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InTech 140 1Número 140 COMISSIONAMENTO EM REDES INDUSTRIAIS VAZAMENTO EM VÁLVULAS DE CONTROLE COMUNICAÇÃO SEM FIO MEDIÇÃO DE VAZÃO REPORTAGEM A crise na Europa ENTREVISTA Horácio Lafer Piva, Conselho de Administração da Klabin S.A. 2 InTech 140 InTech 140 3 Número 140 CAPA 6 BARRAMENTOS DE CAMPO A EVOLUÇÃO DO PROJETO, INSTALAÇÃO E CERTIFICAÇÃO DE BARRAMENTOS DE CAMPO FIELDBUS FOUNDATION. Augusto Pereira, APP Consultoria e Treinamento. CAPA 14 BARRAMENTOS DE CAMPO BLOCOS FF: FERRAMENTAS DE INTEGRAÇÃO. Libanio Carlos de Souza, Smar Equipamentos Industriais. CAPA 22 BARRAMENTOS DE CAMPO DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS Marcos Peluso, Emerson Process Management. CASE 32 ETHERNET IP ETHERNET/IP APLICADA À INSTRUMENTAÇÃO DE CAMPO André Nadais, Endress+Hauser; Marcos Vinicius de Lima e Rogério Oliveira da Costa, Química Amparo. ARTIGO 37 COMISSIONAMENTO COMISSIONAMENTO EM SISTEMAS E DISPOSITIVOS INTERLIGADOS VIA REDES INDUSTRIAIS Fernando da Silva Mota Junior, Rafael Pacheco Oliveira e Thiago Machado, Six Automação. ARTIGO 45 MEDIÇÃO DE VAZÃO NOVIDADES NA MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS Gérard Delmée, Consultor. ARTIGO 52 VÁLVULAS DE CONTROLE NORMAS PARA TESTE DE VAZAMENTO PELA SEDE EM VÁLVULAS DE CONTROLE David Livingstone Villar Rodrigues, Consultor. ARTIGO 56 VÁLVULAS DE CONTROLE VAZAMENTO EM VÁLVULA DE CONTROLE Gilson Yoshinori Mabuchi, GE Energy. ARTIGO 61 REDES SEM FIO ANÁLISE DE REDES SEM FIO INDUSTRIAIS – ISA100 X WIRELESSHART Márcio S. Costa e Jorge L. M. Amaral, Universidade do Estado do Rio de Janeiro. REPORTAGEM 68 WIRELESS A REALIDADE DA COMUNICAÇÃO SEM FIO Sílvia Bruin Pereira, InTech América do Sul. ENTREVISTA 75 HORÁCIO LAFER PIVA Membro do Conselho de Administração da Klabin S.A. Sílvia Bruin Pereira, InTech América do Sul. REPORTAGEM 78 CRISE EUROPÉIA A CRISE NA EUROPA AFETA OU NÃO O BRASIL? Ângela Ennes, jornalista freelance. SEÇÕES CALENDÁRIO 04 NEWSLETTER 082 EVENTOS 83 EMPRESAS 84 PRODUTOS 89 37 6 75 4 InTech 140 2012 calendário Maio 7 a 11 – CURSO: INSTRUMENTAÇÃO BÁSICA São Paulo, SP. www.isadistrito4.org.br 14 a 17 – CURSO: INCERTEZA NA MEDIÇÃO São Paulo, SP. www.isadistrito4.org.br 15 – 1º FÓRUM INTERNACIONAL DE INSTRUMENTAÇÃO ANALÍTICA São Paulo, SP. www.isadistrito4.org.br 15 – NI DAYS 2012 - CONFERÊNCIA TECNOLÓGICA SOBRE PROJETO GRÁFICO DE SISTEMAS São Paulo, SP. brasil.ni.com/nidays 21 a 23 – CURSO: VÁLVULAS DE CONTROLE São Paulo, SP. www.isadistrito4.org.br 28 a 30 – CURSO: APROVANDO PROJETOS DE AUTOMAÇÃO COM BASES FINANCEIRAS São Paulo, SP. www.isadistrito4.org.br 29 a 1º de junho – CURSO: MEDIÇÃO DE VAZÃO DE GASES E LÍQUIDOS São Paulo, SP. www.isadistrito4.org.br 30 e 31 – CURSO: PROJETOS E MONTAGENS COM REDES INDUSTRIAIS São Paulo, SP. www.isadistrito4.org.br Junho 4 a 6 – CURSO: CONFIGURAÇÃO DE INSTRUMENTOS FOUNDATION FIELDBUS E PROFIBUS PA São Paulo, SP. www.isadistrito4.org.br 8 e 9 – CURSO: NORMA IEC 61131-3 PARA PROGRAMAÇÃO DE CONTROLADORES São Paulo, SP. www.isadistrito4.org.br 11 a 13 – CURSO: CÁLCULO DE INCERTEZAS EM MEDIÇÕES – TEORIA E PRÁTICA São Paulo, SP. www.isadistrito4.org.br 21 e 22 – CURSO: CURSO DE PROJETO DE INSTRUMENTAÇÃO – INTERLIGAÇÕES São Paulo, SP. www.isadistrito4.org.br 23 a 26 – CURSO: SIS – SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURANÇA E/C 50 São Paulo, SP. www.isadistrito4.org.br Agosto 29 e 30 – ISA SHOW ESPÍRITO SANTO 2011 – XI SEMINÁRIO E EXPOSIÇÃO DE INSTRUMENTAÇÃO, SISTEMAS, ELÉTRICA E AUTOMAÇÃO Vitória, ES www.isa-es.org.br Setembro 24 a 27 – ISA AUTOMATION WEEK 2012: TECHNOLOGY AND SOLUTIONS EVENT Orlando, Flórida, EUA www.isa.org.br Outubro 17 e 18 – 16º SEMINÁRIO TÉCNICO E EXPOSIÇÃO DE AUTOMAÇÃO – ISA AUTOMATION WEEK 2011 SEÇÃO CURITIBA Curitiba, PR www.isacuritiba.org.br Novembro 6 a 8 – BRAZIL AUTOMATION ISA 2011 – 16º CONGRESSO INTERNACIONAL E EXPOSIÇÃO DE AUTOMAÇÃO, SISTEMAS E INSTRUMENTAÇÃO São Paulo, SP www.isadistrito4.org nota de falecimento Faleceu em 17 de março em Ribeirão Preto, SP, Deusdedit Carvalho de Moraes, um dos grandes nomes da comunidade de instrumentação e controle de processos. Deusdedit Carvalho de Moraes era Mecânico Eletricista formado pelo Senai (1956); Instrutor formado pelo Cenafor (1968); Técnico em Eletrotécnica formado pela Fundação Getúlio Vargas (1968); Técnico de Chefia e Dinâmica de Grupo pelo Idort (1964); Pedagogo formado pela Senador Flaquer com Habilitação em Administração Escolar de 1.º e 2.º Grau e Professor de Psicologia da Educação e Sociologia da Educação (1974); Controle Avançado formado no IRA/ Institut de Régulation et Automation, França (1978); Lato Censo (2006), Teoria de Psicanálise Aplicada pelo Instituto Saber de Brasília; Técnico em Instrumentação em Energia (CPFL – 1956 a 1961); Instrutor, Chefe dos Cursos de Elétrica Eletrônica; Supervisor de Instrumentação; Assessor da Diretoria de Formação Profissional do Senai/DR/SP (1961 a 1985); no Senai, acumulou a função de Assessor da Secretaria Especial de Informática (SEI) da Presidência da República (1979 a 1985), para projeto e execução da Lei de Informática para reserva de mercado; Coordenador no Senai da implantação do Curso Técnico de Instrumentação (1974 a 1985) nos Departamentos Regionais de São Paulo em Santos e Campinas, no DR/BA, DR/ RS, DR/ES; Coordenador da Transferência de Tecnologia da França para o Senai/Santos e do Japão para o Senai/Vitória. Foi presidente da Associação Brasileira de Instrumentação e Sistemas Técnico-Científicos (Insiste) e o Grupo Nacional de Instrumentação de Açúcar, Álcool e Alimentos (Ginaaa) e desde 1985 era Assessor da Presidência da Smar Equipamentos Industriais. Em 2002, Deusdedit foi homenageado pelo Distrito 4, ao receber o Prêmio “Desenvolvimento Profissional” por sua dedicação na formação de profissionais em Instrumentação, Sistemas e Automação. Deusdedit Carvalho de Moraes InTech 140 5 Avenida Ibirapuera, 2.120 – 16º andar – sala 165 São Paulo, SP, Brasil – CEP 04028-001 Telefone/Fax: 55 (11) 5053-7400 e-mail: [email protected] – site: www.isadistrito4.org ISA - International Society of Automation / District 4 (South America) DIRETORIA Vice-Presidente – José Jorge de Albuquerque Ramos Vice-Presidente Eleito – Nilson Rana Vice-Presidente Passado – José Otávio Mattiazzo Diretor Tesoureiro – Stéfano Angioletti Diretor Secretário – Carlos Liboni Diretor de Membros e Seções – Enio Viana Diretor de Eventos – Augusto Passos Pereira Diretor de Marketing – Roberto Magalhães Diretor de Educação, Treinamento e Desenvolvimento Profissional – Claudio Makarovsky Diretor para a Área de Analítica – Claudio de Almeida Diretor para Área de Celulose – José Luiz de Almeida Diretor de Relações Institucionais – Marcus Coester Diretor de Relações com ISA/RTP – Nelson Ninin Diretor de Publicações – José Manoel Fernandes Diretor de Web – Antonio Spadim Nominator – José Otávio Mattiazzo EDITORA CHEFE Sílvia Bruin Pereira ([email protected]) MTb 11.065 - M.S. 5936 CONSELHO EDITORIAL Membros – Ary de Souza Siqueira Jr. (Promin Engenharia); Augusto Pas- sos Pereira (Consultor); Carlos Liboni (Techind); Claudio Makarovsky (GE Energy - Oil & Gas); Constantino Seixas Filho (Accenture Automation & Industrial Solutions); David Jugend (Jugend Engenharia de Automação); David Livingstone Vilar Rodrigues (Consultor); Guilherme Rocha Lovisi (Bayer Material Science); Jim Aliperti (Honeywell do Brasil); João Miguel Bassa (Consultor); José Jorge de Albuquerque Ramos (Parker Hannifin); José Roberto Costa de Lacerda (Consultor); Lourival Salles Filho (Technip Brasil); Luiz Antonio da Paz Campagnac (GE Energy Services); Luiz Felipe Sinay (Construtora Queiroz Galvão); Luiz Hen- rique Lamarque (Consultor); Marco Antonio Ribeiro (T&C Treinamento e Con- sultoria); Mário Hermes Rezende (Gerdau Açominas); Maurício Kurcgant (ARC Advisory Group); Ronaldo Ribeiro (Celulose Nipo-Brasileira – Cenibra); Rüdiger Röpke (Consultor); Sidney Puosso da Cunha (UTC Engenharia); Stéfano Angioletti (Schneider Electric); e Vitor S. Finkel (Contromation). DIRETORIA EXECUTIVA Maria Helena Pires ([email protected]) COMERCIALIZAÇÃO Maria Helena Pires ([email protected]) Simone Araújo ([email protected]) PRODUÇÃO 2T Comunicação - www.2tcomunicacao.com.br FOTOS/ILUSTRAÇÕES www.istockphoto.com IMPRESSÃO Referência Gráfica Filiada à A Revista InTech América do Sul não se responsabiliza por conceitos emitidos em matérias e artigos assinados, e pela qualidade de imagens enviadas através de meio eletrônico para a publicação em páginas editoriais. Copyright 1997 pela ISA Services Inc. InTech, ISA e ISA logomarca são marcas registradas de International Society of Automation, do Escritório de Marcas e Patentes dos Estados Unidos. www.intechamericadosul.com.br InTech América do Sul é uma publicação do Distrito 4 (América do Sul) da ISA (International Society of Automation) ISSN 2177-8906 História Como o registro dos eventos ocorridos no passado, a história permeia todas as ações nas quais o homem esteja engajado, mental ou fisicamente. Com os inimagináveis recursos disponíveis hoje pela tecnologia, não é tão difícil colher informações, classificá-las, organizá-las e concluir um compêndio histórico que possa ser consultado décadas e séculos à frente. Disse alguém tempos atrás que o conhecimento é a informação organizada. Pois bem, todos nós fazemos história. Recentemente, perdemos um dos baluartes da história da comunidade de instrumentação e controle, o Deusdedit Carvalho de Moraes. E ele fez história, pelo sem número de atividades nas quais se envolveu, pelas experiências que vivenciou e pelos conhecimentos que compartilhou, sempre com humildade, bom humor e cordialidade. Sim, ele escreveu a sua história e, de certo, ajudou outros tantos a construir as suas. Nas páginas desta edição da InTech América do Sul o leitor encontrará assuntos que comprovam a relação intrínseca da história com o cotidiano da área que escolhemos para dedicar as nossas profissões. Os três artigos de capa tratam da evolução dos barramentos de campo. Basta voltar os olhos dez anos atrás para constatar o quanto este tema avançou, o quanto a própria tecnologia evoluiu e até mesmo o quanto os especialistas se dedicaram à pesquisa e ao desenvolvimento para que tudo se concluísse em uma história com final feliz. Ou, um capítulo dela. A questão das redes sem fio também está nas páginas seguintes. Um artigo impecável faz uma comparação entre os padrões ISA100 e WirelessHART, descrevendo suas principais características e vantagens, com vistas a permitir uma visão geral das soluções. Teoria também é história. Pelo lado prático, uma reportagem com quatro fornecedores de soluções sem fio complementa o artigo. A ideia é demonstrar para os leitores o grau de aceitação mercadológica da tecnologia de instrumentação sem fio e não avaliar ou comparar a tecnologia de um fabricante com outro. Acreditamos que a constatação de fatos sobre a tecnologia sem fio seja uma das melhores formas de divulgá- la. Ou melhor, historiá-la. “A única história que vale alguma coisa é a história que fazemos hoje” (Henry Ford). Sílvia Bruin Pereira Editora editorial 6 InTech 140 capa BARRAMENTOS DE CAMPO Augusto Pereira ([email protected]), APP Consultoria e Treinamento. A EVOLUÇÃO DO PROJETO, INSTALAÇÃO E CERTIFICAÇÃO DE BARRAMENTOS DE CAMPO FIELDBUS FOUNDATION. InTech 140 7 BARRAMENTOS DE CAMPO capa INTRODUÇÃO Como tudo começou  o primeiro projeto Fieldbus Foundation em uma planta de processo do mundo. Uma coisa que a maioria das pessoas desconhece é o fato de que a primeira fábrica do mundo em que foi implementado o controle com Fieldbus Foundation foi a fábrica da Deten, localizada no Polo Petroquímico de Camaçari, na Bahia (Figura 1). Figura 1 – Planta da Deten em Camaçari, BA. Em novembro de 1993, quando eu estava iniciando na Smar, a empresa lançou oficialmente os primeiros produtos com Fieldbus Foundation na feira da ISA na cidade de Anaheim, Califórnia, EUA. Naquela época, a feira da ISA era realizada em novembro. Foi feito o lançamento dos transmissores de pressão, temperatura, dos conversores de 4-20mA para Fieldbus e vice-versa e também de uma placa de interface que era instalada dentro dos PCs. Naquela época, no final de 1993, os computadores tipo PC, isto é, os desktops, tinham slots que possibilitavam a instalação de placas de interface, e desenvolveu-se, então, uma placa de interface Fieldbus Foundation para ser integrada dentro de um desktop/PC. Eu jamais me esquecerei da data da venda, pois foi exatamente no dia 26 de dezembro de 1993, um dia após o natal. A venda foi feita; no início, não eram muitos instrumentos – cerca de 70, apenas, mas era o primeiro projeto no mundo que iria funcionar com Fieldbus Foundation. Não era mais um simples teste em que os instrumentos eram instalados numa determinada parte do processo. Eram feitos os testes de validação, eram corrigidos os eventuais erros, era feita a validação e depois era feita a sua retirada. Já nesse caso, não. Era uma parte de expansão da fábrica onde era necessário ter um projeto executivo, ter todos os cuidados necessários com a instalação, pois era uma área classificada; no processo havia a presença de oxigênio, hidrogênio, etc., e esse projeto era irreversível, pois ele teria que ser implementado e a planta teria que partir. Não podia dar errado. É lógico que a primeira semana de janeiro de 1994 foi uma semana de festas, lá em Sertãozinho, SP. Todo dia, comemorava-se o primeiro projeto do mundo e, geralmente, essa comemoração terminava numa churrascaria. Na segunda semana de janeiro, tivemos, então, o kick-off meeting interno. É uma imagem que nunca vai sair da minha mente: era uma mesa muito grande na sala de reuniões; na cabeceira da mesa, estava Marcos Peluso, que era o diretor de engenharia e meu chefe direto, além de vários colegas das várias especialidades que compunham o projeto. Peluso começou sua fala parabenizando a todos e dividindo tarefas – quem ficaria encarregado da especialização dos instrumentos, quem ficaria encarregado da configuração dos instrumentos etc., e um detalhe: naquela época, não existiam os configuradores baseados em Windows. Toda a configuração precisava ser feita através daquele mecanismo da famosa chave-de-fenda magnética e dos dois orifícios, um com S de Span e o outro com Z de Zero. Naquela época, aqueles instrumentos eram configurados como quem acerta as horas de um relógio, por exemplo. Havia toda uma árvore de configuração em que nós, através da chave magnética, íamos colocando os valores. Você pode imaginar o que significava cometer um erro. Era necessário fazer o reset e recomeçar uma interminável sequência de ações com a chave-de-fenda entre os buracos de Zero e de Span. Então, Peluso foi seguindo na distribuição das atribuições. Num momento, ele fez o seguinte comentário: “Bem, agora não é mais um teste. Agora, não é mais uma prova de Fieldbus. Agora, é um projeto. E, como todo projeto, precisa ter documentação, desenhos, metodologia de desenvolvimento da distribuição dos instrumentos do barramento e assim por diante.” Nessa hora, a sala de reuniões ficou num silêncio absoluto. E Peluso, se dirigindo a mim, perguntou: “Augusto, você não era o Superintendente do Departamento de Engenharia da Dow Química?” Eu disse: “Sim.” Ao que ele disse: “Então, você é a pessoa mais indicada para ler a norma Fieldbus...” e nessa hora, ele a mostrou – parecia uma lista telefônica, com quase um palmo de altura – e ele me disse: “Então, Augusto, faça o seguinte: você vai lendo a Norma e vai verificando que 8 InTech 140 capa BARRAMENTOS DE CAMPO embora ela tenha sido escrita principalmente para construir um instrumento Fieldbus, há algumas partes em que ela dá algumas instruções de como fazer o projeto e a instalação. Então, por favor, você vai extraindo essas informações e passando para o nosso grupo de detalhamento.” Na Figura 2 temos um esquemático típico de uma arquitetura Fieldbus. Figura 2 – Arquitetura Fieldbus. Então, a partir daquela reunião, eu, durante os próximos dois meses, fiquei lendo a norma, analisando quais partes eram interessantes para o projeto de detalhamento e passando para a equipe de projetos. Em resumo, assim que foi feito todo o detalhamento, também foram feitas as instruções de instalação, aterramento e assim por diante. Esse projeto foi instalado ainda no primeiro semestre de 1994, e partiu no final de junho. Foi um projeto vitorioso, que hoje já conta com mais de 1.500 instrumentos Fieldbus, e a Planta produz desde então. Como estamos hoje  os grandes projetos nas áreas de Química e Petroquímica e de Óleo e Gás aqui no Brasil estão, na sua grande maioria, sendo desenvolvidos com Fieldbus Foundation, podemos destacar empresas com a Braskem e a Petrobras (no refino) onde temos projetos de grande porte mais recentes como: • Braskem o Planta de Eteno Verde o Planta de Butadieno o Planta de PVC de Alagoas • Petrobras o RNEST o Comperj Estimamos que no Brasil, temos um universo de mais de 150.000 instrumentos de campo Fieldbus Foundation. Na Figura 3 apresentamos uma estimativa só da área do Refino da Petrobras. Figura 3 – Estimativa de instrumentos Fieldbus na área de Refino da Petrobras. Fonte: LEAD – Centro de Excelência em Redes da Petrobras. Somente como exemplo, na figura temos um retrato das Unidades dentro do universo da Petrobras, onde já temos instalações com Fieldbus. Estima-se que o total de instrumentos ultrapassa a quantia de 120.000 instrumentos. OS PRIMEIROS PROJETOS E A FALTA DE ACESSÓRIOS DE MONTAGEM Voltando ao início dos projetos em Foundation Fieldbus, por volta de 1994-5, naquela época, ainda não existiam as caixas de derivação de campo, por exemplo. Então, os projetos eram feitos envolvendo também o detalhamento dessas caixas de campo. Essas caixas eram realmente muito primárias. Elas consistiam, basicamente, numa borneira de conexão sendo "jumpeada" com as outras borneiras, onde você entrava com o tronco e cada saída do jumper eram as derivações (spurs) para os instrumentos (Figura 4). Figura 4 – Caixa de campo antiga. BARRAMENTOS DE CAMPO capa Essas caixas de junção eram construídas a partir de caixas- padrão de mercado, em aço-carbono ou em plástico. Também nessas caixas, não havia proteções, tais como a proteção contra curto-circuito, não havia nenhuma proteção contra a desconexão errada dos equipamentos, enfim, era um tipo de projeto ainda muito embrionário. Com o passar dos anos, vários fabricantes começaram a desenvolver caixas de derivação de campo especialmente projetadas para Fieldbus Foundation. Atualmente, essas caixas têm, em cada derivação, uma proteção contra curto- circuito, e isso impede, caso haja um curto-circuito no spur ou no instrumento, que haja uma queda de todo o barramento, que era o grande problema dos primeiros projetos. Mais recentemente, com o surgimento do conceito de levar as barreiras de segurança para o campo, temos hoje em dia, de praticamente todos os fornecedores do mercado, as barreiras de campo, às quais se chega com os troncos de alta potência nessas caixas e, dentro delas, nós temos duas eletrônicas – a barreira de segurança intrínseca e a proteção contra curto-circuito nas derivações. Hoje em dia, encontramos essas caixas em vários materiais de construção, como aço-carbono, aço inox, plástico, fibra de vidro reforçada etc., com visor de vidro, sem visor de vidro, e também, esses fabricantes, em muitos projetos, customizam essas caixas para as aplicações dos clientes finais (Figura 5). Figura 5 – Caixa de barreira de campo. Então, observando desde o início, em 1994, até hoje, em 2012, nós podemos dizer que aconteceu uma grande evolução nos acessórios de campo. Não somente as caixas, mas também os fabricantes de cabos e conectores. Hoje em dia, temos 10 InTech 140 capa BARRAMENTOS DE CAMPO cabos especialmente projetados para Fieldbus Foundation. Com isso, os projetos se tornaram muito mais confiáveis, principalmente em segmentos com grandes distâncias. Outro ponto importante são os conectores. Hoje em dia, temos conectores especialmente desenvolvidos para projetos com Fieldbus Foundation ou Profibus PA. Essa parte de acessórios continua em constante evolução, facilitando os projetos e diminuindo os seus custos de implementação. A CRIAÇÃO DE UMA METODOLOGIA DE PROJETO Esta é uma importante etapa de um projeto, pois precisamos estabelecer logo de início quais são as premissas de projeto. Por exemplo, por incrível que pareça, ainda tenho encontrado alguns projetos sendo implementados sem caixas de derivação, como mostra a Figura 6. Figura 6 – Instalação Daisy Chain. Outros pontos importantes para o estabelecimento de uma metodologia de projeto são: • Topologia. • Padronização do número de spurs por caixa. • Instalação à prova de explosão ou segurança intrínseca. • Barreira de segurança de campo ou de painel. • Distância máxima de cada spur (a Norma permite até 120 m). • Encaminhamento via eletrodutos ou eletro-calhas. Estas e outras definições de metodologia devem ser estabelecidas logo no início de um projeto, pois assim evitaremos erros e retrabalhos. Eu observei em vários projetos que as pessoas querem iniciar a divisão dos instrumentos nos segmentos mesmo sem estas e outras definições básicas. A ELIMINAÇÃO DE 94% DOS PROBLEMAS DOS PROJETOS Depois de um projeto bem elaborado, muitas pessoas pensam, erradamente, que isso é o bastante para que um projeto tenha sucesso, mas na realidade os grandes problemas que nas estatísticas chegam a 94% em todas as falhas dos projetos estão relacionados aos erros de montagem. Portanto, uma boa montagem é fundamental para eliminarmos estes problemas. Eu já declarei em várias ocasiões que o pior problema não é montar um barramento e ele não funcionar, o pior é quando se instala um segmento e ele tem um comportamento errático, isto é, funciona e depois para, logo depois volta a funcionar, pois se o segmento não funciona, a equipe de montagem tem que buscar o erro e fazer a correção, mas se o problema é intermitente, a situação é realmente pior, pois as pessoas da operação vão começar a perder a confiança no projeto, e isto é a última coisa que pode acontecer num projeto de automação. Na Figura 7, podemos observar uma montagem correta do spur do segmento Fieldbus chegando até uma válvula de controle. Figura 7 – Instalação Fieldbus correta. INTEGRAÇÃO DO GERENCIAMENTO DE ATIVOS COM OS DIAGNÓSTICOS DA COMUNICAÇÃO NOS SEGMENTOS Uma grande evolução nos projetos com Fieldbus Foundation foi o aparecimento dos equipamentos e dos softwares para o diagnóstico da comunicação de campo. No passado, mesmo com a utilização de osciloscópios e algumas ferramentas de leitura de dados, a tarefa de descobrir o que tinha de InTech 140 11 BARRAMENTOS DE CAMPO capa errado numa comunicação num segmento era árdua e muito imprecisa. Agora, com estas novas ferramentas, podemos ter, com certeza, um diagnóstico preciso. Ainda na sequência desta evolução, foi a integração dos diagnósticos da comunicação de campo com os Sistemas de Gerenciamento de Ativos como podemos ver na Figura 8, pois assim podemos ter certeza se o problema é um mau funcionamento do instrumento ou uma deformação da forma da onda da frequência Fieldbus, prejudicando a comunicação do barramento. Figura 8 – Integração dos diagnósticos com os sistemas de gerenciamento de ativos. INSPEÇÃO E CERTIFICAÇÃO DA COMUNICAÇÃO DIGITAL NOS SEGMENTOS FF Com os equipamentos e o software de diagnóstico da comunicação de campo, surgiu uma etapa muito importante nos projetos com Fieldbus Foundation. Na realidade, podemos dizer que o fundamental para a partida e a entrega de um projeto é a Inspeção e a Certificação das instalações, e a certificação da instalação como um todo. Um projeto precisa ter, na sua instalação, pessoas treinadas e que entendam que agora a comunicação entre os instrumentos de campo e o sistema de controle é feita através de frequência, e não mais com um sinal de corrente de 4-20 mA. Portanto, podemos dizer que um projeto irá funcionar melhor quanto mais a forma de onda for próxima do padrão descrito na Norma. A inspeção de uma instalação Fieldbus é muito próxima de uma instalação convencional. Precisamos verificar: • Conexões • Aterramento do shield do cabo e da carcaça dos instrumentos • Vedações das caixas de derivação e dos instrumentos 12 InTech 140 capa BARRAMENTOS DE CAMPO Depois da inspeção com as ferramentas de análise da comunicação, um megômetro e um capacímetro, devemos verificar: • Isolação de cada trecho do cabo • Capacitância de cada trecho do cabo • Nível do sinal • Ruído • Desbalanceamento • Jitter • Forma de onda (Figura 9) Figura 9 – Forma de onda Fieldbus correta. Um ponto importante é que todas estas medições devem atender os valores descritos na Norma IEC 61158, e qualquer desvio fora da faixa de tolerância prevista na própria Norma deverá ser corrigido. Também devemos ter em mente que um projeto Fieldbus Foundation irá funcionar com mais estabilidade e confiabilidade quanto mais a forma da onda no segmento se aproximar do padrão estabelecido na Norma. CONCLUSÕES Como observamos neste artigo, a tecnologia Fieldbus Foundation teve uma grande evolução desde 1994; os níveis de software do protocolo foram aprimorados, principalmente nas facilidades de configuração e parametrização; foram desenvolvidas novas tecnologias de drivers de comunicação, tais como o EDDL (Eletronic Device Description Language) e o FDT/DTM, cuja descrição mais simples é FDT-Frame Application, e o DTM-Device Driver, ambos baseados no Windows e que deverão convergir para o FDI-Field Device Integration, e a parte de acessórios de hardware também contou com um grande número de novos produtos. Figura 10 Podemos citar: acopladores com isolação galvânica, cabos projetados especialmente para trabalhar com a frequência do FF, caixas de derivação de segmentos com proteção contra sobrecorrente, permitindo que um curto- circuito num determinado spur não provoque a falha de todo o barramento, as barreiras de segurança intrínseca na modalidade FISCO-Fieldbus Intrinsic Safety Concept, inclusive com a opção mais utilizada de ser instalada no campo através de um tronco de alta potência, como podemos ver na Figura 10 e, mais recentemente, os sistemas de tronco redundante ou, mais precisamente, os troncos com fechamento em anel, como podemos ver na Figura 11, permitindo que as malhas com criticidade Níveis 1 e 2 possam ter uma confiabilidade máxima. Figura 11 InTech 140 13 14 InTech 140 capa BARRAMENTOS DE CAMPO Libanio Carlos de Souza ([email protected]), Diretor de Desenvolvimento da Smar Equipamentos Industriais Ltda. BLOCOS FF: FERRAMENTAS DE INTEGRAÇÃO. InTech 140 15 BARRAMENTOS DE CAMPO capa INTRODUÇÃO Um sistema implementado com a tecnologia da Fieldbus Foundation (FF) é composto por equipamentos de campo inteligentes e por controladores/equipamentos de monitoração interconectados por uma das redes de comunicação da FF (rede H1 ou rede HSE). Estes equipamentos estão integrados fisicamente na planta e atuam juntos para prover sinal de entrada/saída e controle para a correta operação da planta. Cada equipamento de campo executa uma pequena parte das funções necessárias para operação completa da planta, através da implementação de uma ou mais aplicações em tempo real, tais como leitura de um sensor e/ou processamento de um algoritmo de controle. Por sua vez, cada aplicação é composta por um conjunto de funções básicas modeladas por blocos. Portanto, os blocos proporcionam uma estrutura geral para especificar diferentes tipos de funções executados pelos equipamentos de campo. Os blocos, juntamente com os arquivos de descrição dos equipamentos (DDs), são elementos fundamentais na promoção da interoperabilidade de um sistema implementado com a tecnologia da FF. Os parâmetros dos blocos são descritos na DD. A descrição carrega todas as informações necessárias para configuração e visualização dos parâmetros nos sistemas (unidade, texto explicativo da funcionalidade do parâmetro, processos associados, dependências de outros parâmetros, etc.). Os sistemas que suportam as DDs podem integrar com facilidade os blocos dos equipamentos registrados na FF. A Figura 1 mostra a visão que um sistema tem de um equipamento de campo e o uso das DDs para mostrar os parâmetros ao usuário. Os blocos são elementos chaves também na distribuição das funções de controle entre os vários equipamentos inteligentes presentes no sistema. A distribuição ou não de controle parece ser uma questão de preferência dos usuários, mas na realidade de hoje, percebe-se que a distribuição de controle proporciona ganhos fabulosos de desempenho ao sistema de controle. Em vez do processamento serial feito pelas grandes CPUs, usa-se o processamento paralelo, ou seja, centenas ou milhares de processadores executando em paralelo as pequenas funções básicas de controle para compor o controle total de uma planta. Outros fatores importantes são a precisão e o sincronismo alcançado com o uso dos blocos. Os blocos estão conectados com a fonte do dado dos sensores e dos atuadores, e nenhuma outra eletrônica é capaz de acessar estes dados de forma tão precisa, rápida e com a exata informação temporal dos mesmos. Os blocos são tipicamente utilizados nos SDCDs e permitem uma engenharia mais fácil dos sistemas através da configuração/seleção de valores para os parâmetros dos blocos. Eles se contrapõem às lógicas dos Controladores Lógicos Programáveis, que muitas vezes precisam ser inteiramente programados, o que pode implicar em um tempo de engenharia elevado. CONCEITOS BÁSICOS A FF define alguns conceitos que são válidos para todos os blocos. Os principais conceitos são: 1) Conexão entre entradas e saídas; 2) Modo de operação do bloco (MODE_ BLK); 3) Qualidade das variáveis expressa através de um byte de informação chamado status byte; 4) Detecção, notificação e reconhecimento de alarmes; 5) Coleta e publicação de dados de tendência (Trend); 6) Sincronismo de execução. Figura 1 – Representação do Equipamento de Campo via Blocos. 1) Conexão entre entradas e saídas: FF define os tipos de dados que podem ser utilizados para as entradas e saídas dos blocos. Ela também definiu que somente dados do mesmo tipo podem ser conectados, assim os equipamentos devem rejeitar as conexões com tipos diferentes. Os equipamentos controlam o fluxo da recepção das conexões. Se um parâmetro de saída não é publicado 16 InTech 140 capa BARRAMENTOS DE CAMPO na frequência configurada, o parâmetro de entrada vai refletir no byte de status esta condição, e os algoritmos dos blocos podem fazer uso desta informação para processar ou não o valor do parâmetro de entrada, de acordo com a configuração do usuário. 2) Modo de operação do bloco (MODE_BLK): FF define oito modos possíveis para a operação de um bloco: fora de operação (Out of Service - O/S); manual forçado (Initialization Manual - IMan); sobreposição local (Local Override - LO); manual (Man); automático (Auto); cascata (Cascade - Cas); cascata com set point remoto (Remote- Cascade - RCas); e Saída Remota (Remote-Output - Rout). Os modos automáticos são: Auto, Cas e RCas. Os modos manuais são: IMan, LO, Man e Rout. No modo O/S, o algoritmo não é executado e os alarmes pendentes são removidos. O parâmetro de modo possui quatro elementos. O primeiro elemento é o modo desejado (Target mode), o segundo é o modo atual (Actual mode, gerado pelo bloco no início da execução do bloco e reflete o modo usado para executar o bloco), o terceiro define os modos permitidos (Permitted mode, configurado pelo usuário para definir os modos permitidos para o Target mode durante a operação da planta), e o quarto é o modo normal de operação do bloco (Normal mode). 3) Qualidade das variáveis expressa através de um byte de informação chamado status attribute: permite que os blocos expressem a qualidade das variáveis. É composto por dois bits para a qualidade (Good Cascade, Good Non-cascade, Bad, Uncertain), quatro bits para o detalhamento da qualidade (sub status), e dois bits para limites (Not limited, Low limited, High limited e Constant). O sub status para a qualidade indicada como Good Cascade é utilizado para promover o sincronismo dos blocos que atuam em cascata. 4) Detecção, notificação e reconhecimento de alarmes: Os blocos verificam a ocorrência de alarmes a cada ciclo de execução. Quando uma condição de alarme é detectada, os dados de alarme são atualizados no parâmetro de alarme correspondente, juntamente com a informação temporal da ocorrência da condição de alarme (data e hora). Este alarme, então, é reportado na rede. Quando o operador reconhece a existência do alarme, uma mensagem é enviada para o bloco sinalizando o reconhecimento do usuário. Este é um grande diferencial de um sistema genuinamente FF dos demais sistemas, uma vez que o alarme é gerado na fonte com a informação temporal precisa. Os demais sistemas fazem a leitura dos transmissores e então geram os alarmes. A informação temporal é totalmente dependente da leitura dos transmissores, e não refletem o tempo exato da ocorrência da condição de alarme. 