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Monitoramento de condições impulsiona a confiabilidade e melhoras no processo

O monitoramento das condições é a ciência e a prática de monitorar informações-chave para alertar, prever e evitar problemas. De certa forma, o monitoramento de condições é uma das aplicações originais de 'big data' na indústria.

Os princípios e as práticas do monitoramento de condições podem ser aplicados amplamente a muitas classes de equipamentos e processos. Instrumentos inteligentes e posicionadores de válvulas inteligentes proporcionam informações sobre as condições por toda a fábrica. Mesmo instrumentos 'burros' podem ser efetivamente analisados por ferramentas de software usando dados em tempo real do sistema de controle da fábrica ou historiador de dados.

Abordagens tradicionais de monitoramento de condições consideram, por exemplo, dados de vibração de equipamentos rotativos. Essas informações podem ser, então, automaticamente analisadas para alertar sobre vibração excessiva. A análise detalhada das frequências de vibração pode ser usada também para prever falhas futuras específicas, como rolamento desgastado. Outras informações, como temperaturas de enrolamento do motor, podem ser usadas de maneira preventiva para lidar precocemente com condições operacionais ruins e fazer ajustes para práticas de operação ou manutenção de equipamentos.


Este artigo adota uma visão mais ampla ao descrever como o monitoramento de condições serve para impulsionar ações dirigidas e específicas para melhorar a confiabilidade e o desempenho de controles, equipamento e, em última instância, o processo. Os objetivos vão além da confiabilidade, e lidam com todas as métricas-chave de desempenho da fábrica, incluindo segurança, ambiente, confiabilidade, qualidade e produção.


Práticas de monitoramento de condições

Instrumentos inteligentes e posicionadores de válvulas inteligentes trazem consigo um software de diagnóstico. Esses dispositivos relatam e resumem suas condições usando comunicações e meios de relatório padrão da indústria.A instrumentação e os controles são o ponto de partida para o monitoramento de condições. Eles são os sentidos e o 'sistema nervoso central' da fábrica. É necessário ter informações confiáveis e precisas como base para qualquer esforço de monitoramento, já que, se as medições forem imprecisas, ruidosas ou falhas, então esses esforços serão mal-sucedidos. Da mesma forma, se os controles regulatórios de base são realizados insatisfatoriamente ou de maneira instável, então torna-se difícil, ou impossível, monitorar os equipamentos e o processo. De uma maneira bastante supreendente, a maior parte das fábricas sofre com problemas significativos com a camada-base de instrumentação e controles.

O monitoramento de condições não deve ser puramente uma função do departamento de manutenção. Alguns funcionários podem, e devem, ser afetados pelas ações resultantes da análise de monitoramento de condições. Enquanto mecânicos podem precisar investigar um motor, técnicos de instrumentos reparam válvulas, engenheiros de controle realizam ajuste de malhas, operadores ajustam o processo e engenheiros de processo fazem mudanças nos procedimentos operacionais.


Monitoramento de condições para instrumentação e controles

O Mapa de Interação de Processo identifica causas profundas de perturbações complexas dos processos. As cores fortes indicam fortes correlações entre as possíveis causas e uma perturbação do processo conhecida.Ganhos imensos foram feitos em anos recentes com o monitoramento de equipamentos e de controles. Duas tecnologias impulsionaram isso: válvulas / instrumentos inteligentes e monitoramento do desempenho da malha de controle. Essas tecnologias permitiram ver a saúde e o desempenho do 'sistema nervoso central' da fábrica, enquanto destacavam onde a maior parte das fábricas possuem oportunidades significativas de melhoria.

Muitas fábricas estão operando com mais de 20% de seus controles em operação manual, com até 5% dos instrumentos dando sinais de avaria e 30% das válvulas com falhas mecânicas significativas. Enquanto as fábricas conseguem continuar a trabalhar nessas condições, é uma situação obviamente abaixo do ideal, e a ação corretiva dessas falhas pode levar a grandes ganhos comerciais.

O monitoramento de condições identificou uma válvula travada. O processo solicita que o fluxo seja definido de acordo com um conjunto predeterminado de valores; no entanto, a válvula está travando. Então, o controle continua a tentar abrir ou fechar a válvula. Isso claramente perturba o processo com um fluxo oscilante e desgasta a válvula com movimentos excessivos. Uma simples inspeção identificou o problema como sendo baixo fornecimento de pressão de ar para a válvula. A ação corretiva, ajustar o regulador de fornecimento de ar, poderia ser feita em poucos minutos, com apenas um pequeno investimento de tempo.

