL
- Para sistemas multivariáveis,
1
∆m1
t
a11 c
a12
a13
a1
a14
a15
∆t
2∆t
a2
3∆t
4∆t
5∆t
a obtenção da dinâmica do
processo é a mesma mas, para
cada degrau de cada variável
manipuada, traça-se o gráfico
de todas as controladas em
malha aberta.
- Note que o primeiro índice de
a indica qual variável de saída
se refere, enquanto o segundo
ao instante de tempo.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
DMC – MULTIVARIÁVEL: A expansão da Matriz Dinâmica fica:
a11
a12
a13
A
=
0
a11
a12
0
0
a11
a21
a22
a23
0
a21
a22
0
0
a21
a1i a1i-1 a1i-2
a31 0
0
a32 a31
0
a33 a32 a31
a2i a2i-2 a2i-3
a41 0
0
a42 a41 0
a43 a42 a41
a3i a3i-1 a3i-2
a4i a4i-2 a4i-3
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – OTIMIZAÇÃO
DMC - MULTIVARIÁVEL
E a solução matricial é a mesma:
(∆m)new = (AT . A)-1. AT . E
- Para uso em sistemas de minimização ou maximização com
restrições, existem desenvolvimentos matemáticos diferenciados,
chegando-se a soluções matriciais semelhantes.
- DMC funciona bem em sistemas lineares porque cada ação de
controle independente pode ter seus efeitos somados
algebricamente com os efeitos das demais ações de controle.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
SINTONIA
 Muitas vezes a questão da sintonia é um problema simples. De fato a
quantidade de malhas de controle de uma Refinaria de Petróleo é
enorme. As vezes mais de 5 mil malhas. O desafio de 99% do problema
é quantitativo e envolve recursos humanos de instrumentistas em
quantidade e bem preparados. Os métodos de sintonia para PID são
amplamente conhecidos.
 Como demonstrado anteriormente, às vezes o problema multivariável
pode levar a situações de difícil sintonia. Quando se resolve uma malha
a outra fica instável já que o controlador da primeira a perturba.
 O custo de aplicação de controladores multivariáveis em todos os
casos é oneroso. Muitas vezes a análise da freqüência das duas
malhas que competem pode resolver o problema.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
SINTONIA
 Uma malha de baixa prioridade pode ser sintonizada em frequências
baixas. Ou seja, ela pode ser lenta que não existem grandes
implicações.
 Outros casos, é possível tornar uma malha bem mais rápida (altas
frequências), sem comprometer sua estabilidade, fazendo com que a
malha concorrente “sinta pouco” a sua influencia.
 As vezes o próprio instrumentista, ou mesmo o operador treinado
percebe isto e implementa sem grandes estudos matemáticos.
 Mas a ferramenta teórica clássica para esta análise chama-se RGA
Dinâmica. Matriz de ganhos relativos dinâmica. A análise pode ser feita
no Matlab, conhecendo-se as dinâmicas dos processos. É entao
traçado um gráfico, onde se observam o grau de interação nas várias
frequências. Isto permite verificar se é possível o desacoplamento por
frequência, e optar por qual frequência cada malha deve operar.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
SINTONIA – RGA DINÂMICA
Observa-se
melhora com
aumento de
freqüência na faixa
de 0,3 a 1,0 rad/h.
Certamente esta
estrutura de
controle está
adequada para
operar na faixa de
trabalho escolhida
entre 1,2 a 2,4
rad/h pois alguns
valores da RGA
estão próximos a 1
e outros um pouco
superiores a 1.
2.5





2
SINTONIA – RGA DINÂMICA
1.5
1
0.5
0
-2
10
-1
10
0
10
Frequência (rad/h)
1
10
2
10
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
LINEARIDADE
- Muita confusão tem sido feita sobre o conceito de linearidade. Para
um iniciante na área de controle, lhe parece que nada é linear, já que
quase todos os comportamentos dinâmicos são “curvas”.
- O conceito de linearidade está baseado na premissa de que em
qualquer faixa de operação, um sistema dinâmico funciona com a
mesma velocidade e amplitiude.
- Por amplitude entenda-se o ganho estático a uma entrada.
- Por velocidade entenda-se o tempo de resposta a uma entrada.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
NÃO LINEARIDADE SIMPLES
 Normalmente associada apenas ao ganho estático. O exemplo mais
conhecido é o projeto da válvula de controle como já abordado.
 Existem basicamente três soluções.
 Primeira: Um bom projeto da válvula e do sistema de fluxo, que
resolve a questão na origem, tornando linear.