5) Coleta e publicação de dados de tendência (Trend): a cada ciclo de execução, um bloco pode armazenar uma amostra de uma variável. O conjunto de 16 amostras é reportado para o sistema. Este pode armazenar parte ou a totalidade das amostras para compor o histórico da variável. Novamente aqui temos uma fiel amostragem temporal das variáveis, o que não acontece em sistemas que não utilizam FF. 6) Sincronismo de execução: todos os equipamentos FF têm uma mesma informação de tempo, e os blocos são configurados para serem executados de forma sincronizada. BLOCOS PADRÕES Alguns blocos estão normalizados pela FF. Esta normalização consiste na descrição do bloco, definição da lista de parâmetros, definição dos modos suportados e da manipulação dos modos, definição dos tipos de alarmes e a definição da manipulação dos status. O algoritmo não é especificado. Cada fabricante define o seu algoritmo. Os blocos padrões têm a lista de parâmetros com as suas informações anexada na DD padrão, fornecida pela FF. Os blocos já padronizados pela FF até hoje são: Analog Input; Analog Output; Bias & Gain; Control Selector; Discrete Input; Discrete Output; Manual Loader; PD Control; PID Control; Ratio Control; Analog Alarm; Arithmetic; Deadtime; 8 Channel Discrete Input/Output; 8 Channel Analog Input/ Output; Flexible Function Block; Input Selector; Integrator; Lead/Lag; Setpoint Ramp Generator; Signal Characterizer; Splitter; Timer; MBI-64; MBO-64; MAI-16; MAO-16; HART™ TB; HART™ Gateway TB. InTech 140 17 18 InTech 140 capa BARRAMENTOS DE CAMPO BLOCOS CUSTOMIZADOS A tecnologia da FF é muito flexível e permite que os fabricantes incluam nos seus equipamentos blocos customizados, ou seja, blocos cujos parâmetros são definidos pelo fabricante. Estes blocos devem seguir os conceitos básicos definidos pela FF. O fabricante cria uma DD nova para incluir os blocos padrões mais os blocos customizados, criando assim a DD do equipamento. Os blocos dos sensores, denominados blocos transdutores, são muitas vezes customizados, pois refletem a tecnologia utilizada na confecção dos sensores. Porém, para alguns tipos de sensores, estão sendo padronizados conjuntos básicos de parâmetros que podem ser utilizados pelos fabricantes e então registrados pela FF. Já foram normalizados blocos transdutores para medição de vazão, temperatura, pressão e para posicionadores. Alguns usuários solicitam a criação de blocos exclusivos, blocos que só podem ser utilizados pelas empresas afiliadas à empresa que definiu o bloco. Estes blocos não são nem mesmo registrados devido às restrições de divulgação de seu conteúdo. BLOCOS FLEXÍVEIS Os blocos flexíveis podem ter diferentes graus de flexibilidade: i) Parâmetros pré-definidos; ii) Parâmetros definidos pelo usuário; iii) Controle de execução (pare/ execute) comandado via serviços de comunicação. O algoritmo do bloco é definido pelo próprio usuário através de ferramenta de configuração do equipamento fornecida pelo fabricante do equipamento. Por exemplo, um bloco flexível poderia permitir que o usuário definisse uma expressão matemática complexa envolvendo um conjunto de entradas e saídas, ou suportar uma lógica ladder para fazer intertravamento de uma planta ou parte de uma planta. Veja que isto permite a integração da programação típica dos Controladores Lógicos Programáveis com os blocos funcionais utilizados nos SDCDs. Com esta tecnologia, o usuário pode criar o seu próprio bloco e manter uma biblioteca de aplicações de sua empresa para duplicação e reutilização. FF-ROM: FIELDBUS FOUNDATION PARA GERENCIAMENTO DE OPERAÇÕES REMOTAS Em 2005, a FF iniciou um novo projeto para atender as aplicações remotas. A maioria dos sistemas integra as aplicações remotas com tecnologias diferentes da tecnologia do sistema de controle da planta, necessitando de ferramentas especiais e não integradas para a configuração destas aplicações. Outra constatação é que geralmente os dados de diagnósticos obtidos e gerenciados nos sistemas de controle não estão disponíveis nas aplicações remotas. Além disso, em alguns casos, as decisões são tomadas através de dados de históricos coletados, pois não se tem dados em tempo real confiáveis. Um conjunto de blocos foi definido pela FF para padronizar e integrar as aplicações remotas com os sistemas que utilizam a tecnologia da FF (Figura 2). Equipamentos que incorporam estes blocos são denominados equipamentos ROM e devem ser registrados pela FF. Os blocos produzidos neste projeto oferecem acesso a diferentes tecnologias, tais como: 4-20mA, sinais discretos de entrada e saída, equipamentos HART™ e equipamentos WirelessHART™, e ISA 100.11a. Outros protocolos, como Modbus, Profibus, DeviceNet e ASI, deverão ser integrados futuramente. Novos conceitos criados por este projeto: a) Bloco de associação; b) VAR_NAME & CHANNEL_TAG; c) Novos blocos funcionais de entrada e saída MBI-64, MBO-64, MAI-16 e MAO-16; d) Bloco Transdutor HART™/WirelessHART™; e) Bloco Transdutor HART™ gateway. Figura 2 – Blocos definidos pela FF para suportar ROM. InTech 140 19 20 InTech 140 capa BARRAMENTOS DE CAMPO a) Bloco de associação: os equipamentos ROM geralmente são constituídos de vários módulos de entrada e saída, cada um suportando um ou mais tipos de sinais: analógicos, discretos, HART™, WirelessHART™, H1, etc. Cada módulo é mapeado como um bloco transdutor. Os módulos para uma determinada aplicação do usuário são configurados pela ferramenta de configuração do sistema FF através da parametrização do bloco de associação. Para cada módulo temos um parâmetro no bloco de associação para informar o tipo do módulo e suas propriedades para o sistema. b) VAR_NAME & CHANNEL_TAG: diferentemente dos equipamentos de controle que geralmente produzem um dado de processo por bloco transdutor, os equipamentos ROM integram vários dados de processo num mesmo bloco transdutor. Cada ponto de entrada e saída recebe um nome (tag) denominado de VAR_NAME. Os blocos funcionais de entrada e saída referenciam o ponto de entrada/saída dos transdutores através do parâmetro CHANNEL_TAG. Assim, o casamento de VAR_NAME com o CHANNEL_ TAG promove a associação dos pontos de entrada e saída. Ao invés de números, como no conceito do parâmetro CHANNEL usado nos blocos do H1, o tag foi usado para facilitar a identificação e diferenciação do usuário. O usuário atribui nomes que fazem sentido para a sua equipe nos parâmetros VAR_NAMEs/CHANNEL_TAGs. c) Novos blocos funcionais de entrada e saída MBI-64, MBO-64, MAI-16 e MAO-16: blocos com uma única saída ou entrada com múltiplas variáveis de processo. Estes blocos podem ser conectados com os blocos de controle dos equipamentos ROM de forma a permitir uma transferência de dados eficiente utilizando melhor a banda de comunicação para os dados de controle. Consequentemente, em uma única conexão, pode- se transferir ao mesmo tempo 64 dados binários ou 16 dados no formato status mais valor em ponto flutuante. d) Bloco Transdutor HART™/WirelessHART™: cada equipamento HART™ e/ou WirelessHART™ é representado por um bloco transdutor. As variáveis de processo lidas destes equipamentos são mapeadas em pontos de entrada e/ou saída do transdutor, e cada uma possui um VAR_NAME atribuído pelo configurador do sistema. O configurador pode associar os blocos funcionais a estas variáveis através do parâmetro CHANNEL_TAG e utilizá-las na sua estratégia de controle. Este bloco transdutor também provê os dados de diagnóstico do equipamento HART™ ou WirelessHART™ no formato requisitado pela NAMUR e, desta forma, para o usuário um equipamento FF e HART™ é mapeado de forma similar num sistema que utilize estes novos conceitos e produz os mesmos tipos de notificação de alarme. Este bloco também provê acesso aos dados de configuração e manutenção do equipamento HART™ ou WirelessHART™ através de parâmetros de passagem dos comandos HART™. Qualquer comando pode ser enviado através destes parâmetros, e será trocado com o equipamento associado a este bloco transdutor. e) Bloco Transdutor HART™ gateway: este bloco provê informações dos equipamentos presentes ou esperados pelo equipamento ROM. Esta é uma funcionalidade geralmente provida pelo sistema de gerenciamento da rede. Como estamos provendo acesso a redes não-nativas da Fieldbus Foundation, criamos uma maneira de prover esta informação através de um bloco transdutor. CONCLUSÃO Os blocos da FF são ferramentas poderosas e flexíveis que promovem a fácil integração de funcionalidades, equipamentos e sistemas. O uso dos blocos dá aos fabricantes uma facilidade e rapidez no desenvolvimento e integração de novas funcionalidades em seus produtos e sistema. Garante, também, a interoperabilidade com demais equipamentos e sistemas FF. Para os usuários, permite a reutilização dos conceitos assimilados com um bloco em novos blocos disponibilizados pelos fabricantes de equipamentos. Permite também a fácil integração de novos equipamentos em suas aplicações. InTech 140 21 BARRAMENTOS DE CAMPO capa REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. FF-890 FOUNDATION™ Specification Function Block Application Process Part 1. 2. FF-891 FOUNDATION™ Specification Function Block Application Process Part 2. 3. FF-892 FOUNDATION™ Specification Function Block Application Process Part 3. 4. FF-893 FOUNDATION™ Specification Function Block Application Process Part 3. 5. FF-894 FOUNDATION™ Specification Function Block Application Process Part 5. 6. FF-903 FOUNDATION™ Specification Pressure Transducer Block. 7. FF-904 FOUNDATION™ Specification Temperature Transducer Block. 8. FF-906 FOUNDATION™ Specification Positioner Transducer Block. 9. FF-908 FOUNDATION™ Specification Flow Transducer Block. 10. FF-633 FOUNDATION™ Specification Function Block Application Process Part 6 for HSE Remote IO. 11. FF-061 FOUNDATION™ Specification Addendum to System Architecture for Wired & Wireless Input/Output (WIO). 12. FF-915 FOUNDATION™ Specification Transducer Block for HSE RIO Module. 13. FF-913 FOUNDATION™ Specification Transducer Block for Wired and WirelessHART Devices. 22 InTech 140 capa BARRAMENTOS DE CAMPO Marcos Peluso ([email protected]), Distinguished Technologist, Emerson Process Management. DESENVOLVIMENTO DE PRODUTOS InTech 140 23 BARRAMENTOS DE CAMPO capa INTRODUÇÃO Ao desembarcar em um aeroporto, é muito comum encontrar uma porção de pessoas esperando seus convidados ou clientes. Essas pessoas costumavam segurar cartazes com o nome do passageiro (a) e/ou a empresa que ele (a) representa. Aqueles pedaços de papelão estão dando lugar a tablets e mesmo laptops. E os improvisados garranchos foram substituídos por textos legíveis, acompanhados de logotipos e até mesmo música tema. As pessoas podem verificar o status do voo que estão esperando diretamente no website da companhia aérea, podem comunicar através de e-mail, mensagem de textos, ver fotografia da pessoa esperada, etc. Enquanto alguns utilizam a ferramenta de forma criativa para tornar seu trabalho mais eficiente e até mesmo fazer propaganda institucional das empresas que representam, outros somente substituíram o papel por um display iluminado. Os profissionais da área de automação, fornecedores ou usuários, muitas vezes agem da mesma forma. Os instrumentos e sistemas inteligentes comunicando através de barramentos de campo, oferecem um campo extremamente fértil para a criação de produtos, ferramentas e procedimentos que ajudam a reduzir tempos de instalação, comissionamento, operação da planta e manutenção. Mas como no caso dos cartazes, o potencial oferecido pela tecnologia ainda não tem sido explorado em sua plenitude por parte do mercado. Muitas empresas ainda oferecem produtos com a mesma funcionalidade oferecida pelos antigos instrumentos analógicos, sem tirar vantagem da maior disponibilidade de energia e de capacidade de comunicação. E usuários ainda utilizam os produtos da mesma forma como utilizavam os instrumentos em 4-20 mA, por falta de treinamento adequado ou por dificuldade em explorar novas funções e processos. E as normas precisaram evoluir para atender algumas áreas que a experiência demonstrou que precisavam ser melhoradas. A SITUAÇÃO INICIAL Num passado não muito distante, os congressos de automação organizavam intermináveis mesas redondas para discutir instrumentação pneumática x eletrônica, segurança intrínseca x prova de explosão, transmissores analógicos x digitais, controladores analógicos x controle digital, reles x CLP, controladores single loop x SDCD, ligação individual de instrumento x ligação via barramentos de campo e agora assistimos a discussão sobre redes wireless x redes com fio. Mas o que é surpreendente é que apesar de toda a evolução da tecnologia, o potencial que essa evolução oferece para reduzir custos e melhorar qualidade tem sido muito pouco explorado. Segundo pesquisas, uma das razões para a exploração parcial dos benefícios é que o investimento em treinamento não é fácil de justificar. Ou, como ocorre muitas vezes, a prioridade é colocar a planta em operação e a melhoria de desempenho é deixada para mais tarde, e nunca acaba ocorrendo. Todos nós conhecemos exemplos de malhas de controle que nunca foram sintonizadas, jumpers de interlocks que nunca foram removidos, desenhos “as-builts” que nunca foram passados a limpo, etc. Tempo sempre foi muito curto e hoje em dia é ainda mais curto porque o número de pessoal técnico foi extremamente reduzido e as plantas são maiores e mais complexas. Mas parte do problema é que muitos dos produtos lançados inicialmente no mercado expuseram as vísceras da comunicação, exigindo do usuário um conhecimento mais profundo da tecnologia, o que não faz sentido. Várias dessas operações deveriam ocorrer automaticamente, sem que o usuário precisasse intervir ou mesmo saber que estavam ocorrendo. Como exemplo, hoje é possível fazer uma ligação telefônica para qualquer lugar do planeta apertando uma simples tecla no telefone. Imagine se tivéssemos que saber o código das diversas estações e satélites pelos quais a ligação deve passar, além dos detalhes do protocolo de comunicação utilizado pelas diferentes concessionárias envolvidas no processo. Haveria muito poucas ligações. Os barramentos de campo têm tudo para fazer uma porção de coisas automaticamente, de maneira muito mais simples, eficiente e segura do que os métodos convencionais. A situação é muito parecida com a dos finados vídeos cassetes. Os toca-fitas tinham uma porção de funções que permitiam ao usuário gravar a novela ou jogo de futebol quando uma visita inesperada aparecia, mas ninguém conseguia fazer isso direito. Era a coisa mais comum ver 24 InTech 140 capa BARRAMENTOS DE CAMPO o relógio piscando um horário errado por que ninguém conseguia entrar a data e horário corretos. O problema é que a interface de programação era muito complicada e difícil de entender. A maioria dos usuários comprava equipamentos sofisticados, mas acabavam se contentando em só usar a tecla “play”. Chegaram os DVDs, DVRs, Blue Rays, etc., e tudo se tornou muito mais fácil e automático. O horário é ajustado automaticamente, a lista de programas é apresentada por gênero, canal, horário etc. Tudo muito claro e intuitivo. Bem, onde estamos indo com esta conversa? Na verdade nosso mercado não é muito diferente do mercado consumidor. Somente as empresas fornecedoras e usuárias de equipamento pensam ao contrario. A menos que a implementação das funções adicionais não requeira um esforço muito grande, a probabilidade que elas sejam utilizadas fica bastante reduzida. Os benefícios das funções adicionais têm que ser muito grandes para justificar o esforço de implementá-las. E, muitas vezes, esses benefícios não são de interesse imediato, o que acaba justificando a postergação. É claro que os equipamentos de automação são complexos e que a sua utilização requer um bocado e conhecimento e preparação. Se assim não fosse, nós engenheiros teríamos que vender salgadinhos. Mas será que os instrumentos atuais têm que ser utilizados exatamente como eram utilizados os seus antepassados? A EVOLUÇÃO DO MERCADO Os barramentos de campo chegaram ao mercado nos anos 90. A comunicação por 4-20mA foi substituída por comunicação digital e os instrumentos foram equipados com mais e melhores diagnósticos, blocos de funções, capacidade de comunicar com outros instrumentos e funcionalidade que permite simplificar instalação, comissionamento, operação e manutenção. Mas como aconteceu com os primeiros videocassetes, a configuração dos equipamentos de campo e sistemas não primavam pela simplicidade. Usuários pressionados para colocar uma planta em operação acabaram se limitando a utilizar os mesmos procedimentos de comissionamento do passado e as funções mais básicas dos equipamentos utilizados. A variedade de instrumentos, sistemas e ferramentas era bastante reduzida, e quando as coisas não iam bem, os técnicos não sabiam muito bem como encontrar a origem do problema, mesmo porque as ferramentas inexistiam ou eram muito difíceis de operar. Além disso, a redução de custo de capital em função da redução do número de cabos, caixas de junção, bandejamento, armários de roteamento, armários de cartões de entrada e saída, etc. acabava sendo corroída pelo custo mais alto dos equipamentos, cabos e fontes de alimentação. Empresas de engenharia também tiveram que passar por uma curva de aprendizado, e o custo de projeto, que deveria ser bem menor, acabou não sendo tão menor como esperado. A oferta de equipamentos era também reduzida, e a demanda limitada, o que contribuía para o aumento do custo e, consequentemente, do preço. Houve ainda áreas de desapontamento por parte de alguns usuários, pois utilizaram fornecedores que lançaram produtos no mercado que ainda tinham muitos problemas de projeto, performance e de falta de suporte. SITUAÇÃO ATUAL Hoje o mercado mudou bastante. Praticamente todos os fornecedores tradicionais de equipamento de campo e de sistemas oferecem soluções em Fieldbus e/ou Profibus. Por exemplo, uma simples visita a pagina da Fieldbus Foundation na internet mostra: • 46 opções para transmissores de pressão • 52 opções para transmissores de vazão • 57 opções para transmissores de nível • Vários fornecedores para fontes de alimentação, condicionares de potencia, terminadores, blocos de terminais com proteção de curto circuito, etc. Como exemplo do aumento da oferta, a Figura 1 mostra o crescimento de produtos registrados pela Fieldbus Foundation e a Figura 2 mostra a diversidade dos produtos. InTech 140 25 26 InTech 140 capa BARRAMENTOS DE CAMPO Figura 1 – Número de produtos registrados pela Fieldbus Foundation. Figura 2 – Tipos de produtos registrados pela Fieldbus Foundation. A Fieldbus Foundation aumentou a cobertura de teste de instrumentos, arquivos, sistemas de controle e componentes auxiliares, reduzindo para praticamente zero os problemas de interoperabilidade. Em função do aumento de demanda e da concorrência, o custo adicional para instrumentos Fieldbus ou Profibus nos dias de hoje, de um modo geral, varia de 0 a 5 %. A variedade de instrumentos oferecida pelos diversos fornecedores estendeu a utilização de barramentos de campo em praticamente todos os tipos de aplicações. E desde a inserção de Fieldbus no mercado, os instrumentos de campo passaram por uma grande evolução. O tempo para execução de blocos de função foi reduzida por certos fornecedores em mais de 80%, permitindo ciclos de controle mais rápidos. Os chamados Network Parameters, que governam os tempos entre mensagens no barramento e o tempo de espera alocado para a resposta a uma solicitação, entre outras coisas, também sofreram uma grande redução, tornando as redes mais rápidas e eficientes. DIAGNÓSTICOS A evolução dos microprocessadores e de outros componentes eletrônicos permitiu que instrumentos tivessem diagnósticos avançados que oferecem informações importantes sobre a saúde da variável de processo, do instrumento e até mesmo do processo. Para permitir um acesso organizado a esses diagnósticos, a Fieldbus Foundation desenvolveu a norma FF-912 que estabelece as regras para categorizar os alertas originados nos diagnósticos dos instrumentos de campo em quatro tipos: • Falha – Quando o diagnóstico indica que o sinal é inválido, devido à falha no instrumento ou periféricos. • Fora de especifcação – O sinal é válido, mas o instrumento está operando fora das especificações, por exemplo, a temperatura ambiente é muito alta. • Requer Manutenção - O sinal é válido e bom, mas a vida do sensor, por exemplo, está chegando ao final e o sensor precisa ser substituído. • Cheque de Função – Se o instrumento está sendo submetido à manutenção, o sinal se torna temporariamente inválido. Figura 3 – A recomendação NAMUR 107 como parte das normas Fieldbus e Profibus. InTech 140 27 28 InTech 140 capa BARRAMENTOS DE CAMPO A categorização foi sugerida pela NAMUR, associação de empresas usuárias da Europa, envolvendo empresas como Basf, Bayer, Shell, Dow, etc. através da recomendação NE107. Ela pode ser configurada pelo usuário e alertas podem ser suprimidos, simulados e priorizados. Cada alerta deve oferecer uma recomendação sobre o que fazer para sanar o problema. Novos instrumentos ou revisões de instrumentos existentes para que possam ser registrados na Fieldbus Foundation deverão estar conformes com essa norma. Os existentes não precisam ser registrados novamente. E para tornar a interface entre o instrumento e usuário mais fácil e intuitiva, a linguagem eletrônica que interpreta os dados (EDDL), foi ampliada para permitir utilização de gráficos, desenhos, fotos, etc. As interfaces humano- máquinas puderam oferecer mais informações melhores, mais claras e consistentes de instrumento para instrumento, reduzindo ou eliminando a necessidade de treinamento. A Figura 4 mostra exemplos do que pode ser feito com a melhoria do EDDL. Profibus PA também introduziu a recomendação NE107 e também utiliza o EDDL avançado. Figura 4 – Exemplos de interfaces utilizando a nova versão de EDDL. Fieldbus e Profibus utilizam também FDT-DTM como interface para os instrumentos. Recentemente foi estabelecida uma organização formada pela Fieldbus Foundation, HART Foundation, Profibus Organization e FDT-DTM Organization para convergir as duas tecnologias. SUBSTITUIÇÃO DE INSTRUMENTOS Em Fieldbus, em teoria, uma nova revisão de um tipo de instrumento pode modificar completamente o instrumento. Essa característica oferece uma flexibilidade muito grande, mas pode complicar um pouco a substituição de instrumentos numa planta em operação. Se os arquivos do novo instrumento não foram instalados no sistema de controle, é possível que o instrumento não possa ser utilizado. Para possibilitar uma substituição sem problemas, a Fieldbus Foundation lançou um Application Note que estabelece um parâmetro chamado Compatibility Rev. Esse parâmetro descreve as regras de compatibilidade de um instrumento com revisões previas. Com isso, é possível substituir um instrumento por um com revisão mais nova sem que seja necessário carregar os arquivos de suporte da nova revisão ou ter que se preocupar com perda de funcionalidade. As novas revisões devem ser compatíveis com revisões anteriores. COMISSIONAMENTO Muitas vezes, o sistema de controle tem na base de dados a lista de todos os parâmetros que um instrumento suporta e, durante o download, procura escrever todos esses parâmetros nos instrumentos. Muitos desses parâmetros não podem ser escritos, outros só podem ser escritos se uma série de condições for satisfeita. Como consequência, durante o download muitas mensagens de erro são registradas e/ou são necessárias várias tentativas de escrever parâmetros com condicionais. Para eliminar esse problema, a Fieldbus Foundation estabeleceu a lista de coisas que não devem fazer parte do download e como desarmar a escrita condicionada. Essa lista é incorporada nos arquivos de suporte do instrumento e o sistema de controle utiliza a informação para evitar escritas desnecessárias ou fora de ordem. Com isso o comissionamento é mais rápido e eficiente. InTech 140 29 30 InTech 140 capa BARRAMENTOS DE CAMPO SISTEMAS DE SEGURANÇA Em Fieldbus, a variável de processo é sempre acompanhada de status, que descreve a saúde da variável e do instrumento de campo. Se o valor medido é questionável, a condição é representada no status. E o valor do status é computado pelos blocos de controle que podem colocar uma malha em manual ou numa posição de segurança. Esta e outras características técnicas de Fieldbus são ideais para sua utilização em sistemas de segurança. Vários usuários de grande porte identificaram o poder dos diagnósticos e a facilidade de acesso aos mesmos, através de Fieldbus e como isso pode aumentar a confiabilidade e aumentar a disponibilidade dos sistemas de segurança. Para que a tecnologia Fieldbus possa ser utilizada em sistemas de segurança, foi preciso adicionar o chamado Canal Negro, que permite maior confiabilidade da comunicação digital, e blocos de funções específicos para segurança. Instrumentos devem atender a norma IEC 61508. Figura 5 – O Canal Negro nas aplicações de segurança. Figura 6 – Fieldbus nos sistemas de segurança. Instrumentos Fieldbus para sistemas de segurança deverão atingir o mercado em 2013. MANUTENÇÃO Existem ferramentas de troubleshooting que oferecem importantes informações sobre a instalação de maneira simples e objetiva, permitindo que mesmo uma pessoa não treinada saiba o que está errado numa rede. Existem instrumentos bem simples, com a simples indicação “Verde”, significando que tudo está bem, e “Vermelho” para indicar que existe um problema com a instalação. Outros oferecem informações detalhadas, indicando o nível de sinal de cada instrumento e do sistema, nível de ruído, número de tokens perdidos por instrumento, e até mesmo um osciloscópio simplificado. E mais instrumentos desse tipo estão para ser lançados no mercado por diversas empresas. WIRELESS A Fieldbus Foundation, a Profibus Organization, a HART Foundation e a Modbus Organization formaram o Wireless Cooperation Team, que está criando normas que permitem o mapeamento de WirelessHART em Fieldbus, Profibus e Modbus. Com isso, o WirelessHART pode ser automaticamente conectado a sistemas que trabalhem com Fieldbus, Profibus ou Modbus. O mesmo ocorrerá com ISA S100.11a. CONCLUSÕES A tecnologia Fieldbus está em constante evolução. Novas diretivas e funções foram introduzidas para aumentar a usabilidade dos instrumentos e sistemas Fieldbus. Novos e criativos instrumentos têm sido introduzidos no mercado para aumentar ainda mais produtividade. InTech 140 31 32 InTech 140 ETHERNET/IP APLICADA À INSTRUMENTAÇÃO DE CAMPO André Nadais ([email protected]), Gerente de Produtos de Vazão, Endress+Hauser Controle e Automação Ltda.; Marcos Vinicius de Lima ([email protected]), Tecnologia da automação; e Rogério Oliveira da Costa ([email protected]), Tecnologia da Automação, Engenharia de instrumentação, ambos da Química Amparo. case ETHERNET IP F o t o : A n d r é N a d a i s / E n d r e s s + H a u s e r . INTRODUÇÃO A solução apresentada nesse artigo representa uma empresa brasileira que adotou uma tecnologia com intenção de reduzir custos de instalação e melhorar a quantidade de informações obtidas de um processo, usando um novo sistema de comunicação para integração direta e transparente de equipamentos de campo. Em sistemas de controle a utilização de Ethernet já é uma realidade na maioria das plantas industriais. Diversas tendências apontam isso como o início de uma era na busca por um único barramento de comunicação [1]. O usuário familiarizado, a redução de hardware e a facilidade de integração são alguns dos fatores que tornam o Ethernet um padrão cada vez mais popular. O surgimento dos primeiros medidores de processo em EtherNet/IP permitiu levar o barramento Ethernet até o os dispositivos de campo e isso foi feito pela empresa paulista Química Amparo ao instalar os primeiros medidores de vazão em Ethernet no Brasil, se tornando uma referência para outras empresas no segmento. A empresa queria monitorar os medidores de vazão utilizados na medição de matéria prima, e adotou medidores coriolis multivariáveis com comunicação em EtherNet/IP para fazer a medição de vazão mássica, densidade e temperatura e obter um melhor controle do processo. Ao total foram instalados 16 medidores de vazão, sendo 4 para preparação de carga de matéria prima utilizados na fabricação de sabão em barra e 12 utilizados na fabricação de matéria prima para a produção de detergente. Sobre a Química Amparo A Química Amparo é uma empresa 100% brasileira que deu início as atividades empresariais em 6 de novembro de 1950 em Amparo, uma pequena cidade do interior de São Paulo. Nessa comunidade, no caminho do “Circuito das Águas” paulista, inicialmente foi produzido o tradicional Sabão em Barra Ypê [5]. Sob a liderança do fundador Waldyr Beira, a empresa se desenvolveu, ganhou o mercado nacional e também passou a exportar para outros países. Impulsionados pela busca permanente da qualidade e atentos à evolução tecnológica, imprimiram valor à marca e conquistaram o reconhecimento dos consumidores, oferecendo produtos desenvolvidos dentro de rigorosos padrões de qualidade e eficiência [5]. InTech 140 33 34 InTech 140 case ETHERNET IP Figura 1 – Produtos da Química Amparo Ltda. Não é intenção desse artigo, descrever profundos detalhes de redes de comunicação baseada em Ethernet, porém, apenas descrever como foi possível implementar um sistema 100% baseado em protocolos Ethernet e quais foram os benefícios por trás dessa implementação. SOBRE O ETHERNET/IP EM INSTRUMENTAÇÃO É comum associarmos o protocolo Ethernet com a rede que temos em casa ou no escritório para interligar computadores, isto é, o Ethernet TCP/IP, porém, durante a última década diversas variações de Ethernet surgiram para atender exigências da indústria. Por esse motivo, quando mencionamos Ethernet no meio industrial, estamos falando apenas do meio físico utilizado por essa rede e não do protocolo que está trafegando. A boa notícia é: todos esses diferentes protocolos trafegam sobre o mesmo meio físico Ethernet com os padrões já conhecidos das redes TCP/IP sobre a norma IEEE 802.3 a má noticia: eles não falam a “mesma língua” e nem sempre podem trafegar ao mesmo tempo [2] atualmente existem 14 diferentes protocolos baseados em Ethernet [3]. Figura 2 – Estrutura de um sistema de controle adotando rede Ethernet desde o sistema de TI até os equipamentos de campo. Um desses padrões é o EtherNet/IP – Industrial Protocol, introduzido pela Rockwell Automation em 2001 e atualmente administrado por uma organização independente, a ODVA (www.odva.org), e por esse motivo é suportado por centenas de fabricantes dando mais liberdade de escolha aos usuários finais. O EtherNet/IP usa a camada física do Ethernet e os protocolos de padrões de Ethernet e Internet, permitindo a utilização de um hardware comum de Ethernet baseados em IEE802.3 incluindo cabos, fibra óptica, gateways, soluções wireless, etc. [4]. Figura 3 – Dois conectores Ethernet RJ45, dentro do alojamento do medidor, permitindo a montagem de uma rede entre equipamentos. A Ethernet tem chegado aos instrumentos de campo, o recente lançamento de um medidor de vazão multivariável Coriolis com conexão para rede Ethernet, permitiu a todas as variáveis de medição e status de operação do medidor sejam conectados ao supervisório usando apenas um cabo de comunicação e mantendo o mesmo meio físico em toda a rede reduzindo a quantidade de hardware na rede. Trabalhando via Ethernet pôde-se trafegar em redes de alta velocidade, de até 1Gbps, e de acordo com o fabricante os dados de medição são atualizados a cada 60ms [6] para todas as variáveis de medição enviadas ao sistema de controle (Vazão mássica, vazão volumétrica, densidade, temperatura, viscosidade, vazão volumétrica corrigida e até três totalizadores) além do diagnóstico de operação do instrumento. O fato do EtherNet/IP trabalhar como o mesmo padrão de rede do TCP/IP permitiu a implementação de uma servidor de web dentro do equipamento, permitindo o acesso a toda configuração através de browser de Internet e usando o mesmo cabo e eliminando a necessidade de qualquer hardware ou software adicional para a configuração do equipamento. Figura 4 – Fácil acesso na configuração, através de um browser de Internet (ex. Internet Explorer, Firefox, Chrome, etc.). Foto: Divulgação Química Amparo. Foto: André Nadais/ Endress+Hauser. InTech 140 35 ETHERNET IP case MOTIVOS NA ESCOLHA A adoção do EtherNet/IP como protocolo de campo a ser utilizado na Química Amparo começou com a necessidade de leitura de diversas variáveis de um mesmo equipamento, em um sistema tradicional usando sinais analógicos, um par de cabos é necessário para cada variável, a adoção de um protocolo digital reduziu isso a apenas um cabo por equipamento. O segundo passo foi determinar qual protocolo digital a ser escolhido, o uso de um protocolo baseado em Ethernet, permitiu a mesma estrutura já existente ser usada na integração de novos equipamentos sem a necessidade de hardwares adicionais, reduzindo custos com hardware e tempo de integração adicional. Outros benefícios do EtherNet/IP foram importantes para a escolha final da solução, como a leitura em tempo real (60mS) a facilidade de integração e acesso ao medidor em qualquer computador conectado a rede Ethernet, todos esses fatores estão resumidos na Tabela 1 a seguir: Tabela 1 – Benefícios na utilização do uma rede baseada em Ethernet. Demanda por lei Um protocolo digital traz todas diversas variáveis as variáveis sobre o mesmo cabeamento. Familiaridade com Redes Ethernet estão presentes em todo redes Ethernet lugar e usuários estão familiarizados com as necessidades desse protocolo (cabo, endereço, etc.). Menor custo A integração direta elimina a necessidade de instalação gateways e conversores intermediários. Menor tempo A integração direta com menos hardwares de instalação na rede e menor necessidade e manutenção de manutenção. Acesso disponível Através de servidor de Web de qualquer em qualquer local computador da rede ou através do próprio controlador de processo, sem a necessidade de um software adicional. Maior velocidade Dados trafegam em uma rede de 1Gbps de comunicação com tempo de leitura de 60ms. ESTRUTURA DE IMPLEMENTAÇÃO Os medidores foram conectados a um anel de rede Ethernet de 1GBps formado por switches industriais, onde já estavam conectadas algumas unidades remotas de Flex IO da Rockwell Automation. Esse anel é composto de 6 switches industriais gerenciáveis que são responsáveis por multiplicar os pontos de conexão, e de onde de sai o cabo Ethernet para cada medidor Coriolis da mesma forma como o cabo é conectado ao controlador em EthernNet/IP e aos computadores clientes. Por fim o anel está conectado a um switch remoto (extreme black diamond 8810) através de uma rede Ethernet em fibra óptica. A mesma rede em que está trafegando o EtherNet/IP está conectado aos computadores que estão trafegando o Ethernet TCP/IP, e por isso qualquer computador da rede pode diretamente acessar os medidores, bastando apenas conhecer o endereço IP do medidor. A rede começou com 16 medidores de vazão, e visto sucesso de primeira fase foi expandida, com atual plano já está atingindo 33 medidores Coriolis ao longo do processo de produção de matéria prima. Figura 5 – Topologia adotada para instalação dos medidores de vazão Coriolis direto ao anel de rede Ethernet. Tabela 2 – Lista de hardware utilizado. Switches Advantech, EKI-7657C, EKI-7656C, EKI-7654C, EKI-7659C, gerenciáveis. Controlador Rockwell, Control Logix L72 e L61. Coriolis Endress+Hauser Promass 83F. 36 InTech 140 case ETHERNET IP Figura 6 – Medidores de vazão Coriolis em Ethernet/IP junto à equipe que participou da implementação do projeto. Figura 7 – Sistema de controle recebe o cabo de rede direto de um switch. CONCLUSÃO A busca por uma padroni zação de protocol os de redes i ndustri ai s j á começou e i sso j á chegou ao ní vel de i nstrumentação, a sol ução adotada pel a Quí mi ca Amparo para comuni cação com medi dores mul ti vari ávei s através de uma rede EtherNet/I P é um exempl o di sso. A i ntegração di reta a um si stema que possui Ethernet nati vo permi ti u uma i nstal ação transparente, sem a necessi dade de conversores i ntermedi ári os, com um menor custo de proj eto e menor tempo de i ntegração. O próxi mo passo vi rá com o surgi mento de novos di sposi ti vo em Ethernet, permi ti ndo a i nstal ação de toda uma rede com o mesmo protocol o. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] AutomationToday – América Latina – Abril/2011, ano 12, Nº32. [2] Ethernet Empowers Fieldbus – Fieldbus are adapting Ethernet to increase performance, cut costs by Craig McIntyre. Publicado na revista InTech em março de 2010. [3] REDES ETHERNET INDUSTRAIS: VISÃO GERAL. LUGLI, Alexandre – SANTOS, Max Mauro Dias – FRANCO, Lucia R. H. Rodrigues. [4] Network Infrastructure for EtherNet/IP™: Introduction and considerations ODVA. [5] http://www.ype.ind.br Química Amparo, Ypê, acessado em 30/11/2011. [6] Endress+Hauser Proline Promass 83 - Data transmission via EtherNet/IP Connection to an EtherNet/IP network and integration into a control system - SD138D/06/en/01.10. Foto: André Nadais/ Endress+Hauser. InTech 140 37 COMISSIONAMENTO EM SISTEMAS E DISPOSITIVOS INTERLIGADOS VIA REDES INDUSTRIAIS artigo COMISSIONAMENTO Fernando da Silva Mota Junior ([email protected]), Supervisor de Automação; Rafael Pacheco Oliveira ([email protected]), Técnico de Automação; e Thiago Machado Pinto Napolitano ([email protected]), Engenheiro de Automação; todos da Six Automação S.A. 1 – INTRODUÇÃO A constante evolução das indústrias e de suas necessidades de melhora da eficiência operacional (diagnósticos em tempo real, integração entre sistemas, facilidade na instalação e manutenção, redução de custos, etc.) tem levado ao investimento e utilização cada vez maior de dispositivos inteligentes, em paralelo ou mesmo em substituição em alguns casos aos padrões convencionais como o 4-20mA. A partir disto, entraram em evidência as redes de comunicação inteligentes, utilizadas para interligar e disponibilizar todos os sinais de processo oriundos destes dispositivos em um mesmo meio físico. A utilização das redes industriais engloba de uma maneira geral a integração entre dispositivos, haja vista que a interoperabilidade, devido à diversidade de fabricantes, se torna necessária em uma unidade industrial. Todos os sistemas precisam ser entregues ao cliente final pela empresa de montagem e instalação de forma organizada e segura, garantindo que o mesmo fique operacional em termos de desempenho, confiança e rastreabilidade das informações de acordo com o projetado, o que é chamado de comissionamento. O objetivo deste artigo é apresentar as etapas e particularidades do comissionamento das redes industriais, focando a análise do projeto, montagem e certificação das redes de comunicação nos empreendimentos industriais, a fim de que se tenha uma maior confiabilidade no sistema, redução do retrabalho e uma otimização do prazo de execução [2]. 2 – ANÁLISE DA DOCUMENTAÇÃO DE PROJETO A primeira etapa a ser considerada pela equipe de comissionamento de redes é a análise crítica dos documentos do projeto. Esta análise tem o objetivo de identificar desvios antecipadamente, de forma a diminuir o retrabalho no campo e o tempo final do comissionamento. Estão listados a seguir alguns dos principais documentos a serem analisados: • Arquitetura de automação: Deve ser bem detalhada, mostrando claramente os tipos de rede (protocolos), meio físico (fibra óptica, par trançado, etc.) e o encaminhamento da rede entre o campo e o ambiente de operação, preocupando-se em identificar a localização de todos os painéis e equipamentos na unidade. • Diagramas de malhas: Precisa ilustrar a malha completa entre o instrumento e a IHM (Interface Homem Máquina), a identificação de todos os conectores e painéis e também suas funções, indicadores e alarmes tanto no campo quanto na IHM. • Mapa de memória: Deve possuir uma tabela contendo todas as informações que serão disponibilizadas pela rede. A importância destes mapas aparece no momento de integrar os dispositivos de campo com os sistemas de controle. • Esquema elétrico: Analisar o arranjo dos equipamentos no painel de forma a evitar que cabos de rede estejam próximos a equipamentos elétricos ou no mesmo 38 InTech 140 artigo COMISSIONAMENTO encaminhamento que cabos elétricos. Essa prática diminui o risco de ruídos na rede. • Detalhes típicos: Qualquer erro não observado neste documento pode gerar falhas na montagem, levando muito tempo para detectá-los e corrigi-los. É de extrema importância, durante a análise da documentação, verificar se a cronologia da partida dos sistemas, unidades e equipamentos foram levadas em conta na distribuição dos dispositivos e segmentos nas redes. Esta análise visa evitar que equipamentos e dispositivos que façam parte de processos e momentos de partida distintos estejam em um mesmo segmento de rede, o que pode causar um grande problema para a equipe de montagem, pois para a certificação da rede é necessário que a mesma esteja completa. 3 – OS IMPACTOS DA ESCOLHA DOS DISPOSITIVOS E COMPONENTES O desempenho de uma rede industrial pode ser afetado por diversos fatores e um deles não muito abordado é a qualidade dos componentes utilizados na rede. Alguns componentes são de extrema importância para a rede e devem ser escolhidos com um maior critério, de forma a evitar complicações na etapa de certificação e teste de malha. Entre estes componentes estão conectores, cabos, repetidores, caixas de junção, terminadores, protetores anti-surge, etc. Os componentes devem ter como características básicas: facilidade de instalação, durabilidade, robustez e principalmente ser homologados para a rede em questão. A economia feita com a aquisição de dispositivos mais baratos pode vir a gerar não conformidades, causando pontos de falha na rede onde a solução geralmente é a troca de todos os componentes identificados como não adequados. A troca destes componentes demanda tempo e custos adicionais ao previsto causando impactos consideráveis ao andamento do comissionamento e consequentemente do empreendimento. 4 – ASPECTOS QUE DEVEM SER CONSIDERADOS DURANTE A INSTALAÇÃO DAS REDES INDUSTRIAIS Este tópico foca as boas práticas de instalação e interligação dos dispositivos de rede. Estes dispositivos ou devices podem ser válvulas de controle, SDCDs, Controladores Lógico Programáveis, transmissores, entre muitos outros. O conceito básico de rede industrial prevê a interconexão ou interligação de dispositivos que precisam necessariamente trocar dados ou informações. Para tal “conversa” entre dispositivos é necessário que todos entendam o mesmo “idioma”, o que conhecemos por protocolo de comunicação. Cada rede industrial adota um protocolo específico, e para que o tráfego de dados ocorra perfeitamente se faz necessário que o meio físico esteja de acordo com o tipo de rede adotado. Deve-se fazer um estudo aprofundado sobre as redes utilizadas no projeto antes de começar os trabalhos de montagem e instalação. Os principais itens quando se trata de instalação das redes industriais de uma forma geral são: • Enlaces Físicos; • Interligação do cabeamento específco; • Encaminhamento dos Cabos; • Arranjo dos cabos; • Conectores e Prensa Cabos; • Aterramento. A norma que trata do meio físico das redes de campo e que certamente deve ser usada como fonte de consulta para a instalação e montagem é a norma “IEC 61158-2: Fieldbus Standard for use in industrial control systems – Part 2: Physical Layer”. Um dos fatores que mais influencia no atraso do comissionamento, por conta do retrabalho causado, é justamente a instalação feita de forma incorreta. Por muitas vezes o que está instalado em campo não condiz com o projetado ou foi efetuado de forma inadequada, podendo gerar o desbalanceamento da rede e ruídos no sinal de comunicação. Estes detalhes na análise da instalação da rede, quando não efetuados de forma criteriosa, podem ter como consequência um mau funcionamento. Este funcionamento inadequado pode ser detectado durante a fase de testes ou, o que seria pior, após o sistema entrar em operação. A capacitação dos profissionais responsáveis pela montagem e instalação das redes industriais diminui consideravelmente os erros encontrados durante a certificação e teste de malha. A seguir cada parte do processo de instalação e montagem será tratada separadamente mostrando como evitar o temido retrabalho e os problemas de comunicação nas redes industriais inteligentes. InTech 140 39 COMISSIONAMENTO artigo 4.1 – Enlaces físicos A redução do custo de instalação como um todo foi um dos fatores que influenciaram os investimentos em redes industriais inteligentes. Desta forma, escolhas e ações equivocadas durante o processo de montagem e instalação acarretam em um custo extra, o que faz com que a economia obtida pela utilização das redes seja reduzida ou até mesmo perdida. Quando se tem definida a rede a ser utilizada em uma determinada arquitetura tem de se levar em consideração qual o melhor enlace físico (meio de transmissão) a ser utilizado para a interligação entre os dispositivos. As particularidades dos cabos de rede (coaxial, par trançado, fibra óptica, entre outros) vão desde suas características construtivas (espessura, blindagem, rigidez, cobertura de proteção) até a sua cor. Todos esses aspectos precisam ser observados tanto na fase de projeto quanto na de montagem. Em alguns casos extremos são adquiridos e instalados cabos que não condizem com o tipo de rede utilizado, como por exemplo, a utilização de cabos para Profibus DP em uma rede Foundation Fieldbus H1. Essas discrepâncias interferem consideravelmente no comissionamento, uma vez que teriam que ser tomadas medidas para reparar essas divergências e, portanto, causando atraso em todas as etapas posteriores a montagem. As tabelas 1 e 2 a seguir ilustram as características físicas dos cabos de algumas das redes comumente utilizadas. Tabela 1 – Características dos tipos de cabos utilizados em Foundation Fieldbus H1 [7]. Tabela 2 – Características do cabo tipo A utilizado em Profibus DP [8]. 4.2 – Interligações do cabeamento específico As interligações dos cabos de rede nos conectores e borneiras dos dispositivos e equipamentos da rede precisam ser inspecionadas com rigor. Muitos problemas na comunicação são gerados por ligações mal feitas nos bornes, condutores rígidos quebrados nas extremidades de ligação, inversão de polaridade, entre outros problemas. Algumas redes industriais como Modbus RTU, Foundation Fieldbus, Profibus DP/PA, entre outras, exigem que sejam instalados terminadores de rede. Os terminadores devem ser inseridos no início e no final de cada segmento de rede, porém alguns fatores podem fazer com que seja necessário utilizá-los no meio da rede, como ocorre quando se tem repetidores, onde os terminadores devem ser adicionados na entrada e na saída dos mesmos. Podemos citar como boa prática no processo de interligação dos cabos que se evitem terminais na conexão dos cabos aos bornes, pois os mesmos são considerados “pontos de falhas” na rede e na maioria dos casos são desnecessários do ponto de vista técnico. Um exemplo claro de problemas gerados pelo uso de terminais seria a trepidação de equipamentos que poderia fazer com que estes, se mal “crimpados” ao cabo, perdessem o contato com o borne e terminasse na perda da comunicação. 4.3 – Encaminhamentos dos cabos As bandejas com o cabeamento de rede devem ser montadas a uma distância mínima de bandejas e/ou cabos de comando e de energia. Esta distância, de acordo com a norma IEC 61000-5-2 segue ilustrada na Figura 1. Figura 1 – Distância mínima entre encaminhamentos de cabos conforme IEC 61000-5-2. 40 InTech 140 artigo COMISSIONAMENTO Cabos Classe 1 – Cabos sensíveis e de sinais  cabos de rede, cabos blindados para dados digitais, cabos blindados para sinais digitais ou analógicos de baixa tensão (≤ 25V), cabos de energia de baixa tensão (AC ≤ 25V ou DC ≤ 60V) e cabos de sinal coaxiais. Cabos Classe 2 – Cabos de média tensão  cabos de energia DC > 60V e ≤ 400V, cabos de energia AC > 25V e ≤ 400V. Cabos Classe 3 – Fontes de interferência de alta tensão  cabos de energia DC ou AC > 400V, cabos com altas correntes elétricas, cabos de motores, drivers e inversores, cabos telefônicos (podem ter transientes de > 2000V). Cabos Classe 4 – Qualquer cabo com risco de descargas atmosféricas  cabos externos, entre prédios. Nota: No caso dos cabos que passam por eletrodutos não se faz necessário essa regra de distanciamento, apenas é preciso garantir o aterramento dos mesmos. 4.4 – Arranjo dos cabos Quando é feita a conexão do cabo, principalmente em instrumentos instalados em ambientes externos, é necessário deixar uma “folga” após a saída do eletroduto a fim de permitir que possa ser feita uma curvatura com formato hiperbólico. Esta curvatura visa impedir a entrada de líquidos no interior dos instrumentos através dos prensa-cabos, além de minimizar a entrada de líquidos no interior dos eletrodutos. Em muitos casos este descuido acaba fazendo com que ocorra a corrosão dos contatos e conexões nos circuitos internos aos equipamentos influenciando negativamente na qualidade do sinal de comunicação ao longo da sua vida útil. É considerada uma boa prática de instalação que os cabos sejam ligados diretamente aos dispositivos de rede, não se esquecendo da “folga” mencionada anteriormente, evitando sobras desnecessárias de cabo ou até cabos enrolados em forma de bobina, o que alteraria seus valores de capacitância e indutância prejudicando a comunicação. Curvas muito acentuadas nos cabos de rede não devem ser feitas, conforme exemplificado na Figura 2, onde a direita, apesar do arranjo estar aparentemente mais organizado, os condutores do cabo Profibus DP estão com algumas curvaturas forçadas pelas abraçadeiras. Figura 2 – Exemplos de arranjo em uma caixa de repetição. Se os cabos forem ligados sem que se tenham seguidas as recomendações supracitadas, os mesmos deverão ser lançados novamente e, dependendo da distância e quantidade de cabos a ser relançado, o retrabalho, além do custo, será considerável. A Figura 3, à esquerda, ilustra a instalação feita de forma correta de um transmissor em uma rede Foundation Fieldbus e a direita um arranjo incorreto, cabo enrolado em forma de bobina, na entrada de um repetidor em uma rede Profibus DP. Figura 3 – Exemplos de instalação. Fibras ópticas são muito sensíveis à tração mecânica, por este motivo é preciso uma cautela ainda maior no lançamento e acondicionamento das mesmas. 4.5 – Conectores e prensa-cabos As falhas ocasionadas pela má conexão dos cabos de rede são muito comuns. Cada tipo de rede tem uma gama de conectores diferentes, e sua correta montagem é de suma importância. Os profissionais responsáveis pela montagem dos conectores devem ser preparados para efetuar a atividade, sendo informados do impacto que será causado na rede caso a montagem seja feita de forma equivocada. InTech 140 41 COMISSIONAMENTO artigo Figura 4 – Exemplos de conectores. Alguns conectores possuem um esquemático de montagem que, por muitas vezes, são ignorados ou mal interpretados pelos profissionais responsáveis pela sua montagem, fazendo com que os condutores sejam ligados em posições erradas e, consequentemente, o instrumento ou o dispositivo não se comunique com a rede. Como exemplo, vemos que em conectores de montagem mais simples como o RJ45, muito utilizado em redes Modbus TCP e Ethernet, é comum encontrar falhas, uma vez que, quando “crimpados”, alguns fios podem estar trocados. Nas redes industriais montadas em áreas classificadas com riscos de explosão, é comum ver conectores mais robustos, específicos para este tipo de atmosfera, acoplando os cabos aos dispositivos, evitando assim que haja risco de centelhamento quando um cabo é desconectado de algum instrumento ou dispositivo energizado. Porém, apesar de serem bastante eficazes, estes conectores possuem uma montagem mais elaborada, aumentando as chances de que sejam cometidos erros. Desta forma, cada conector montado deve ser testado e somente liberado para a conexão após aprovação do mesmo. As falhas nos conectores na maioria dos casos são detectadas na fase de certificação. Caso a falha seja detectada, dependendo do número de conectores a ser reparados, poderia afetar consideravelmente os prazos. Prensa-cabos também são bastante utilizados na instrumentação. Sua principal função é vedar possíveis entradas de líquidos e gases nos dispositivos. Há casos em que o instrumento tem mais de uma entrada para cabos, mas apenas uma é utilizada, nestes casos uma tampa de vedação é recomendável para que não haja infiltração de fluidos no mesmo. Quando a topologia faz uso de caixas de junção (como por exemplo, nas topologias em árvore), normalmente algumas entradas destas são para instrumentos reservas ou futuros. Nestes casos é necessário utilizar as tampas de vedação nestas conexões “vazias”. Um erro comum nestes casos é a utilização de tampas plásticas que vem apenas encaixada nas furações do instrumento. O importante é sempre proteger os circuitos e conexões dos dispositivos, garantindo a integridade destes e da comunicação. 4.6 – Aterramento O aterramento dos painéis, dispositivos, instrumentos e calhas evita que ruídos perturbem a rede e ponham em risco a comunicação. Basicamente, devemos separar o aterramento sob dois aspectos: aterramento das carcaças (terra geral) e aterramento do sistema eletrônico ou de comunicação (terra de instrumentação). Ambos os aterramentos devem estar interligados, resultando assim em sistemas equipotenciais para proteção humana. É recomendável que as carcaças dos equipamentos dos painéis estejam interligadas a uma barra de cobre própria para estas características e o shield (blindagem) dos cabos de comunicação esteja interligado a uma barra isolada da carcaça. A Figura 5 ilustra uma barra de cobre isolada com conexão à malha de terra e, os cabos dos aterramentos oriundos do sistema de comunicação ligados a esta. Note que o parafuso do suporte da barra não pode transpassar a carcaça do painel. Figura 5 – Barra de aterramento do sistema de comunicação. O aterramento da carcaça dos instrumentos e dispositivos de campo (caixas de junção, conversores de meio físico, repetidores, entre outros) deve ser feito individualmente, ou seja, não é recomendável que apenas um cabo interligue em série todas as carcaças num só barramento e este à malha de terra geral. Por motivos óbvios, se este cabo se romper em algum trecho, o aterramento de um conjunto de instrumentos ou dispositivos perderia sua função. 42 InTech 140 artigo COMISSIONAMENTO A Figura 6 ilustra a interligação individual na barra de aterramento das carcaças das caixas de junção em uma rede FF feito da maneira citada acima. Figura 6 – Detalhes do aterramento feito de forma correta numa rede FF. O aterramento mal feito não significa que a comunicação não irá acorrer, porém, caso haja uma interferência na rede, esta poderá ser propagada provocando intermitências na comunicação e danos na troca de dados entre os dispositivos. A blindagem dos cabos de algumas redes industriais é aterrada apenas em uma das extremidades e isolada na outra. Cabe aos profissionais de montagem conhecer as especificações e recomendações do tipo de rede definida pelo projeto e realizar as interligações de maneira a evitar distúrbios na rede. 5 – CONFIGURAÇÕES DE DISPOSITIVOS DE REDE Para a comunicação acontecer conforme o esperado os dispositivos da rede precisam estar corretamente configurados. Como exemplos de dispositivos configuráveis, temos: gateways, firewalls, switches, transmissores, válvulas, controladores, IHMs, entre muitos outros. Analisando os parâmetros a serem configurados nestes dispositivos, de forma geral, podemos citar: • Endereçamento; • “Range” dos transmissores (escala de sinal e de engenharia); • Unidade de Engenharia; • Redundância; • TAG do dispositivo; • Lógica e Controle; • Níveis e Set-points de Alarmes; • Parâmetros de comunicação. Seguindo documentos como mapa de memória, diagrama lógico, folha de dados, especificações técnicas, lista de pontos e ajustes e fluxogramas de engenharia evitamos erros na configuração, principalmente entre dispositivos que tenham de ser integrados, onde qualquer erro nos parâmetros fundamentais inviabiliza a comunicação. Dispositivos no mesmo segmento de rede configurado com velocidades diferentes é um exemplo de erro comumente encontrado no comissionamento de redes industriais. Vale frisar que em redes como Profibus DP/PA e Foundation Fieldbus são necessários arquivos de configuração para que haja a comunicação entre os dispositivos. Estes arquivos são encontrados nos sites dos fabricantes e respectivas fundações, e são próprios para cada tipo de protocolo (como por exemplo, arquivos GSD em redes Profibus DP). Há erros que não causariam falha na comunicação, envolvendo apenas a interpretação dos sinais e visualização no sistema supervisório (ou IHM), como por exemplo, a “rangeabilização” dos instrumentos, erros no “tagueamento”, unidades de engenharia e todos os outros fatores com estas características. Estes erros afetam os testes, uma vez que demanda tempo para a correção dos mesmos. Com todos os dispositivos instalados e configurados corretamente, o comissionamento transcorreria de forma rápida, encaminhando-se assim para sua parte final. 6 – CERTIFICAÇÕES DE REDES A certificação das redes industriais tem um papel fundamental. Nesta etapa a rede é analisada e testada de acordo com os padrões definidos para cada protocolo. Todas as etapas de análise da certificação devem ser documentadas, visando tornar rastreáveis as informações da rede analisada. Nestes relatórios gerados constam itens fundamentais para o funcionamento da rede em questão, aprovando ou reprovando a mesma. A maioria dos problemas pós-partida estão concentrados nas conexões no campo, ou seja, cabos escolhidos de maneira errada, conexões de baixa qualidade, entrada de água, aterramento inadequado dos shields, encaminhamento dos cabos, etc. Para minimizar estes problemas é importante avaliar se a camada física está em conformidade com as normas apropriadas, conforme citado no item 4 deste artigo. Desta forma, surge a necessidade de estabelecer procedimentos para algumas etapas de testes, conforme tópicos a seguir: InTech 140 43 COMISSIONAMENTO artigo 6.1 – Inspeções de armazenagem de materiais e equipamentos Devem-se verificar as condições de armazenamento dos instrumentos, bobinas de cabos, painéis, enfim, de todos os materiais, equipamentos e instrumentos que farão parte do sistema de comunicação. Os materiais e equipamentos devem ser armazenados de forma a evitar a degradação dos mesmos, algumas empresas possuem normas específicas para este fim, podemos citar como exemplo a norma Petrobras “N-858 Rev. C – Construção, Montagem e Condicionamento de Instrumentação”. Uma destas recomendações é que os instrumentos (transmissores, analisadores, etc.) devem ser acondicionados em locais climatizados, preferencialmente em estantes, e citamos também as bobinas de cabos, que podem ficar em área aberta, desde que estejam cobertas por lonas plásticas e as pontas dos cabos estejam vedadas. 6.2 – Inspeção da montagem Algumas condições geradoras de falhas podem ser detectadas através de uma simples inspeção visual da instalação. Nesta etapa, verificamos se todos os tópicos abordados no item 4 deste artigo foram respeitados, e ainda verificar: • Se o comprimento total do segmento de rede está compatível com o tipo de rede analisado; • Se a terminação de rede está correta; • Se a identifcação de todos os componentes (cabos, instrumentos, etc.) da rede está correta. O acompanhamento da montagem por uma equipe especializada em redes industriais evita problemas como os citados anteriormente e o retrabalho. 6.3 – Testes Estáticos Os testes estáticos são os realizados no cabeamento antes da energização do sistema. São efetuadas medições nos trechos de cabos da rede analisada, avaliando se os valores medidos estão em conformidade com os esperados pela norma referente a cada protocolo. Cada rede possui um relatório com os valores de referência específicos para tornar clara a apresentação dos resultados. Como precisamos medir algumas grandezas elétricas se faz necessária a utilização de multímetros, capacímetros e megohmetros. 6.4 – Testes Dinâmicos Após a conclusão dos testes estáticos o sistema deve ser energizado para a verificação dos níveis de tensão entre os condutores e os parâmetros de comunicação. A utilização de um osciloscópio digital e de analisadores de rede é essencial para o resultado final dos ensaios realizados. Devem-se efetuar medições com o auxílio de um osciloscópio que, com base na comparação com os valores padrão, indica quais parâmetros estão de acordo com o esperado. Cada um dos parâmetros é apresentado com o valor atual e com o valor mínimo e máximo obtidos num dado intervalo de tempo. Os valores de referência também são apresentados para que o usuário possa confirmar o comportamento do sistema, assim como a forma de onda do sinal. Os parâmetros testados incluem a amplitude do sinal, tensão de polarização, tempos de subida e descida, distorção de fase, distorção do sinal, jitter e níveis de ruído. Com os analisadores de rede podemos efetuar várias análises na comunicação, verificando se alguma anomalia é apresentada. São encontrados analisadores para cada tipo de rede, cada qual com funcionalidades distintas, o que pode levar a uma necessidade de adquirir mais de um tipo de analisador para ter todos os diagnósticos desejados. Os analisadores, de uma forma geral, devem ser interligados a rede a ser analisada em paralelo e sem causar interferências na mesma. A forma com que os dados são disponibilizados pode ser direta, utilizando o analisador conectado a um computador, com as informações sendo mostradas on-line ou podem ser armazenadas no analisador e descarregadas posteriormente em um computador. A seguir estão listadas características de alguns analisadores. Analisadores de redes Profibus: Verificação da velocidade de comunicação (baud rate), qualidade do sinal em cada nó (dispositivo), falta de terminação, identificação da topologia, visualização on-line do tempo de ciclo do barramento e valor do último ciclo executado, indicação detalhada das configurações, diagnósticos e estatísticas de comunicação em cada slave (escravo), função de osciloscópio com memória onde são mostradas as formas de onda em cada nó, simulação de master (mestre), etc. Analisadores de redes Fieldbus: Medição do nível de sinal, nível de ruído, jitter, verificação de inversão de polaridade, terminação, estatística de erros de comunicação 44 InTech 140 artigo COMISSIONAMENTO por segmento, verificação do desbalanceamento dos segmentos, análise da ressonância, forma de onda (função de osciloscópio integrada), etc. Uma característica interessante destes analisadores é a geração de relatórios que contém a avaliação da rede analisada utilizando-se como referência as características das normas regulamentadoras para a rede em questão, tornando o resultado da análise bastante confiável e didático. 7 – TESTE DE MALHA O teste de malha (loop test) é a etapa onde testamos todos os instrumentos, equipamentos e dispositivos pertencentes a uma mesma malha, simulando uma situação real de comando e controle. Esta é a última etapa no comissionamento em redes industriais, por este motivo, deve ser executado com toda atenção para que nenhum desvio passe despercebido. Se os tópicos abordados anteriormente neste artigo forem seguidos, provavelmente teremos um teste de malhas sem contratempos, porém, ainda podemos encontrar falhas na rede antes da entrega do sistema para o cliente. Uma das principais causas de problemas no teste de malha é quando são feitas alterações no sistema ou instrumentos após a certificação da rede, colocando em dúvida a confiabilidade da mesma. Caso seja detectado que o motivo da falha foi alteração no sistema, a rede ou o segmento deverá ser novamente certificado, o que causará atrasos e custos não previstos. 8 – CONCLUSÕES Vimos que o comissionamento de um sistema interligado por redes industriais requer vários cuidados e que várias etapas devem ser seguidas objetivando uma transferência sem surpresas para o cliente. Porém se todas estas etapas seguirem as boas práticas o comissionamento terá um ganho em termos de prazo e custo se comparados aos sistemas tradicionais (4-20mA). Como mencionado repetidamente, a capacitação dos profissionais envolvidos na montagem, instalação, certificação e testes das redes é um fator bastante relevante e que, se bem realizada e compreendida pela equipe, fará com que o comissionamento transcorra sem grandes desvios. Uma equipe especializada em redes industriais se faz necessária para acompanhar o comissionamento, de forma a orientar e tomar decisões que agreguem as várias disciplinas envolvidas com o objetivo único de realizar todas as atividades com o menor custo e prazo possível. Enfim, a certificação das redes tem por objetivo concatenar todas as etapas descritas neste artigo, garantindo que o sistema esteja projetado, instalado e liberado para operar de acordo com as evidências verificadas durante todo o processo, tomando as respectivas normas como referência. Entendemos também que para o sucesso desta certificação deve-se investir em bons equipamentos de diagnóstico. 