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Obtendo melhorias de OEE

A implementação de métodos modernos de monitoramento das condições pode ter um grande impacto positivo na Eficiência Geral do Equipamento (OEE, na sigla em inglês).

O monitoramento das condições é a ciência e a prática de monitorar informações-chave para alertar, prever e evitar problemas.  Exemplos conhecidos incluem o monitoramento da pressão dos pneus do seu carro ou da vibração de grandes motores em instalações industriais.  Alertas e alarmes oferecem alguns diagnósticos específicos que levam a uma ação corretiva (ou seja, para um carro, bombeie ar para encher os pneus), que leva a melhores resultados e operação (ou seja, menor consumo de combustível, redução no desgaste do pneu, direção mais segura em clima úmido).

O potencial de melhorias é ótimo. A maioria das instalações industriais usa apenas uma pequena fração do processo e dados do equipamento disponíveis, enquanto muitos problemas ficam escondidos a olho nu.  Equipamentos grandes e caros recebem muita atenção, enquanto os menores e mais baratos não são tão monitorados. Isso não deveria acontecer, já que até 30% das válvulas de controle, por exemplo, podem melhorar o desempenho do processo apenas com pequenos reparos ou atualizações.

Sensores impulsionam a capacidade de monitoramento das condições

Os sensores estão em todos os lugares. Por exemplo, um novo carro hoje em dia pode ser equipado com pequenas câmeras em todos os lados, sensores ultrassônicos, radares, sensores para detectar passageiros nos bancos e sensores antiaperto no batente da porta. Os sensores são capazes de detectar o controle eletrônico se aproximando do carro, pedestres ou carros se movimentando no caminho do carro e muitos outros eventos. Este nível sensorial não era possível há 10 anos.

Em muitas plantas downstream, os níveis de tecnologia de sensor utilizados também dispararam.  Longe do antigo mundo de 4-20 mA, instrumentos inteligentes e posicionadores de válvulas adicionaram sensores de temperatura, pressão de ar, vibração, etc., a todos os cantos da planta.

Quando usado corretamente, o monitoramento desses pontos de detecção adicionados pode identificar a verdadeira raíz dos problemas de forma mais rápida e precisa do que uma equipe de engenheiros.  Aí mora o potencial para um grande passo em direção à Efetividade Geral do Equipamento (OEE). Mas primeiro, precisamos encontrar uma forma simples e de baixo custo para coletar as informações corretas, filtrá-las e, assim, sugerir a ação corretiva adequada para a pessoa certa.

Monitoramento de condições de baixo custo para instalações existentes

Felizmente, a maior parte das instalações de processamento de hidrocarbonetos já está conectada a esta vasta gama de informações de sensor via Fieldbus, HART e outras redes inteligentes. Os dados entram no sistema de controle e, às vezes, são enviados para um Sistema de Gerenciamento de Ativos (AMS). Mas muitas vezes isso não acontece.

Uma abordagem de baixo custo extrairá os dados através da conexão e integração de objetos (OLE) à Comunicação em Plataforma Aberta (OPC) para controle do processo, e os enviará aos sistemas de software que foram projetados para os diagnósticos e alertas. Quase todos os sistemas de controle modernos oferecem um servidor OPC, ou são capazes de enviar dados para um historiador de processo capacitado para OPC. As soluções em diagnósticos, como o sistema PlantTriage da Metso, podem realizar os diagnósticos e alertas por uma fração do custo de tempo de inatividade inesperado ou incidente de qualidade.

Mesmo os instrumentos tradicionais de 4-20 mA podem oferecer dados suficientes para fornecer pistas de diagnóstico importantes aos sistemas de monitoramento de condição. Por exemplo, os níveis de ruído emitidos por um medidor de vazão podem mudar ao longo da vida útil do equipamento. Certos padrões no nível de ruído podem ser indicadores da falha iminente do sensor. Como resultado do monitoramento dos níveis de ruído para esses padrões, isso pode oferecer uma advertência adiantada de quando realizar um reparo agendado e a substituição do medidor, contribuindo assim para evitar uma falha catastrófica durante a operação.

Todos estes dados disponibilizados recentemente podem ser demais. Um dos aspectos mais importantes do monitoramento de condição é o conceito de filtragem através dos dados para uma ação específica. Em uma refinaria, por exemplo, geralmente existem 2000 ciclos de controle ou mais. Cada ciclo de controle tem um instrumento, um controlador e uma válvula ou bomba de velocidade variável e, após instalar instrumentos inteligentes, haverá dezenas de milhares de pontos de dados. O sistema de monitoramento de condição deve ser capaz de analisar e filtrar as informações, oferecendo conselhos direcionados à equipe específica.