 Segunda: Controlador tipo Cascata, quando existe a não linearidade
do fluxo e não se quer que seja transferida para a malha de
temperatura por exemplo.
 Terceira: Ganho adaptativo. Hoje qualquer controlador possui esta
facilidade de alterar o ganho proporcional do PID para diferentes faixas
de operação.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
NÃO LINEARIDADE COMPLEXA
 Solução complexa e as vezes de difícil transposição.
 Em geral são processos sensíveis em que qualquer perturbação
excessiva pode levar ao descontrole e incapacidade dos sistemas de
retorno a condição normal.
 Na maioria das vezes o processo é interrompido, e é refeito o
procedimento de partida em manual, até chegar aos parâmetros de
operação, onde as sintonias dos sistemas de controle funcionam.
Somente então são ligados tais controladores.
 Exemplos disto são Reatores Petroquímicos, em que a temperatura
de reação influi na dinâmica do processo, e somente muito próximo a
estas condições o sistema suporta operar no automático.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
GANHO ADAPTATIVO
100
% VAZÃO
REGIÃO 1
REGIÃO 2
REGIÃO 3
0
% ABERTURA
100
REGIÃO 1: Pouca abertura
muita vazão. Ganho do
processo elevado. Ganho do
controlador deve ser mais
baixo.
REGIÃO 3: Muita abertura de
válvula para pouca vazão.
Ganho do controlador deve ser
alto para compensar a pouca
ação da válvula.
REGIÃO 2: O ganho deve ser
intermediário.
OBS: As variações de ganho
podem ser incrementais.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
- O controle de fato é de
CASCATA
TIT
TIC
SP
FIC
FIT
Fluido
Quente
Fluido a ser
Aquecido
temperatura. O TIC poderia
gerar sinal diretamente de
abertura de válvula.
- Como a malha de vazão é de
alta velocidade, pode-se
sintonizar este controlador de
forma mais branda, operando
lento para vazão. Esta lentidão
na verdade atende a velocidade
da malha principal, e a malha de
vazão fica estável.
- É como se o sistema fosse
linear para temperatura.
MALHAS CRIATIVAS
BALANÇO DE TEMPERATURA
EM FORNOS
chaminé
FIT
FIC
SP
TIC
TIT
FIT
FIC
SP
TIC
TIT
FIT
FIC
SP
TIC
TIT
FIT
FIC
SP
TIC
TIT
chama
ENTRADA DE PETRÓLEO A AQUECER
SAÍDA
QUENTE
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS – CONTROLE
MALHAS CRIATIVAS – BALANÇO DE TEMPERATURA EM FORNOS
 Sistemas existentes em Refinarias e Petroquímicas para aquecimento
de cargas. Soluções adotadas historicamente, por exemplo, na antiga
COPESUL, envolviam criação de “bias” para evitar ações na
temperatura.
 Qualquer ajuste de temperatura era extremamente danoso aos outros
controles. Em geral, as malhas oscilavam sem a adoção do bias. E era
muito difícil conseguir uma CARGA adequada e temperaturas certas.
 Uma idéia original, e de matemática extremamente simples, de fácil
implementação nos SDCDs, conseguiu desacoplar totalmente as
malhas, e definir uma CARGA constante. Esta idéia foi criada na RPBC
na década de 1990 pelos Engenheiros Darci Odloak e Antônio Zanin.
FIC
SP
∆SP
+
TIT
1
SP
∆TIC
A
FIC
SP
2
∆SP
-
+
TIT
SP
 Olhando-se primeiramente apenas um par de correntes. Esta malha permite
equalizar a temperatura de saída destas duas correntes manipulando a vazão
de cada uma.
 Quando a temperatura da primeira corrente (passe 1) aumenta, é necessário
aumentar a vazão deste passe 1.
 Assim, o controlador ∆TIC1 recebe um sinal positivo da diferença de
temperatura. O controlador, envia um sinal positivo, que aumenta o set point de
vazão do passe 1 e reduz para o passe 2. Note que a vazão total fica a mesma
já que houve compensação.
 Este controle de delta T é eficiente e atua nas válvulas até zerar a diferença
FIC
SP
∆SP
+
TIT
1
SP
∆TIC
A
FIC
SP
∆SP
2
-
+
TIT
SP
FIC
SP
∆SP
+
TIT
3
SP
∆TIC
B
FIC
SP
4
SP
∆SP
-
+
TIT
Replicando-se o
mesmo raciocínio
para os outros dois
passes temos
novamente a
equalização.
