Relatório Final ABAST16 v5 - prominp

Transcrição

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RELATÓRIO FINAL
COMITÊ SETORIAL:
RF-ABAST-16
FOLHA:
ABAST
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COORDENADOR DO COMITÊ SETORIAL:
ENTIDADE:
Luiz Alberto Gaspar Domingues
Petrobras
COORDENADOR DO PROJETO:
ENTIDADE:
Maucir de Almeida
CÓDIGO DO PROJETO:
Petrobras
TÍTULO DO DOCUMENTO:
RELATÓRO FINAL - PROJETO ABAST-16
ABAST-16
NOME DO PROJETO:
ESTRUTURAÇÃO DO CETAI – CENTRO DE EXCELÊNCIA EM TECNOLOGIA DE APLICAÇÃO EM
AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL
ÍNDICE DE REVISÕES
REV
0
DESCRIÇÃO E/OU FOLHAS ATINGIDAS
EMISSÃO ORIGINAL
REV. 0
REV. A
REV. B
REV. C
CONTROLE
DATA
ASSINATURA
DATA
ASSINATURA
DATA
ASSINATURA
EMISSÃO
(Coordenador do
Projeto)
APROVAÇÃO
(Coordenador do
Comitê Setorial)
As aprovações abaixo serão aplicáveis quando da emissão dos produtos finais
APROVAÇÃO
(Coordenador
Executivo)
APROVAÇÃO
(Coordenador do
Comitê Executivo)
DATA
ASSINATURA
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FOLHA:
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RELATÓRIO FINAL – PROJETO ABAST-16
ÍNDICE
1
HISTÓRICO ..................................................................................................................... 4
1.1
ANTECEDENTES AO PROMINP ........................................................................................................................ 4
1.2
APÓS O PROMINP ................................................................................................................................................ 6
2
2.1
DIRECIONAMENTO ESTRATÉGICO.............................................................................. 8
VISÃO ....................................................................................................................................................................... 8
MISSÃO.................................................................................................................................................................................. 9
3
PROJETOS ESTRUTURANTES ................................................................................... 11
3.1
OTIMIZAÇÃO E CONFIABILIDADE DE SISTEMAS DE CONTROLE AVANÇADO ................................ 11
3.2
CURSOS DE ESPECIALIZAÇÃO EM CONTROLE E OTIMIZAÇÃO DE PROCESSOS ......................... 13
3.3
AVALIAÇÃO DE ANALISADOR ON-LINE PARA RTO.................................................................................. 14
3.4
DESENVOLVIMENTO DE UM CONTROLADOR ROBUSTO PARA PROCESSOS DE REFINO ......... 15
3.5
DESENVOLVIMENTO DO SIMULADOR DE REFORMA CATALÍTICA..................................................... 16
3.6
INFRAESTRUTURA PARA O CETAI................................................................................................................ 16
3.7
OTIMIZAÇÃO EM TEMPO REAL DE UNIDADES FCC................................................................................. 17
3.8
PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO ............................................................................................................ 17
4
PROJETOS ESTRATÉGICOS....................................................................................... 19
4.1
TREINAMENTO EM AUTOMAÇÃO – CEFET-PR.......................................................................................... 19
4.2
DESENVOLVIMENTO DE ANALISADOR NIR EM LINHA – UNICAMP - PROREC ................................ 20
4.3
OTIMIZAÇÃO EM TEMPO REAL DINÂMICA ................................................................................................. 21
4.4
WIRELESS - INFORMAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO ELETRÔNICA PARA AUTOMAÇÃO DE
PROCEDIMENTOS DE CAMPO ...................................................................................................................................... 22
Relatório Final do Projeto ABAST-16
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4.5
5
GOMM .................................................................................................................................................................... 23
INVESTIMENTOS .......................................................................................................... 26
RECURSOS INVESTIDOS ................................................................................................................................................ 26
6
RECOMENDAÇÕES...................................................................................................... 27
ESTRUTURAR O CONSELHO GESTOR....................................................................................................................... 27
APROVAR O REGIMENTO INTERNO............................................................................................................................ 27
ESTRUTURAR O NOVO COMITÊ EXECUTIVO........................................................................................................... 27
RENOVAR O TERMO DE COOPERAÇÃO COM A FUSP .......................................................................................... 27
ANALISAR, REVISAR E APROVAR O PLANO TÁTICO DO CETAI......................................................................... 27
7
ANEXO 1 - PROPOSTA DE REGIMENTO INTERNO DO CETAI................................. 28
8
ANEXO 2 - PROPOSTA DE PLANO DE AÇÃO DO CETAI ......................................... 30
A2.1 - PLANO DE AÇÃO ................................................................................................................................................... 30
A2.2 – RECURSOS HUMANOS NECESSÁRIOS ......................................................................................................... 32
9
ANEXO 3 - ATA DE REUNIÃO DO CONSELHO GESTOR DO CETAI........................ 33
10
ANEXO 4 – EMENTA DO CACOP - CURSO AVANÇADO EM CONTROLE E
OTIMIZAÇÃO DE PROCESSOS (CACOP) .......................................................................... 34
16 a 20/04/2007 - Pré-requisito: nenhum....................................................................................................................... 34
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1 HISTÓRICO
1.1 ANTECEDENTES AO PROMINP
Pode-se dizer que a história da área de aplicações em automação industrial na PETROBRAS teve
início em 1986 com a adoção de uma política de troca de instrumentação obsoleta, pneumática e
eletrônica analógica, por eletrônica digital e por oportunidades em novas instalações. Em 1989, este
conceito foi revisto, com a emissão de um Plano Diretor de Automação Industrial - PDAI, voltado para
a atratividade dos investimentos em automação. A formação de recursos humanos foi priorizada com a
organização de diversos cursos de Especialização em Automação e Controle Avançado de 440 horas
com a Universidade de São Paulo (USP), com a Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ) e com
a Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG) no período de 1988 a 1994. Na USP foram
organizados três cursos com o Departamento de Engenharia Química, mais especificamente o
Laboratório de Simulação e Controle de Processos. Na UFRJ foram organizados três cursos com o
Programa de Engenharia Química da Coordenação de Programas de Pós-Graduação de Engenharia
(PEQ/COPPE). Na UFMG foi organizado um curso com o Departamento de Engenharia Elétrica. Ao
todo estes cursos formaram uma massa crítica de conhecimento na Empresa com 79 especialistas.