Exemplos de OEE para a melhoria do monitoramento de condição

Exemplo 1: prestando atenção nas válvulas

Neste primeiro exemplo, o monitoramento das condições identificou um novo problema significativo nas válvulas. Através da filtragem técnica e econômica, esse problema foi destacado como o mais importante em toda a planta. Um técnico foi notificado do problema e realizou uma inspeção de campo da válvula. Na inspeção, o técnico descobriu que os parafusos do atuador da válvula haviam se soltado e que, realmente, o atuador mal estava preso.

Se o problema não tivesse sido resolvido no momento, o atuador teria despencado, resultando em uma falha da válvula, e a planta teria sofrido uma parada de linha não planejada, afetando diretamente o OEE. Ao invés disso, o problema foi resolvido imediatamente, apertando-se quatro parafusos e aplicando-se um adesivo selante/superficial. Soluções de baixo custo como essa são costumeiras e simples de serem executadas, principalmente quando o pessoal da fábrica presta atenção às condições corretas.

Exemplo 2: condições de processo detectadas indiretamente

Neste exemplo, uma planta estava sofrendo paradas de linha não planejadas como resultado do acúmulo de material em equipamentos do processo. Ao ser detectado, o problema do acúmulo foi facilmente resolvido desviando o equipamento temporariamente e limpando as linhas. No entanto, a detecção direta do entupimento não foi possível. Esse problema foi resolvido através da observação da variabilidade da medição de fluxo. Quando o entupimento foi iniciado, um medidor de fluxo começou a mostrar medidas irregulares.

Neste caso, foi estabelecido um alerta ao cliente para monitorar a variabilidade da medição de fluxo. Como resultado, os operadores recebem agora um alerta antes que a conexão atinja um estado crítico. As linhas são então lavadas, evitando novas paradas de linha dispendiosas e não planejadas.

Figura 1. Monitor de condição detecta a variabilidade da vazão e envia uma mensagem de alerta para purgar a linha.

Exemplo 3: uma solução simples que traz estabilidade e qualidade

Depois de muitos anos de experiência trabalhando em centenas de plantas em todo o mundo, a Metso descobriu que a estabilidade do processo é afetada por muitos fatores pequenos. A instabilidade do processo pode ter impactos abrangentes sobre os custos de energia, o meio ambiente e a qualidade. Neste exemplo, um alto grau de variabilidade foi atribuído a um problema na válvula de controle. O monitoramento das condições descartou problemas de ajuste e de processo upstream, portanto, os esforços se concentraram na válvula. Uma vez identificado o problema, a solução foi substituir o obturador da válvula durante a parada de linha programada, resultando em uma operação mais suave, controle mais rígido, menos danos à válvula e melhor qualidade no processo.

Figura 2. Apenas substituir o obturador da válvula resultou em melhorias na estabilidade e na qualidade do processo

Monitoramento das condições e "Internet das Coisas"

Para alguns, a distinção entre monitoramento das condições e Internet das Coisas (IoT, na sigla em inglês) pode ser confusa. Na verdade, a IoT pode oferecer uma plataforma para futuros aplicativos de monitoramento das condições. Apesar disso, muitas plantas de processamento de hidrocarbonetos continuam a ter preocupações significativas em relação à segurança cibernética ao conectar dados em tempo real à Internet. No entanto, até que essas preocupações sejam devidamente resolvidas, o uso de sistemas locais com interfaces web seguras para relatórios continuará ajudando a minimizar o problema.

Conclusão

O monitoramento das condições pode ser uma solução eficaz e de baixo custo para melhorar o OEE. As plataformas modernas de sistemas de controle permitem que uma planta e seus operadores tenham acesso a informações profundas e valiosas a partir de seus instrumentos, válvulas, turbomáquinas e outros componentes do processo. Contudo, realizar essas melhorias em OEE não exige apenas a coleta de dados brutos. Também é necessário filtrar o que é útil, fornecer diagnósticos e oferecer informações precisas e direcionadas ao pessoal apropriado para garantir que uma ação corretiva seja tomada. Dessa forma, ações de baixo custo e direcionadas podem ajudar a aumentar a produção, evitar tempo de inatividade não planejado e melhorar a qualidade do produto.

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TEXTO: George Buckbee, gerente Geral, Soluções em Desempenho, Metso

Publicado com a permissão da revista Hydrocarbon Engineering de agosto de 2017.

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