 Mas somente
com esta ação,
haverá igualdade
para cada dupla,
mas ainda
diferença entre os
pares. Cada par
terá sua
temperatura.
FIC
SP
∆SP
+
+
1
SP
TIT
∆TIC
A
FIC
SP
-
∆SP
2
+
TIT
+
SP
+
+
∆TIC
C
FIC
SP
∆SP
-
-
+
TIT
3
SP
FIC
SP
4
SP
∆SP
-
∆TIC
B
-
+
+
TIT
FIC
SP
∆SP
+
+
1
SP
TIT
∆TIC
A
FIC
SP
-
∆SP
2
+
TIT
+
SP
+
+
∆TIC
C
FIC
SP
∆SP
-
-
+
TIT
3
SP
FIC
SP
4
SP
∆SP
-
∆TIC
B
÷4
+
+
TIT
SET POINT DE CARGA DO FORNO
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO – FALHAS
- Intertravamentos, Sequenciamentos: como são definidos no projeto
básico, em geral estão adequadas. Em alguns casos exigem
adaptação, mas a própria operação em conjunto com a manutenção
definem a nova lógica.
- Estações de Operação – Interface Homem Máquina – IHM: Em
geral os novos projetos são feitos a partir de estudos de ergonomia
sérios e na experiência de 30 anos implantando SDCDs. Quando
comparados até com paises como EUA (visitei a refinaria de da Exxon
Mobil em Houston), nossos projetos são muito superiores. Alguns
projetos antigos são deficientes. Os mais modernos são concebidos em
grandes salas, compartilhadas pelas diversas áreas, com uma
coordenação no centro. Imagens de câmeras da área são projetadas
em grandes telões atrás das IHMs, por área operacional.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
telões
cadeiras
IHMs
MESA DE REUNIÕES
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
Empresa Integradora – EPECista:
- Após partida, é necessário um apoio da integradora durante quase um ano
em geral resolvendo pendências da configuração ou montagem. Isto pode
parecer uma inadequação do projeto, mas é normal tal situação, e formalmente
chamada de “OPERAÇÃO ASSISTIDA”. Projetos bem sucedidos é possível
que dure apenas seis meses. Mas é sempre um requisito contratual em
Grandes Projetos. Deve-se ter muita observância a qualidade e rotatividade
dos recusrsos humanos de Automação em contratios deste tipo.
- Muito cuidado nas questões de aterramento, encaminhamento de cabos, etc.
- Deve-se ter a questão dos as-bult bem trabalhada e o contrato deve prever este
serviço de forma muito severa. Senão corre-se o risco de que a documentação final do
projeto não confira com o campo. Estes contratos devem prever multa por não
cumprimento, já que é um serviço de final de contrato, numa fase em que a
montadora deseja se desmobilizar.
PROJETOS DE AUTOMAÇÃO - FALHAS
Segurança de processo: Instalações sem observação de Normas de
Classificação de Área, Normas de Segurança de Processo (IEC 61508).
Planejamento:
-Falta de ferramenta para ajudar e quantificar mais finamente um
orçamento.
- Não aplica um controle que ligue as Mudanças corriqueiras do Escopo
com as consequências de Prazos, Custos e Riscos;
FASES DO PROJETO
Iniciação: É quando a empresa cria o projeto, a partir de
documento formal. Normalmente é emitido um “TERMO DE
INICIAÇÃO”.
 Planejamento: É a fase onde são feitos os cronogramas,
responsabilidades, etc...
 Execução: Onde os contratos são assinados e o serviço fisico
se inicia.
 Monitoração / Controle: São ferramentas que permitem
averiguar o andamento do projeto. Prazo, custo e qualidade.
Encerramento: É o encerramento formal com a entrega do
sistema já livre de pendências. É formalizado como “TERMO DE
ENCERRAMENTO”.
PROJETO DE ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO
- Temos que diferenciar o termo “Projeto” quando usado em
“Gestão de Projetos” e quando se aborda “Engenharia”.
- Na disciplina da Gestão, o termo é utilizado de forma a
abranger todas as etapas de implantação de um sistema. Desde
a idéia, passando pela conceituação do problema, planejamento,
execução, etc... Na língua inglesa significa Project.
- Na disciplina da Engenharia quando nos referimos a Projeto é o
que na língua inglesa pode ser descrito como Design, que será
abordado nas próximas páginas.