9 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] ALBUQUERQUE, Pedro Urbano Braga de; ALEXANDRIA, Auzuir Ripardo de. REDES INDUSTRIAIS – Aplicações em Sistemas Digitais de Controle Distribuído – 2ª Edição – Ensino Profissional Editora, 2009. [2] Comissionamento. O comissionamento durante as fases de construção de um empreendimento complexo. Disponível em: http://www.labceo.com.br/eep276/newsletter/6edicao.pdf. Acesso em 08/01/2012. [3] IEC – International Eletrotechnical Commision. IEC 61000-5-2: Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 5: Installation and mitigation guidelines - Section 2: Earthing and cabling. [4] IEC – International Eletrotechnical Commision. IEC 61158-2: Fieldbus Standard for use in industrial control systems – Part 2: Physical Layer. [5] PEREIRA, Augusto. Como eliminar a fonte responsável por 94% dos problemas em projetos com protocolos digitais. Disponível em: http://augusto1952.blogspot.com/. Acesso em 08/01/2012. [6] PI - PROFIBUS & PROFINET International. Profibus Installation Guideline. Disponível em: http://www.profibus.com/nc/downloads/ downloads/profibus-installation-guideline/download/35/. Acesso em 09/01/2012. [7] FOUNDATION Fieldbus. Manual dos Procedimentos de Instalação, Operação e Manutenção. Disponível em: http://www.smar.com/PDFs/manuals/GERAL-FFMP.pdf. Acesso em 11/01/2012. [8] Profibus DP. A Rede Profibus DP. Disponível em: http://www.mecatronicaatual.com.br/secoes/leitura/440. Acesso em 25/01/2012. InTech 140 45 NOVIDADES NA MEDIÇÃO DE VAZÃO EM CANAIS ABERTOS artigo MEDIÇÃO DE VAZÃO Gérard Delmée ([email protected]), consultor. A medição de vazão tem origem histórica na necessidade de distribuir e cobrar a água consumida nas cidades. A água foi, por séculos, o objeto principal único dos estudos medição de vazão. Os estudos de Bernoulli trouxeram uma contribuição fundamental a respeito: acelerar localmente a velocidade da água, provocando assim uma pressão diferencial que é uma função da vazão. A ideia, inicialmente aproveitada para medição em conduto forçado, como no tubo de Venturi, foi também aplicada à medição em canais abertos. Surgiram então os vertedores e as calhas, que também aceleram localmente a passagem da água, o que provoca um aumento de nível a montante. Esta diferença de níveis entre montante h a e jusante h b , o equivalente da pressão diferencial de Venturi, é uma função da vazão da água. Métodos tradicionais. Os métodos tradicionais incluem os vertedores e as calhas. Os vertedores de soleira delgada, como mostrados na Figura 1, podem ser de vários tipos: A – com entalhe (Poncellet), de largura b menor que a largura B do canal, chamados “de contração lateral”. B – com entalhe (Bazin), de largura plena, sendo b = B. C – de entalhe triangular, com ângulo a de 60° ou 90° (Thomson). D – de entalhe Cipolletti, trapezoidal. E – de entalhe Sutro, hiperbólico, visando uma relação linear entre o nível e a vazão. Figura 1 – Vertedores de soleira delgada. A cada tipo de entalhe corresponde uma modelo de equação que permite calcular a vazão da água em função do nível medido a montante do vertedor. Existem transmissores de vazão que podem ser configurados de acordo com o tipo de vertedor. Os vertedores de soleira espessa representados na Figura 2 podem ser de soleira arredondada (A), larga (B) ou tipo Crump (C). São usados para estudos hidrológicos. Figura 2 – Vertedores de soleira espessa. 46 InTech 140 artigo MEDIÇÃO DE VAZÃO As calhas são de vários tipos, Parshall, tipo H, Palmer-Bowlus, Leopold Lagco, trapezoidal, Cutthroat, RBC, Montana, e incluem os bocais parabólicos e Kennison. A mais empregada no Brasil é a calha Parshall que pode ser utilizada, em 22 tamanhos diferentes (originalmente), para medir vazões de 6 m³/h a mais de 350000m³/h e necessita de pouca declividade no terreno para sua implantação. A dimensão nominal da Calha Parshall é a largura da garganta L c , na Figura 3A. A calha H, que existe também nas versões HS e HL é usada quando o local de aplicação permite que a saída da água seja em descarga livre. As três versões têm a mesma forma básica mostrada na Figura 3B, com o fundo plano, não sujeito a reter particulados e a saída trapezoidal inclinada. A diferença entre as versões é o ângulo a: 22° para a HS (small) , 42° para a H e 55° para a HL (large) . É possível medir vazões de 16 a 12000 m³/h. A calha Palmer Bowlus (Figura 3C) é mais utilizada para medir a vazão de água em tubulações, de diâmetro D de 4 a 60 polegadas, parcialmente cheias. Enquanto esta calha possui uma contração trapezoidal, a calha Leopold Lagco, basicamente idêntica, tem a contração retangular. As outras calhas são raramente aplicadas no Brasil. Nota-se que a calha Cutthroat é assim chamada por ser basicamente uma calha Parshall com a garganta (throat) eliminada (cut). Os bocais (Figura 4) só podem ser utilizados com descarga livre. Para estes métodos tradicionais de medição de vazão em canais abertos, existe uma literatura abundante e rica de informações [ref.1], bem como muitas normas internacionais [ref.2]. Uma delas foi traduzida e emitida inicialmente pela ABNT em 2008. NOVIDADES NA TECNOLOGIA TRADICIONAL A norma NBR ISO 9828 (2008), Medição de vazão de líquido em canais abertos - Calhas Parshall e SANIIRI, confirmada pela ISO em 2010, ainda pouco difundida, é uma novidade importante. Nela, destacam-se as seguintes diferenças com as publicações que vinham sendo utilizadas até então (ASTM 1941:1975 seguidas na especificação CETESB ET - E7251):  Há uma separação das calhas de tamanho 1 (0,150m) a 13 (2,400m), padrão, das de grandes dimensões de tamanho 14 (3,05m) a 21 (15,24m), com considerações diferentes, sendo que o comprimento da garganta é limitado a 1,83m da nova norma (Figura 5).  As medidas em polegadas não correspondem a padrões em milímetros e existe acréscimo de medidas intermediárias; por exemplo, a versão anterior passava de 6 pés (1,830m) a 8pés (2,440m) e, na nova, a sequência é 1,800m, 2,100m e 2,400m (Tabela 1). Figura 5 – Calha Parshall. Referências para as dimensões. Figura 3 – Dimensão nominal nas calhas. A – Largura da garganta, L c na calha Parshall B – Altura H na calha H C – Ciâmetro na calha Palmer-Bowlus Figura 4 – Bocais A – Parabólico, com vazão proporcional à raiz quadrada de h a B – Kenisson, com vazão diretamente proporcional a h a InTech 140 47 MEDIÇÃO DE VAZÃO artigo Apesar dessas diferenças, as equações são coerentes com as anteriores, de forma que a relação entre a altura ha e a vazão continua sendo: Q = C · h a n , (equação 1) onde: Q é a vazão (em m³/s, na nova norma), C (coeficiente de vazão) = C D · b · 3,279 n com C D sendo o coeficiente de descarga e b a largura da garganta, para as calhas padrão e C 1 no lugar de C para as e grandes tamanhos, com C 1 = C D · b n é um expoente dependente de b, em metros. Assim, a nova norma não invalida as informações anteriores. Pode-se dizer que as complementa. A principal complementação em relação à norma anterior relaciona-se à vazão em condições de submergência, também chamada vazão afogada, o que ocorre quando a declividade do terreno onde está instalada a calha é reduzida. Tabela 1 – Dimensões das Calhas Parshall padrão. Figura 6 – Escoamento em condições de submersão. Neste caso, é necessário medir os dois níveis, diferentemente do caso da vazão em escoamento livre, em que, somente h a é medido. O nível da água em h b é representativo em relação ao nível em h a . A nova norma chama a relação h b /h a de “razão de submergência” com o símbolo s. São fixados limites recomendados de s para faixas de tamanho de calha: 0,6 até 1 m, 0,7 até 2,40m e 0,8 para as de grandes dimensões. Tabela 2 – Coeficiente de vazão e expoente a ser usado na equação (1) , intervalos e medição e razão de submergência nas calhas Parshall padrão. A norma NBR ISO 9826 fornece uma fórmula empírica para calcular a vazão da calha Parshall padrão em escoamento com submergência, também chamados afogados: Q dr = Q - Q e (Equação 2) Onde: Q dr é a vazão em condição de submergência Q é a vazão em condição de escoamento livre Q e é a redução na vazão devido à submergência b é a largura da garganta, em metros Para as calhas de grandes dimensões, a norma fornece um diagrama para fazer as correções. Observa-se que esta fórmula empírica, facilmente implementável em sistemas digitais (PLC, etc.), permite agora aplicar mais amplamente a calha Parshall a escoamentos afogados. Figura 7 – Relação entre o nível ha e a vazão Q para calhas Parshall padrão em escoamento livre. 48 InTech 140 artigo MEDIÇÃO DE VAZÃO O canal de aproximação é agora definido com melhores critérios, um deles é que o número de Froude deve ser menor que 0,5. O número de Froude, Fr, é definido como: Fr = Qmax / A√g · h max , onde: Qmax é a vazão máxima A é a área da seção transversal do canal H max é a máxima lâmina de água Uma melhoria importante é trazida pela norma: o capítulo que trata das incertezas na medição de vazão por calhas, dando informações sobre o que se pode esperar deste tipo de medição. Nota-se neste ponto um progresso interessante, já que os dados anteriores eram muito vagos, atribuindo às calhas Parshall incertezas da ordem de 5% a 10%. Num exemplo tratado na norma para o cálculo da incerteza X Q de uma calha de 1,0m, o valor de X Q é ∓ 3,82%, ou seja, um progresso notável. Outra novidade da norma é incluir a calha SANIIRI (Central Asian Research Institute of Irrigation). Estas calhas, completamente desconhecidas no Brasil, possuem uma seção transversal retangular com uma seção de entrada convergente, com base horizontal. O desenho da Figura 8 mostra uma realização típica, em concreto, de uma calha SANIIRI com alguns detalhes:  uma seção de entrada trapezoidal de comprimento l 6 , alinhada com o fundo do canal, com uma elevação h p1 ;  uma seção de saída trapezoidal de comprimento l 5 , alinhada com o fundo do canal, com um desnível h p da base da calha;  dois poços de medição para os níveis h a e h b , mostrando a posição das tomadas (lembra o corner taps). O tamanho nominal da calha SANIIRI refere-se à largura b. Figura 8 – Calhas SANIIRI. Referências para as dimensões. Legenda 1 e 8 Régua ou escala 2 e 7 Entradas para os poços 3 e 6 3 e 6 Poços para a medição de ha e de hb 4 e 5 Dispositivos de medição da lâmina de água a Escoamento livre c Escoamento em condição de submergência Tabela 3 – Dimensões, intervalos de alturas e de vazões das calhas SANIIRI. A equação para obter a vazão em escoamento livre em função da altura ha é a seguinte: Q = C D b √2g h a 1,5 , onde C D é o coeficiente de descarga: C D = 0,5 – [0,109/(6,26 h a + 1)] (equação 3) A norma fornece também as informações para calcular a vazão submersa. Figura 9 – Relação entre o nível h a e a vazão Q para calhas SANIIRI padrão em escoamento livre. Fazendo uma comparação sumária entre as duas formas de calhas, nas dimensões chamadas padrão, na norma, observa- se o seguinte: Nota 1: é provável que a menor altura recomendada muito maior nas calhas SANIIRI se deva ao modo de realização, InTech 140 49 MEDIÇÃO DE VAZÃO artigo geralmente em concreto, com superfície rugosa e não tão precisa que nas calhas Parshall. Nota 2: Este ganho entre as variações de nível e as variações de vazão é um critério usado para escolha de calhas ou vertedores, em geral. Os tamanhos padrão que constam na norma não impedem que outras dimensões sejam fabricadas, já que as calhas SANIIRI são geometricamente similares e que a norma fornece as informações para calcular as dimensões da calha em função da largura b, esta na faixa de 0,2 a 1,0m. A tabela comparativa mostra uma larga vantagem da calha Parshall em relação à calha SANIIRI, salvo no que tange à realização. Com realização fácil, os preços são menores, o que pode alavancar a prática do uso destas calhas desconhecidas aqui. É provável que mais estudos sejam realizados, ampliando a faixa de larguras acima de 1,0 m e que as faixas de vazão sejam ampliadas, o que faz acreditar que estas calhas têm futuro. TECNOLOGIAS NOVAS APLICADAS A MÉTODOS NOVOS A medição de vazão em canais abertos ficou restrita, por muito tempo, a vertedores e calhas. Os progressos ficaram restritos aos transmissores de nível/vazão que medem h a (e h b , no caso de vazão afogada) e calculam o sinal de saída representativo da vazão. Estes transmissores são geralmente ultrassônicos e são dotados, hoje, de algoritmos parametrizáveis para a maioria das calhas e vertedores existentes. A norma ISO 9828 representa a calha Parshall com os poços para medir os níveis h a e h b na lateral, o que não é mais usual: hoje, o nível h a é geralmente medido no meio da seção convergente, a 2/3 do seu comprimento. Quando se trata de vazão afogada, é recomendável usar os poços para as medições dos níveis. Medição por meio de ultrassom por tempo de trânsito A medição em canais abertos por meios acústicos é um método que deu origem a normas internacionais: a norma ISO 6416:2004 revisa a versão anterior de 1985 e também a ISO 6418:1985 descreve a instalação e operação de uma estação de medição de descarga num rio, um canal aberto ou um conduto aberto com superfície livre. É limitada à técnica de tempo de trânsito. O princípio da medição por tempo de trânsito utiliza pares de transdutores em que, cada um pode emitir ou receber o sinal do feixe ultrassônico. A direção dos feixes deve formar com a das margens um ângulo compreendido entre 30o e 60o. A diferença dos tempos de trânsito determina a velocidade da corrente no trecho considerado. É possível utilizar feixes cruzados para verificar se a direção da corrente é paralela à das margens, o que pode ser importante, dependente da proximidade de um afluente. A “calibração” da medição da velocidade poderá ser feita por meio de molinetes. Os exemplos que acompanham a norma ISO 6416 dão conta de erros limites de medição de 1,5% a 8%, dependendo da quantidade de trajetórias de feixes, e de situação do nível do rio, em relação ao escoamento modal (nível normal). A medição de vazão em grandes canais de efluentes industriais utiliza o princípio de medição de vazão por ultrassom. Nas realizações industriais de medidores para esta finalidade, a eletrônica associada ao medidor permite parametrizar o perfil da parte molhada do canal e pode receber e interpretar os sinais de vários pares de transdutores ultrassônicos, para obter maior exatidão. Utilizando 3 pares de sondas e mediante cuidados na instalação, consegue-se medir com incertezas da ordem de ±2%. Figura 10 – Método de medição de vazão num canal por ultrassom / tempo de trânsito [ref.3]. O gráfico mostra uma variação de vazão em que a velocidade 1 é medida durante todo o tempo e as velocidades 2 e 3 medidas somente quando o nível alcançou os transdutores correspondentes. Durante toda a medição, a vazão é calculada por um computador de vazão em função das velocidades e da seção molhada, que é função do nível e do perfil do canal, parametrizado no computador. Medição por meio de ultrassom por efeito Doppler Diferentemente da medição por tempo de trânsito, a medição por efeito Doppler ainda não é ainda objeto de norma. Entretanto, trata-se de um método muito interessante que várias fabricantes adotaram. O efeito Doppler pressupõe a presença de partículas ou de bolhas sobre as quais o feixe ultrassônico irá refletir-se. O 50 InTech 140 artigo MEDIÇÃO DE VAZÃO feixe, orientado segundo uma direção formando um ângulo com o eixo da tubulação, é emitido com certa frequência. Ao encontrar as partículas que se deslocam à mesma velocidade que o fluxo, o feixe é refletido com outra frequência: mais elevada, se a direção do feixe for em sentido contrário ao das partículas, mais baixa, no caso contrário. A eletrônica associada ao medidor recebe o sinal das 2 frequências que produzem um “batimento”, outro fenômeno ondulatório, tendo como frequência a diferença da incidente e da refletida. A velocidade da partícula é calculada a partir desta frequência de batimentos. Na Figura 11 partícula A, situada longe do fundo do canal desloca-se a uma velocidade maior que a partícula B, também detectada, mais perto do fundo [ref.4]. Figura 11 – Método de medição de vazão num canal por ultrassom / efeito Doppler. Figura 12 – Método de utilização do efeito Doppler para determinação do perfil de velocidades de um escoamento. Uma forma adotada por um fabricante [ref.5] usa o método da correlação cruzada para determinar o perfil de velocidades do escoamento. A Figura mostra como são determinadas as velocidades em várias distâncias o fumdo do canal ou da tubulação parcialmente cheia. São analisadas 3 partículas A, B e C que deslocam-se a velocidades diferentes: São feitas imagens digitalizadas a intervalos curtos regulares das partículas. No primeiro instante, a imagem registra as partículas no Formato 1 (A1, B1 e C1) No instante seguinte, a imagem registra as partículas no Formato 2 (A2, B2 e C2) No mesmo intervalo de tempo, o deslocamento das 3 partículas é representativo de suas velocidades: A distância de A1 para A2 é menor que a de B1 para B2, esta também menor que a de C1 para C2. O cálculo pelo método de correlação cruzada determina com exatidão as velocidades de cada partícula. O método ilustrado para a aplicação do efeito Doppler não é o único, outros fabricantes [ref.6] utilizam a informação de distância e de velocidade das partículas obtida por vários feixes ultrassônicos estreitos para determinar o perfil de velocidades com software especializado. Medição eletromagnética Outro método aplicado para medição de vazão em canal aberto é o representado na Figura 13. Este método já vinha sendo utilizado há anos em tubulações parcialmente cheias [ref.7] associa a medição magnética, para determinar a velocidade média do escoamento, com o nível, num canal de dimensões definidas. Os medidores eletromagnéticos são baseados na lei de Faraday, ou seja, na indução eletromagnética. O fluido, condutor elétrico, desloca- se perpendicularmente a um campo magnético, gerando entre eletrodos uma força eletromotriz proporcional à sua velocidade. No caso, o campo magnético é gerado por bobinas colocadas de cada lado do canal, na parte inferior. O nível é medido por ultrassom. Figura 13 – Método de medição eletromagnético. InTech 140 51 MEDIÇÃO DE VAZÃO artigo Aplicações especiais Aplicações especiais vêm sendo utilizadas, utilizando combinação de métodos tradicionais: A Figura mostra uma calha Parshall dupla, a menor ocupando parte da maior, fazendo uma espécie de “split range”. A Figura 14A mostra as duas tomadas para a medição de h a , uma para medir baixas vazões e outra para vazões elevadas. Não há como medir vazão afogada, já que não tem possibilidade de colocar uma tomada para h b . Figura 14 – Medidores combinados. A Figura 14B mostra um vertedor combinando, na parte inferior o formato triangular, a 90° com o retangular com contração lateral. No caso, a escala é marcada diretamente no vertedor. Encontram-se realizações de calhas associadas, nas laterais, a vertedores de parede delgada ou com soleira espessa [ref. 8]. CONCLUSÃO Os progressos futuros dos medidores de vazão em canais abertos dependem, em grande parte, das exigências de certificação que deverão aparecer num futuro próximo, ligadas a emissão de efluentes e assuntos ambientais. A certificação depende de normas específicas para definir a incerteza de medição. O grande progresso introduzido pela nova norma ISO 9826:2008 é a possibilidade de determinação desta incerteza. Isto coloca as calhas relacionadas entre os poucos elementos primários de medição de vazão que dispensam a calibração, como as placas de orifício, bocais e tubos de Venturi, desde que construídos de acordo com a norma. Importante é notar que a equação 3 acima identifica um “coeficiente de descarga”, termo reservado nas normas a medidores por pressão diferencial clássicos. É provável que pesquisas sejam realizadas para melhoras a definição das incertezas destes coeficientes de descarga das calhas, talvez em função do número de Froude, em analogia número de Reynolds que para os coeficientes de descarga das placas de orifício. Fabricantes devem também detectar nas características das calhas Parshall e SANIIRI relativas vazão afogada “s” a possibilidade de desenvolver transmissores especializados para vazões em fluxo submerso. Nota-se que, em muitas calhas existentes, o assunto de vazão afogada é simplesmente ignorado, apesar de existir, por falha de projeto. Para os outros medidores, por enquanto, ainda é necessário confiar nas especificações do fabricante ou realmente fazer uma calibração, por meio de molinetes [ref.9] ou de traçadores[ref.10]. Métodos modernos, como o Acoustic Doppler Velocimeter podem ser utilizados, mas não existe medidor certificado. O sucesso destes medidores é ligado à formalização e normatização de métodos de calibração, o que parece possível desde que sejam definidos o tipo de medidor para calibração (que deverá ser calibrado e certificado) e o formato do canal de medição/calibração. Estas novidades são bem vindas, neste início de século, quando finalmente existe a conscientização da necessidade de cuidar do bom uso e do reuso deste recurso natural muito precioso que é a água. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [Ref.1] Documentação geral sobre medição de vazão em calhas abertas Centre d´expertise em analyse environnementale du Québec www.ceaeq.gouv.qc.ca Flow wastewater measurement Pars Aqua s.r.o (Vrsecky Jan, maio 2010) www.pars-aqua.cz Manual de Operação da Incontrol (2008) www.incontrol.ind.br Produtos da INCCER www.incer.com.br Produtos da Alfamec www.alfamec.com.br [Ref.2] Normas internacionais ISO • ISO 1438/1:2008 - Water fow measurement in open channels using weirs and venturi flumes - Part 1: Thin-plate weirs • ISO 3846 :2008 Hydrometry - Open channel fow measurement using rectangular broad-crested weirs • ISO 3847 - Liquid fow measurement in open channels by weir • ISO 4360 - Liquid fow measurement in open channels by weirs • ISO 4362 - Measurement of liquid fow in open channels trapezoidal profile weirs • ISO 4374 - Liquid fow measurement in open channels - Round- nose horizontal broad-crested weirs • ISO 4377 - Hydrometric determinations - Flow measurement in open channels using structures - V weirs • ISO 8333 - Liquid fow measurement in open channels by weirs • ISO 9827 - Measurement of liquid fow in open channels by weirs and flumes - Streamlined triangular profile weirs. [Ref.3] Use-Ultraflux - Flowmeters for open channel measurements / sewage treatment, distribution channels and the environment. www.usea-ultraflux.com [Ref.4] Michael Teufel - Cross correlation – the better Ultra Sonic Doppler – Cross correlation technique – www.isud-conference.org [Ref.5]NIVUS - Measurement technology. From Doppler measurement to the cross correlation method. www.nivus.com [Ref.6] Teledyne Isco - Products - ADFM® Pro20 Velocity Profiler. Large pipes and channels www.isco.com [Ref.7] Friedrich Hoffman (Krohne)– Fundamental principles of flow measurements- EMFs for partially filled pipelines. www.krohne.com [Ref.8] P WesselsI, A Rooseboom - Flow-gauging structures in South African rivers. www.scielo.org.za [Ref.9] Hydromechanics VVR090. Flow Measurements in Flumes. ADV / Propeller meter. www.tvrl.lth.se [Ref.10] Laboratório de Traçadores do Programa de Engenharia Civil da Coordenação dos Programas de Pós-Graduação de Engenharia (COPPE/UFRJ) 52 InTech 140 NORMAS PARA TESTE DE VAZAMENTO PELA SEDE EM VÁLVULAS DE CONTROLE artigo VÁLVULAS DE CONTROLE David Livingstone Villar Rodrigues ([email protected]), MsC, Engenheiro Eletricista. Consultor. Presidente da Seção ISA Bahia para o exercício 2012. INTRODUÇÃO Quando o assunto vazamento em válvulas de controle for colocado em discussão devemos primeiramente identificar a parte do corpo onde este vazamento está ocorrendo. A corrente de fluido que passa através da válvula de controle pode provocar dois tipos de vazamentos: internos e externos. Os vazamentos externos ocorrem de dentro do corpo para o meio ambiente; os vazamentos internos ocorrem entre a entrada e a saída do corpo da válvula na posição fechada. Os vazamentos externos são consequência do vazamento do fluido de processo, que escapa para o meio ambiente quando a válvula de controle está em operação. Ocorre com mais frequência quando o fluido se infiltra através da caixa de gaxetas ao longo da haste ou do eixo da válvula de controle. Também pode ocorrer através da junta do castelo. O vazamento pelas gaxetas ou pela junta do castelo provoca poluição e perdas de produção. Os vazamentos internos ocorrem quando o fluido de processo passa da entrada para a saída do corpo, na posição fechada e com diferencial de pressão aplicado. Estes vazamentos são típicos das falhas entre a sede e o obturador. O vazamento entre a sede e o obturador não é o único caminho para o vazamento de fluido entre a entrada e a saída do corpo. Vazamentos podem ocorrer pela passagem de fluido que se infiltra entre a sede e o corpo e, nas válvulas globo balanceadas, entre o anel pistão e a parede interna da gaiola. Este tipo de vazamento interno, denominado de uma forma geral como vazamento pela sede (“seat leakage”), pode provocar perdas de produção, redução da eficiência e danos nas superfícies de assentamento entre o obturador e a sede. CLASSE DE VAZAMENTO OU CLASSE DE VEDAÇÃO Frequentemente lemos em artigos, boletins técnicos e em algumas Folhas de Dados referencias á classe de vedação. É um termo alternativo á classe de vazamento? Tem o mesmo significado? O dicionário Aurélio define a palavra vedar como “impedir que corra; estancar”. O conceito de vedação está, portanto, associado á interrupção de passagem do fluido. O uso do termo classe de vedação em válvulas de controle é, portanto, indevido porque está associado á interrupção e á estanqueidade, características próprias das válvulas de bloqueio. Neste artigo vamos adotar a nomenclatura classe de vazamento, de acordo com a tradução literal do termo original em inglês “leakage class”. ONDE COMEÇAR O primeiro contato com o termo classe de vazamento ocorre ao examinar a Folha de Dados de uma válvula de controle para preencher ou para selecionar e dimensionar uma válvula de controle. Na Folha de Dados padrão ISA S20.50, Rev 1 [1], a classe de vazamento ANSI/FCI é encontrada no bloco “Testes” juntamente com o teste de pressão hidrostática. Algumas Folhas de Dados de Processo de válvulas de controle também requerem a definição da classe de vazamento. Como existe esta duplicidade de competência cabe a questão: quem deve ser o responsável por esta definição na fase de projeto? Por ser um item relacionado com aspectos construtivos do corpo da válvula de controle a definição da classe de vazamento deve ser de responsabilidade da equipe de automação industrial. A formação do profissional que atua nesta área deve portanto incluir o estudo detalhado do funcionamento da válvula de controle incluindo a especificação, seleção, dimensionamento e aplicação. NORMAS DE VAZAMENTO PELA SEDE Existem no mercado duas normas referentes á vazamento pela sede de válvulas de controle. A primeira norma publicada sobre este assunto foi a ASME B16.104. Em 1970 InTech 140 53 VÁLVULAS DE CONTROLE artigo esta norma passou a se chamar FCI 70-2. Atualmente esta norma é denominada ANSI/FCI 70-2-2006 [2]. Diante da necessidade de uma norma internacional para tratar de inspeção e testes em válvulas de controle o subcomitê 65B da IEC publicou na década de 1990 a norma 534-4. Atualmente esta norma é denominada IEC 60534-4, 3ª ed. publicada em 2006 [3]. A principal característica destas duas normas é o estabelecimento de classes de vazamento associadas ao tipo de construção e de aplicação das válvulas de controle. Este tipo de enfoque é único entre os diversos tipos de normas existentes para testes de vazamento de válvulas em geral. O uso de algarismos romanos entre I e VI para denominar as classes de vazamento é outra característica distinta das normas citadas. AS NORMAS DE VAZAMENTO PELA SEDE PODEM SER USADAS PARA QUALQUER TIPO DE VÁLVULA? Uma nota no prefácio da norma ANSI/FCI 70-2 informa que “esta norma deve ser usada apenas em válvulas de controle. Se a aplicação exigir uma válvula para bloqueio ou interrupção de fluxo a FCI recomenda a especificação de outra norma, como, por exemplo, a API 598”. Apesar desta observação, diversos usuários de válvulas de bloqueio e válvulas on-off continuam incluindo nas Folhas de Dados testes de vazamento com procedimentos descritos nas normas ANSI/FCI e IEC. Estas Folhas de Dados deveriam indicar testes de vazamento pela sede de acordo com outras normas existentes, como por exemplo, API 6D, API 598 ou ISO 5208. É importante registrar que alguns fabricantes de válvulas on- off também publicam indevidamente nos catálogos que seus produtos atendem a norma ANSI/FCI 70-2. NORMA ANSI/FCI 70-2-2006, “CONTROL VALVE SEAT LEAKAGE”. É uma norma patrocinada pelo Fluid Controls Institute e incorporada ao American National Standard. Devido ao pioneirismo e tempo de publicação, a ANSI/FCI 70-2 se tornou uma referência para a quase totalidade dos usuários em todo o mundo. Praticamente todos os livros, artigos, boletins de fabricantes e Folhas de Dados fazem referencia á esta norma. Um dos motivos deste sucesso é o fato de ser uma norma de uso prático e exclusiva para vazamentos pela sede de válvulas de controle. A norma ANSI/FCI 70-2-2006, “Control Valve Seat Leakage” tem apenas nove paginas, define os diversos tipos de classes de vazamento, os limites máximos permitidos e os procedimentos de testes. Apesar do titulo indicar o vazamento pela sede da válvula de controle, está implícito que o vazamento a ser medido durante o teste inclui a quantidade de fluido que passa através do corpo, na posição fechada, sob as condições de teste definidas. Isto significa, por exemplo, que numa válvula globo balanceada, serão contabilizados os vazamentos entre a sede e o obturador, entre o anel pistão do obturador e a gaiola e também entre a sede e o corpo. Por este motivo a medição do vazamento é efetuada na saída do corpo da válvula de controle. Parte do texto desta norma auxilia a aplicação e a seleção ao descrever o tipo de corpo, o tipo e material dos internos associados a cada uma das seis classes de vazamento. As seis classes de vazamento são numeradas com algarismos romanos. A classe I não requer nenhum teste de vazamento, por acordo entre o usuário e o fabricante. A classe II é típica de válvulas de controle tipo globo com sede dupla ou sede simples balanceadas, com um anel de pistão e com sede e obturador fabricados com metais. A classe III é associada aos mesmos tipos de válvulas, porém com um ajuste mais rigoroso de vazamento pela sede e sistemas de selagem. A Classe IV é típica de válvulas de controle não balanceadas, sede simples, ou balanceadas com anéis de pistão especiais e com sede e obturador fabricados com metais. A classe V é a única que também está associada ao tipo de aplicação: é indicada para válvulas de controle que trabalhem normalmente fechadas. Exemplo: válvula de controle anti- surge. Para atender o vazamento máximo permitido no teste, deve ser usada válvula de sede simples não balanceada, ou balanceada com anéis tipo pistão e sede especiais. A classe VI é geralmente associada às válvulas balanceadas e não balanceadas com sede e/ou obturador revestido com material resiliente. Como a redação não exige o uso de sede e/ou obturador revestidos de material resiliente existe pelo menos um fabricante que oferece válvula globo de sede simples, classe VI, com assentamento metal-metal. A Norma ANSI/FCI determina quatro tipos de testes: • O procedimento tipo A é aplicado às classes de vazamento II, III e IV. • Os procedimentos tipos B e B1 são aplicados à classe V. • O procedimento tipo C é especifco para a classe VI. Esta norma não define o tempo de teste. No texto que descreve os procedimentos de teste tipos B e C é recomendado que deve ser permitido um tempo suficiente para estabilizar a medição da vazão. Algumas observações sobre os vazamentos máximos permitidos por classe: • Os vazamentos das classes II, III, e IV são defnidos como um percentual do C V selecionado, ou seja, do C V com a válvula 100% aberta. • O vazamento da classe V no teste tipo B (com água) é função do diâmetro da sede e do máximo diferencial de pressão de trabalho. O vazamento da classe VI é função apenas do diâmetro da sede. Como as bases de medição são diferentes a classe V pode, em certas circunstâncias, ser mais restritiva em termos de vazamento do que a classe VI. 54 InTech 140 artigo VÁLVULAS DE CONTROLE • Válvulas de controle do mesmo tipo e diâmetro de dois fabricantes diferentes têm vazamentos diferentes uma vez o vazamento é função dos coeficientes de vazão (C V ). • Todas as classes permitem algum tipo de vazamento. Não existe válvula de controle com vazamento zero. NORMA IEC 60534-4, “INDUSTRIAL-PROCESS CONTROL VALVES – INSPECTION AND ROUTINE TESTING, 3RD EDITION 2006” Ao contrário da norma ANSI/FCI 70-2, a norma IEC 60534-4 não é exclusiva para vazamentos pela sede de válvulas de controle. O título informa que se trata de uma norma para “Inspeção e Testes de Rotina”. Na realidade, a terceira revisão desta norma indica no prefácio que foram cancelados os requerimentos de inspeção tendo em vista se tratar de item de “natureza contratual”. Esta norma, portanto, deve ser aplicada a testes de válvulas de controle fabricadas de acordo com as demais normas da série 60534 publicadas pela IEC. A norma relaciona sete testes obrigatórios a serem realizados numa válvula de controle após a conclusão de fabricação: • Teste hidrostático do corpo. • Teste de vazamento pela sede. • Teste do engaxetamento. • Teste do curso da válvula. • Teste da banda morta. • Teste da capacidade de vazão. • Teste da característica de vazão. O teste de vazamento pela sede está descrito nos itens 4.2 e 5.5 desta norma. No item 4.2 encontramos três notas de grande importância para quem vai aplicar o teste de vazamento pela sede usando esta norma: • Este teste não deve ser aplicado em válvulas de controle com coeficiente de vazão C V abaixo de 0,1 (KV < 0,086). • A Classe de Vazamento VI deve ser aplicada unicamente em válvulas com sede e/ou obturador revestidos com material resiliente. A norma IEC não inclui no texto descritivo associando as classes de vazamento aos tipo de internos, materiais ou aplicação. Da mesma forma que a norma ANSI/FCI a norma IEC atribui classes de vazamento identificadas