No início da década de 90 observou-se que, apesar da capacitação na PETROBRAS ter atingido um
alto nível, havia poucas aplicações de automação industrial em andamento no Refino, resumindo-se a
algumas experiências desenvolvidas de maneira isolada na Refinaria Presidente Bernardes de Cubatão.
Além disso, os grandes investimentos previstos na substituição de instrumentação analógica por digital
faziam antever grandes oportunidades de implantação de estratégias de controle avançado. Por esta
razão, fazia-se necessário um esforço de coordenação para que os investimentos em capacitação
gerassem os resultados desejados. Assim, decidiu-se criar um grupo de trabalho com alguns
profissionais de refinarias com o objetivo de estudar, desenvolver e aplicar estratégias de controle
avançado no refino.
O núcleo de automação industrial foi então criado em 1992, como um grupo de trabalho temporário,
sediado na então DIRINF-SP (atual TI-SPS) com engenheiros da RPBC, Refinaria Henrique Lage
(REVAP) e Refinaria de Paulínia (REPLAN), totalizando 4 profissionais. Por algum tempo juntaramse a eles mais um engenheiro da SEDE e um da REPLAN. Os objetivos definidos naquela ocasião
foram:
•
•
•
Participação no projeto de controle avançado da REVAP/U-210, que estava sendo contratado
junto à empresa americana PROFIMATICS (posteriormente absorvida pela HONEYWELL),
prevendo total transferência da tecnologia empregada;
Desenvolvimento de um controlador multivariável da PETROBRAS, dentro de um programa
de capacitação realizado na forma de mestrados na USP;
Implantação dos resultados obtidos na transferência de tecnologia e nos mestrados em projetos
de controle para unidades da RPBC, REVAP e REPLAN.
Os objetivos foram integralmente alcançados após 2 anos e os profissionais participantes do grupo de
trabalho (Núcleo de Controle Avançado - NCA) foram transferidos para a sede, porém fisicamente
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instalados na RPBC. Esta localização foi escolhida na época por apresentar menores custos financeiros
para a empresa e menores deslocamentos por parte dos funcionários. Desta forma as referências ao
núcleo, no contexto formal, dizem respeito a um grupo vinculado ao então DEPIN.
O núcleo operou então com 3 de seus membros originais, tendo realizado projetos em praticamente
todas as refinarias: RPBC, REVAP, REPLAN, Refinaria Alberto Pasqualini (REFAP), Refinaria
Duque de Caxias (REDUC), Refinaria Landulpho Alves (RLAM), Refinaria Gabriel Passos (REGAP)
e Refinaria Getúlio Vargas (REPAR).
Em 1996 a experiência em termos de aplicações de controle avançado foi consolidada na forma de um
produto, o SICON, que facilitou e agilizou a execução dos projetos nas unidades.
O grau de sucesso da estratégia desenvolvida e implementada pela PETROBRAS foi evidenciado por
vários fatos, entre os quais podemos citar:
•
•
•
Opinião de consultor de renome internacional (Dr. Zak Friedman), que avaliou os projetos de
controle avançado da PETROBRAS em 1994;
Situação da REDUC/U-1250 onde um projeto efetuado pela empresa DMCC (atual ASPEN),
considerada a melhor do mundo nesta tecnologia, apresentou sucessivos problemas que quase
inviabilizaram a sua utilização. Após a substituição do controlador da DMCC pelo da
PETROBRAS o sistema passou a funcionar com bom desempenho;
Comercialização do SICON. O controlador da PETROBRAS foi implementado nos reatores de
polimerização (Linha C) da RHODIA-STER de Poços de Caldas - MG.