ESTRUTURA ANALÍTICA DO PROJETO (EAP)
UNIDADE DE
DESSULFURIZAÇÃO
DE GASOLINA
PROJETO
CONCEITUAL
PROJETO
BÁSICO
PROJETO
DETALHAMENTO
SUPRIMENTO CONSTRUÇÃO
CIVIL
MONTAGEM
ELÉTRICA E
MECÂNICA
TESTES
PARTIDA
PROJETO DE ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO
FASES DE UM PROJETO (DESIGN)
- Projeto Conceitual: Esta fase precede a automação. Os Fluxogramas de
Processo possuem balanços de massa e fluxos principais. As malhas de
controle são representadas de forma simplificada de modo a indicar as
variáveis que necessitam controle automático. Por exemplo não são
indicados nem os controles cascata.
- Projeto Básico: Aparece toda a estratégia de controle e intertravamento.
É onde a automação é pensada. Os documentos que descrevem o sistema
são os P&I e Diagramas Lógicos de Intertravamento.
- Projeto de Detalhamento: Tem como objetivo descrever como os
sistemas físicos serão montados e testados. Documentos principais são os
Diagramas de Malha e Lista de Cabos. Outros documentos importantes são
as plantas, em especial as de encaminhamento de envelopes e bandejas.
PROJETO DE ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO
DOCUMENTOS DE PROJETO - Projeto Básico:
- Fluxogramas de Engenharia (P&I): É o documento que cristaliza
o funcionamento da planta industrial. Praticamente toda a
estratégia de controle é apresentada, com exceção ao avançado e
ás lógicas de intertravamentos e sequenciamentos. Em adição,
toda a tubulação é apresentada e espcificada. Por isso P&I (Pipe
and Instrumentation).
- Diagramas Lógicos de Intertravamento: Toda a parte de controle
on-off, sequenciamentos e intertravamentos são apresentados
neste documento, complementando o P&I. Estes P&I possuem
“saídas” do tipo “I”, onde sinais são encaminhados para os
Diagramas de Intertravamento. Seu projeto é realizado com portas
do tipo E/OU, +, -, etc...
PROJETO DE ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO
DOCUMENTOS DE PROJETO – P&I
PROJETO DE ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO
PROJETO DE ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO
PROJETO DE ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO
DOCUMENTOS DE PROJETO
DIAGRAMAS LÓGICO DE INTERTRAVAMENTO
PROJETO DE ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO
PROJETO DE ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO
DOCUMENTOS DE PROJETO - Projeto de Detalhamento:
- Diagrama de Malha: Permite visualizar cada malha de controle ou
intertravamento individualizada, de onde vem no campo, como passa
pelo Armário de Rearranjo e chega no SDCD e CLP. Permite a
realização dos testes de malha de forma produtiva, sem que os
executores dos testes conheçam o processo. Ou seja o teste fica
“focado” nos sinais de controle transitando nos sistemas.
- Lista de Cabos: Permite a visualização de agrupamentos de cabos,
dando uma perfeita compreensão de como serão instalados no
campo. Tem uma visão diferenciada do Diagrama de Malha, já que
os multicabos seguem a lógica de proximidade física. Somente serão
redirecionados por processo, antes de chegar no SDCD/CLP, após
passarem pelos Armários de Rearranjo.
PROJETO DE ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO
DOCUMENTOS DE PROJETO
DIAGRAMA DE MALHA
PROJETO DE ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO
DOCUMENTOS DE PROJETO
LISTA DE CABOS
PROJETO DE ENGENHARIA DE AUTOMAÇÃO
DOCUMENTOS DE PROJETO
LISTA DE CABOS
TESTE DO SOFTWARE
TESTES DE MALHA.
TESTE DE MALHA
TESTE DE MALHA
TESTE DE MALHA
TESTE DE MALHA
TESTE DE MALHA
TESTE DE MALHA
CICLO DE VIDA DE UM PROJETO DE AUTOMAÇÃO
- Inicialmente na indústria do petróleo, ainda no alvorecer do século 20,
predominava a malha aberta. O homem era o controlador. Acidentes eram
uma constante. Alguns controles físicos tais como abertura de válvula por
dilatação de dispositivos metálicos eram usados.
- Em seguida veio a era pneumática, que possibilitou um salto inacreditável
na automação. Sinais eram transmitidos e monitorados remotamente.
Controladores PID faziam suas tarefas. Mas o custo dos meios físicos
inviabilizavam grandes distâncias e a adoção de um número grande de
malhas de controle.
- Já na década de 60, veio a eletrônica analógica para o mundo industrial.
O custo de lançar cabos a longa distância viabilizou a adoção de
estratégias de controle e segurança cada vez mais sofisticadas. A precisão
do sinal transmitido era enorme e o número de intervenção de manutenção
extremamente reduzido quando comparada a tecnologia pneumática.