com algarismos romanos. A única diferença é que a norma IEC acrescenta mais uma classe de vazamento: a classe IV-S1. Esta classe é raramente utilizada. Os procedimentos de teste descrito na norma IEC são similares aos procedimentos de teste descritos na norma ANSI/FCI porém, a norma IEC determina apenas dois procedimentos de teste: • O procedimento de teste 1 pode ser aplicado em todas as classes de vazamento. • O procedimento de teste 2 deve ser aplicado como alternativa apenas às classes IV, IV-S1 e V. O ponto de comum mais significativo entre as normas IEC e ANSI/FCI é a correspondência entre as tabelas onde constam os vazamentos máximos permitidos para as diversas classes de vazamento. DIFERENÇAS ENTRE AS NORMAS ANSI/FCI 70-2 E IEC 60534-4 A norma ANSI/FCI 70-2 informa no parágrafo 2.3 que estas duas normas são similares com exceção dos seguintes pontos: • A norma IEC 60534-4 inclui mais uma classe de vazamento: a classe IV-S1. • A Norma ANSI/FCI 70-2 também abrange as válvulas com C V inferior a 0.1. Esclarecemos que existem outras diferenças significativas entre estas duas normas e que devem consideradas pelos usuários. Além das duas diferenças informadas acima relacionamos abaixo outras diferenças anotadas de acordo com a analise das últimas revisões (2006) destas duas normas: • A norma ANSI/FCI 70-2 é usada exclusivamente para testes de vazamento pela sede. A norma IEC é usada para sete tipos diferentes de testes, inclusive o de vazamento pela sede. • A norma IEC descreve apenas dois tipos de procedimento de teste. A norma ANSI/FCI descreve quatro procedimentos de teste. • Para defnir os vazamentos nas classes II, III e IV a norma IEC usa o termo coeficiente de vazão. Isto possibilita o uso dos coeficientes de vazão C V e K V . A norma ANSI/FCI se refere apenas ao coeficiente C V . • A norma IEC admite a possibilidade do uso do procedimento de teste 2 para a Classe IV. Neste teste é usada a pressão diferencial máxima de trabalho. Na norma ANSI/FCI 70-2 o teste com o diferencial máximo de pressão de trabalho é exclusivo para a classe V. • A norma IEC não fexibiliza a classe de vazamento VI para assentamento com material metal-metal. A norma ANSI/ FCI afirma que a classe VI está “geralmente associada” á válvulas de controle com assentamento de material resiliente. O termo “geralmente associado” dá abertura para a aplicação desta classe com válvulas de sede simples com sede e obturador fabricados com metais. OS RESULTADOS DESTES TESTES PODEM SER USADOS PARA PREVER VAZAMENTOS DA VÁLVULA QUANDO SUBMETIDA ÀS CONDIÇÕES REAIS DE OPERAÇÃO? A norma para vazamento pela sede de uma válvula de controle é um documento que não é corretamente entendido por alguns profissionais do ramo. Existe um conceito disseminado de que os vazamentos máximos permitidos para cada classe podem ser relacionados com os vazamentos pela sede quando estas válvulas estão submetidas às condições reais de processo. InTech 140 55 VÁLVULAS DE CONTROLE artigo Esta questão pode ser esclarecida analisando os textos das normas ANSI/FCI e IEC. O parágrafo 2 da norma ANSI/FCI 70-2 estabelece a finalidade e as limitações desta norma. No item 2.3 encontramos a seguinte frase: “esta norma não pode ser usada como base para prever vazamento em condições outras que aquelas especificadas”. A norma IEC 60534-4 registra no final do texto do item 4.2 (teste de vazamento pela sede) uma redação ainda mais objetiva: “esta parte da norma não pode ser usada para prever vazamento quando a válvula de controle estiver instalada sob condições reais de operação”. ENTÃO, PARA QUE SERVEM ESTAS NORMAS? Considerando os parágrafos descritos acima podemos concluir que o objetivo real do teste de vazamento pela sede é detectar falhas de fabricação ou de serviços de manutenção na superfície de assentamento entre o obturador e a sede ou erros de montagem do conjunto da válvula. Este entendimento é confirmado por especialistas em válvulas de controle através dos seguintes textos: Hans D. Baumann [4] “Estes testes são testes de aceitação para o fabricante e executados sob condições especificas” “As vazões de teste não podem ser aplicadas em outras condições de vazão e de pressão” Cullen Langford [5] “Uma válvula real em um processo real, montada na tubulação com variação de pressão e temperatura, com fluidos sujos e corrosivos, após uma manutenção, certamente deverá vazar”. Les Driskell [6] “Observar, entretanto, que estes testes são efetuados para estabelecer padrões de aceitação uniformes de qualidade de fabricação”. “Estes testes não devem ser usados para estimar vazamentos nas condições reais de processo”. “As faixas de vazamento especificadas pela norma ANSI não podem ser extrapoladas para outras pressões diferenciais ou fluidos diferentes dos que são usados no teste”. O QUE FAZER ENTÃO PARA REDUZIR VAZAMENTOS EM VÁLVULAS DE CONTROLE Hans Baumann [7] considera que o vazamento reduzido através da sede é benéfico...porque economiza energia. De acordo com o artigo “The Control Valve’s Hidden Impact on the Bottom Line – Part 2” [8] o autor Bill Fitzgeral relaciona algumas ações que podem ser tomadas para reduzir o vazamento pela sede das válvulas de controle quando submetidas a uma condição real de processo.  Durante a manutenção geral da válvula de controle adotar procedimento para garantir um contato adequado entre as superfícies do obturador e da sede. Para isto é necessário verificar o alinhamento entre as hastes do atuador e da válvula.  Consultar a memória de cálculo do atuador para verificar as informações consideradas para o dimensionamento da carga de assentamento. Informações incorretas sobre a pressão diferencial máxima, classe de vazamento, diâmetro interno, material das gaxetas e sentido de fluxo podem provocar o subdimensionamento do atuador e, consequentemente, carga de assentamento insuficiente.  As superfícies de assentamento também devem ser devidamente preparadas e ajustadas. Durante a manutenção geral da válvula, a depender de uma inspeção minuciosa, pode ser necessário trabalho de torno para obter os ângulos adequados de assentamento entre a sede e o obturador. Também é necessário o trabalho de ajuste manual chamado de lapidação.  Não deve ser permitido o deposito de sólidos em suspensão nas superfícies de contato entre o obturador e a sede. CONCLUSÃO A classe de vazamento corretamente especificada permite uma seleção adequada do tipo de corpo, do tipo e material dos internos e dimensionamento do atuador. O conhecimento das normas que tratam de vazamento pela sede das válvulas de controle permite a aplicação correta das classes de vazamento e dos procedimentos de teste. Recomendamos que sejam usadas as versões originais das normas devidamente atualizadas. E que sejam disponíveis para consulta de todos os envolvidos na especificação, seleção, fabricação e manutenção de válvulas de controle. É essencial que as normas sejam lidas e discutidas por todos os que estão envolvidos em sua aplicação. E que sejam aplicadas de acordo com a legislação vigente e conforme os critérios de projeto de cada empresa. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. International Society of Automation, Standard ISA-20-1981 - “Specification Forms for Process Measurement and Control Instruments, Primary Elements and Control Valves”. 2. American National Standard/Fluid Controls Institute, ANSI/FCI 70-2-2006, “Control Valve Seat Leakage”. 3. International Electrotechnical Commission, IEC 60534-4, Industrial-process control valves - Part 4, Inspection and routine testing, 3a ed., 2006. 4. International Society of Automation, Baumann, H. D., Control Valve, Chapter 9, Valve Trim, 1998. 5. International Society of Automation, Langford, Cullen, Control Valve, Chapter 14, Valve Selection, 1998. 6. International Society of Automation, Driskell, Les, “Control Valve Selection and Sizing”, 1983. 7. International Society of Automation, Baumann, Hans D. “Control Valve Primer”, 4th ed., 2009. 8. Fitzgerald, Bill, “The Control Valve’s Hidden Impact on the Bottom Line – Part 2”, Valve Magazine, fall 2003. 56 InTech 140 VAZAMENTO EM VÁLVULA DE CONTROLE Gilson Yoshinori Mabuchi ([email protected]), Gerente de Vendas Brasil, GE Energy, Oil & Gas, Masoneilan & Consolidated Products. artigo VÁLVULAS DE CONTROLE 1. INTRODUÇÃO O tema vazamento em válvulas de controle está em pauta na discussão de usuários, empresas de engenharia e fabricantes, desde o final dos anos 80. A discussão abrange sua necessidade, nível de vazamento e norma adequada a ser aplicada no teste de verificação e aceitação. A questão envolve todos os setores; usuário, engenharia de processo, engenharia de especificação, instalação e fabricante, chegando por fim a temível equipe de inspeção e testes. Todos buscam a resposta para esta pergunta: Válvula de controle pode vazar? Ideal seria que todas as válvulas de controle possuíssem vedação estanque (sem nenhum vazamento), igualmente as torneiras usadas em nossas casas. No entanto, a norma ANSI/ FCI 70-2 de 2006 estabelece que a válvula de controle possa apresentar vazamento, de acordo com a classe de vedação. A válvula de controle tem como função principal o controle do processo, ficando a responsabilidade da vedação às válvulas de bloqueio, que são instaladas à montante. A válvula de bloqueio possui construção diferenciada e responde pela vedação total quando ocorre a necessidade de fechamento, trabalha na função tudo ou nada (on-off), ou seja, totalmente aberta ou fechada. A maior dificuldade é estabelecer a classe de vedação adequada em conjunto ao atendimento dos requisitos estabelecidos pelo cliente, sempre observando e considerando a etapa do teste de aceitação. Para definição da vedação, temos que analisar criteriosamente a classe requerida, o tipo de válvula, materiais de construção e condição de serviço. Normalmente são solicitadas classes II, III, IV, V e VI para válvulas de controle, em conformidade a norma ANSI/FCI 70-2 e IEC 60534-4 (vide Tabelas 1 e 2). A Tabela apresenta os valores admissíveis de vazamento e determina o procedimento de teste aplicável para cada classe. Os valores de vazamentos são calculados em função da capacidade nominal de cada válvula, usualmente conhecido como Cv. As válvulas são testadas e os valores medidos de vazamento não podem ultrapassar o estabelecido pela Norma. Por exemplo: Uma válvula de controle com classe de vedação IV deve permitir um vazamento máximo < que 0,01% do seu Cv selecionado, ou seja, pode vazar no máximo 0,01% da sua capacidade de vazão máxima @ 100% de abertura. Para execução do teste utiliza-se ar ou água com pressão de 40-60 psig (3-4 bar-g) e temperatura de 10°C até 52°C na entrada da válvula. A pressão de saída é aberta para atmosfera e, com um sistema de medição, que no caso de uso de ar, pode ser um rotâmetro, a válvula é fechada com o seu próprio atuador e assim, realiza-se a medição, cujo valor é padronizado para cada tamanho de válvula em função do Cv. InTech 140 57 VÁLVULAS DE CONTROLE artigo Este método de teste é aplicável às classes II, III, IV e VI, sendo que na última, verifica-se pela quantidade de bolhas de ar por minuto. Para a classe V o teste é feito apenas com água, com a pressão de fechamento da válvula (diferencial máximo ou dP de shut-off). Somente para este teste é simulado o vazamento real, com a pressão máxima a qual a válvula será submetida. O vazamento será medido em ml/minutos, conforme demonstrado a seguir: 2. CRITÉRIOS DE SELEÇÃO A seguir verificaremos os critérios adequados para selecionar a melhor classe de vedação, observando os requisitos técnicos do processo, as necessidades do cliente e principalmente o tipo de válvula (apropriada e disponível entre os fabricantes existentes), adequando todos os critérios dentro do orçamento. A análise inicia-se pelas condições operacionais e do projeto, determinando assim, o tipo de válvula e atuador a selecionar. Tabela 1 - Norma ANSI/FCI 70-2 e IEC 60534-4 (Inspeção e teste de válvulas de controle). 2.1 Condição de serviço Todo processo de seleção da válvula de controle é iniciado pela análise das condições do processo as quais a válvula será submetida. Após definido o tipo de válvula (globo, borboleta, excêntrica ou esfera), verifica-se a severidade do processo. a) Temperatura: este item pode eliminar e limitar a seleção de algumas classes de vedação. Caso a temperatura esteja acima de 200°C e abaixo de –70°C deve-se evitar a classe VI que normalmente tem revestimento de teflon na sede ou no obturador para atender a classe requerida de vazamento. Como o teflon é mais macio que o aço, apresenta uma deformação no fechamento, melhorando a vedação. Nos casos de uso de outro tipo de material macio, o limite de temperatura pode ter limitação ainda maior, como, por exemplo, o EPDM que trabalha entre –40°C até 135°C. Ainda no quesito temperatura deve-se observar se o processo envolve alguns tipos de fluidos, como vapor d’água, que além da necessidade de manusear altas temperaturas, tem características erosivas, principalmente quando em estado saturado. Para aplicações com vapor d’água, independente da função da válvula (redutora ou alivio de pressão), a melhor classe de vedação é V. Na posição fechada, a válvula deve manter a melhor classe de vedação possível, pois, o vazamento permitido pelas demais classes II, III e IV, podem causar danos na área de assentamento pela passagem do vapor, podendo danificar a sede e o obturador, em caso de um alto valor de diferencial de pressão entre a entrada e a saída da válvula (delta-p), principalmente em aplicação onde a válvula permanece muito tempo fechada, como em sistema de by-pass de turbo gerador de vapor. Com fluídos gasosos o cuidado é o mesmo, em sistemas de anti-surge de compressores. b) Pressão: existem todas as opções de classes de vedação para válvula de controle, independente do valor da pressão. O cuidado está no valor do diferencial de pressão, que pode limitar o uso da classe VI. Válvulas que trabalham com altas perdas de carga, com fluidos gasosos indicam alta velocidade na região do assentamento, que irá trazer danos para sedes macias, como os elastômeros utilizados. A melhor opção é o uso de assentamento metal- metal e classe de vedação IV ou V. c) Aplicações críticas: não podemos selecionar válvulas com sede macia para aplicações que indicam cavitação, flashing, que possuem sólidos em suspensão ou que sejam altamente viscosos. A melhor opção é a utilização de materiais endurecidos na área de assentamento e as classes III, IV, V ou ZERO. A classe ZERO destina-se às válvulas onde não existe contato entre a sede e o obturador, com a válvula vazando quando fechada. É aplicada em processo com sólidos em suspensão, onde a distância entre a sede e o obturador permite a passagem do fluido sem causar danos e também para processos com fluidos que polimerizam quando não em movimento, podendo entupir a válvula, mas, são casos específicos. Sempre que possível, para aplicação em cavitação usar válvula de assentamento metal-metal, de material endurecido 58 InTech 140 artigo VÁLVULAS DE CONTROLE e classe V de vedação. Se a cavitação ocorre na válvula é porque existe um grande diferencial de pressão entre a entrada e a saída da válvula. Quando a válvula está fechada este diferencial pode aumentar, com isso, o vazamento mínimo irá causar danos na área de assentamento pela cavitação do liquido. A cavitação não ocorre somente com a válvula em operação é está totalmente ligada ao valor da perda de carga a que o fluido é submetido. d) Projeto: antes de estabelecer alto nível de vedação em uma válvula de controle, recomenda-se analisar o fluxograma do projeto, verificando se já existe uma válvula de bloqueio para fazer esta função. Normalmente existem válvulas de bloqueio para vedar 100% nas linhas em situações de emergência, deixando para a válvula de controle a função específica de controle do processo. 3. TIPO E TAMANHO DA VÁLVULA Para cada aplicação é realizada a seleção do tipo da válvula de controle, que dependendo do seu tamanho, pode encontrar dificuldade em atender a classe de vedação requerida. A seguir estão os tipos e classes de vedação para cada tipo/ desenho de válvula de controle. a) Tipo Globo: ainda concentra a maior quantidade das válvulas de controle e pode atender todas as classes de vedação estabelecidas da norma FCI 70-2, com as seguintes particularidades técnicas, em função do tamanho. - Sede simples: é fabricada nos diâmetros de ½” até 8”. Possui boa classe de vedação, com padrão inicial classe IV. A vedação é direta no contato da sede com o obturador e para pressão de fechamento < 20 kg/cm2-g e menores que 4”, pode trabalhar com atuador tipo diafragma de simples ação. Para fechar e garantir esta classe de vedação para válvulas > 4”, existe a necessidade de uso de atuador pneumático tipo pistão. - Gaiola balanceada: é fabricada nos diâmetros de 1” até 20”. Possui obturador balanceado, com furos de equalização e atendem normalmente a classe de vedação II e III. Por ser guiada dentro de uma gaiola, possui anel ou anéis de vedação, que faz o contato entre o obturador e a gaiola. A vantagem deste tipo de construção é poder trabalhar com altos valores de diferencial de pressão, no entanto, por ter que vedar na área do assentamento da sede, obturador e também na área lateral da guia gaiola, tem limitação em atender classes de vedação IV, V e VI. Normalmente trabalha com classes III e IV, esta última, com o uso de anel de vedação do obturador macio ou múltiplo. b) Tipo Borboleta de alto desempenho: pode atender sem dificuldade as classes de vedação IV para sede metálica e VI para sede macia de elastômero. Em razão de o disco estar com a sua área total sob efeito da pressão do processo, tem certa dificuldade de usar de um atuador pneumático tipo diafragma para válvulas com diâmetro superior a 8”. Para tamanhos superiores a 12” padroniza-se o uso de atuador tipo pistão de dupla ação, pela necessidade de alto torque de fechamento e de abertura para sede metálica. c) Tipo esfera: segue quase o mesmo padrão da válvula tipo borboleta de alto desempenho. d) Tipo obturador excêntrico: existem várias opções de válvulas de controle com obturador excêntrico, porém, nem todas apresentam o mesmo sistema de assentamento. O padrão seria o encosto do obturador na sede, realizado em 2 etapas; a primeira etapa seria o encosto da parte superior do obturador na sede, a segunda etapa, seria usando a parte flexível do braço do obturador, fazendo com que o sistema de assentamento fosse de encosto, muito similar ao movimento de uma válvula globo em seu fechamento. Com isto apesar de ser de movimento rotativo, o torque de fechamento e de abertura seria reduzido, admitindo o trabalho com atuadores tipo diafragma para diâmetros de 1” até 16”. 4. TIPOS DE ATUADOR Normalmente é requerido atuador tipo pneumático de simples ação, com retorno por mola, preferencialmente o de acionamento por diafragma e mola calibrada, conhecido como atuador tipo mola x diafragma. Este atuador é de fácil manuseio, pequena manutenção, confiável e de longa vida útil. Como possui uma mola calibrada apresenta um melhor controle do processo, porém, possui limitações. Cursos lineares acima de 3”, alta força ou torque de saída são fatores que limitam seu uso. Normalmente o diafragma suporta alimentação de ar inferior a 60psig, restringindo com isto a força/torque de saída. Para garantir a vedação em válvulas que requerem alta força de fechamento, são utilizados atuadores tipo pistão de simples ou dupla ação, que trabalham com pressão de InTech 140 59 VÁLVULAS DE CONTROLE artigo alimentação de até 150psig e sem limitação para curso linear. Os atuadores sem mola de dupla ação possuem maior força/ torque de saída, pois usa a pressão de alimentação para abrir e fechar a válvula. Como quase a totalidade das válvulas de controle possui uma posição definida na falta de ar ou de energia, o uso de atuador tipo pistão dupla ação requer a utilização de um tanque externo acumulador de ar, para fazer a função da mola, ou seja, levar a válvula à posição de falha. Assim, se faz necessário o uso de um sistema composto de vários acessórios pneumáticos; nem sempre bem aceitos pelos usuários. 5. VEDAÇÃO Para cada classe de vedação é requerido uma carga de assentamento, que tem como base o tipo da válvula, tamanho da sede e diferencial máximo de pressão, que varia significativamente a força requerida para vencer todas as cargas estáticas e dinâmicas, fechar a válvula e fazer a carga extra para vedar. É muito importante saber que existe vazamento em qualquer uma das classes da norma ANSI/FCI 70-2 e que os níveis de medição devem seguir o método de teste, usando preferencialmente o ar comprimido a uma pressão de 50 psig, para testar as válvulas classe II, III, IV e VI. O valor de vazamento encontrado é para um diferencial de pressão de apenas 50psig e que no caso da válvula trabalhar com um diferencial maior que o testado, haverá também um maior vazamento no processo. A classe V que é testada com a pressão de água igual ao máximo diferencial em que a válvula irá trabalhar é a que mais se aproxima do real em processo. Porém não deverá ser selecionada como padrão, pois incorrerá sempre em um custo maior comparado a uma válvula de vedação classe IV, pois requer uma construção mais refinada em materiais e acabamento dos internos (sede e obturador) da válvula, além de maior carga no assentamento, que por consequência, necessitará de um atuador maior. Para a classe VI cujo teste com ar, usa o mesmo diferencial de pressão, tem a medição do vazamento feito por bolhas por minuto, seguindo a Tabela 2 (a seguir), por diâmetro de válvula. Tabela 2 – Classe VI – Vazamento máximo. 5.1 Considerações finais para escolha da classe de vedação mais adequada ao processo. * Classe de vedação: em função do projeto, aplicação, segurança e principalmente do tipo de válvula a ser utilizada. Respeitar as características técnicas de cada produto e não exigir/definir um modelo inadequado (que não atenda aos requisitos do processo). * Melhor classe de vedação: para válvula de controle, recomenda-se trabalhar com vedação mínima classe III, sendo que em aplicações especificas de alívio para atmosfera, partida de caldeira, by-pass de turbina, compressor (anti- surge), injeção de água de poço de petróleo e alimentação de balão da caldeira, com cavitação, deverá ser selecionada vedação classe V. a) Vedação classe VI: pela utilização de material macio no assentamento, é susceptível ao desgaste em processo de controle contínuo, onde se mantêm uma mesma posição de abertura fixa, fluxo constante em uma determinada posição e em pequenas aberturas. A classe VI de vedação é normalmente padrão em válvulas de controle biestável, ou seja, atuando 100% aberta ou 100% fechada (on-off), onde a sede macia não sofre danos constantes, ou seja, movimentos de um processo de controle contínuo. b) Teste final: atentar para não cometer o equívoco de utilizar a Norma API-598 para determinar o método de teste da válvula de controle. A norma API-598 é usada especificamente para teste de válvula de bloqueio, usualmente válvula manual. Seu teste usa água com a mesma pressão do teste hidrostático, ou seja, muito acima do utilizado no dimensionamento do atuador. Esta 60 InTech 140 artigo VÁLVULAS DE CONTROLE norma é aplicada em testes de integridade do corpo (teste hidrostático), jamais para averiguar o nível de vazamento de uma válvula de controle. c) Teste de aceitação: algumas empresas ainda confundem- se e realizam o teste de aceitação, incluindo o teste de vedação, baseando-se na norma API-598, o que é incorreto e inaplicável para a verificação da vedação em válvula de controle. d) Limpeza da linha: atualmente é o maior responsável por problemas de perda de vedação. O processo de limpeza da linha (quando a válvula encontra-se instalada) requer a abertura da válvula e a retirada das partes internas (sede, obturador e gaiola), evitando danos pela condução de partes metálicas na execução da limpeza. 6. COMPARATIVO DE VAZAMENTO A Tabela 3 (a seguir) demonstra o comparativo de vazamento máximo permitido de acordo com as classes IV, V e VI, tendo como base uma válvula do tipo globo-gaiola, diâmetro 8”, classe de pressão 900#, Cv selecionado 640 e diâmetro da sede 6,5”; para aplicação em trabalho com vapor d’água, com um diferencial máximo de pressão de 70 kg/cm² (1000psig). Tabela 3 Para ter-se uma ideia do vazamento real da classe de vedação V, com uma pressão igual ao máximo diferencial a que será submetida de 3,25 ml/minuto, segue a relação em gotas e bolhas por minuto. Por obviedade, a classe V de vedação possui um menor nível de vazamento efetivo, quando em processo. O vazamento da água quando submetida a uma pressão de 1000 psig é somente de 52 gotas por minuto, expressivamente menor do que o obtido pela classe VI, que é de até 108 gotas por minuto, porém, com uma pressão de 50 psig. Esta classe deve ser selecionada com total critério, pois será necessária a utilização de um atuador com uma força extra de vedação; em muitos casos requer atuador do tipo pistão de dupla ação. 7. CONSIDERAÇÕES FINAIS Segui ndo as recomendações de sel eção de vál vul a de control e e cl asse de vedação, depoi s de real i zado o teste de vedação e acei tação, em conformi dade a norma ANSI / FCI 70-2, adotada na I EC 60534 - parte 4; pode-se i nstal ar a vál vul a na l i nha. Se atendi dos e observados todos os requi si tos e cri téri os, certamente a vál vul a apresentará desempenho adequado, tanto no teste de vedação de bancada como em funci onamento efeti vo, no caso de cl asse V. 8. BIBLIOGRAFIA Norma ANSI/FCI 70.2. SOBRE O AUTOR Gilson Yoshinori Mabuchi atua no mercado de automação industrial há mais de vinte e sete anos, no segmento de válvulas de controle, com especialização em válvulas especiais para aplicação em serviço severo, realizada na Emerson Process, Fisher Controls Division, USA. Experiência profissional: GE Energy – Oil & Gas, Masoneilan & Consolidated Products (desde 2009); Emerson Process (Fisher Division) – 1990 a 2009; Valtek Sulamericana – 1986 a 1990; Tyco Flow Control (Grupo Hiter) – 1985 a 1986. REVISÃO E EDIÇÃO Ana Paula Cerqueira, dezessete anos atuando no mercado de automação i ndustri al , no segmento de vál vul as de control e e i nstrumentos, com especi al i zação em Engenhari a de Petról eo e Gás. Col aboradora da GE Energy – Oi l & Gas - Masonei l an Di vi si on. InTech 140 61 ANÁLISE DE REDES SEM FIO INDUSTRIAIS – ISA100 X WIRELESSHART artigo REDES SEM FIO Márcio S. Costa ([email protected]) e Jorge L. M. Amaral ([email protected]), Programa Pós-Graduação em Engenharia Eletrônica, Universidade do Estado do Rio de Janeiro - UERJ. INTRODUÇÃO A utilização de transmissão de dados sem fio tomou conta do dia a dia das pessoas de forma definitiva. Cada vez mais, novos equipamentos são lançados no mercado com funcionalidades sem fio (wireless) e outros tantos são modernizados para substituir os atuais equipamentos fiados. A febre da conectividade móvel pelos usuários faz com que a necessidade de equipamentos sem fio seja quase uma obrigatoriedade. A vida on line, proporcionada pela internet através de celulares, notebook, TVs, tablets e outros equipamentos, faz da tecnologia sem fio, cada vez mais, a primeira opção dentre os meios convencionais de comunicação utilizados atualmente. Até que ponto poderá se associar a evolução wireless mencionada anteriormente ao ambiente industrial? Com que velocidade as redes sem fio serão verdadeiramente uma opção a ser empregada em projetos de automação e instrumentação? Só o futuro nos dirá. Porém, em um passado recente, não se imaginaria a velocidade com que as redes sem fio transformariam o mundo atual. Isso nos faz crer que o domínio do wireless industrial será apenas uma questão de tempo. De fato, a utilização de redes sem fio em projetos de instrumentação industrial tem crescido bastante nos últimos anos. O interesse pelo seu uso se dá devido às diversas vantagens que estão por trás dessa tecnologia, como a redução de tempo de instalação de dispositivos, a inexistência de estrutura de cabeamento, a economia no custo de projetos, a economia em infraestrutura, a flexibilidade de configuração de dispositivos, a economia no custo de montagem, a flexibilidade na alteração de arquiteturas existentes, a possibilidade de instalação de sensores em locais de difícil acesso, enfim, podem-se resumir todas essas vantagens em: economia de tempo e de recursos. No caminho a ser percorrido para que haja uma consolidação definitiva da tecnologia, devem ser considerados requisitos fundamentais nas soluções apresentadas pelos padrões, protocolos, metodologias e ferramentas de apoio. Requisitos como alta confiabilidade, segurança de informações de dados e acesso de usuários, desempenho, robustez, determinismo, qualidade de serviço (QoS), interoperabilidade entre equipamentos, integração com protocolos e sistemas existentes, existência de rede com grande quantidade de dispositivos (escalabilidade), ferramentas de apoio a projetos, tratamento de informações e monitoração da rede. Dentre as diversas soluções existentes no mercado, dois dos principais padrões voltados para redes sem fio industriais são o ISA100.11a e o WirelessHART. Este artigo descreve as principais características e vantagens desses padrões, de modo a proporcionar uma visão geral das soluções adotadas e a comparação entre eles. PADRÕES INDUSTRIAIS PARA AS REDES SEM FIO O objetivo principal do comitê ISA100 é desenvolver uma família de padrões para redes sem fio industriais que irão cobrir uma ampla gama de aplicações, tais como controle de processos, 62 InTech 140 artigo REDES SEM FIO identificação e rastreamento de pessoas e equipamentos, convergência entre diferentes padrões e aplicações de longa distância. O ISA100.11a é o primeiro padrão desta família. Ele descreve uma rede sem fio em malha projetada para fornecer uma comunicação sem fio segura para o controle de processos. Figura 1 – Arquitetura ISA-100.11a. A arquitetura básica (Figura 1) é composta por dispositivos de campo roteadores, dispositivos não roteadores, roteadores de backbone, gerenciador do sistema (System Manager), gerenciador de segurança (Security Manager) e o gateway. No caso dos dispositivos de campo, aqueles que não possuem a capacidade de roteamento são dispositivos de entrada e saída (sensores e atuadores). Já os dispositivos com capacidade de roteamento também podem atuar como sensores e atuadores. Os nós roteadores têm um papel muito importante em uma rede em malha. Nesta topologia, os dados são transmitidos da origem para o destino, através de múltiplos saltos e os roteadores são responsáveis por fazer com que os dados cheguem ao destino correto, podendo utilizar caminhos alternativos para aumentar a confiabilidade. O roteador do backbone é responsável por fazer o roteamento dos pacotes entre sub-redes diferentes; o gateway age como uma interface entre a rede de campo ISA100 e a rede de controle da planta; o System Manager é responsável pela configuração da comunicação (alocação de recursos e escalonamento), pelo controle e gerenciamento da rede; o Security Manager é responsável por gerenciar as políticas de segurança do padrão. A Figura 2 mostra a pilha de protocolos do ISA100.11a comparada com os modelos OSI e TCP/IP. Observe que a pilha de protocolos do ISA100.11a é construída a partir de padrões amplamente aceitos e testados. Por exemplo, a rede em malha está integrada com o IPv6, o que vai garantir soluções altamente escaláveis. A camada de aplicação do ISA100.11a é bastante flexível e a capacidade de tunelamento permite que os usuários mantenham a compatibilidade com os protocolos legados em uso em suas plantas. Figura 2 – Pilha de Protocolos ISA 100.11a. O WirelessHART foi o primeiro padrão para comunicação sem fio em controle de processo. Ele foi oficialmente lançado pela HART Communication Foundation em setembro de 2007. Ele acrescenta funcionalidades wireless ao tradicional protocolo HART, além de manter compatibilidade com os dispositivos HART existentes. No WirelessHART, cada dispositivo da topologia da rede em malha pode servir como um roteador para mensagens de outros dispositivos, o que determina que um dispositivo não precisa se comunicar diretamente com gateway, mas precisa de um dispositivo próximo para repassar sua mensagem. Esse mecanismo faz com que o alcance da rede se torne extenso, além de criar alternativas de rotas redundantes de comunicação, aumentando a confiabilidade da rede. A arquitetura da rede WirelessHART suporta uma grande variedades de dispositivos de vários fabricantes (Figura 3). Figura 3 – Arquitetura WirelessHART. Os elementos que compõem a arquitetura WirelessHART são: (i) dispositivos de campo (Field Devices) – conectados diretamente ao processo para medições de variáveis de campo, além de ter a capacidade de retransmitir mensagens recebidas vindas de outros dispositivos da rede; (ii) Adaptadores – para conectividade de um dispositivo que não seja WirelessHART; InTech 140 63 REDES SEM FIO artigo (iii) Gateway – tem a função de conectar a rede sem fio com a rede de automação da planta, fornecendo acesso das aplicações host; (iv) Handheld – computador portátil para configuração de dispositivos, diagnósticos, calibrações