Em julho de 1997, a antiga GETEP (atual AB-RE/TR) assinou um convênio com a FUSP – Fundação
de Apoio à Universidade de São Paulo – para a realização de atividades de P&D, capacitação a suporte
às atividades do Núcleo de Controle Avançado. Com este convênio, que contou também com recursos
da FAPESP, a área de atuação deste núcleo foi expandida passando a incorporar o desenvolvimento de
tecnologia de otimização em tempo real (RTO), além de planejamento e programação de produção e
técnicas de inteligência artificial. Para viabilizar a execução das atividades previstas no convênio, o
núcleo foi transferido para instalações na Universidade de São Paulo, preparadas com este fim. O
convênio representou um redirecionamento das atividades do núcleo, que voltou a priorizar atividades
de P&D com o objetivo de viabilizar um novo salto tecnológico através da incorporação da tecnologia
de RTO ao seu portfólio.
Considerando os resultados obtidos pelo NCA, o AB-RE solicitou à Diretoria, através do DIP
341 de 16 de outubro de 2000, autorização para criação do Centro de Excelência em Tecnologia de
Aplicação em Automação Industrial. A proposição foi aprovada e comunicada através da ata D.E.
4.277, item 5, de 26/outubro/2000
Apesar disso, com o encerramento do convênio com a USP em 31 de outubro de 2000, o NCA
foi extinto e seus profissionais transferidos para a sede da Petrobras no ano seguinte. Assim a criação
do Centro de Excelência ficou praticamente sem efeito. Uma das poucas atividades significativas que
foram levadas adiante foi a realização na USP do curso de Especialização em Controle e Otimização
de Processos Químicos, iniciado em 27/01/2003 e para o qual contamos com recursos da Universidade
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Petrobras. Foram realizadas 2 turmas do citado curso, tendo-se treinado 26 profissionais da Petrobras
(nomes no Apêndice 1).
A partir de 2003 buscou-se estruturar o Centro de Excelência, denominado provisoriamente de
CETAA, através de ações para estabelecer o seu modelo de gestão. Assim foi criado o Comitê
Executivo com a seguinte composição:
•
•
•
•
•
•
Lincoln F. L. Moro (coordenador executivo) – AB-RE/TR/OT
Antonio Carlos Zanin – AB-RE/TR/OT
Mário César M. M. de Campos – CENPES/EB/AOT
Vítor M. dos Santos Lisboa - E&P/ENGP/IPSA
Antonio Maylinch Teruel – RPBC/OT
Gil Roberto V. Pinheiro – AB-RE/ES/TEIE
Na primeira reunião do comitê, realizada em 13/06/2003, definiram-se algumas ações, entre elas
temos:
•
•
•
Buscar a assinatura de um termo de cooperação com a FUSP para estruturar o Centro;
Realizar ações de divulgação, como criação de uma página na intranet e confecção de
“Folder”;
Realizar um seminário de automação envolvendo empresas internacionais da área.
O termo de cooperação com a FUSP foi assinado em 26 de novembro de 2003, mas pouco pôde ser
feito para realmente implementar o Centro, em função da ausência dos recursos humanos e baixa
disponibilidade de recursos financeiros. Essa dificuldade de mobilização de recursos gerou
iniciativas como o Projeto Estruturante “Desenvolvimento e implantação de controlador
preditivo de horizonte infinito na OXITENO”, cujo objetivo foi o desenvolvimento, em
programas de mestrado e doutorado, de uma tecnologia de controle inovadora, conhecida como
controlador preditivo de horizonte infinito (IHMPC). O sistema de produção de óxido de etileno da
empresa OXITENO apresenta problemas de controle desafiadores e se mostrou adequado para
demonstrar as vantagens do IHMPC. O projeto utilizou financiamento da FINEP e recursos
oriundos da venda de uma licença do sistema SICON para aquela empresa.
1.2 APÓS O PROMINP
A implantação do Centro de Excelência ganhou impulso com a inclusão no PROMINP do projeto
ABAST-16, denominado “Ampliação da Participação da Indústria Nacional de Softwares e
Serviços de Otimização no Refino e Petroquímica”. Esse projeto previa, entre outras atividades, a
elaboração de proposta de modelo de gestão do centro de excelência e forma de integração e
associações com outras unidades tecnológicas, como o LEAD (Laboratório de Engenharia de
Aplicação e desenvolvimento) que o CENPES está implantando.
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O maior esforço foi dedicado à obtenção de recursos para implantação real do CETAI, através de
projetos de P&D e de infra-estrutura. Vários desses projetos foram iniciados tanto no âmbito do
CETAI propriamente dito quanto em instituições que não fazem formalmente parte do mesmo.
Nos capítulos 3 e 4 é feita uma lista desses projetos e apresentado o estado atual dos mesmos.
Em 2007 foi estruturado o conselho gestor do CETAI, sendo que a primeira reunião foi realizada
em 26/02/2007 (ata no anexo)
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2 DIRECIONAMENTO ESTRATÉGICO
2.1 VISÃO
O CETAI é referência mundial em otimização de processos através de aplicações de automação
industrial. É capaz de gerar e implementar tecnologias de vanguarda, que resultam em significativo
aumento da lucratividade das instalações industriais.