Reparos simples que previnem paralisações não planejadas representam o mais alto retorno sobre investimentos de toda a operação.


Monitoramento de condições dos equipamentos

Além do equipamento rotativo mencionado acima, há muitas outras formas de monitoramento de equipamentos em uso. Cada tipo de equipamento pode precisar de um tipo específico de monitoramento; no entanto, há alguns temas comuns:

  • Monitorar horas de operação.
  • Monitorar em relação à capacidade do projeto.
  • Monitoramento de condições ambientais, como temperatura e umidade.
  • Monitoramento de vibração. 

Além dessas métricas comuns, cada peça especializada do equipamento pode ter sua própria forma de monitoramento:

  • Trocadores de calor podem monitorar quedas de pressão e taxas de depósitos.
  • Técnicas de termografia por infravermelho podem detectar conexões de cabeamento soltas, bem como problemas com rolamentos e acoplamentos.
  • A análise de fluídos de lubrificação podem detectar desgaste de componentes.
  • Métodos de ultrassom podem detectar problemas com sistemas mecânicos ou fluxos de fluidos.

 

Monitoramento de condições do processo

O monitoramento de condições impulsiona e prioriza ações de correção que evitam interrupções nos negócios.O processo operacional é geralmente monitorado de perto pelas operações. Métricas-chave de desempenho, como taxa de produção, qualidade e tempo produtivo, são acompanhadas, traçadas tendências e revisadas diariamente. O monitoramento de condições mais detalhado agora está virando norma nas indústrias de processamento. O acompanhamento de 'janelas' ou de 'envelopes' operacionais proporciona um melhor insight nas áreas para a melhora do processo. Tradicionalmente, isso está no domínio dos engenheiros de processo.

Os últimos avanços são ferramentas e técnicas para entender as interações entre processo, equipamento e controles. Afinal de contas, muitos problemas no processo se originam de equipamentos ou instrumentos e questões de controles. O desafio tem sido que o monitoramento de processo, equipamento e controles é realizado separadamente, por departamentos diferentes, sem bons métodos para comparar as informações.

Um exemplo de como isso está mudando são as ferramentas de análise da causa profunda, como o mapa de interação do processo. Isso, e outras ferramentas de análise de big data, entraram na arena do monitoramento de condições, permitindo a fábricas levantarem dados históricos para desenvolver maior insight e compreensão. Além disso, essas ferramentas ajudam na resolução aprimorada de problemas ao determinar de forma clara se uma causa profunda está relacionada ao equipamento, ao processo ou a controles. Isso garante que a equipe correta seja chamada para realizar as ações corretivas adequadas de forma oportuna, evitando tentativa e erro, desperdício ou retrabalho que geralmente seguem os esforços de resolver um problema.

Como começar

É possível que uma fábrica já esteja realizando ao menos algum monitoramento de condições. Instrumentos inteligentes e posicionadores de válvulas inteligentes realizam o monitoramento, e até mesmo um pouco de análise, mas toda a informação do monitoramento de condições está sendo usada de forma efetiva? Os métodos a seguir podem ser usados para alcançar os melhores ganhos do monitoramento de condições:

  • Priorizar: escolher as operações do processo com o maior impacto comercial.
  • Levantamento: fazer bom uso do que já está lá.
  • Consolidar: instalar sistemas para consolidar e compartilhar dados com equipes em diferentes funções.
  • Monitoramento de rotina: dados são inúteis a não ser que alguém os use. Estabeleça práticas comerciais para fazer bom uso das informações.
  • Priorizar novamente: com as informações-chave em mãos, ações/planos de ação devem ser priorizadas de novo.

 

Conclusão

Atualmente, o monitoramento de condições oferece às fábricas muito mais do que apenas verificar a saúde e o desempenho dos instrumentos, equipamentos e processos individualmente. Se usado adequadamente, o monitoramento de condições melhora a inteligência da fábrica e aumenta a confiabilidade e o desempenho. No melhor dos casos, quando todos os dados de controles, equipamentos e processo são sincronizados, a fábrica pode ter toda a vantagem do monitoramento de condições para melhorar muitas de suas outras métricas-chave de desempenho, incluindo segurança, ambiente, confiabilidade, qualidade e produção.


MAIS INFORMAÇÕES

george.buckbee@metso.com

Publicado na revista Hydrocarbon Engineering (Engenharia de Hidrocarbonetos) de julho de 2016 como 'The Drive to Success' ('A Estrada para o Sucesso')

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