Como Fazer uma Aplicação Bem Sucedida do Controle Automático?
Em uma planta de processo, as variabilidades individuais das malhas contribuem de modo sequencial e aditivo para a variabilidade final dos produtos. Desta forma torna-se imprescindível considerar a planta como um todo em um projeto de redução de variabilidade e otimização. As estratégias de controle devem ser analisadas conforme sua importância para estabilizar o processo de forma global. É de fundamental importância o bom entendimento do processo em questão, seus objetivos, seus princípios, suas operações unitárias e suas características de operação. Um projeto de redução de variabilidade deverá seguir alguns passos iniciais, como:
Análise do Processo e Estratégias de Controle: devem ser desenvolvidas atividades como verificação dos fluxogramas de processo e instrumentação (P&I); Análise dos manuais e procedimentos de operação e de controle de variáveis; Análise dos principais pontos de controle da unidade; Definição de objetivos econômicos para o sistema de controle; Análise das estratégias de controle; Verificação da compatibilidade entre as estratégias e os objetivos de controle.
Diagnóstico do Sistema de Controle: verificação do estado atual, problemas e limitações existentes em malhas de controle, controladores, elementos primários e elementos finais; Verificação de erros de projeto e operação fora das condições dos equipamentos; Coleta, tratamento de dados e cálculo estatístico das variabilidades; Determinação das causas da variabilidade; Verificação da sintonia das malhas de controle. Atualmente os melhores sistemas digitais dispõem de ferramentas que facilitam enormemente estas tarefas.
Após estas etapas dispomos de conhecimento suficiente para propor soluções que melhorem a variabilidade da planta de forma global, levando em consideração seus principais objetivos de controle. As soluções propostas devem seguir uma sequência em ordem de complexidade crescente, começando-se por utilizar as mais simples que permitam atingir os objetivos desejados.
1. Corrigir os problemas existentes em válvulas, sensores e transmissores.
2. Sintonizar corretamente as malhas de controle.
3. Alterar as estratégias de controle utilizando blocos funcionais simples, característicos do nível de controle regulatório.
4. Utilizar estratégias de Controle Avançado e Otimização.
A correta sintonia das malhas de controle exige conhecimento do objetivo de cada malha e sua interação com as outras. Algumas devem ter sintonia mais agressiva e outras mais relaxadas. Um bom exemplo é, em geral, a sintonia de nível que pode aproveitar a capacitância dos vasos para amortecer as variações nos pontos a jusante da planta. Os melhores sistemas digitais oferecem ferramentas destinadas a simplificar e automatizar o trabalho de sintonia. Apesar destas ferramentas a experiência continua sendo fundamental para o processo de sintonia, pois ele não segue uma “receita” sempre igual em todos os casos.
Um projeto de alteração de estratégias de controle deverá definir objetivos econômicos claros, realistas e atingíveis. Os benefícios e custos devem ser quantificados e verificados após sua implementação. A frustração por objetivos não alcançados pode inviabilizar futuros projetos. Desde seu inicio devem estar claro os motivos e os benefícios proporcionados pelo projeto para a organização. É importante conseguir o apoio e comprometimento de todos, dos operadores responsáveis por sua operação, até os gerentes que deverão decidir sobre prioridades e investimentos. Os participantes do projeto devem ter conhecimentos do processo, operação, técnicas de controle, instrumentação e sistemas digitais. É de grande importância contar com experiência em projetos semelhantes. É indispensável a participação de operadores na equipe de projeto. Com o sentimento de co-responsabilidade no projeto, eles serão os responsáveis por disseminar o conhecimento e zelar pelo bom desempenho do sistema.
As estratégias de controle devem ser projetadas de forma simples, suficientes para atingir o resultado desejado. Um controlador multivariável deve ter o menor tamanho possível para facilitar o entendimento de suas ações pelos operadores. A tecnologia de controle utilizada deve ser conhecida e de resultados suficientemente comprovados em aplicações anteriores.
O sistema de controle deve ter características como robustez, confiabilidade e disponibilidade. Sistemas sujeito à falhas e interrupções perdem a credibilidade dos operadores que tendem a mantê-lo desligado. O sistema de controle deve facilitar o trabalho do operador e jamais causar dificuldades adicionais.
A interface gráfica de operação deve ser simples, padronizada, e fácil de operar. Em sistemas multivariáveis, a visão em grupos funcionais é a mais adequada. É recomendável utilizar codificação de cores para indicação de alarmes e limites. As mensagens sobre anormalidades devem ser diretas e objetivas e em menor número possível.
O treinamento deve proporcionar aos engenheiros e operadores envolvidos com a operação da unidade um perfeito entendimento da tecnologia e funcionamento do controle. O ideal é a realização de uma etapa de treinamento formal, com aspectos teóricos e práticos, com uso de simulação. Em seguida viria o treinamento do tipo “on-the-job” assistido com supervisão.
Após sua implementação o sistema deve ser acompanhado de forma a manter sua boa operabilidade. Qualquer problema deve ser imediatamente corrigido. A estrutura e a sintonia das malhas devem ser mantidas e alterações da planta. Os componentes das malhas devem ter sua manutenção preventiva e corretiva priorizada. Sistemas desatualizados e com baixa disponibilidade são frequentemente desligados e abandonados pelos operadores. Esta costuma ser a maior causa de não realização dos lucros esperados com a implementação de controle avançado.
Conclusão
Aplicações de redução de variabilidade e controle avançado não só são possíveis, como oferecem grandes benefícios para as plantas de processo. Os modernos sistemas digitais oferecem ferramentas que facilitam e reduzem os custos de implementação do controle avançado. Não faz sentido modernizar os sistemas de controle sem obter os benefícios relativos à redução na variabilidade da planta. Considerar a planta de uma forma global, fazer uma análise do processo e das estratégias de controle, e em seguida um diagnóstico do sistema determinando suas variabilidades e quantificando o potencial de ganhos com sua redução é um passo preliminar de fundamental importância para o sucesso de um projeto de redução de variabilidade.
A utilização das soluções mais simples com um gradativo aumento na complexidade da tecnologia é a melhor forma de desenvolver um projeto de controle. O uso de tecnologias conhecidas e a experiência prévia em sua aplicação reduzem o risco de uma implementação mau sucedida.
Referências
1) Guimarães J.F., MFA – Nova tecnologia de controle adaptativo: Aplicação ao controle de pH, um caso de sucesso, Intech Brasil, Maio/2001, pp.16-22
2) Guimarães J.F., Aplicação de controle multi-variável preditivo com otimização em unidade de grande porte, Congresso Internacional de Automação Sistemas e Instrumentação (ISA), São Paulo, outubro/2001