A otimização de processos, em especial os processos de refino, se baseia no uso de medições
freqüentes e abrangentes do estado das unidades de processo para gerar uma grande quantidade de
dados. Esses dados são usados em modelos matemáticos e outras ferramentas analíticas que fornecem
uma comparação entre o desempenho atual e o desejado e que permitem planejar o futuro com maior
confiança. Assim, a principal característica da refinaria otimizada é o processo de decisão e atuação
baseado na melhor previsão disponível do futuro, enquanto que o esquema tradicional se caracteriza
por reações ao que acaba de acontecer.
Todo esse processo de decisão se baseia na tecnologia de automação de processos, que é a área
tecnológica que une conhecimentos de engenharia de processos, tecnologia de operação e produção e
tecnologia de sistemas & informação para gerar aplicações que suportam as funções da produção e que
apóiam o atendimento dos objetivos de negócio de uma empresa.
A automação é responsável pelas aplicações (softwares) utilizadas na gestão da produção e coresponsável pela infra-estrutura (hardware) que suporta essas aplicações, que podem ser de dois tipos:
1.
2.
Aplicações que visam melhorar a qualidade da informação. Nesta categoria podemos citar os
bancos de dados de processo, os sistemas de reconciliação de dados e balanço material,
inferências de propriedades físico-químicas etc.;
Aplicações que visam atuar, diretamente ou através de outras aplicações, sobre o processo de
produção. Neste caso temos o controle de processos, a otimização em tempo real etc.
A atuação do CETAI está baseada em um conceito inovador que foi denominado Refinaria Virtual.
Segundo esse conceito, no futuro teremos um modelo matemático dinâmico, representando todos os
equipamentos, fluxos de processo e utilidades e possibilidades de decisão e atuação existentes na
refinaria real. Esse modelo matemático será continuamente ajustado e alimentado com informações
para representar o mais fidedignamente possível o comportamento da refinaria real em termos de
variáveis de processo, qualidade de produtos finais e intermediários, consumo de energia e utilidades
etc. Assim, o modelo pode ser usado para estimar o efeito sobre os resultados da refinaria de decisões
operacionais antes que as mesmas sejam realmente implementadas. Isso permitirá a otimização global
da refinaria praticamente em tempo real.
O modelo permite também a avaliação criteriosa do desempenho da refinaria, pois pode ser
alimentado com condições de operação padronizadas e os resultados comparados com os realmente
obtidos. Adicionalmente, o modelo pode ser usado em atividades off-line como, por exemplo, testes de
corrida virtuais, projetos de modificações e revamps, treinamento etc..
A figura 2.1 mostra de maneira gráfica o conceito de refinaria virtual.
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Maior detalhamento:
Otimização off-line
Modelo1
Modelo2
Modelo3
f(y,u,p)=0
f(y,u,p)=0
f(y,u,p)=0
φ
p
DRTO
model
Inferências
y
Modelo dinâmico
De processo
Modelo:
•controle;
•Treinamento;
•projeto
dy/dt=f(y,u,p)
u
p
adaptação
controle
u
y
Refinaria
Figura 2.1 – Conceito de Refinaria Virtual
MISSÃO
A missão do CETAI é apoiar a Petrobras no emprego do estado da arte da tecnologia de otimização
como um diferencial competitivo.
Para que possa realizar sua missão os seguintes objetivos devem ser buscados:
1.
2.
3.
4.
Dar suporte tecnológico à atividade de otimização do Refino;
Integrar as equipes de toda a Petrobras que trabalham com esse objetivo;
Estabelecer parcerias de longo prazo com empresas de tecnologia e universidades;
Desenvolver, aplicar e garantir a efetividade das tecnologias de otimização;
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5. Fomentar a formação, no país, de uma sólida base de empresas e pesquisadores.
Os seguintes fatores são críticos para que o CETAI possa realizar seus objetivos:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Capacitação dos profissionais (qualidade e quantidade);
Divulgação adequada dos resultados e popularização do conhecimento;
Avaliação e gestão contínua de resultados;
Velocidade na aplicação e desenvolvimento das soluções;
Eficácia das soluções implementadas;
Integração, padronização, ciclo de vida adequado e atualizações fáceis da tecnologia
empregada;
7. Integração das equipes;
8. Tecnologia compatível ou superior aos padrões internacionais.
As atribuições do CETAI, definidas de acordo com sua missão são as seguintes:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Implementar, divulgar e prover assistência técnica aos algoritmos de controle e
otimização.
Desenvolver, implementar e avaliar a efetividade de soluções de planejamento e
programação de produção.
Promover a integração entre as camadas de otimização on-line e off-line.
Planejar e propor novos projetos de P&D.
Coordenar e executar projetos de P&D.
Monitorar a eficácia das soluções de otimização on-line implementadas nas UNs e
atuar para obter melhores resultados.
Transformar os resultados dos projetos de P&D em aplicativos, responsabilizando-se
pelas atualizações, suporte, documentação, assistência técnica etc.
Executar atividades de capacitação e divulgação.
As ações resultantes dessas atribuições serão sempre executadas em consonância com as diretrizes
emitidas pela Gerência de Otimização do AB-RE/TR.
