OTIMIZANDO PROCESSOS INDUSTRIAIS Aumentando a Produção Industrial através do Controle Avançado de Processos

1 MÁRCIO VENTURELLI

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Márcio Venturelli

OTIMIZANDO PROCESSOS INDUSTRIAIS

Aumentando a Produção Industrial através do

Controle Avançado de Processos

OTIMIZANDO PROCESSOS INDUSTRIAIS Aumentando a Produção Industrial através do Controle Avançado de Processos

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Primeiro se automatiza, depois se otimiza, essa é uma

premissa utilizada na área de automação industrial, uma vez

que o investimento inicial se dá para a implantação da

plataforma de controle operacional, visando a produção

planejada da indústria.

Otimização de processos é a colocação de instrumentos,

equipamentos, limites operacionais e de capacidade em um

ponto ótimo de operação, normalmente acima das regiões de

conforto operacional, entregando aumento de produção com a

mesma plataforma existente, no mesmo nível de segurança.

A utilização de uma plataforma de otimização de processos,

como foco no aumento da produção é o primeiro degrau de

investimento dentro da área de O&M (Operação e Manutenção),

para que se justifique dentro da área de automação industrial,

chamamos de Controle Avançado de Processo.

Os primeiro centros de operação de processos tinham o foco

na operação e no controle de malhas, normalmente limitados

aos controles PID convencionais, formando conjuntos de

malhas, comandadas individualmente. Na evolução os centros

de operação hoje além desta função de comando e controle

dispõem de tecnologia de Controle Avançado, operando com

multivariáveis correlacionadas, com algoritmos que aperfeiçoam

o controle do processo, utilizando-se de tecnologias de IA

(Inteligência Artificial), levando os processos a limites ótimos de

operação.

A Variabilidade de Processos é um dos maiores desafios nas

operações de plantas, ele se dá por diversos motivos, que

ocasionam a dificuldade de colocar o processo num ponto

ótimo de operação, provocando perdas e elevação de custos

produtivos.

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A utilização de malhas de controle com PID convencionais

coloca o processo em limites que não deixam subir o nível de

operação, dentre os motivos é que as malhas não são

interligadas para análise do comportamento do processo em

conjunto, com isso, ruídos, variabilidade e sintonia passam a

ser dificultadores nestes tipos de malhas.

Mas o que é Controle Avançado?

Na prática podemos definir Controle Avançado como:

• Uma técnica preditiva, isto é, um sistema capaz de

prever por antecipação a variabilidade do processo, através da

utilização de modelos;

• Ser multivariável, o controle passa a ter leitura de duas

ou mais variáveis para obter comportamento e promover uma

saída de controle;

• Atuar no nível acima do regulatório, este é um modelo

que atua de forma complementar ao Controle Avançado em um

nível acima desta camada.

Com estas definições, o Controle Avançado deve pelo menos

atender dois destes itens.

Há diversas tecnologias para Controle Avançado, vamos

entender como elas atuam no processo, o APC - Advanced

Process Control, que é o Controle Avançado de Processo é

uma técnica que tem como foco a diminuição da Variabilidade

do Processo, comentado anteriormente como um grande

desafio na produção.

O RTO - Real Time Optimization, Otimização em Tempo Real,

ele atua juntamente com o APC, porém seu objetivo principal é

elevar o ponto de operação, com isso se ganha diretamente na

produção.

Com o MPC - Model Predictive Control, Controle Preditivo com

Modelo, tem-se o Controle, a Predição e a Otimização, onde

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através do conjunto Operação e Engenharia, consegue-se obter

o máximo do ponto ótimo de operação, utilizando-se as

técnicas comentadas.

O funcionamento de um sistema de Controle Avançado, por

exemplo, do tipo MPC, possui modelos matemático pré-

definidos, conhecidos do processo e seu comportamento, para

tomada de ações de controle.

Os Controles Avançados atuam de forma inferencial, isto é

utilizam-se modelos de conhecimento de processo de cada

malha, interessante observar que em sua atuação ele elimina o

que não está no modelo, integrando o processo.

Com este modelo o processo é levado a limites antes não

explorados, onde o operador não colocar mais o SP (Set Point)

e sim os limites de operação, mudando a forma operacional.

Os benefícios na utilização dos controles avançados podem

destacar:

• Aumento da Produção / Rendimento

• Melhoria na Qualidade dos Produtos

• Redução dos Custos de Produção

• Aumento da Eficiência Energética

Para implantar um sistema de Controle Avançado na planta,

podemos ter uma visão geral de como deve ser seguido:

• Planejamento – foco em Rentabilidade, o que quero

ganhar?

• Projeto – foco no que se tem, entender como são as

malhas atuais;

• Implantação – infraestrutura de comunicação, analisar o

que se tem e o que se deve ter para colocar em funcionamento;

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• Comissionamento – pré-operação e treinamento, iniciar

as operações com cada malha testando os modelos e

treinando os operadores para este novo tipo de operação;

• Partida – liberação no modo Avançado e manutenção,

colocar as malhas em operação em modo avançado e iniciar o

ciclo de melhorias, que é constante e é a manutenção do

sistema, pois não é estático.

Como esta tecnologia é baseada em carga computacional, isto

é, necessita de hardware robusto para processamento

matemático, houve uma evolução na aplicação das mesmas,

visto temos um grande crescimento na potência de

processamento nos últimos anos.

Os próprios DCS e PLC são uma tendência em ter os cartões

de Controle Avançado já incorporados, visando já uma

implantação direta no controlador.

Com estas facilidades e benefícios há uma tendência de cada

vez mais as especificações técnicas (ET) de automação ter a

premissa da colocação de Controles Avançados já previstos em

plantas.

Concluímos que a utilização de Controle Avançado é benefício

direto e imediato na produtividade industrial, representando a

fronteira da diminuição do custo relacionado com o aumento da

produção, utilizando-se a mesma estrutura física de malhas de

planta com modelos convencionais.

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SOBRE O AUTOR

• Márcio Venturelli trabalha no

mercado de automação industrial há

20 anos, tendo passado por diversos

departamentos, tais como, assistência

técnica, treinamentos,

comissionamento, projetos,

engenharia, marketing e negócios.

• Trabalhou em diversos projetos de

implantação de sistemas de automação

de plantas de bioenergia,

transformação e manufatura, no Brasil

e no exterior.

• Atualmente trabalha em

desenvolvimento de mercados com

foco em engenharia conceitual na área

de automação industrial, tendo como

base viabilidades técnicas e financeiras,

otimização e gestão industrial

produtiva.

• É professor universitário de pós-

graduação de automação industrial e

gerenciamento de projetos.

• Membro Sênior da ISA (Sociedade

Internacional da Automação) e

Presidente da Seção ISA Sertãozinho-

SP, Membro do PMI-SP (Instituto de

Gerenciamento de Projetos) e

Coordenador do Comitê de Automação

Industrial do CEISE Br.

• Graduado em Ciência da Computação,

Pós-Graduado em Gestão Industrial e

Petróleo e Gás. MBA em Estratégia de

Negócios. Técnico em Automação

Industrial e Eletrotécnica.

• E-mail: venturelli.tia@gmail.com

JULHO/2014 - R0