e gerenciamento de informações de rede; (v) Network Manager – faz parte de uma funcionalidade lógica do Gateway e é responsável pela configuração da rede, pelo sincronismo entre os dispositivos, pelo gerenciamento das tabelas de rotas e pelo monitoramento do estado dos dispositivos; (vi) Security Manager – também é uma funcionalidade do Gateway e é responsável pela geração, armazenamento, gerenciamento e distribuição das chaves utilizadas na autenticação de dispositivos e na criptografia de dados da rede. A camada de protocolos do WirelessHART pode ser vista na Figura 4. Foram incluídas outras camadas para que o protocolo HART pudesse funcionar em uma rede sem fio. Figura 4 – Pilha de Protocolos HART. COMPARAÇÃO ENTRE OS PROTOCOLOS A Camada Física define as características mecânicas, elétricas, funcionais e os procedimentos para ativar, manter e desativar conexões físicas para a transmissão de informação codificada em bits. Ambas as redes, ISA100.11a e WirelessHART, utilizam a interface de rádio descrita no padrão IEEE 802.15.4. Esses rádios operam na faixa de frequência livre de rádio de 2.4 GHz na banda ISM (Industrial, Scientific, and Medical) dividida em 16 canais, com taxa de transmissão bruta de 250kbps, utilizando o DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum). No ISA100.11a, a camada física e parte da camada de Enlace utilizam o padrão IEEE 802.15.4, enquanto que a outra parte implementa o método de acesso chamado de TDMA (Time Division Multiple Access). Neste método de acesso, a comunicação entre os nós ocorre em uma janela de tempo específica chamada de time slot. A duração de um time slot é configurável (10 a 14 ms) e o conjunto de todos os time slots formam um superframe. Dependendo do tipo de comunicação, os slots podem ser classificados como: dedicado – onde existe apenas um dispositivo fonte –; compartilhado – onde múltiplos dispositivos tentam acessar o meio através da contenção de acesso (CSMA/CA) – e ociosos. Além do controle do acesso ao meio TDMA, para melhorar o suporte a aplicações com requisitos temporais mais severos, foi introduzido o controle de fluxo com atribuição de dois níveis de prioridades para as mensagens. A confiabilidade da comunicação é aumentada pela diversidade na frequência, através de três diferentes esquemas de saltos dos canais de frequência de transmissão (Channel Hopping). No Channel Hopping, a frequência (canal) de comunicação entre dois nós varia de forma pseudoaleatória em uma lista de canais ao longo do tempo. Isto torna a comunicação mais robusta, aumentando a imunidade contra interferências. Outra estratégia utilizada para aumentar a confiabilidade: o ISA 100.11a adota o esquema ARQ (Automatic Repeat reQuest). As mensagens que são enviadas precisam ser reconhecidas pelos dispositivos de destino. Caso isso não aconteça, o pacote será automaticamente retransmitido em outro canal de frequência. Para minimizar possíveis interferências causadas pela coexistência com outras redes (WirelessHART, ZigBee, IEEE 802.11, Bluetooth, micro-ondas, outras), o ISA 100.11a utiliza o mecanismo de gerenciamento de espectro, com técnicas de lista negra de canais (Channel blacklisting) e saltos adaptativos (Adaptive hopping). Com base em dados estatísticos recebidos dos dispositivos, o System Manager pode interditar o uso de um determinado canal por um período de tempo. Esses canais interditados vão para a “Channel blacklisting” e saem automaticamente da sequência de saltos de frequência, não sendo utilizados pelos dispositivos para transmissão de pacotes. O mecanismo Adaptive hopping é similar ao mecanismo Channel blacklisting, exceto que a decisão é feita localmente pelo dispositivo, baseado em dados estatísticos de parâmetros wireless coletados pelos dispositivos. O protocolo HART tradicional utiliza o token-passing como controle de acesso para suportar o tráfego de dados. Com o surgimento do WirelessHART, as camadas da pilha de protocolos foram alteradas para incorporar a transmissão sem fio. O WirelessHART utiliza a mesma interface de rádio do padrão 802.15.4. O método de acesso ao meio também 64 InTech 140 artigo REDES SEM FIO é feito usando o TDMA, para garantir determinismo temporal na comunicação e otimizar o uso da bateria dos dispositivos. A duração da janela de tempo (time slot), no caso do WirelessHART, é fixa e igual a 10ms. Os time slots também são organizados em superframes que periodicamente são repetidos para suportar diferentes tipos de tráfegos de comunicação da rede (rápido, lento, cíclico e acíclico). O enlace pode ser dedicado – para garantir uma latência mínima de um dado de processo –, ou pode ser compartilhado – para permitir uma ampla utilização da largura de banda da rede –. O protocolo suporta múltiplos tipos de mensagens como publicação de dados de processo, notificação por exceção, requisição/resposta ad-hoc e fragmentação automática de grandes pacotes de dados. Para evitar interferências, perturbações e colisões com outros sistemas de comunicação, o WirelessHART também utiliza o salto de canais (Channel hopping), entretanto, apenas uma única estratégia de salto de canais foi definida. Para o gerenciamento do espectro, também é utilizada a lista negra de canais (Channel blacklisting). REDE EM MALHA E ENDEREÇAMENTO O WirelessHART e o ISA100.11a utilizam a topologia da rede em malha. Nesta topologia, um dispositivo pode servir como roteador das mensagens de outros dispositivos até o seu destino final. Isto faz com que o alcance da rede seja maior, além de criar redundância de caminhos, atenuando problemas com interferências e obstáculos sem interferência do usuário e contribuindo para o aumento da confiabilidade da rede. As rotas são configuradas pelo gerenciador da rede com base nas informações de diagnósticos recebidas dos dispositivos. Desta forma, as rotas redundantes são continuamente adaptadas visando às melhores condições do espectro de frequência. Tanto no WirelessHART quanto no ISA100.11a a camada de rede é encarregada do roteamento e do endereçamento. Entretanto, no WirelessHART, o endereçamento está voltado para o nível local, usando ou o endereço de 8 bytes (EUI-64) ou de 2 bytes (apelido), semelhante ao que ocorre no nível de sub-rede (malha) no ISA100.11a. Já no ISA100.11a, o endereçamento e o roteamento abrangem não somente o nível da rede em malha, mas também o nível do backbone. Sua Camada de Rede é baseada no IETF RFC 4944 (6LoWPAN), que especifica a transmissão de pacotes IPv6, sobre a rede IEEE 802.15.4, permitindo a conectividade IP entre os dispositivos de campo. O esquema de endereçamento suporta EUI-64 (64bits), IPv6 (128 bits) e IEEE 802.15.4 (16 bits). Isto significa que o ISA100 pode tirar proveito do IPv6 para construir redes bastante escaláveis e com grande número de dispositivos. SEGURANÇA Os mecanismos de segurança usados devem ser avaliados de acordo com os seguintes critérios: confidencialidade da informação; integridade da informação; autenticação dos membros da rede e disponibilidade da informação. A confidencialidade da informação é a garantia de que apenas os membros autorizados terão acesso à informação. No ISA 100.11a, tal confidencialidade é obtida através da utilização de criptografia AES-128 em conjunto com a utilização de diferentes chaves de curta duração nas camadas de enlace (responsável pela comunicação entre nós vizinhos – salto a salto) e na camada de transporte responsável pela comunicação fim a fim. A integridade da informação é garantida através de mecanismo herdados do IEEE 802.15.4. O MIC (Message Integrity Code) é adicionado aos dados que serão transmitidos. Isto permite que o receptor possa verificar se os dados foram alterados ou não. Além disso, o MIC em conjunto com chaves simétricas pode ser usado para autenticar pacotes transmitidos entre os nós. Os dispositivos que desejam entrar na rede aguardam os anúncios transmitidos pelos roteadores que já estão na rede. Estes anúncios contêm a informação necessária para o dispositivo montar o seu pedido de entrada. Este pedido de entrada é enviado ao System Manager, que o processa em conjunto com o Security Manager, e que verifica se o dispositivo tem todas as credenciais de segurança. Uma vez que o pedido é aprovado, o System Manager envia uma resposta para o roteador que fez o anúncio e admite o novo dispositivo na rede. O padrão ISA100.11a possui algumas características especiais para aumentar a segurança. Por exemplo, ele fornece proteção para uma variedade de ataques através de um time stamp. A camada de transporte utiliza este time stamp que indica quando o pacote foi criado. Durante a autenticação no destino, o pacote poderá ser descartado caso tenha ultrapassado o limite de tempo configurado, protegendo contra ataques maliciosos de replicação de mensagens com dados válidos (replay attacks). Existe também a opção do uso de chaves assimétricas que permite que o dispositivo se integre à rede sem ter que fornecer a ele uma chave segura em uma etapa de configuração. InTech 140 65 REDES SEM FIO artigo No WirelessHART, o esquema de criptografia também é o AES-128 e o MIC também é usado para garantir integridade e fazer a autenticação em diferentes camadas em conjunto com as chaves apropriadas (Network Key e Session Key). O processo de entrada de um dispositivo na rede é bem semelhante ao descrito no caso do ISA 100.11a. O dispositivo que deseja entrar na rede envia um pedido de entrada (join request) e recebe uma resposta (join response) do Network manager. Entretanto, o WirelessHART usa uma chave separada. A Join Key é utilizada para autenticação do dispositivo no processo de sua adesão à rede. Uma vez que cada um dos padrões é baseado em uma entidade central responsável pelo gerenciamento e por manter uma lista dos dispositivos pertencentes à rede, a probabilidade de que a replicação de nós e ataques do tipo Sybil sejam bem sucedidos é muito baixa. A disponibilidade da informação pode ser ameaçada através de interferência contínua ou intermitente nos canais de comunicação. No caso de uma interferência contínua em vários canais, a técnica de Blacklisting fornece uma solução eficiente. Para o caso de uma interferência intermitente, o Channel Hopping se mostra uma solução adequada. Além disso, para evitar problemas deste tipo, o espectro de transmissão é continuamente monitorado. Nenhum dos padrões fornece soluções para evitar a geração de colisões por uma fonte mal intencionada ou contra inúmeros pedidos de conexão. Entretanto os dispositivos da rede reportam condições de anomalias que possam ser identificadas como possíveis ataques, tais como retransmissões, falhas de acesso, falhas em cheques de integridade de mensagens, falhas de autenticação etc. APLICAÇÃO No ISA 100.11a, a camada de aplicação é orientada a objeto e derivada do Foundation Fieldbus, HART e Profibus. Dispositivos informam valor e status (mesmas unidades FF) e podem ser criados contratos com a rede para atender aos requisitos de qualidade de serviço (QoS), como parâmetros de latência, vazão e confiabilidade. A comunicação é fim a fim entre origem e destino e a camada suporta os modelos Produtor/Consumidor e Cliente/Servidor. Existem objetos concentradores de dados e outros para gerenciar alarmes. Estes têm como objetivo colocar a informação de forma mais eficiente em pacotes para otimizar a utilização da banda. Os objetos upload/download podem ser usados para realizar upgrades de firmware e ler formas de ondas de sensores. Existem ainda blocos funcionais genéricos tais como Analog in, Analog out, Binary in e Binary out. O esquema de tunelamento permite que comandos e serviços de outras redes como HART, DeviceNet e Foundation Fieldbus (ver Figura 5) sejam transmitidos através da rede sem fio ISA 100.11a. Figura 5 – Tunelamento. No WirelessHART, os dados de processo e set-points podem ser publicados periodicamente na rede quando houver mudança significativa dos seus valores ou se um valor ultrapassou um limiar crítico de operação. Mensagens de notificação são geradas automaticamente para as aplicações quando os dados ou os estados de processo são alterados. No WirelessHART, a comunicação entre os dispositivos de campo e o gateway é feita através de comandos e respostas. Na camada de aplicação estão definidos os vários comandos, as respostas, os tipos de dados e a indicação de status que deve ser feita. Ela também é responsável por determinar o conteúdo da mensagem, obter o número do comando, executá-lo e gerar a resposta adequada. CONCLUSÕES E QUADRO FINAL Diante dessas características, podemos avaliar que as redes possuem muitos pontos em comum, porém sempre existirá a dúvida ao escolher entre quais das duas tecnologias de rede é mais adequada para sua aplicação. As redes apresentam muitos pontos positivos e conceitos sólidos, além de utilizar como base um protocolo em comum nas camadas física e de enlace, o IEEE 802.15.4. Na visão dos usuários, as vantagens de se utilizar uma solução com tecnologia de redes sem fios em um projeto de automação industrial são facilmente percebidas. Porém, 66 InTech 140 artigo REDES SEM FIO a contrapartida é ter confiança necessária para se adotar uma solução inovadora como esta, e neste aspecto, ter duas soluções distintas de tecnologia não ajuda muito. Diferenças à parte, as duas propostas são potencialmente boas, porém, ao invés de dividir esforço e mercado, seria vantajoso para todos, se os dois grupos de desenvolvimento se unissem para promover uma única tecnologia de redes sem fio de modo a ser utilizada em aplicações industriais, sem prejuízo dos investimentos feitos por usuários até então, pensando além de uma única solução, mas também em conversão e adaptações de projetos já implementados. Neste sentido, o subcomitê ISA100.12 vem trabalhando no sentido de obter uma convergência entre estes padrões. Além dos benefícios provenientes desta convergência em termos econômicos e operacionais, ela permitirá um esforço conjunto para que algumas questões, que permanecem em aberto nestes padrões, sejam equacionadas. Uma delas é que, nenhum dos padrões está preparado para atender requisitos de tempo real na faixa de 1 a 10 ms, sendo necessárias pesquisas para um novo padrão de camada física. Outra dessas questões, diz respeito à garantia da qualidade de serviço em redes heterogêneas: apesar de os subcomitês da ISA100.12 e ISA100.15 trabalharem para compatibilizar o ISA100.11a com o WirelessHART e com o Zigbee, e do ISA100.11a ser compatível com os protocolos, tais como, o HART e Fieldbus, por tunelamento, a compatibilidade requer tradução entre protocolos o que pode aumentar o atraso fim a fim. Além disso, opções em um protocolo podem não ser suportadas ou terem sido desabilitadas por questões de interoperabilidade. Uma terceira questão se refere à qualidade de serviço em redes em malha: em uma rede em malha, as mensagens de um nó origem para um nó destino podem passar por rotas diferentes, podendo causar diferentes atrasos. Embora o ISA 100.11a e o WirelessHART deem suporte a mecanismos básicos de garantia de qualidade de serviço, este caso está fora do escopo dos padrões. Em relação à segurança, devem ser desenvolvidos procedimentos para diminuir os efeitos de ataques de colisão e de inundação de pedidos de conexão. Finalmente, devem ser desenvolvidas novas metodologias na monitoração da rede para evitar ataques, para tratar a grande quantidade de informação de diagnóstico, equipamentos e plantas, e para planejar e dimensionar as redes sem fio para que elas atendam os requisitos necessários. O quadro apresentado procura resumir alguns dos principais aspectos presentes nos dois padrões. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. HART COMMUNICATION FOUNDATION. [Acesso em 30 de março de 2011]. Disponível em: http://www.hartcomm.org/protocol/wihart/wireless_technology. html, 2011. 2. Hasegawa, T.; Hayashi, H.; Kitai, T.; Sasajima, H. Industrial Wireless Standartization – Scope and Implementation of ISA SP100 Standard. In Proceedings of SICE Annual Conference, Tóquio, Japão,2011. 3. 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InTech 140 67 REDES SEM FIO artigo Arquitetura Camada Física Camada de Enlace Camada de Rede Camada de Transporte Camada de Aplicação Suporte a Tempo Real Confiabilidade Segurança Integração do Dispositivo a rede Configuração de dispositivos Pontos de acesso Dispositivo de campo (I/O e roteador, roteador) IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4 + (TDMA e Channel Hopping (1) Time slot fixo Níveis de prioridades (4) Baseado no HART Endereçamento de 16 e 64 bits Serviço de comunicação que assegura que os pacotes sejam transmitidos através dos múltiplos saltos Orientada a comandos, Tipo de dados predefinidos, Suporta protocolo HART TDMA Níveis de prioridades (4) Topologia em Malha Channel Hopping (1) Channel Blacklisting Pedido automático de retransmissão Criptografia AES de 128 bits Segurança em diferentes camadas Utilização de chaves de curta duração Proteção contra interferências (Blacklist, Channel Hopping) Utilização de chaves simétricas Handheld Pela porta de manutenção Roteador do Backbone Dispositivo de campo (I/O, roteador, roteador e I/O) Definição de múltiplas sub-redes IEEE 802.15.4 IEEE 802.15.4 + (TDMA e Channel Hopping (3)) Time slot configurável Níveis de prioridades (2) Sub-redes Baseado no IPv6 6LoWPAN (IETF RFC4944) Endereçamento de 16, 64 e 128 bits Serviço não orientado a conexão UDP (IETF RFC768) Compatibilidade com 6LoWPAN Orientada a Objetos Suporte a protocolos legados (tunelamento) TDMA Níveis de prioridades (2) Contratos para garantia de QoS Topologia em Malha Channel Hopping (3) AdaptativeHopping Channel Blacklisting Pedido automático de retransmissão Criptografia AES de 128 bits Segurança em diferentes camadas Utilização de chaves de curta duração Proteção contra interferências (Blacklist, Channel Hopping) Utilização de chaves simétricas e assimétricas Dispositivo específico Permite configuração OTA (Over the Air) ASPECTOS 68 InTech 140 A REALIDADE DA COMUNICAÇÃO SEM FIO reportagem WIRELESS Sílvia Bruin Pereira, InTech América do Sul. Alexandre Peixoto, Gerente de Negócios Wireless no Brasil da Emerson Process Management, recorda que o universo de soluções sem fio para o mercado de automação industrial já existe há vários anos, mas com base em produtos que serviam apenas para interligar equipamentos que basicamente se localizavam remotamente, acrescentando que essas soluções remotas ainda são baseadas em rádios. “Já no âmbito da instrumentação industrial, há alguns anos se iniciou um trabalho de prospecção da arquitetura Smart Wireless da Emerson com base no protocolo WirelessHART. O primeiro instrumento wireless da Emerson foi instalado em 2007 e, especificamente no Brasil, tivemos a primeira instalação em 2008”, conta Peixoto. A linha de instrumentos wireless que integra essa arquitetura inclui: Smart Wireless gateway; adaptador Smart Wireless THUM, que permite converter sinais HART em WirelessHART; Rosemount 648 / 848TX / Um dos obstáculos no caminho do crescimento das aplicações de comunicação sem fio nas plantas industriais parece superado: os padrões tendem a convergir, indicam as observações dos especialistas. Do lado prático, soluções já se avolumam mundo afora, e no Brasil também. A tecnologia wireless não é mais restrita ao cotidiano pessoal e agora faz parte dos automatismos da indústria, não só para realizar a comunicação entre instrumentos, mas para assumir também as funções de controle. Um cenário real e garantido por importantes fornecedores do mercado. Confira o que afiançaram na reportagem a seguir. 248 para medição de temperatura; Rosemount 3051S para medição de pressão, nível e vazão; Rosemount Analytical 6081P / 6081C para medições de pH e condutividade; CSI 9420 para monitoração de vibração de rotativos; Rosemount 2160 para detecção de nível (chave tipo garfo vibrante); Rosemount 702 para interconexão com sinais discretos (entradas/saídas); TopWorx 4310 / 4320 para indicação de posição de válvulas on/off e lineares; Rosemount 708 para monitoração de purgadores e válvulas de pressão de alívio; e Roxar Wireless CorrLog para detecção de corrosão em linha. “Além de outras tecnologias sem fio para abordagem de periféricos, que permitem complementar as soluções para rastrear ativos/pessoas, utilização de voz e vídeo, operação de processos remotamente, etc.”, acrescenta Peixoto. A Honeywell Process Solution (HPS) anunciou sua primeira linha de produtos wireless em 2004, com a solução XYR5000. “Em 2007 fizemos outro importante lançamento, a linha OneWireless XYR6000 e, falando especificamente sobre o Brasil, nossos produtos sem fio chegaram ao mercado nacional em 2005”, explica Raymond Rogowski, Diretor Alexandre Peixoto, Gerente de Negócios Wireless no Brasil da Emerson Process Management. F o t o : D i v u l g a ç ã o . Foto: Divulgação. Linha de produtos wireless da Emerson Process Management. InTech 140 69 WIRELESS reportagem de Marketing Wireless da empresa. A linha é batizada de Honeywell OneWireless, uma família que inclui soluções de rede, sensores, aplicações e serviços. “Só para detalhar os produtos que compõem a linha, temos uma série de dispositivos (que medem pressão, temperatura, níveis, fluxo, acústica, I/O digital); infraestrutura de rede multinode, pontos de acesso, gerenciadores de dispositivos sem fio e ponto de acesso Cisco 155S ISA100.11a/WLAN. Além dessas soluções, oferecemos aos nossos clientes serviços de rede e de engenharia e execução de projetos”, comenta Paulo César da Silva, Consultor de Sistemas da HPS Brasil. Já a Smar Equipamentos Industriais vem utilizando a tecnologia wireless há mais de 10 anos, contando com aplicações com rádios e também com sistema GPRS. “Em termos de WirelessHART, adotamos a linha 400 de equipamentos de pressão e temperatura, e denominamos de LD400-WirelessHART e TT400-WirelessHART, respectiva- mente. Além disso, inovamos ao desenvolver o primeiro controlador HSE-WirelessHART, o que torna nossa solução aberta e integrável com qualquer protocolo, sendo: FF, Profibus, DeviceNet, AS-i, Modbus, HART, etc.”, afirma César Cassiolato, Diretor de Marketing, Qualidade e Engenharia de Projetos e Serviços da Smar. “Um fato interessante, pioneiro e inovador foi durante o começo dos anos 2000, quando lançamos o PX400, um equipamento wireless para medição de PU (Unidade de Pasteurização) em tuneis de pasteurização de cerveja”, completa Evaristo Orellana Alves, Gerente de Produtos da linha de Transmissores de Pressão e Densidade. Cassius Barros, Supervisor de Engenharia de Aplicações da Yokogawa América do Sul, lembra que a empresa iniciou a comercialização de instrumentos wireless em 2001 e, em 2010, lançou a linha atendendo ao padrão ISA100.11a. “A linha denomina-se Yokogawa Field Wireless System ISA100.11a, e consiste em uma gateway de campo integrada (backbone combinado com gateway), backbone router, gateway independente, transmissores de pressão série EJX-B, transmissor de temperatura YTA510, transmissor multiponto de temperatura YTMX580 e antenas de alto ganho para comunicação direta a 2500 metros”, acrescenta o Engenheiro de Aplicações, Maxwel Watanabe. NÚMEROS E APLICAÇÕES Tanto a Honeywell quanto a Yokogawa acabaram por realizar modificações em suas linhas de produtos wireless em função das adaptações necessárias à migração para o padrão ISA100.11a. De certa forma, a Smar também se adequou para atender ao padrão, com o recente lançamento do controlador HSE- WirelessHART e, anteriormente, em função do sistema GPRS e, depois, os equipamentos de campo. Enquanto isso, a Emerson, que no início contava com as medições de temperatura e pressão – além do gateway Wireless, que é o maestro da comunicação WirelessHART – logo criou o adaptador Smart Wireless THUM, que permite integrar equipamentos com fio HART, de qualquer fabricante, no universo WirelessHART. “Com o passar dos anos e a homologação do padrão IEC62591, a linha de produtos foi se complementando, chegando ao nosso atual portfólio de soluções sem fio”, explica o Gerente de Negócios Wireless. A Emerson afirma que contabiliza em todo o mundo mais de 500 milhões de horas de funcionamento de equipamentos WirelessHART, provenientes de mais de F o t o : D i v u l g a ç ã o . Raymond Rogowski, Diretor de Marketing Wireless da Honeywell Process Solutions. F o t o : D i v u l g a ç ã o . Produtos do sistema OneWireless da Honeywell. 70 InTech 140 reportagem WIRELESS 100.000 dispositivos instalados em mais de três mil plantas. “Mais de dois mil equipamentos fazem parte do cenário WirelessHART do Brasil, fornecidos a mais de 100 plantas”, destaca Peixoto. O instrumento wireless mais vendido é para medição de temperatura e, segundo Peixoto, boa parte disso é a influência do tempo de atualização das leituras wireless no contexto das aplicações que os clientes enxergam como interessantes para esse tipo de tecnologia. “Entretanto, com novas características como atualização a cada 1 segundo, e a disponibilidade de novos equipamentos específicos para alguns tipos de medições como vibração, análise de purgadores, gerenciamento de ativos, etc., esse cenário poderá mudar”, prevê o Gerente. No ranking das dez aplicações sem fio mais comuns, pela experiência da empresa, o primeiro lugar fica com a monitoração de processo (temperatura). A Honeywell ressalta que desde 2004 tem atendido centenas de clientes diferentes no mundo inteiro e tem instalado milhares de dispositivos. “Em função do constante desenvolvimento dessa tecnologia, já registramos mais de 100 patentes de dispositivos sem fio desde 2000. Podemos afirmar que esse não é mais um mercado emergente de tecnologias que assustam os clientes. É um mercado que está ficando maduro muito rápido. A maioria dos nossos clientes já tem programas de implantação de tecnologia wireless”, confirma Roberto Mariô Araguth, Consultor de Sistemas da HPS Brasil. A companhia assegura que oferece uma planta de soluções wireless de ponta-a- ponta. “A linha de produtos OneWireless é muito mais de que, simplesmente, a substituição de dispositivos com fio por ferramentas sem fio. A companhia trabalha com seus clientes para entender como as tecnologias wireless podem solucionar questões incômodas dos seus negócios, bem como questões operacionais, tornando, dessa forma, a tecnologia wireless uma verdadeira facilitadora. Dessa forma, utilizamos a infraestrutura de rede OneWireless como uma base na qual executamos e gerenciamos soluções como dispositivos sem fio, operações móveis feitas via tablets, segurança por meio de câmeras sem fio e questões de segurança com soluções como nossos sistemas de detecção de gás e de gerenciamento. O sistema OneWireless é o mais flexível, escalável e com maior desempenho disponível no mercado. As redes OneWireless podem escalar, a partir de um simples sensor de rede para toda a planta de infraestrutura sem fio, suportando requerimentos como sensores de rede, vídeo, soluções de segurança, operações móveis, tudo integrado com o sistema Experion, sem sacrificar performance ou segurança”, detalha Rogowski. A empresa estima que as soluções de mobilidade sem fio, que garantem um aumento significativo da eficiência, a partir de um acesso fácil a dados, ferramentas e operações, ficam no rol das aplicações sem fio mais regulares. A Smar considera tarefa difícil quantificar o número de sistemas e equipamentos vendidos, dificuldade justificada pelas diversas vertentes disponibilizadas pela empresa: radio, GPRS e WirelessHART. O Gerente de Produtos da linha de Transmissores de Pressão avalia que basicamente, as características dos dispositivos sem fio são as mesmas de um equipamento em outra tecnologia. “O que difere são as características de comunicação via rádio, gestão de consumo, forma de alimentação”, explica Alves. A prática diária da Smar indica que as aplicações sem fio começam a ser mais frequentes em áreas de riscos, de difícil acesso e também F o t o : D i v u l g a ç ã o . César Cassiolato, Diretor de Marketing, Qualidade e Engenharia de Projetos e Serviços da Smar. F o t o : D i v u l g a ç ã o . Evaristo Alves, Gerente de Produtos da linha de Transmissores de Pressão e Densidade da Smar. InTech 140 71 WIRELESS reportagem onde se tem monitoração de variáveis, com tempo de scan da ordem de segundos. “Com a redução da fiação, sua aplicação é convidativa”, lembra Cassiolato. A estatística da Yokogawa relacionada aos instrumentos sem fio mais vendidos, incluem os de pressão, temperatura e conversor multiponto, para aplicações em monitoração e controle de processos, sendo: transmissores de pressão – 45%; transmissores de temperatura – 38%; e transmissor multiponto – 17%. Monitoração e controle de malhas de nível, temperatura e vazão têm sido as aplicações sem fio mais rotineiras no dia a dia dos especialistas da companhia. A aplicação mais importante com o Smart Wireless da Emerson no mundo foi registrada em 2010, com a venda de aproximadamente dois mil instrumentos sem fio, entre instrumentos de medição de pressão e temperatura. O Gerente de Negócios Wireless no Brasil conta que no Brasil existem quatro grandes aplicações que merecem destaque. Uma delas é a monitoração de nível em um conjunto de 65 tanques em 2010, com expansão para mais 68 em 2011 no mesmo cliente. A outra é a monitoração de nível em bacias de rejeitos na área de mineração com mais de 100 instrumentos em um mesmo cliente. A terceira é relacionada a gerenciamento de ativos aplicado a 178 instrumentos através do uso do adaptador Smart Wireless THUM (The HART Upgrade Module). E a última é a medição de temperatura móvel em carros medidores, que garante a qualidade do processo de pelotização de minério de ferro, em um ambiente impossível para utilização de fios e que foi replicado em dez usinas de pelotização. Na Smar as aplicações sem fio mais expressivas estão em fornos (rotativos, por exemplo), medição de temperatura, medições de pressão e nível, sistemas de tratamento de água e nível em tanques. “A Smar já possui vários projetos de comunicação wireless na área de óleo e gás e saneamento. Um deles aconteceu na Companhia de Saneamento de Minas Gerais (Copasa), onde foi implantado sistema de GSM/GPRS para monitoramento e controle”, detalha Cassiolato. As soluções de mobilidade sem fio são as evidenciadas dentre as aplicações mais significativas para a Honeywell. Soluções wireless para controle em siderurgia, cimenteiras e aplicações de monitoração em grandes áreas ou locais insalubres estão no rol das mais numerosas na carteira da Yokogawa. A experiência dos fornecedores tem demonstrado que em comunicação sem fio tamanho pode não significar complexidade. “A variedade de aplicações torna cada utilização de instrumentação sem fio única. Em outras palavras, a quantidade de equipamentos instalados em uma só rede pode variar em função da necessidade do cliente, bem como condições geográficas, capacidade de expansão, entre outros. A informação sobre o tamanho médio não é muito apropriada, pois não caracteriza o potencial que cada uma das aplicações possui atualmente pelo mundo”, defende o Gerente da Emerson. Por este caminho, também é a análise da Honeywell. “Isso realmente depende muito do segmento de mercado que está sendo atendido e da região em questão. (Exemplo: indústria petroquímica x mineradoras). As aplicações variam desde poucos sensores para monitorar um local remoto, até uma instalação de larga escala com centenas de dispositivos sem fio, sistemas de vídeo, soluções para trabalhadores móveis, monitoramento de ativos sem fio e rastreamento de localização”, confirma o Diretor de Marketing Wireless. Da mesma forma, a Smar reitera que se pode ter de dezenas a centenas de pontos. “Depende da arquitetura, do número de gateways, de repetidores, etc.”, reforça Alves. “O tamanho da média depende do tipo de aplicação e do segmento da indústria”, sustenta Watanabe. Vale lembrar que a Yokogawa tem desde instalações com até 200 instrumentos e até pequenas aplicações com um único instrumento. Um dos dispositivos WirelessHART da Smar. Foto: Divulgação. 