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3 PROJETOS ESTRUTURANTES
Ao longo do projeto PROMINP ABAST-16 vários projetos foram criados, sendo que apenas uma parte
deles faz parte da carteira do CETAI, por estarem cobertos pelo termo de cooperação que deu origem ao
centro. A tabela lista os projetos que compõem essa carteira.
Título do Projeto
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Otimização e confiabilidade
de sistemas de controle
avançado - PROREC
Curso de especialização
em otimização e controle
de processos – TR/OT &
UP
Analisadores on-line para
otimização em tempo real PROREC
Desenvolvimento de um
controlador robusto para
processos de refino PROREC
Desenvolvimento
do
simulador
de
reforma
catalítica - PROREC
Infra-estrutura para o
CETAI - ANP
Otimização em tempo real
de
unidades
FCC
PROREC
Programas
de
Pósgraduação – TR/OT
Desenvolvimento
e
implantação de controlador
preditivo
de
horizonte
infinito na OXITENO FINEP
Início
Término
Status
Coordenador
21/1/05
Ago/08
Andamento
Lincoln F. L.
Moro
01/03/05
28/02/06
Concluído
01/10/05
Dez/07
Andamento
Antonio Carlos
Katata
07/07/05
Jan/08
Andamento
Jose Manuel
Gonzalez
Tubio Perez
19/10/05
Out/07
Andamento
08/06/06
Dez/07
Andamento
01/07/05
Out/07
Andamento
Lincoln
F.L.Moro
02/01/05
-
Andamento
Lincoln
F.L.Moro
01/06/04
10/11/05
Concluído
Antonio Carlos
Zanin
Rogério G.
Herkenhoff
Joyce Stone
De Souza
Aires
Lincoln
F.L.Moro
A seguir é feita uma descrição dos principais projetos estruturantes do CETAI, levando-se em
conta a relevância para os objetivos e priorizando-se os mais recentes.
3.1 OTIMIZAÇÃO
AVANÇADO
E
CONFIABILIDADE
DE
SISTEMAS
DE
CONTROLE
Seguindo o que foi definido no Plano Diretor de Automação Industrial (PDAI89), a Petrobras
desenvolveu a tecnologia de controle preditivo multivariável e a implantou em dezenas de
unidades nas várias refinarias.
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A implantação desses sistemas, chamados de controle avançado, gera benefícios substanciais
para a empresa, estimados em mais de US$ 35.000.000/ano. Apesar disso, análises recentes
indicam que esse benefício é apenas cerca de metade do que pode ser atingido com a utilização
plena das potencialidades da tecnologia. Existem vários fatores que explicam essa diferença:
1. O algoritmo utilizado (Controlador preditivo multivariável linear mono-modelo) é
inadequado para controlar alguns sistemas que apresentam significativas alterações
no comportamento conforme o ponto de operação.
2. Existem inferências de propriedades físico-químicas que, apesar de cruciais para o
adequado controle da unidade, apresentam baixa confiabilidade e aderência aos
resultados analíticos.
3. Alguns sistemas tiveram seu desempenho degradado devido a mudanças em
equipamentos ou no modo de operar das unidades, sem que houvesse a adaptação
dos sistemas de controle a essas alterações. Essa não adaptação pode ser devida à
inadequação do algoritmo atual à novas condições ou por desconhecimento ou falta
de capacitação para efetuá-la.
4. Algumas unidades de processo de grande importância e grande potencial de retorno
não possuem sistemas de controle avançado instalados.
O potencial a ser auferido e os problemas que estão impedindo que tal potencial seja atingido,
justificaram a execução de um projeto P&D para remover tais problemas. O projeto foi incluído na
carteira do PROREC (PD-01186), o qual alocou R$ 1.421.141 para sua execução.
O projeto proposto se constitui das seguintes etapas:
•
•
•
•
•
•
Criação de uma metodologia de avaliação de desempenho de controladores multivariáveis
e inferências, através da consolidação das práticas já existentes e do estudo de novas
formas de avaliação;
Análise do desempenho dos controladores instalados. Essa análise será efetuada
continuamente;
Identificação das causas dos problemas de desempenho destes controladores;
Proposição de soluções para os problemas encontrados, incluindo os associados às
inferências, sintonia, modelos inadequados, não-linearidades (incluindo novos
controladores), integração entre a camada de otimização (PL ou PQ) e a de controle, etc.
Implementação das soluções;
Reavaliação do desempenho dos sistemas modificados.
Como resultado a Petrobras disporá de novos métodos e softwares de avaliação de sistemas de
controle avançado e novos algoritmos de controle e de inferências.
Até o momento os principais resultados do projeto são:
•
Em 22/09/2005 foi assinado contrato com a FUSP (contrato R/3 Contrato: 4600190453 –
com Prazo até 21/09/07) para desenvolvimento de metodologia de avaliação de
controladores preditivos;
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•
•
•
Efetuado desenvolvimento do controlador multivariável para uso em sistemas de mistura
em linha;
Efetuada implantação piloto do sistema de avaliação de controladores regulatórios BRPerfex na REVAP. Esse sistema foi desenvolvido por uma parceria entre a Petrobras e a
empresa TriSolutions (Porto Alegre – RS);
Efetuada licitação por Carta Convite de serviços de implantação de controladores
preditivos multivariáveis.