CICLO DE VIDA DE UM PROJETO DE AUTOMAÇÃO
- Mas a eletrônica analógica, além de necessitar uma interface enorme (antigos
painéis de processo), possuía inúmeras limitações.
- Como usar estratégias de controle avançado? Como fazer otimizações online? Os pesquisadores nas universidades desenvolviam teorias de controle
digital, mas os sistemas fabricados ainda não eram viáveis para a industria do
petróleo.
- A conversão de uma informação analógica para digital era a barreira que
impedia. Apesar de que os chamados CLPs tenham sido criados na década de
1960, ainda eram caros, pouco confiáveis. Os computadores então, pior ainda,
além de ocuparem muito espaço.
- Iniciou-se de forma incipiente na década de 70 alguns controles avançados,
mas de forma a aquisitar e converter para digital apenas as variáveis de
interesse. E os resultados, obtidos em grandes computadores, eram
realimentados nos controladores analógicos.
CICLO DE VIDA DE UM PROJETO DE AUTOMAÇÃO
- Nem se imaginava ainda a hipótese de controle de produção (Programação
de Produção). Já que envolveria uma enormidade de informações a serem
disponibilizadas digitalmente.
- Então na década de 80, iniciou-se em todo o mundo a onda de instalação dos
SDCDs. Além de possibilitarem uma interface homem-máquina do tipo
“computador”, convertiam todos os sinais analógicos em digitais.
- Foi o que possibilitou a adoção em grande escala do Controle Avançado em
Computador de Processo, dando impulso a profissão de Engenheiro de
Controle.
- Em paralelo a substituição de sistemas de intertravamento por relés, para
CLPs triplamente redundantes ganhou força já na década de 90.
- Também na década de 90 foi impulsionada a Automação da Programação de
Produção. Decisões de compra de matéria prima, volume de produção,
podiam agora serem tomadas on-line com as informações de mercado e
restrições físicas da empresa.
CICLO DE VIDA DE UM PROJETO DE AUTOMAÇÃO
- Na década de 2000, torna-se então possível a adoção dos field-bus, com a
implantação do protocolo “Fied Bus Foundation”, acabando com mais de uma
década de discussão das facilidades de sistemas proprietários já instalados.
- Com o Field Bus inicia-se uma era de projetos de baixo custo, mas com
envolvimento grande de engenheiros. As vantagens de custo devem ser
assumidas sem comprometer a adoção de controles sofisticados, já que há um
retorno ao controle de “campo”, limitando a flexibilidade de controles.
- Como visão de futuro temos que mais sistemas serão automatizados dada a
redução constante em seus custos.
- O conhecimento disseminado das disciplinas de controle por engenheiros, e
as tecnologias disponíveis, possibilitarão que ocorra a disseminação das
estratégias sofisticadas que proporcionam retorno econômico.
- Sempre haverá Controles Avançados serem refeitos mesmo em unidades
existentes na adoção de novas estratégias e devido a revamps que mudam
a dinâmica do processo.
CICLO DE VIDA DE UM PROJETO DE AUTOMAÇÃO
- A subida do nível supervisório para o nível de programação de produção
também terá seu avanço disseminado nas próximas décadas.
BIBLIOGRAFIA





PMBoK - Project Management Body of Knowledgement do PMI –
Project Management Institute;
Dinsmore, Paul Cambell; Cavalieri, Adriane - Como se Tornar um
Profissional em Gerenciamento de Projetos – Qualitymark Editora Ltda.
– 2ª Edição.
Seborg, Dale E.; Edgar, Thomas F.; Mellichamp, Duncan A. – Process
Dynamics and Control – John Wiley & Sons – 1989.
Bega, Egídio A.; Delmée, Gerard J.; Cohn, Pedro E.; Bulgarelli, Roberval;
Koch, Ricardo e Finkel, Vitor Schimidt - Instrumentação Industrial –
Editora Interciência: IBP - 2ª Edição – Rio de Janeiro, RJ – 2006.
Bega, Egídio A. - Instrumentação Aplicada ao Controle de Caldeiras –
Editora Interciência - 3ª Edição – Rio de Janeiro, RJ – 2003.
BIBLIOGRAFIA
 SENAI – Programa de Certificação do Pessoal de Manutenção –
Instrumentação - ES – 1999.
 Jordão, Dácio M. – Manual de Instalações Elétricas em Indústrias
Químicas, Petroquímicas e de Petróleo – Atmosferas Explosivas –
Qualitymark – 3ª Edição – Rio de Janeiro, RJ – 2004.