72 InTech 140 reportagem WIRELESS BATERIAS E CONTROLE A troca de bateria é um dos assuntos mais delicados nas discussões iniciais de um projeto de comunicação de instrumentos sem fio. É aqui onde reside um dos receios dos usuários. De acordo com Peixoto, o consumo das baterias é diretamente relacionado à taxa de atualização das variáveis wireless e, por isso, cada instrumento deve ser configurado para executar suas leituras em uma taxa compatível à sua função. “O feedback de nossos clientes é que, após a instalação dos instrumentos wireless, eles simplesmente se esqueceram de que os mesmos possuem baterias, pois os clientes mais antigos estão atingindo 3-4 anos de uso, que é o limite para troca das baterias em instrumentos com atualização de 4 segundos, por exemplo. Em nossas abordagens com clientes sempre mostramos a autonomia esperada das baterias e, adicionalmente, já distribuímos um link para uma calculadora on-line de autonomia de bateria em função do instrumento, taxa de atualização e outras características, assim confortando o cliente que pode rastrear a performance da bateria com base nestes dados”, fundamenta o Gerente da Emerson. A substituição de bateria não tem sido problema para a Honeywell. “Temos muitas aplicações que estão rodando desde 2004 sem a necessidade de substituição. A vida de uma bateria depende de muitos fatores em uma rede sem fio, como velocidade da rede, roteamento ou não, etc. A boa notícia é que o sistema OneWireless é desenvolvido de tal forma que ele consegue atender às necessidades específicas de cada cliente. Nosso sistema de backbone opcional possibilita maximizar a vida útil de uma bateria por meio de funções de descarregamento de sobrecarga de energia para o backbone quando necessário, sem sacrificar a velocidade da rede, performance determinada e latência”, elucida Silva, Consultor de Sistemas da Honeywell Brasil. Alves, da Smar, concorda que o tempo de vida útil vai depender da taxa de atualização. “Geralmente uma bateria de um instrumento que opera com atualização a cada 30s dura entre cinco e dez anos, o que acreditamos ser aceitável. Com certeza, as inovações na geração de energia com maior durabilidade vêm acontecendo, e logo teremos alternativas com um tempo de uso mais longo. Até então não temos visto nenhuma reação negativa por parte dos usuários”, esclarece. De acordo com Barros, a tecnologia usada nos instrumentos wireless da Yokogawa utiliza baterias do tipo cloreto de lítio-thionyl, o que garante a funcionalidade dos instrumentos por até 10 anos. “Com o uso de tecnologia patenteada no invólucro das baterias, a substituição pode ser realizada em áreas potencialmente explosivas. A necessidade de substituição da bateria não é considerada uma dificuldade devido ao elevado tempo de vida das mesmas”, completa. A partir do momento em que a tecnologia sem fio começa a ser aceita, é natural que outras funcionalidades sejam vislumbradas. É o caso das funções de controle. O Gerente de Negócios Wireless no Brasil da Emerson relata que já existem instrumentos sem fio instalados em aplicações que resolvem aplicações de controle. “Ainda não existem equipamentos com a função de elemento final (posicionadores ou atuadores), mas para as variáveis primárias e/ou de retorno, já existem medições sendo utilizadas. Uma medição clássica bem utilizada no mundo, e com exemplos no Brasil, é a utilização de indicadores de posição de válvula que servem como permissivos em bateladas críticas de processos químicos. Vale a pena destacar que desde 2009 existe uma aplicação no Brasil que utiliza instrumentação sem fio associada à malha fechada (controle), sendo pioneiros neste tipo de aplicação”, ressalta Peixoto. Cassius Barros, Supervisor de Engenharia de Aplicações da Yokogawa. F o t o : D i v u l g a ç ã o . InTech 140 73 WIRELESS reportagem “Controle sem fio tem sido feito por muitos anos e nós continuamos a implementar isso em muitos níveis” , declara o Consultor Araguth da Honeywell Brasil. “Acho que a questão é: quando será crítico o controle sem fio para ser considerado na automação de processos? Exemplo: loops de rápida pressão, controle de compressão e/ou quando a segurança e questões ambientais estão fora de risco? Se uma instalação quer correr este risco, isso depende da sua tolerância ao risco. A boa notícia é que o nosso sistema ISA100.11a está pronto para atender esse tipo de demanda”, anuncia. A Smar também tem aplicações sem fio em nível de controle, mas não com tecnologia WirelessHART. “Mas, sem dúvida, com eletrônicas ultra low power logo teremos esta solução atendendo as exigências das aplicações”, prevê Cassiolato. A Yokogawa anuncia que está fornecendo os primeiros instrumentos para aplicação em malhas de controle nível 2, com taxa de atualização de um segundo e redundância para maior confiabilidade. “Os instrumentos que seguem a norma ISA100.11a podem ser utilizados em malhas de controle”, lembra Watanabe. DESAFIOS E FUTURO A situação hoje naturalmente é muito mais confortável para os fornecedores de tecnologia sem fio do que há cinco anos, por exemplo; mas, ainda existem pedras no caminho. “Como em todo processo que envolve novas tecnologias, existe uma grande barreira a ser vencida e que é suportada principalmente pelos clientes pioneiros”, avalia o Gerente de Negócios Wireless no Brasil da Emerson. Ele acredita que a tendência natural é que, no início, os clientes com visão dos benefícios da nova tecnologia tendem a aumentar até um ponto em que os conservadores se sentem confortáveis em comprovar os benefícios também. “O tempo de aceitação para transição de fases é diferente entre os países, e aqui no Brasil ainda falta um pouco mais de tempo para que a transição ocorra. O ponto positivo no Brasil é que o número de clientes pioneiros já é muito grande, sendo que a aceitação pelos mais conservadores já está ocorrendo. O maior desafio é transmitir essas informações aos clientes e garantir os diversos pilotos em funcionamento para que a transição ocorra rapidamente”, defende. Peixoto atesta que existe um universo de variáveis de processo dedicadas à monitoração em uma planta industrial que são grandes candidatas à substituição pelos instrumentos sem fio. “Estamos falando de 30% do total de pontos de uma planta, que podem se tornar medições sem fio”, calcula. Ele sugere, neste momento, os fornecedores demonstrem de forma simples os benefícios que o cliente tem em optar pela instrumentação sem fio, tanto na questão de menor investimento quanto de tempo para colocar em funcionamento uma solução sem fio. F o t o : D i v u l g a ç ã o . Maxwel Watanabe, Engenheiro de Aplicações da Yokogawa. Foto: Divulgação. Dispositivos do kit wireless da Yokogawa. 74 InTech 140 reportagem WIRELESS Pragmática, a Honeywell diz não ter visto – e certamente passado por – grandes obstáculos com a tecnologia. “Quando há valor oferecido, como nossas soluções de mobilidade ou vídeos, os clientes prontamente adotam”, resume Rogowski. Na visão da companhia, a tecnologia sem fio simplesmente se tornará mais uma opção de protocolo de comunicação dentro da oferta de mercado, será utilizada onde faça sentido – pois prevê um custo mais baixo do ciclo de vida – ou porque a medida não pode ser feita por qualquer outro meio. E que, com certeza, vai substituir em larga escala a instrumentação cabeada. “Há uma série de oportunidades e projetos de expansão em que faz muito sentido para considerar a adoção de soluções sem fio. Há medidas não tradicionais, onde as soluções sem fio podem sobressair, como é o caso de monitoramento auxiliar de baixo custo, que não é feito hoje, porque é um custo proibitivo. Mas o valor real está na aplicação e utilização desses novos dados. Pense se um trocador de calor pode ser equipado com 100 dos sensores contra uma entrada e uma saída, e pense sobre as aplicações que poderiam ser usadas para fazê- lo funcionar ou processar de forma mais eficiente”, compara o Diretor de Marketing Wireless da Honeywell Process Solutions. Os especialistas da Smar concordam que, como toda tecnologia nova, o wireless também passa por um processo de aceitação, mas que vem crescendo dia-a-dia. “Cada vez mais, nós fabricantes, devemos trabalhar pela padronização e garantir a interoperabilidade de campo e em sistemas. E aí é uma questão de tempo para que mais e mais se aplique com confiança. A aceitação deverá crescer em níveis exponenciais, quando se constata benefícios tais como: redução de custos e simplificação das instalações; redução de custos de manutenção pela simplicidade das instalações; monitoração em locais de difícil acesso ou expostos a situações de riscos; escalabilidade; integridade física das instalações com uma menor probabilidade a danos mecânicos e elétricos (rompimentos de cabos, curto circuitos no barramento, ataques químicos, etc.); segurança das instalações; confiabilidade das medições; baixo consumo dos equipamentos; baterias de longa vida, entre outros”, enumera Alves. “O fator tecnológico e a inovação tecnológica são responsáveis pelo rompimento e/ou aperfeiçoamento das técnicas e processos de medição e controle”, observa o Gerente de Produtos da linha de Transmissores de Pressão da Smar. Por isso, acrescenta, podem trazer ganhos em termos de competitividade. “O rompimento com a tecnologia convencional será uma questão de tempo e, com isto, serão ampliadas as possibilidades de sucesso com a inovação demandada pelo mercado; neste caso, sistemas de automação verdadeiramente abertos com tecnologias digitais, baseado em redes industriais, conectividade wireless e com várias vantagens comparadas aos convencionais SDCDs”, complementa o Diretor de Marketing, Qualidade e Engenharia de Projetos e Serviços. “O mai or desaf i o é mi ni mi zar o t empo necessár i o par a que os usuár i os si nt am- se apt os a ut i l i zar essa t ecnol ogi a. Exi st e uma cur va de aprendi zado que é i nerent e ao processo de comerci al i zação de novas t ecnol ogi as”, ensi na o Super vi sor de Engenhar i a de Apl i cações da Yokogawa. Par a t ant o, a empresa vem i nvest i ndo na real i zação de t ut or i ai s e, recent ement e, real i zou um event o em Sal vador com a presença de mai s de 80 par t i ci pant es de di ver sos segment os da i ndúst r i a. “A mai or vant agem da comuni cação sem f i o é a sua capaci dade de t r ansmi ssão de i nf or mações dos di sposi t i vos de campo. Na medi da em que os t r ansmi ssores e demai s di sposi t i vos concent r ar am uma enor me capaci dade de processament o e di agnóst i co, a comuni cação wi r el ess per mi t e a t r ansmi ssão de t oda essa i nf or mação aos si st emas de super vi são e cont rol e”, l egi t i ma o Engenhei ro de Apl i cações. A companhi a est i ma que, num f ut uro pr óxi mo, 20% dos i nst r ument os sej am do t i po wi r el ess. InTech 140 75 entrevista HORÁCIO LAFER PIVA HORÁCIO LAFER PIVA, MEMBRO DO CONSELHO DE ADMINISTRAÇÃO DA KLABIN S.A. Ele foi o mais jovem Presidente da Federação das Indústrias do Estado de São Paulo (Fiesp) de 1998 a 2004. É filho do ex-Senador pelo PSDB, Pedro Piva, neto do ex-Ministro das Relações Exteriores, Deputado e ex-Ministro da Fazenda, Horácio Lafer, e primo do ex-Ministro das Relações Exteriores e ex-Ministro do Desenvolvimento, Indústria e Comércio, Celso Lafer. Hoje Horácio Lafer Piva dedica-se como membro ao Conselho de Administração da Klabin S.A. e à presidência do Conselho de Administração da Associação de Assistência à Criança Deficiente (AACD). A visão ampla e crítica que a vivência empresarial e a experiência política lhe deram vai compartilhada nesta entrevista exclusiva. Sílvia Bruin Pereira, ([email protected]) INTECH AMÉRICA DO SUL – Você é nascido em São Paulo? Qual é a origem da sua família? HORÁCIO LAFER PIVA – Sou paulistano e absolutamente urbano. Adoro andar nas cidades, onde as coisas estão acontecendo. Entendo que a cidade nos permite um exercício de observação extraordinário. E onde se tem observação, se tem reflexão. E em São Paulo eu observo e reflito sobre essa realidade multifacetada que temos aqui. O sobrenome Piva é de origem italiana, do norte da Itália, e o Lafer é judeu, de uma família que veio da Lituânia no século passado. Meus pais são vivos e tenho um irmão e uma irmã; eu sou o mais velho. Nenhum de nós está efetivamente na companhia, porque decidimos profissionalizar a empresa a partir de um determinado momento, aliás, há bem mais tempo do que os outros grupos familiares. É claro que é uma companhia de controle familiar, embora seja aberta, e, dessa forma, temos que estar muito perto da operação, por meio da presença no conselho de administração. Mas a diretoria é totalmente profissional. É como eu costumo dizer: nós estamos, mas não estamos. Estamos fisicamente, mas naquele limite de não nos envolvermos no dia a dia da empresa. INTECH AMÉRICA DO SUL – A sua formação acadêmica é em Economia e Administração de Empresas, não é isto? HORÁCIO LAFER PIVA – Na verdade, primeiro eu estudei Engenharia Mecânica na FEI (Faculdade de Engenharia Industrial). Ao final dos seis anos, não fiz meu trabalho de conclusão e não fui buscar meu diploma. Depois cursei Economia e pós-graduação em Administração de Empresas. Isto é um péssimo exemplo para quem está lendo, mas esse período na engenharia teve uma importância fantástica para mim. O que eu extraí de importante de toda a minha vida acadêmica superior foram nos primeiros dois anos de engenharia, pois me deram o instrumental matemático para pensar com um pouco mais de organicidade. O resto é o resto. Agora, não é só uma questão de vida acadêmica não, mas no geral, eu costumo dizer que eu aprendi muito mais nos últimos sete anos da minha vida, do que nos 30 anteriores. A gente vive em um mundo tão dinâmico e tão rico para quem quer aprender que a experiência acadêmica está sofrendo para poder competir com. Esta é uma grande discussão hoje na área da educação, ou seja, como é que se consegue fazer com que a escola, a academia, se torne um instrumento de sustentação e competição com a vida real. A vida real está muito rica e ensinando o tempo inteiro. A geração de hoje precisa ter 76 InTech 140 entrevista HORÁCIO LAFER PIVA uma boa capacidade de fazer boa pesquisa e de pensar um pouco fora da caixa. O truque hoje em dia não é decorar, é transformar informação em compreensão. A informação está toda disponível. O que Deus não sabe o Google sabe. INTECH AMÉRICA DO SUL – A questão da relação ainda não satisfatória entre a empresa e a universidade ainda é um assunto polêmico. Qual é a sua opinião a respeito? HORÁCIO LAFER PIVA – Havia uma frase clássica que dizia que acadêmicos e empresários são como água e óleo, jamais se misturam. E era um pouco isso mesmo. A academia achava que você como empresário estava explorando a inteligência embarcada dessas figuras, e nós achávamos que eles precisavam ser abatidos a tiros, porque eram meros sonhadores, que iam lá para a estratosfera e não traziam nada de útil. Mas acho que isto está melhorando. Eu faço parte do Conselho da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), o nosso grande órgão indutor de inovação, e eu fico muito feliz em ver que hoje em dia já se consegue pensar em pesquisa aplicada e em pesquisa pura. Já se consegue pensar naquilo que são mudanças disruptivas e naquilo que são mudanças incrementais. Ou seja, já se consegue estabelecer uma linguagem entre aquilo que interessa mais à academia e o que interessa mais ao empresariado. E o empresário já começa a buscar acadêmicos para que trabalhem nas suas áreas de pesquisa e desenvolvimento, e os cientistas também já compreendem que muitas vezes as empresas de determinados setores são grandes laboratórios para as suas pesquisas. Tenho visto um avanço interessante e acho ótimo. Mas, deixe-me aqui fazer uma pequena ode ao meu patriotismo, à minha brasilidade. Eu sou muito crítico em relação ao País; eu acho que o Brasil é um país que olha para frente pelo retrovisor, mas tem uma característica no Brasil que eu acho absolutamente inigualável, que é a nossa capacidade de lidar com a diversidade. E neste bravo novo mundo esta será uma característica excepcional. A mistura do nosso cientista – com uma cabeça muito “engenheirada” e muito matemática – e do empresário brasileiro – que teve que se acostumar com inflação, que lidar com dificuldades únicas, que trabalhar debaixo de um custo Brasil terrível – se faz com certa tranquilidade. E eu tenho visto isto acontecer em uma série de setores. O Brasil tem uma saída pelo lado da diversidade que faz, de fato, com que ele seja um protagonista importante neste próximo século, e não mais coadjuvante como tem sido. “EU ACHO QUE O BRASIL É UM PAÍS QUE OLHA PARA FRENTE PELO RETROVISOR, MAS TEM UMA CARACTERÍSTICA NO BRASIL QUE EU ACHO ABSOLUTAMENTE INIGUALÁVEL, QUE É A NOSSA CAPACIDADE DE LIDAR COM A DIVERSIDADE” INTECH AMÉRICA DO SUL – Existe uma tendência dos cientistas brasileiros voltarem ao País ou, ao menos, de não o deixarem em grande escala como vinha acontecendo, não é verdade? HORÁCIO LAFER PIVA – Alguns cientistas estão tentando, até porque o mercado de trabalho no Brasil é excitante neste momento. E o País também está fazendo uma coisa positiva, que foi o projeto da Presidente Dilma Rousseff e que precisa ser digno de nota, no sentido de oferecer bolsas para que mais estudantes possam estudar fora do Brasil. Agora, como tudo, é um processo de médio prazo. Você não consegue convencer de hoje para amanhã todos os cientistas virem para o Brasil, porque a dificuldade aqui é extraordinária. Apesar de todos os esforços que está se fazendo, a verdade é que existe a soma de burocracia com a falta de recursos, o que obviamente os coloca em uma situação nos laboratórios lá fora muito diferente. É difícil. Tem um pouco de heroísmo em vir aqui para fazer ciência. Mas eu acho que os que vêm, vêm porque entendem que é o momento certo de estar no Brasil. Mas precisa ter um pouco dessa perspectiva de médio e longo prazo. INTECH AMÉRICA DO SUL – Como foi a sua experiência nos seus dois mandatos de três anos na presidência da Fiesp? HORÁCIO LAFER PIVA – Foi uma experiência muito rica, mas eu costumo dizer que não foi uma experiência definidora. Foi uma pós-graduação em vaidades e conflitos humanos. É muito curiosa essa proximidade que você pode ter do poder, que é compreendê-lo de dentro, embora eu tenha tido a sorte na vida de vir de uma família muito envolvida com isso. Ter estado lá foi muito interessante, porque o tipo de entidade como a Fiesp – diferentemente da entidade como a Associação Sul-Americana de Automação ISA Distrito 4, que é setorial – tem uma agenda muito larga, muito horizontal, e, portanto, você não consegue mergulhar profundamente em assunto nenhum. A Fiesp é uma entidade política, de lobby empresarial importante, tem uma marca importante, mas ela demanda um determinado espírito para InTech 140 77 HORÁCIO LAFER PIVA entrevista lá estar. Eu gostei de estar lá, fiz um bom trabalho junto com o Carlos Liboni, que foi meu primeiro vice-presidente nas duas gestões, mas cada vez que nós queríamos mergulhar mais profundamente, nós percebíamos que havia ou uma reação da própria estrutura ou uma necessidade de outra natureza, que era uma natureza mais política. E eu sou um sujeito mais orientado a negócios do que orientado a política. A política me cansa, até porque no Brasil o tempo político é diferente do tempo econômico. E o tempo na Fiesp é mais político do que econômico. Por isso eu digo que a Fiesp foi uma experiência rica, mas não definidora. O meu perfil é o de quem não quer transformar a vida institucional na razão de viver. Eu tenho uma procura de realização de outra natureza. Qual? A de, de fato, ver as coisas acontecerem e de ser um elemento de mudança em empresas ou setores. Hoje estou no Conselho de Administração de algumas empresas e de algumas entidades, procurando levar a experiência de quem já viu alguns filmes antes – e, no fim, nós morremos em vários deles. INTECH AMÉRICA DO SUL – Não temos como não incluir as perspectivas econômicas do Brasil nesta entrevista. Qual é a sua avaliação deste momento atual do País? HORÁCIO LAFER PIVA – A recorrência da vida brasileira tem sido a dinâmica do curto prazo. Nós aqui no Brasil estamos muito presos ao curto prazo. Por várias razões. Primeiro, porque somos uma democracia jovem, segundo porque passamos por uma situação econômica de grande dificuldade com inflações que chegaram a 80% ao mês, enfim, de maneira que as pessoas têm uma tendência de duvidar de muita coisa e, obviamente, muito medo com relação ao futuro. Porque nós nos acostumamos a pensar só no fim do mês e em seis meses. Nós temos muita dificuldade em discutir o Brasil em 2030, 2050. Nós tínhamos que projetar o nosso futuro com muito mais coragem e espaço do que de fato fazemos. E eu sou um otimista de longo prazo. Eu acho que o Brasil está condenado a dar certo. Quanto mais a gente conseguir escapar um pouco dessa algema tanto melhor. E eu não tenho a menor dúvida de que é uma mudança cultural e, talvez, seja até uma coisa para a próxima geração. Então, eu vejo hoje essas decisões que estão sendo tomadas em relação a juros, por exemplo, como dentro de um processo – já as vi com mais irritação. Acho que o Brasil tem um problema. Por exemplo, agora estamos discutindo a tese da desindustrialização e a história do câmbio. E eu tenho muito medo dessa discussão, porque acho que esta é uma discussão de curto prazo. Quando você diz que a indústria, especialmente a de manufaturados, está indo mal por causa do câmbio é a mesma coisa que dizer que isto está quente porque pegou fogo. E as pessoas estão perguntando por que está quente quando deveriam perguntar por que pegou fogo! O câmbio é uma consequência de uma série de coisas e algumas dessas coisas sob as quais nós, no Brasil, não temos controle. O Brasil devia estar preocupado com isso que já se tratou de chamar de Custo Brasil; isto sim! Nós devíamos estar preocupados com ajuste fiscal, com diminuição de burocracia, com um equilíbrio maior entre a carga tributária e as despesas de governo, com investimentos em infraestrutura, etc. Mas ficamos nas discussões de curto prazo. Nós precisamos entender quais são as causas desse processo e agir nas causas. Nós temos uma enorme quantidade de diagnósticos e percebe-se que uma boa parte dos diagnósticos quer trabalhar nas consequências, quando deveria se trabalhar nas causas. Temos meia dúzia de causas, que sabemos serem importantes, em cima das quais devemos trabalhar. “NÓS DEVÍAMOS ESTAR PREOCUPADOS COM AJUSTE FISCAL, COM DIMINUIÇÃO DE BUROCRACIA, COM UM EQUILÍBRIO MAIOR ENTRE A CARGA TRIBUTÁRIA E AS DESPESAS DE GOVERNO, COM INVESTIMENTOS EM INFRAESTRUTURA, ETC.” INTECH AMÉRICA DO SUL – Não podemos deixar de perguntar sobre a sua visão sobre a automação... HORÁCIO LAFER PIVA – Automação é tudo, sem dúvida. Na verdade, é uma discussão muito difícil, do ponto de vista, digamos assim, ético, porque, de alguma forma, a automação é redutora de emprego. Porém, por outro lado, eu defendo que devemos tratar de qualificar os nossos trabalhadores para que possam ser mais multifuncionais e aquilo que por acaso perderem com o advento da automação, possam suprir em outros setores ou segmentos que vão demandar, até porque a automação é criadora de riqueza. Na medida em que a automação agrega valor, ela cria riqueza. Até porque ela sendo uma encurtadora de tempo, permitindo mais tempo para gerar mais riqueza, essa riqueza melhor distribuída, vai fazer com que de alguma forma as pessoas possam se colocar em outros setores como, por exemplo, o de serviços, que está crescendo muito no Brasil. E isto é muito útil. 78 InTech 140 A CRISE NA EUROPA AFETA OU NÃO O BRASIL? reportagem CRISE EUROPEIA Ângela Ennes (*) (*) Jornalista há 22 anos com atuação em editoria e textos nas TVs Bandeirantes/Porto Alegre, RBSTV e nos últimos 10 anos na TV Record/São Paulo. Trabalhou para o telejornal diário matutino “Fala Brasil” e atualmente é editora-chefe do Programa “Hoje em Dia”. Em 2008, quando a crise nos Estados Unidos quebrou vários bancos, entre eles o Lehman Brothers, o então presidente Lula disse que o "tsunami" da crise provocaria no Brasil uma simples "marola". Significava dizer que seríamos afetados, mas não da mesma forma que os países ricos. A declaração repercutiu no mundo e chegou a ser criticada por economistas e políticos de oposição. Um ano depois da declaração, um dos principais jornais do mundo, o francês Le Monde, disse que Lula acertou. Na reportagem, o jornal publicou que o Brasil foi um dos últimos países atingidos pela recessão e um dos primeiros a sair dela. A receita foi a aposta no mercado interno brasileiro com a redução de impostos na indústria automobilística e de eletrodomésticos, o que manteve as vendas. Em 2010, o PIB fechou em 7,5%. Agora, com a crise na Europa, fomos em busca de opiniões de alguns especialistas. Ouvimos três economistas. O presidente do Conselho Regional de Economia e da Ordem dos Economistas do Brasil, Manuel Enriquez Garcia; o coordenador do curso de Administração da Fundação Escola de Sociologia e Política de São Paulo, a FESPSP, professor Silvio José Moura e Silva e o economista da equipe de macroeconomia e política da Tendências Consultoria Integrada, Raphael Martello. Todos acreditam que a crise pode afetar de alguma forma o Brasil, mas de maneira superficial. E a explicação é principalmente o crescimento do mercado interno. Outro fator que ajuda a isolar o Brasil dessa crise na Europa é que a nossa economia está estável. Sem grande crescimento, mas também sem retrocessos. Em 2011, o PIB do Brasil foi de 2,7%. Ficou abaixo da média mundial de 3,8%. E abaixo de outros países emergentes. Cresceu menos que o previsto, mas superou o PIB de países como Reino Unido, Estados Unidos e França. O Brasil subiu de sétima para sexta economia do mundo. Ultrapassou o Reino Unido. O emprego resistiu. Cresceu menos, mas não encolheu. A ANÁLISE DOS ESPECIALISTAS Questionado sobre o quanto a crise na Europa pode ou não afetar o Brasil, o consultor da Tendências Consultoria Integrada, Raphael Martello, avalia que "é difícil passar imune por este problema". Martello: impactos mais localizados e de menor magnitude que em 2008. F o t o : D i v u l g a ç ã o . InTech 140 79 CRISE EUROPEIA reportagem Segundo ele, o que se vê é que os efeitos não são tão significativos porque nossos principais parceiros comerciais estão na Ásia e não na Europa. Sobre os efeitos negativos da crise europeia ao Brasil, Raphael Martello cita as consequências das políticas expansionistas adotadas pelo Banco Central Europeu, que buscou ativos de maior rentabilidade. "Esses recursos vêm para o Brasil e isso gera um fluxo maior de dólares, pressionando a taxa de câmbio e encarecendo as exportações", explica ele. Na avaliação do economista, "os impactos são mais localizados e de menor magnitude que em 2008, quando a crise afetou os Estados Unidos". Numa escala de 1 a 10, o economista diz que o reflexo da crise de 2008 para o Brasil representa 10 pontos. Já o da atual crise na Europa afeta apenas em três pontos. "É um efeito macro muito menor que em 2008", diz Raphael Martello. Ele conclui que, "por não ser uma crise das mesmas dimensões, hoje estamos mais bem preparados para enfrentar". Outra análise tranquilizadora é a do Presidente do Conselho Regional de Economia e Ordem dos Economistas do Brasil. Manuel Enriquez Garcia é categórico ao afirmar que "o Brasil não corre risco porque tem US$ 352 bilhões de dólares de reservas, uma dívida externa muito pequena, excelente taxa de juros, a dívida em relação ao PIB é baixa e, portanto, a economia vai bem". Enriquez também foi categórico ao dizer que o Brasil não sofrerá os impactos da crise na Europa. Porque "tem excelentes fundamentos do ponto de vista macroeconômico, está bem blindado do ponto de vista bancário e os bancos brasileiros têm muito pouca representatividade no exterior". Enriquez fez a mesma ressalva que Raphael Martello: as empresas com segmento voltado à exportação sofrem os efeitos da crise na Europa. Porque "é claro que quando os gregos têm menos poder de compra, os espanhóis e os italianos também vão comprar menos entre si e vão comprar menos produtos brasileiros", conclui. Já o coordenador do curso de Administração da FESPSP foi mais cauteloso. O professor Silvio José Moura e Silva concorda que o mercado interno é um ponto positivo para o Brasil. Mas alerta sobre a necessidade de se controlar a inflação. "Quem vai ao supermercado hoje sabe que os números oficiais podem não ser reais", diz ele. E mais: "o preço da gasolina subiu em 2011 e não baixou ainda, o que significa que há pressão de preços", explica. O professor Silvio chama atenção para o mercado imobiliário. Ele diz que "se o governo não cuidar e não fizer uma intervenção, poderemos não ter recursos para honrar o pagamento de imóveis, cujas vendas estão sustentadas no crédito. Se os compradores tiverem problema com a fonte de renda, pode haver calote, como na bolha vivida pelos Estados Unidos em 2008". Mesmo com ressalvas, Silvio José diz que "o Brasil tem potencial para crescer mais do que já está crescendo. Um avanço em proporções menores, mas positivo. Um desenvolvimento abaixo do potencial, típico de quem sente o impacto de mais uma crise internacional", explica. COMO A PRESIDENTE DILMA ROUSSEFF ENCARA A CRISE NA EUROPA A presidente Dilma Rousseff estava na Alemanha no dia 6 de março, quando o IBGE divulgou aqui no Brasil os dados do crescimento da economia. Uma visita para estreitar relações comerciais entre os dois países e para discutir a crise na Europa com a chanceler alemã Angela Merkel. De lá mesmo, a presidente brasileira falou sobre o fraco desempenho da economia em 2011. Dilma responsabilizou a crise nos países desenvolvidos pela desaceleração econômica nos países emergentes e cobrou dos líderes europeus uma solução para o problema que não prejudique as economias em desenvolvimento. "Na verdade, o que tem acontecido é que os países emergentes têm visto suas taxas de crescimento diminuir", afirmou a presidente. Sobre a reunião com a chanceler alemã, Dilma disse: "Nós acertamos que cada Enriquez: “o Brasil não corre risco”. F o t o : D i v u l g a ç ã o . Silvio José: o Brasil pode crescer mais. F o t o : D i v u l g a ç ã o . 