3.2 CURSOS DE ESPECIALIZAÇÃO EM CONTROLE E OTIMIZAÇÃO DE
PROCESSOS
Foram realizadas duas turmas deste curso, que visou formar profissionais qualificados para exercer
os seguintes tipos de atividade:
1. Análise e solução de problemas envolvendo estruturas de controle/otimização
de sistemas industriais;
2. Implantação de projetos de controle e otimização, incluindo a seleção da
tecnologia a ser implantada;
3. Acompanhamento e diagnóstico de sistemas de controle/otimização, visando a
ampliação ou o aprimoramento do sistema.
Os cursos foram realizados em convênio com a Universidade de São Paulo e tiveram duração
aproximada de 09 meses. As seguintes disciplinas foram incluídas nos cursos:
Módulo
Horas
I
Introdução ao Controle de Processos Químicos Contínuos
36
II Controle Digital de Processos Químicos
36
III Modelagem e Métodos Matemáticos Aplicados à Eng. Química
36
IV Projeto de Controle Clássico e Simulação de Processos
36
V Métodos Estatísticos para Reconciliação de Dados Industriais,
36
Análise de Processos e Monitoramento de Plantas
VI Projeto sobre Reconciliação de Dados, Análise e Monitoramento de
36
Processos Industriais
VII Métodos de Otimização de Processos
36
VIII Projeto sobre Otimização de Processos
36
IX Controle Avançado de Processos
36
X Projeto de Controle Avançado de Processos
36
XI Identificação de Modelos Dinâmicos de Processo
36
XII Projeto de Identificação de Modelos de Processos
36
Total
432
A primeira turma do curso foi realizada no período de 27/01/2003 a 30/04/2004. Os seguintes
profissionais da Petrobras participaram dessa turma:
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2- Alberto Sérgio da Silva BARRIGA (RECAP)
3- Alexandre Meirelles Machado (RLAM)
4- Alexandre Wanderley (REDUC)
5- Antonio Carlos Katata (REVAP)
6- Eduardo Rocha Prado (RLAM)
7- Eriosvaldo Martins de Oliveira (FAFEN-SE)
8- Francisco de Assis Pinto Marques (REMAN)
9- Hildebrando F. de Castro Filho (REVAP)
10- José Henrique França Lucca (RECAP)
11- José Hugo Eder Martins (REMAN)
12- Marcelo Kenji Hassimoto (TI-SP)
13- Paulo Roberto Rocha de Ávila (FAFEN-BA)
14- Sérgio Luiz Ballin (SIX)
15- José Manuel Gonzalez Tubio Perez (Engenharia)
A segunda turma, na qual participaram os 12 profissionais listados abaixo, foi realizada no período de
14/03/2005 a 28/02/2006.
1- Alberto Jamhour (SIX)
2- Edwin Carvalho (REVAP)
3- Fabiano da Mata Almeida (REGAP)
4- Fabiola Adriana Pereira (RPBC)
5- Francisco Romino Ayres Correia (LUBNOR)
6- Jorge Orestes Gomes Pereira (REDUC)
7- Leandro Rossatto (RECAP)
8- Loester Pedro Da Silva Junior (RLAM)
9- Marcos Aurélio Evangelista (REPAR)
10- Maria Laura Pires Rabello (REDUC)
11- Miguel João Borges Filho (CENPES)
12- Roberto Takao Izumi (REVAP)
Atualmente está em andamento a terceira turma do curso, que foi renomeado como CACOP Curso Avançado em Controle e Otimização de Processos (descrição do curso no anexo 4).
3.3 AVALIAÇÃO DE ANALISADOR ON-LINE PARA RTO
Uma das maiores dificuldades que tem impactado negativamente o desempenho dos sistemas de
controle avançado das unidades de destilação atmosférica e vácuo e praticamente impedido a
implantação de sistemas de Otimização em Tempo Real (RTO) nessas unidades está relacionada
ao imperfeito conhecimento das propriedades da carga. A ausência de uma caracterização em
tempo real do petróleo faz também com que as inferências de propriedades físico-químicas
apresentem baixa confiabilidade. Algumas iniciativas já foram tomadas no sentido de sanar essa
dificuldade. Já foi executado um projeto com o objetivo de correlacionar o espectro NIR de
petróleo com propriedades como destilação PEV e densidade, com bons resultados.
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Assim, este projeto visa avaliar a tecnologia que melhor se aplica para caracterização de petróleo e
a influência de analisadores em linha nos sistemas de RTO e Controle Avançado. A caracterização
em tempo real do petróleo permitirá determinar com maior precisão as inferências de propriedades
físico-químicas e rendimentos dos derivados.
Os benefícios esperados estão relacionados à utilização de sistemas de RTO e a um melhor
desempenho das inferências utilizadas pelo controle avançado. Dados de literatura indicam que um
sistema de RTO apresenta benefícios de US$ 0,25/ton de carga. Segundo acompanhamento do
AB-RE/TR/OT (Abastecimento – Refino - Tecnologia do Refino - Otimização) as principais
UDAVs que possuem sistemas de controle avançado apresentam um “gap” de desempenho
equivalente a uma perda de US$ 12 milhões/ano. Estima-se que, pelo menos 30% deste valor seja
devido ao desempenho inadequado das inferências, como resultado de uma caracterização
inadequada da carga.
