Por que otimizar o Controle?
O controle automático é utilizado para manter as variáveis importantes para a boa operação de uma planta industrial em torno de um valor desejado. Isto é equivalente na prática a reduzir sua variabilidade, ou seja, seu desvio do ponto desejado. Existe uma variabilidade inerente que está sempre
presente em uma planta de processo, e é causada primariamente por diversos fatores. Variações de capacidade de produção, na qualidade da matéria-prima, em condições ambientais, campanhas e especificações dos produtos, operação em condições afastadas das de projeto e erros de projeto em equipamentos de processo. Se não existisse esta variabilidade natural não seria necessária o uso de controle automático.
Conforme verificamos na prática, nem sempre a adoção de controle automático reduz a variabilidade de uma planta industrial. Aproximadamente 80% das malhas de controle em operação aumentam a variabilidade em vez de reduzi-la como seria esperado [1]. A variabilidade causada pelo próprio sistema de controle como defeitos em sensores e transmissores, válvulas de controle com folgas, atrito e histerese, controladores mal sintonizados e estratégias de controle erradas ou inadequadas somam-se aos inerentes ao processo aumentando a variabilidade total.
Leia mais:
Benefícios obtidos com o Controle Avançado
Os benefícios que podem ser obtidos com o uso de Controle Avançado em uma planta industrial estão sempre relacionados a reduzir a variabilidade de uma variável economicamente importante, chamada de variável crítica, e deslocar seu valor médio (“set-point”) mais próximo aos valores de
especificações e limitações impostos pelo processo. Considere um reator no qual o aumento da temperatura de reação leva a um aumento no rendimento do produto. Existe, entretanto, um valor máximo para esta temperatura acima do qual haverá uma degradação na qualidade do produto ultrapassando sua especificação. A operação com baixa temperatura acarretaria perda de rendimento e desperdício de matéria-prima, e a operação acima do limite causaria refugo ou perda do produto fora de especificação. Idealmente deveríamos operar com esta temperatura sempre no valor do limite máximo. A figura 1 mostra um gráfico típico de variação ao longo do tempo para três situações de diferente desempenho no controle desta variável crítica.
Na prática sempre existe variabilidade e teremos que operar com o valor médio desta temperatura abaixo do limite máximo de forma a não violar a especificação do produto conforme a situação 1. O uso de Controle Avançado permite reduzir a variabilidade (situação 2) e aproximar o valor médio do limite superior (situação 3). De forma geral, podemos sempre relacionar uma redução de variabilidade e aproximação do valor médio de uma variável crítica aos limites do processo com fatores econômicos da planta que poderão ser tipicamente um ou mais dos seguintes: Aumento na capacidade de produção; aumento no rendimento de produtos; redução de perdas; redução da sobre especificação; redução no consumo de energia; redução no consumo de produtos químicos; redução do custo operacional; melhor qualidade dos produtos; melhor qualidade dos efluentes líquidos e gasosos (podendo gerar crédito de carbono).
Os benefícios com Controle Avançado em plantas industriais devem ser sempre medidos e quantificados para que possamos justificar economicamente os investimentos. A maneira mais simples de fazer isto é quantificar estatisticamente a redução de variabilidade por meio de seu desvio padrão, e o
deslocamento do valor médio antes e depois da implementação do CA relacionando este deslocamento com fatores econômicos do processo de produção [2]. A experiência de implementação de projetos de Controle Avançado e Otimização têm demonstrado grandes benefícios econômicos. São relatados benefícios obtidos que variam de 2 a 13 milhões de U$/ano para aplicações na área de petróleo e petroquímica [3,4]. O retorno do investimento é bastante rápido, com tempos geralmente menores que 6 meses. Tivemos oportunidade de participar de projetos de CA na área do refino de petróleo, um dos quais em uma unidade de Craqueamento de Fluido Catalítico (FCC) apresentou benefícios da ordem de US$ 3,5 milhões por ano [5], no final da década de 90, quando o barril de petróleo estava na faixa de US$ 20,00 a US$ 30,00.
Acompanhe nosso blog para continuar entendendo as funcionalidades do Controle Avançado e porque você deve investir nessa tecnologia que já mudou a realidade de empresas mundo a fora.