80 InTech 140 reportagem CRISE EUROPEIA governo, entendendo os problemas das suas respectivas regiões, vai buscar as melhores formas de cooperação no sentido de ultrapassar este período, que é um período adverso para a economia internacional". A presidente brasileira falou sobre as ações a serem tomadas. Segundo ela, "o governo brasileiro terá uma posição proativa no sentido de ampliar cada vez mais a taxa de crescimento no Brasil de forma sustentável, respeitando o equilíbrio macroeconômico com finanças públicas e uma estrutura fiscal sólidas". Foto: Roberto Stuckert Filho/Presidência da República. A chanceler alemã Angela Merkel e a presidente Dilma Rousseff, durante sua visita à Alemanha em março. Antes de se encontrar com Angela Merkel, logo na chegada à Alemanha, Dilma Rousseff acusou os países ricos, principalmente Estados Unidos e Europa de provocar um "tsunami monetário" com suas políticas expansionistas. E alegou que a liberação de empréstimos a juros baixos disponibilizados aos bancos da região provocará a desvalorização do euro e levará ao aumento do fluxo de divisas para países emergentes o que fortalece o real frente ao dólar encarecendo as exportações brasileiras. Angela Merkel respondeu à crítica com outra crítica. Disse estar preocupada com medidas protecionistas unilaterais. A chanceler alemã não citou diretamente o Brasil, quando se referiu a medidas protecionistas, mas alguns que estavam na plateia entenderam que não foi um recado e sim uma direta. Ao ser questionada sobre a "farpa" de Angela, a presidente Dilma reafirmou que "diante da desvalorização artificial das moedas dos outros países, o Brasil tomará todas as medidas que não firam as disposições da Organização Mundial do Comércio para evitar que essa desvalorização artificial das moedas desindustrialize a economia brasileira". Um relatório recente do Global Trade Alert citou o Brasil entre os dez países mais protecionistas do G20, o grupo que reúne as maiores economias do mundo. De acordo com o mesmo relatório, a União Europeia adotou 242 medidas protecionistas. ENTENDA A CRISE NA EUROPA Os maiores bancos centrais do mundo - Fed, BCE, Banco do Japão e da Inglaterra já ofereceram aos bancos em ajuda de liquidez mais de US$ 5 trilhões. A ajuda mais recente foi no final de fevereiro, quando o Banco Central Europeu anunciou a liberação adicional de 530 bilhões de euros para os bancos europeus a juros de 1% ao ano. Em dezembro, outros 489 bilhões de euros já haviam sido oferecidos aos bancos. A dívida governamental total da União Europeia teve ligeira alta, atingindo 82,2% da produção econômica no terceiro trimestre de 2011, segundo a agência de estatísticas da UE, Eurostat. A dívida é menor do que a dos Estados Unidos, mas continua sendo uma carga que poderá levar décadas para ser paga. Apenas 13 dos 27 países têm dívidas abaixo do limite de 60% estabelecido pela Comissão Europeia, o que o bloco julga ser o máximo para uma economia saudável. As dívidas da Europa elevaram-se após 1999, uma vez que os países fizeram empréstimos massivos com taxas de juros muito baixas. Mas, com o crescimento da economia empacando, a UE enfrenta um progresso muito lento em diminuir a carga de dívida, mesmo com os cortes de custos pelo bloco, a fim de diminuir os déficits fiscais. Até mesmo a Alemanha, a maior economia do bloco e que está guiando os esforços de austeridade da UE, registrou taxa de 81,8% no período entre julho e setembro de 2011. ZONA DO EURO 2012 marca os 10 anos de criação da Zona do Euro, que reúne 17 países. Uma década depois, o bloco registra fraqueza. O desemprego está alto. Média de 10,7% em janeiro. Significa dizer que em 17 países, há 16,92 milhões de pessoas desempregadas. A Espanha é o país em pior situação, com taxa de desemprego de 23,3%. Em seguida, vêm Grécia, com 19,9%, e Irlanda e Portugal, ambos com taxa de 14,8% cada. Estes três países mais a Itália integram o grupo com economias mais ameaçadas e fragilizadas pela crise da dívida europeia. Todos adotaram medias rígidas de austeridade exigidas pela União Europeia. Os governos têm dívidas grandes. A Grécia lidera a lista. Deve 360 bilhões de euros. A agência de classificação de risco Standard and Poor's reduziu a nota da Grécia para o nível de calote seletivo. De acordo com a agência, o que motivou o rebaixamento foi o programa de troca de títulos do governo grego que vai impor aos investidores perdas de 53,5% em relação ao valor original dos papéis. Para receber ajuda, a Grécia teve que se InTech 140 81 CRISE EUROPEIA reportagem comprometer a cortar gastos, privatizar mais, demitir 100 mil funcionários públicos até 2015 e reduzir benefícios de milhares de aposentados. Assim como a Grécia, outros países enfrentam problemas na economia. Em fevereiro, a agência de classificação de risco Moody's rebaixou a nota de crédito de seis países: Itália, Portugal, Espanha, Malta, Eslováquia e Eslovênia. E colocou sob perspectiva negativa os ratings da França, Reino Unido e Áustria – o que significa que podem sofrer rebaixamentos. Culpa da incerteza sobre as condições de financiamento ao longo dos próximos trimestres e seu impacto correspondente no crédito. A avaliação de risco de investimento é um sistema de nota desenvolvido por agências de análise para alertar os investidores de todo o mundo sobre os perigos do mercado em que eles escolhem para aplicar seu dinheiro. A balança da zona do euro fechou 2011 com déficit (compras superiores que as vendas) de 7,7 bilhões de euros, segundo dados da Eurostat, a agência oficial de estatísticas do bloco. E as previsões para a economia em 2012 não são nada animadoras. Segundo a Comissão Europeia, este ano a zona do euro terá recessão. Oito dos 17 países terão queda no PIB, incluindo Espanha e Itália. Só a Grécia terá queda de 4,4% do PIB em 2012, segundo a Comissão europeia. Será o quinto ano de recessão consecutiva na Grécia. Alguns economistas acreditam que a alternativa seria a Grécia abandonar a zona do euro. Isso levaria à volta de uma velha moeda desvalorizada. O turismo e as exportações gregas ganhariam competitividade no mercado internacional. Já as importações ficariam mais caras e o país precisaria aumentar a produção interna. Outros defendem que a saída da Grécia da União Europeia poderia ser traumática, com fechamento de bancos, inflação alta e mais desemprego. O bloco europeu perderia a credibilidade. E o efeito dominó atingiria outros países como Portugal, Espanha e até a Itália. O ex- ministro da Fazenda, Maílson da Nóbrega, escreveu um artigo para a Revista Veja, de quem é colunista. No texto, intitulado "O desafio europeu", o economista questiona a resistência do euro à crise. Fala como surgiu a moeda e explica a importância dela para a Europa. Segundo Maílson, "o euro é o mais ousado projeto político da história. A integração permitiria à Europa enfrentar a ameaça soviética, negociar em pé de igualdade questões de segurança e comércio com os Estados Unidos, recuperar-se dos estragos da guerra e promover o estado de bem-estar social. Esses objetivos foram atingidos. A paz se consolidou." Ótimo. Só que o texto pondera que "o euro nasceu sem as precondições para sustentar-se. O bloco não era uma área monetária ótima. Assimetrias de produtividade entre os países requereriam uma união fiscal, com um governo central forte e capaz de fazer transferências para reduzir essas desigualdades, como ocorre em federações como a brasileira e americana." De acordo com o artigo, "a saída que alguns advogam seria o abandono da moeda pela Grécia e por outros países, que assim poderiam restabelecer suas antigas moedas e desvalorizá-las, recuperando a competitividade e as condições para voltar a crescer. Ocorre que isso poderia disparar crises bancárias que contagiaram outros países, sob o risco de graves e imprevisíveis consequências econômicas, sociais e políticas." Maílson da Nóbrega conclui o texto sobre o desafio europeu usando uma citação da chanceler alemã, Angela Merkel que diz que "se o euro fracassar, a Europa fracassará". Esse texto foi publicado em dezembro de 2011 e, ao que parece, ecoou, porque três meses depois, no dia 2 de março, líderes de 25 países da União Europeia assinaram em Bruxelas, sede da UE, o Pacto de Estabilidade Fiscal, que firma o compromisso com a disciplina orçamentária. O objetivo é equilibrar as contas públicas para evitar futuras crises de endividamento, como a que atinge a zona do euro. Com exceção do Reino Unido e da República Tcheca - que não assinaram o acordo - os demais países do bloco se comprometem a manter o déficit do PIB anual abaixo de 3%. O país que descumprir a regra sofre sanções financeiras. O presidente da União Europeia, Herman Van Rompuy, ressaltou que “o pacto reforça a confiança na união econômica e monetária". Agora é só esperar o pacto entrar em vigor. Em 2013. Foto: "The Council of the European Union". Herman Van Rompuy, presidente da União Europeia. 82 InTech 140 newsletter SEÇÃO CAMPINAS EFICIÊNCIA ENERGÉTICA SEÇÃO CURITIBA CONTROLADORES E SINTONIA DE MALHAS DE CONTROLE Dia 14 de fevereiro a Seção Campinas realizou mais um encontro, cujo tema foi Eficiência Energética e Smart Grid, realizado nas instalações do Centro das Indústrias do Estado de São Paulo do município e que reuniu cerca de 200 participantes. De acordo com o Presidente da Seção, Adário Almeida, atualmente, a maioria das indústrias, tanto químicas quanto petroquímicas, além do mercado sucroalcooleiro, vêm realizando altos investimentos nos sistemas de cogeração de energia. “Se pontuarmos o mercado de açúcar e etanol, podemos concluir que o seu segundo maior negócio será a produção de energia elétrica resultante do aproveitamento da biomassa, e essa atividade deverá responder por uma parcela relevante do faturamento do setor. Nós da ISA acreditamos que estar preparado para a realidade da cogeração é vital para a diversificação dos negócios e para a revitalização da matriz energética do Brasil. Porém, para que isso aconteça de forma sustentável, faz-se necessário a Foto: Divulgação. Auditório do Ciesp de Campinas durante o encontro sobre eficiência energética. utilização de redes inteligentes (smart grids) que possibilitem ainda mais confiabilidade e redução de custos”, destacou. As palestras apresentadas no encontro técnico foram: “Soluções National Instruments para automação, eficiência energética e smart grid” (Marcelo Costa, Engenheiro de Vendas da National Instruments); “Otimização de recursos distribuídos de energia” (Thiago Renda, Siemens); e “SmartProcess – Soluções para o aumento da eficiência energética” (Thiago Araujo e Alexandre Peixoto, Emerson Process). NR12 E SEGURANÇA Já em 13 de março, a Câmara dos Vereadores de Paulínia abrigou mais um encontro da Seção Campinas, que reuniu mais de 150 participantes e abordou o tema “Soluções para adequação da nova NR 12 e Aplicações em segurança”. Quatro empresas apresentaram palestras: Bosch Rexroth (“Conceito de segurança hidráulica 4 para prensas”, Rodrigo Silveira); Ação Sensores e Sick (“Segurança Técnica em máquina e equipamentos”, Cleber Diefethaeler e Mônica Fattor); Intereng (NR 12, Sidney Esteves Peinado); e Siemens (“A segurança Integrada em Automação”, Fernando Capuzzo). Daniel Polachini, Presidente Passado da Seção Campinas considera que o tema do encontro é novo. “Buscamos aproximar os profissionais da área de segurança do trabalho das reais novidades de mercado que a automação vem criando, ou seja, mecanismos cada vez mais seguros e sustentáveis que garantem não só a integridade física dos colaboradores das indústrias, como também um retorno financeiro ainda maior nos processos, uma vez que se tem menos acidentes de trabalho”, concluiu. Plateia na Câmara dos Vereadores de Paulínia durante o encontro que abordou a NR 12. Foto: Divulgação. O sexto módulo do Curso de Automação e Instrumentação Industrial 2012 da Seção Curitiba, em continuidade aos módulos iniciados em 2011, com o tema “Controladores e Sintonia de Malhas de Controle (PID)” ocorreu entre os dias 5 e 7 de março de 2012, ainda com o apoio institucional da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR), que cedeu suas dependências para a realização do curso. InTech 140 83 newsletter O instrutor foi o colaborador da Seção Curitiba, Paulo Roberto Frade Teixeira, que compartilhou seus conhecimentos e mais de 25 anos de experiência no ramo. Ele possui especialização em diversas áreas da automação, é diretor da T4M (Consultoria e Treinamentos na área de Instrumentação e Controle de Processos), onde presta serviços para as seguintes empresas: Petrobras Six e Repar, Yokogawa, Smar, Fluke, ABB, Pepperl+Fuchs, Vale do Rio Doce e Senai/Santos. Já realizou cursos e treinamentos nas principais entidades de ensino técnico do país, além de organizações internacionais. O módulo “Controladores e Sintonia de Malhas de Controle (PID)” é direcionado a engenheiros, tecnólogos e técnicos de diversas áreas (elétrica, eletrônica, química e mecânica) relacionadas à instrumentação e/ou controle e visa promover conhecimento teórico e prático para aplicação da tecnologia de instrumentação e controle em ambientes industriais. O desenvolvimento do curso modular já é um sucesso da Seção Curitiba e possui grande aceitação pela comunidade de automação da região. Os participantes podem escolher as disciplinas de acordo com suas necessidades e interesses, possibilitando um excelente retorno financeiro e em termos de objetividade. A programação completa do curso e os próximos módulos para 2012 estão disponíveis em www.isacuritiba.org.br. Foto: Divulgação. Alunos durante aula prática do módulo “Controladores e Sintonia de Malhas de Controle (PID)” da Seção Curitiba. eventos FOUNDATION FIELDBUS REALIZA ENCONTRO EM SÃO PAULO www.fieldbus.org Dia 7 de março a Fieldbus Foundation promoveu no Sheraton São Paulo WTC Hotel uma conferência que reuniu mais de 200 participantes, entre fornecedores e usuários finais da tecnologia. A abertura do evento foi feita por Augusto Pereira, chairman do comitê de marketing brasileiro da Fieldbus Foundation. Na sequência, o Presidente e CEO da entidade, Rich Timoney deu as boas-vindas aos participantes. “O Brasil vem experimentando um rápido crescimento em projetos de automação com a tecnologia Fieldbus Foundation e é, sem dúvida, o ponto central da indústria de automação de processos em toda a América Latina”, afirmou. A organização abordou as vantagens da tecnologia FF, enfatizando-a como uma solução para melhorar a gestão de ativos, a confiabilidade e o desempenho econômico das plantas. As novidades ficaram por conta do FF ROM (Remote Operations Management), FF-SIF (Safety Instrumented Functions), controle no campo, diagnóstico de campo e comunicação sem fio. O evento contou também com apresentações de usuários, como Petrobras, Braskem e Deten Química. No dia seguinte, 8 de março, em reunião exclusiva para os membros, o comitê definiu novas diretrizes para a atuação da Fieldbus Foundation no Brasil, especialmente a criação de um grupo de usuários, o que deverá ser anunciado em breve. Aspecto de uma das apresentações da conferência da Foundation Fieldbus em São Paulo. F o t o : S í l v i a B r u i n P e r e i r a . 84 InTech 140 empresas ADVANTECH REALIZA EVENTO EM SÃO PAULO www.advantech.com.br Dia 22 de março, a Advantech Brasil realizou o Solution Day Embedded Box Computing, no auditório da Abinee (Associação Brasileira da Indústria Elétrica e Eletrônica), em São Paulo, cujo objetivo foi apresentar as novas tendências de mercado em Embedded Box Computing e Cloud Computing, com foco nas áreas de Digital Signage, Aplicações Veiculares e Quiosques de Autoatendimento. A abertura foi feita pelo Gerente da empresa no Brasil, Mário Franco Neto, que fez uma institucional da Advantech Brasil, destacando sua presença de mais de uma década no mercado nacional, por meio de joint venture com investidores brasileiros. Na sequência, Mark Ma, Gerente Regional de Vendas da Advantech mundial, destacou as parcerias da empresa e o seu crescimento no mundo. Durante o evento, Júlio César Garcia, Engenheiro de Aplicações de Campo da Advantech Brasil, apresentou os produtos da empresa e suas aplicações, de hospitais a chão de fábrica, com foco na linha de produtos ARK, Embedded PC. Em seguida, Írio Bertolini, Gerente de Produto e Marketing da Intel, mostrou a aplicação dos Processadores Intel no Intelligent Devices, explanando sobre o gerenciamento remoto e Digital Signage na Segmentação de Audiência. Finalizando o encontro, Leandro Gioppo, Consultor de Soluções da Microsoft, apresentou os Sistemas com Windows Embedded, que ampliam o poder do Windows e da nuvem para sistemas inteligentes, permitindo que as empresas possam gerar informações tangíveis, em tempo real, a qualquer hora, em qualquer lugar com acesso aos dados executáveis. Mario Franco Neto (em pé) e Júlio César Garcia, durante o Solution Day Embedded Box Computing da Advantech. Foto: Simone Araújo. ALTUS CONQUISTA PRÊMIO POR DESIGN DE CONTROLADOR www.altus.com.br A Altus anuncia que a sua Série Nexto de Controladores Programáveis foi a vencedora do iF Product Design Award 2012, uma premiação que reconhece os produtos em 16 diferentes categorias. A Série Nexto foi considerada excelente no grupo industry + skilled trades, que contempla equipamentos industriais e engenharia. De acordo com a empresa, o prêmio é reconhecido internacionalmente como um selo de excelência e qualidade, considerado o Oscar do design na Europa há 58 anos. Um júri internacional composto por 44 especialistas em design avaliou os inscritos considerando critérios como qualidade, design, acabamento, materiais, grau de inovação, impacto ambiental, funcionalidade, ergonomia, visualização de uso, segurança, valor de marca e branding, além de aspectos de design universal. A Série Nexto foi desenvolvida pela Altus e o design do produto é fruto de uma parceria com a empresa Victum Projeto de Produto. O Presidente da Altus, Luiz Gerbase, e o Diretor de Pesquisa & Desenvolvimento da empresa, Fernando Trein, foram a Munique, Alemanha, parra receber o prêmio em 10 de fevereiro durante a iF Design Awards Night. Vale destacar que os produtos vencedores serão expostos em Hannover e Hamburgo, na Alemanha e, posteriormente, na China. Fernando Trein (à esquerda) e Luiz Gerbase na cerimônia de entrega do iF Product Design Award 2012. Foto: Divulgação. InTech 140 85 empresas ASELCO É PREMIADA NA PETROBRAS www.aselco.com.br A Aselco Automação conquistou o terceiro lugar na premiação dos Melhores Fornecedores de Bens e Serviços da Petrobras na Bacia de Campos, em evento promovido pela Petrobras – UOBC (Unidade Operacional Bacia de Campos – Macaé), na categoria Grandes Compras. O objetivo da Petrobras com a premiação é reconhecer o empenho na melhoria da qualidade do fornecimento de bens e serviços. Vinte e quatro empresas foram certificadas em oito categorias, entre elas Pequenas Compras, Médias Compras, Grandes Compras, Contratos Globais de Longa Duração, Rodízio de Fornecedores, Pequenos Contratos, Médios Contratos e Grandes Contratos. Segundo Miguel D’Avilla, Diretor Comercial e que recebeu o prêmio, o processo de seleção da Petrobras é criterioso e baseado na qualidade dos produtos e serviços prestados nos fornecimentos à unidade durante todo o ano. “É motivo de muito orgulho e gratificante para a Aselco ser merecedora deste relevante prêmio da Petrobras, que vem coroar o grande trabalho de toda equipe Aselco. Uma conquista com inúmeros significados – gratidão, satisfação e orgulho”, concluiu. Miguel D´Avilla (à direita) recebendo o troféu e o diploma durante a cerimônia. F o t o : D i v u l g a ç ã o . O troféu recebido pela Aselco na categoria Grandes Compras. F o t o : D i v u l g a ç ã o . CEMI APRESENTA NOVA VERSÃO DO OPTPROCESS © www.cemi.eng.br / www.fgcontrole.com.br A Cemi Tecnologia de Processos e Engenharia, em parceria com a FG Controle & Otimização, apresenta ao mercado uma nova versão do software OptProcess© para controle avançado de processos. A Cemi foi criada em 1991 e atua no fornecimento de softwares, equipamentos especiais e metodologias de trabalho na execução de projetos de otimização estática e dinâmica para o mercado de indústrias de mineração e cimento. A FG oferece consultoria em controle e otimização de processos, através da experiência de seu sócio Joaquim Guimarães, que possui 36 anos de atuação no mercado de indústrias de processo. De acordo com a empresa, o OptProcess© em sua nova versão integra um conjunto completo de tecnologias disponíveis para controle e otimização de processos industriais, como Sistemas Especialistas, Lógica Fuzzy, Controle Preditivo Multivariável, Redes Neurais, Analisadores Virtuais, Estatística Condicional, Balanço de Massa (Reconciliação), Simulação por Modelos Físicos e Otimização de Controladores PID. Construído em uma estrutura modular, oferece uma forma efetiva e flexível de modelar e controlar diferentes sistemas e processos, e auxiliar na análise de informação e tomada de decisão. A integração destas tecnologias permite o desenvolvimento de projetos mais 86 InTech 140 empresas completos com eficiência, explorando os pontos fortes de cada uma de forma complementar. A empresa destaca que, com a nova versão do OptProcess© e novas parcerias, está organizada para uma atuação mais ampla e pretende ampliar a oferta de seus serviços na área de controle avançado para as indústrias de mineração, cimento, óleo & gás, química & petroquímica, siderurgia, açúcar & álcool, papel & celulose e demais indústrias de processo. Foto: Divulgação. Tela da nova versão do OptProcess©. DLG É CERTIFICADA COM ISO 9001 www.dlg.com.br Com o objetivo de assegurar a qualidade de seus produtos e serviços, além de proporcionar mais qualidade aos seus clientes, a DLG Automação buscou e acaba de ser certificada com o selo ISO 9001. A empresa destaca a sua certificação pelo Grupo BSI, fundado em 1901 e líder mundial na defesa, definição e implementação das melhores práticas em todos os campos da atividade humana e, ainda, criador de um sistema de gestão de qualidade, a BS 5750, predecessor da série ISO 9000. A DLG enfatiza que a busca por uma certificadora com critérios rígidos, e pioneira na criação da ISO 9001, evidencia a sua preocupação em oferecer aos seus clientes equipamentos com qualidade inconfundível como o mercado globalizado exige. A empresa acredita que a certificação ISO 9001 abre caminhos para a sua entrada em outros segmentos de mercado como óleo, gás, papel e celulose. SOLUÇÃO DA ELIPSE SOFTWARE É APLICADA NO CENPES www.elipse.com.br Com o objetivo de garantir que a queda de uma das suas fontes supridoras de energia não acarrete o desligamento completo da planta, preservando o funcionamento das cargas prioritárias, a Central de Utilidades da Ampliação do Cenpes (Centro de Pesquisas Leopoldo Américo Miguez de Mello) da Petrobras optou por utilizar o Módulo de Descarte de Cargas do Elipse Power. Na verdade, trata-se de um recurso desenvolvido pela Elipse Software, que executa um algoritmo visando determinar os comandos a serem executados pelos IEDs (Intelligent Electronic Device) para manter a subestação ativa no caso de haver uma queda de energia. As empresas Orteng Equipamentos e Sistemas, Automalógica Sistemas para Automação e PowerSysLab desenvolveram e implementaram o sistema de descarte no Cenpes. O Elipse Power controla o descarte das cargas alimentadas por toda uma estrutura composta pela concessionária da Light e mais seis geradores, sendo três deles considerados principais, movidos a gás e capazes de gerar 8,4 MW; e outros três de emergência, movidos a óleo diesel, com capacidade de gerar 7,5 MW. Estes, por sua vez, somente serão acionados nos casos em que haja carência de energia para abastecer principalmente as unidades de maior prioridade. Além de identificar se uma carga será descartada caso haja o evento de perda, o software também informa se a mesma é mais suscetível ou não ao descarte através de um valor de prioridade que é exibido logo à esquerda do código que a representa na tela. Quanto mais próximo a 100 for este valor, maior será a probabilidade dela ser descartada. InTech 140 87 empresas METSO INAUGURA PLANTA NO PARANÁ www.metso.com.br Tela projetando quais as cargas serão descartadas (em vermelho), caso haja a queda do gerador (GE-025101-B). SIN E ONS – A Elipse Software apresenta solução de conversão de protocolos (mais conhecidos como gateways), para atender aos requisitos de conectividade entre os agentes integrados ao SIN (Sistema Interligado Nacional) e o ONS (Operador Nacional do Sistema Elétrico). Segundo a empresa, a tecnologia implementa, entre outras características, o sequenciamento de eventos (SOE) e o agrupamento de pontos, conforme especificado no Submódulo 2.7 - “Requisitos de Telesupervisão para a Operação” - publicado pela ONS e aprovado de forma definitiva pela ANEEL em 2009. O Submódulo 2.7 regula a disponibilização de dados, informações e telecomandos necessários à supervisão e controle do SIN, suas ligações internacionais e as responsabilidades de cada agente, de forma que o ONS possa cumprir suas obrigações legais. Para tanto, os agentes devem possuir sistemas locais que realizem as funções básicas de supervisão e controle, assim como prover um canal de comunicação com o ONS, que, via um protocolo de comunicação como o DNP 3.0 ou IEC 60870- 5-104, possam reportar eventos ocorridos com precisão de 1ms. Adicionalmente, o Submódulo 2.7 prevê que certas informações menos prioritárias sejam agrupadas através de um algoritmo especial capaz de concentrar as informações provenientes de diversos pontos de entrada em um único conjunto VQT (Valor, Qualidade e Estampa de Tempo). A Elipse Software atende a estes requisitos por meio de uma política de licenças customizadas do sistema Elipse E3, que inclui, entre outros produtos, uma versão “Gateway”. Esta versão permite a aquisição de dados local, tratamento e agrupamento de pontos, além do envio subsequente ao ONS via interfaces de comunicação servidoras ou canais escravos. Arquitetura do Elipse E3 Gateway. F o t o : D i v u l g a ç ã o . F o t o : D i v u l g a ç ã o . No início de março a Metso Paper inaugurou uma nova unidade industrial, situada em Araucária, na região metropolitana de Curitiba, que abriga, além de uma fábrica de maquinário, a sede administrativa da companhia no País, onde está há 39 anos. Segundo a empresa, o projeto absorveu investimentos de cerca de R$ 40 milhões e representa um marco na história da Metso na América do Sul. “O Brasil é um dos países nos quais a Metso está investindo mais, juntamente com a China, e já estamos inclusive programando uma nova ampliação das instalações no País”, comentou Celso Tacla, presidente da Metso Paper para a América do Sul. A nova planta de 10 mil m 2 está construída em um terreno de 60 mil m2, e vai gerar cerca de 150 empregos diretos. Com isso, o quadro de pessoal da empresa no Brasil, juntamente com os funcionários alocados da unidade que antes ficava na capital paranaense, poderá chegar até a 500 quando a planta estiver em plena operação, o que deve ocorrer a partir de junho deste ano. “A planta de Araucária vai proporcionar maior competitividade à Metso em um cenário de diversos projetos greenfield e novas linhas de produção já contratadas para os estados do Mato Grosso do Sul, Maranhão e Santa Catarina, além do Chile”, concluiu Tacla. 88 InTech 140 empresas NATIONAL INSTRUMENTS TRAZ CEO PARA NY DAYS 2012 http://brasil.ni.com/ James Truchard, Presidente, CEO e um dos fundadores da National Instruments, será uma das grandes presenças do NI Days 2012 – Conferência Tecnológica sobre Projeto Gráfico de Sistemas, que a empresa promoverá dia 15 de maio em no Expo Center Norte, em São Paulo. Truchard fará a apresentação de abertura e falará sobre “Inovação e Descobertas na área de Projeto Gráfico de Sistemas”, nesta edição especial do NI Days, uma conferência voltada ao desenvolvimento profissional, na qual engenheiros, cientistas e educadores se encontram para atualizar conhecimentos em programação gráfica de sistemas, fazer contatos e discutir aplicações. A programação do NI Days 2012 prevê diversas sessões técnicas e workshops práticos, além de sessões dedicadas a segmentos específicos, como automotivo, aeroespacial e defesa, energia, Big Physics e RF. A agenda do evento contará com a participação de diversos clientes da indústria e do segmento acadêmico, que apresentarão estudos de caso. Nesta edição do encontro, haverá um Fórum Acadêmico, dedicado a estudantes, professores e pesquisadores, cobrindo temas como “Inovação na educação” (painel de discussão com representantes de destaque na área do ensino e pesquisa), além de sessões que demonstrarão a aplicação das ferramentas da National Instruments no ensino de engenharia e em pesquisa. Nos dois andares do Centro de Convenções do Expo Center Norte será possível visitar a exposição de empresas parceiras e integradores. A expectativa da empresa é receber um público de mil participantes. James Truchard, Presidente, CEO e um dos fundadores da National Instruments fará a abertura do NY Days 2012. F o t o : D i v u l g a ç ã o . WIKA ADQUIRE A EUROMISURE www.wika.com.br Com o objetivo de expandir e completar o seu próprio portfólio de produtos mecânicos para as indústrias de processo, a Wika acaba de adquirir a Euromisure, cujo leque de produtos inclui placas de orifício primárias, tubos venturi e sonda de temperatura. De acordo com a empresa, o cálculo, o dimensionamento, o projeto, a construção e o design são integralmente construídos de acordo as normas internacionais, tais como: ISO, ASME, DIN e BS. Adicionalmente, os produtos oferecidos pela Euromisure são principalmente desenvolvidos para atender as aplicações das indústrias químicas e petroquímicas, de óleo e gás, e de geração de energia. Vale destacar que a Eurosistemi, uma afilhada 100% da Euromisure, projeta, desenvolve e fabrica sistemas de análise e amostragem para água e vapor, principalmente destinados ao setor de energia. Ambas as empresas serão imediatamente integradas ao Grupo Wika, que espera reforçar seu posicionamento de liderança como principal fornecedor/parceiro para as indústrias de processo e empresas de projetos. Placas de orifício Euromisure. Sistema de análise e amostragem Eurosistemi. F o t o : D i v u l g a ç ã o . F o t o : D i v u l g a ç ã o . InTech 140 89 produtos Placa Mãe AIMB-214 Mini-ITX ADVANTECH www.advantech.com.br Placa mãe mini-ITX industrial de consumo ultra baixo que apresenta os mais recentes processadores Intel® Atom™ N2600, N2800 e D2700 dual core com dispositivos gráficos integrados (GMA 640/400MHz) e Hub Controlador de Memória (GMCH) em um único chip. Esses processadores darão vida a novos tipos de produtos uma vez que apresentam o mesmo desempenho e funcionalidade que os maiores sistemas de computador desktop, mas estão integrados no padrão de fabricação Mini-ITX direcionado a aplicações compactas. A AIMB-214 vem com conectividade de I/O sofisticada com até seis portas USB 2.0 e seis portas COM integradas padrão Mini-ITX. Essas placas também suportam saídas de vídeo LVDS e VGA. A AIMB-214 é alimentada pelos mais novos processadores Intel® Atom™ de consumo ultra baixo que são construídos através da tecnologia de processo de 32nm. A potência nominal do projeto térmico da arquitetura Intel N2600 dual core é de apenas 3,5W, enquanto que com o processador 1.8GHz dual core é de apenas 8W, permitindo futuras reduções de consumo, sistemas menores e aprimoramentos de desempenho. Todos estes recursos no formato Mini-ITX, eficiente em termos de consumo de energia e boa relação custo-benefício. A AIMB-214 utiliza o chipset Intel NM10, fornece suporte para 12VCC e ATX12V, oferecendo um custo total de propriedade reduzido. A AIMB-214 pode suportar memória de sistema de até 2 GB ou 4 GB de SDRAM DDR3 1066, dependendo do processador. Recursos: suporta o processador Intel® Atom™ N2600, N2800 e D2700 dual core; um SODIMM de 204-pinos para SDRAM de até 4 GB DDR3 1066 MHz; suporta 1 x PCI e 1 x expansão Mini-PCIe, 6 x portas seriais, 6 x USB e Cfast; TCO reduzido com suporte para 12VCC e LVDS de dual channel de 18/24-bits; suporte para TPM 1.2 onboard (opcional); e suporta APIs e Utilitários de software embedded. F o t o : D i v u l g a ç ã o . Analisadores de qualidade de energia FLUKE www.fluke.com.br Analisador de Qualidade de Energia Trifásico Fluke 430 série II, principal ferramenta com algoritmo patenteado para medir desperdício de energia e quantificar custos. Com a nova e patenteada função Unified Power do 430 série II, eletricistas, técnicos de concessionárias de energia, engenheiros eletricistas, técnicos de serviços em campo e consultores de energia podem automaticamente determinar o quanto de energia está sendo desperdiçado e calcular exatamente quais são os gastos extras de energia com uma única ferramenta. Os Analisadores de Qualidade de Energia Fluke 430 série II permitem que as plantas verifiquem o impacto de eficiência energética, em aplicações de eletrônica de potência e sistemas de iluminação até controles de motores e HVAC. Enquanto os novos equipamentos consomem menos energia em instalações individuais, eles aumentam o nível de distúrbios na rede elétrica e na maior parte dos sistemas elétricos, aumentando o desperdício de energia devido aos harmônicos e reduzindo o total de economia de energia. O Fluke 430 série II calcula monetariamente custos do desperdício de energia. A função "Unified Power" marca a primeira vez que qualquer ferramenta de teste tem a capacidade de automaticamente quantificar o desperdício de energia por harmônicos e desequilíbrio, e introduzindo a estrutura tarifária de serviços públicos, o usuário pode até mesmo calcular o custo monetário da energia 90 InTech 140 produtos desperdiçada. A função "Inverter Efficiency" da Série 430 II mede simultaneamente a entrada e a saída de potência de inversores em sistemas solares, turbinas eólicas e fontes de alimentação, permitindo que o operador veja quanto de eletricidade o inversor consome e se ele está operando de forma eficiente. As medições permitem aos operadores ajustarem as configurações ou fazerem uma substituição de uma unidade defeituosa. Foto: Divulgação. Teste para WLAN 802.11ac NATIONAL INSTRUMENTS www.ni.com A solução de teste WLAN 802.11ac da National Instruments proporciona flexibilidade no teste de dispositivos 802.11ac, além dos dispositivos 802.11a/b/g/n. Trabalha com uma ampla faixa de larguras de banda de sinal, incluindo 20, 40, 80 e 160 MHz (80+80) para transmissão e recepção e configurações com até MIMO 4x4. Suas principais características são: formatos de modulação de até 256 QAM; MIMO 4x4 na transmissão e recepção; larguras de sinal de 20, 40, 80 e a avançada 160 MHz (80+80); recursos MAC opcionais, como LDPC, STBC e AMPDU; desenvolvimento automatizado do sistema de testes com o NI LabVIEW, C ou Microsoft Visual Studio. A National Instruments trabalha com vários parceiros de Early Access, incluindo fornecedores de chips, provedores de OEMs e serviços de fabricação eletrônica (EMS), para testar os dispositivos 802.11ac mais recentes. A empresa destaca que o padrão WLAN 802.11ac do IEEE promete transferências três vezes mais rápidas, cobertura mais confiável e eficiência de potência até seis vezes maior que as soluções 802.11n equivalentes. Esses benefícios aumentaram a demanda imposta aos sistemas de teste sem fio atuais, no sentido de oferecer maior flexibilidade de software, bandas mais largas na transmissão e recepção e melhor desempenho no processamento de sinais. Transmissor de nível radar Sitrans SIEMENS www.siemens.com.br O novo integrante da família Sitrans de medidores de nível tipo radar de onda-livre com antena em PVDF (produzida em fluoropolímero) já está disponível no Brasil. Desenvolvido pela Siemens para ser aplicado em condições agressivas como tanques que contêm ácidos e demais líquidos corrosivos, o Sitrans LR250 é utilizado para a medição de materiais líquidos em processos industriais. Um dos diferenciais do novo equipamento é a antena com conexão roscada, que pode ser instalada de maneiras rápida e fácil. O LR250 com frequência de 25 GHz é utilizado para medir o nível dentro de tanques de até 10 metros de altura nas indústrias químicas, com ações que envolvam solventes, resinas, ácidos e bases; em indústrias de óleo e gás, quando se tratar de líquidos como metanol, álcool, gasolina e óleos lubrificantes; e também em sistemas de tratamento de água com líquidos como hipoclorito de sódio, sulfato de alumínio e cloro líquido. Em função do sistema de processamento digital de sinais (“Process Intelligence”), patenteado pela Siemens, a configuração para a partida do novo instrumento (start-up) agora é realizada em tempo reduzido. Essa tecnologia contribui também para a maior eficiência e confiabilidade na medição de nível em tanques críticos como aqueles que apresentam diferentes alturas. Acompanhando a configuração simples do transmissor LR560, o novo transmissor Sitrans LR250 tem como características adicionais a eletrônica totalmente encapsulada (resistência contra vibrações e choques) e permite também que o operador realize sua programação por meio de três protocolos distintos: HART (utilizado para comunicação entre sistemas de tempo real, principalmente em aplicações de automação industrial), além de Profibus PA ou Foundation Fieldbus. Foto: Divulgação. InTech 140 91 92 InTech 140