Este projeto está incluído no PROREC (PD-01189) e deverá se concentrar em duas linhas
principais:
1. Avaliação da tecnologia NIR para caracterização de petróleo. Essa etapa está sendo
executada através de um contrato assinado em 8 de dezembro de 2005 com a FUSP (R/3
4600199753, Org. Compras 0050, valor total de R$ 288.400).
2. Avaliação da tecnologia de ressonância magnética (MRA), que será realizada pela
REVAP.
3.4 DESENVOLVIMENTO DE
PROCESSOS DE REFINO
UM
CONTROLADOR
ROBUSTO
PARA
Este projeto, no qual deverão ser investidos mais de R$ 1.200.000 faz parte do PROREC sob o No
PD-01193 e possui duas vertentes complementares:
1. Desenvolvimento de um controlador robusto aplicado a processos de refino. Um
controlador robusto apresenta comportamento estável, mesmo quando submetido a
variações no comportamento do processo, ou seja, quando o modelo utilizado pelo
controlador representa um comportamento significativamente diferente do comportamento
real do processo.
2. Aplicação do controlador robusto a uma unidade de hidrotratamento e de geração de
hidrogênio.
Para a execução da atividade 1 foi assinado em 7 de julho de 2005 um contrato com a FUSP no
valor de R$ 200.000 e duração prevista de 30 meses. A atividade 2 está sendo executada com
recursos humanos da própria Petrobras.
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3.5 DESENVOLVIMENTO DO SIMULADOR DE REFORMA CATALÍTICA
A Petrobras vem buscando aumentar seu conhecimento sobre o processo de Reforma Catalítica,
tendo em vista que essas unidades deverão assumir um papel de grande importância no esquema
de refino, ao contrário do que se verifica atualmente.
Esse projeto visa desenvolver um modelo estático para esse processo e, para isso, foi feito um
contrato com a FUSP no valor de R$ 323.209. Deste modo, a maior parte do esforço de
desenvolvimento ficará com a universidade, permitindo que os técnicos da Petrobras se dediquem
ao desenvolvimento de modelos de aplicação mais imediata.
3.6 INFRAESTRUTURA PARA O CETAI
O objetivo deste projeto é dotar o CETAI da infra-estrutura básica de instalações físicas, incluindo
obras civis, equipamentos computacionais e de comunicação para que ele possa desenvolver
dentro da USP as atividades previstas no projeto de sua criação.
Desde o seu estabelecimento, o CETAI tem funcionado precariamente usando as instalações do
LSCP – Laboratório de Simulação e Controle de Processos do Departamento de Engenharia
Química da USP. Atualmente, estão em desenvolvimento nessas instalações vários projetos de
P&D custeados pelo programa PROREC, que envolvem a participação de professores da USP,
engenheiros da Petrobras, alguns dos quais desenvolvendo programas de mestrado ou doutorado e
alunos regulares de pós-graduação que desenvolvem dissertações nos temas dos projetos. Alunos
de iniciação científica também estão ligados a esses projetos. Esse grupo de pesquisadores tende a
se tornar ainda mais numeroso com o inicio de outros de projetos que estão dentro do programa de
desenvolvimento da Petrobras. Ressalte-se ainda, que o CETAI, através da Universidade
Corporativa, patrocina o Curso de Especialização em Controle e Otimização de Processos com
duração média de um ano e carga horária de 400h. Cada turma do curso tem a participação de
aproximadamente de 15 engenheiros da Petrobras.
Todas essas atividades justificam a instalação de um espaço próprio para o CETAI de forma que
não haja compartilhamento das instalações regulares da USP nem possíveis conflitos entre as
atividades acadêmicas e as atividades do centro.
Adicionalmente, pretende-se também será instalar o Laboratório de Analisadores in line, dedicado
à pesquisa no uso de técnicas espectroscópicas diversas para analisadores em linha visando a
otimização de processos. O laboratório será dividido em dois locais, um para a pesquisa com os
analisadores em si e outro para a retaguarda analítica necessária para as calibrações e similares.
Pretendemos utilizar dois laboratórios da USP (400m2 em um, 200m2 no outro, aproximadamente)
para isso, que serão reformados e equipados.
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Esse projeto, para o qual foram solicitados R$ 3.930.000, foi incluído na proposta da Rede
Temática de Instrumentação, Automação, Controle e Otimização - IACOT, submetida à ANP em
08/junho/06. Em 04/set/06 ocorreu a aprovação pela ANP, a qual foi publicada no D.O.U. No 170.
A construção da infraestrutura está em andamento com conclusão prevista para dezembro de 2007.
3.7 OTIMIZAÇÃO EM TEMPO REAL DE UNIDADES FCC
A área de Abastecimento da Petrobras vem historicamente implementando aplicativos em tempo
real através de uma estratégia híbrida, envolvendo aquisição de tecnologia de fornecedores
comerciais para subsidiar o desenvolvimento interno. Por exemplo, no caso do controle avançado,
foram adquiridos 3 projetos de fornecedores internacionais para UDAV da REVAP, FCC da
REDUC e U-Coque da REGAP. Com base nessa experiência, foi desenvolvida e implementada a
tecnologia Petrobras nas outras unidades.
Pretende-se agora utilizar a mesma estratégia no caso da Otimização em Tempo Real (RTO). Já
está em andamento um projeto para validação desta tecnologia através de um projeto na UDAVREVAP fornecido pela ASPENTECH. Pretendemos agora validar a tecnologia através da
aquisição de um software de RTO e fornecimento de consultoria para que a equipe Petrobras
implemente em uma unidade FCC. Isto se faz necessário, pois as unidades de craqueamento
apresentam desafios únicos, que não serão abordados no projeto da UDAV, entre eles temos a
questão da integração entre o modelo de conversão e os de separação através de destilação.
Esse projeto segue duas linhas em paralelo: uma privilegiando o desenvolvimento interno e a outra
visando basicamente a absorção de conhecimento fornecido por uma empresa de tecnologia.
Assim, seguindo a primeira linha, foi implementado em maio/06, um sistema de RTO na
REVAP/U-220 utilizando modelo FCCSim da KBC integrado com o SICON, software de controle
avançado da Petrobras. Esse sistema está em operação com resultados satisfatórios.
Por outro lado, foi realizada a seleção de um fornecedor para a tecnologia de otimização em tempo
real através de licitação internacional. Essa tecnologia será implantada no FCC da RPBC e, após a
avaliação dos resultados, será feita uma definição das características obrigatórias e desejadas para
um otimizador em tempo real aplicado a unidades de FCC, de modo a subsidiar os futuros
desenvolvimentos no SimCraq-RTO.
Este projeto está também sendo custeado pelo PROREC (PD-01820), que vai investir R$
1.600.000 até o seu término.
3.8 PROGRAMAS DE PÓS-GRADUAÇÃO
O objetivo, neste caso, é dar suporte a programas de pós-graduação (mestrados e doutorados)
desenvolvidos por funcionários da Petrobras em universidades no Brasil e exterior através da
proposição de temas alinhados aos objetivos do CETAI, acompanhamento dos trabalhos e
participação nas bancas e qualificação e defesa. Essa abordagem, que usa programas de pósRelatório Final do Projeto ABAST-16
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graduação de funcionários alinhados às necessidades de desenvolvimento, tem-se mostrado muito
positiva para a absorção de novas tecnologias. Na prática, há dificuldades com relação ao
alinhamento dos prazos dos projetos industriais com os prazos acadêmicos, em geral mais
dilatados, mas a evolução da tecnologia de controle e otimização na Petrobras é resultado, em
grande parte, de programas de mestrado e doutorado efetuados por funcionários. Pode-se, por
exemplo, citar as seguintes Teses e Dissertações:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
CONTROLE PREDITIVO ROBUSTO COM REALIMENTAÇÃO DE SAÍDA. José
Manuel G. Tubio Perez. USP 2006;
IDENTIFICAÇÃO DE SISTEMAS EM MALHA FECHADA USANDO
CONTROLADOR PREDITIVO MULTIVARIÁVEL. Filipe C. P. Dos Reis Miranda. USP
2005;
MODELAGEM E CONTROLE DE NÍVEL DO TUBULÃO DE UMA CALDEIRA DE
VAPOR AQUATUBULAR DE UMA REFINARIA DE PETRÓLEO. Francisco de Assis
Pinto Marques. COPPE 2005.
CONTROLE PREDITIVO DE HORIZONTE INFINITO PARA PROCESSOS
INTEGRADORES COM TEMPO MORTO. Oswaldo Luiz Carrapiço. USP 2004.
IMPLANTAÇÃO DE UM CONTROLADOR MULTIMODELOS EM UMA COLUNA
DEPROPANIZADORA INDUSTRIAL. Carlos Roberto Porfírio. USP 2001
REFINERY SCHEDULING. Marcus Vinicius de O. Magalhães. Imperial College 2004.
IMPLEMENTAÇÃO INDUSTRIAL DE UM OTIMIZADOR EM TEMPO REAL.
Antonio carlos Zanin. USP 2002
APLICAÇÃO DE TÉCNICAS DE PROGRAMAÇÀO MISTA-INTEIRA NÃO-LINEAR
PARA PROGRAMAÇÃO DE PRODUÇÀO EM REFINARIAS DE PETRÓLEO. Paulo
R. Smania. USP 2002.
PROGRAMAÇÃO DE PRODUÇÃO OTIMIZADA DE MISTURAS DE PRODUTOS
NA INDÚSTRIA DO PETRÓLEO. Jades Marques de Miranda. UNIFEI 2001.
UTILIZAÇÃO DE ALGORITMOS GENÉTICOS PARA SOLUÇÃO DE PROBLEMAS
DE PROGRAMAÇÃO DE PRODUÇÃO DE UMA REFINARIA DE PETRÓLEO. Herval
P. de Castro. UFSC 2001.
TÉCNICAS DE OTIMIZAÇÃO MISTA INTEIRA PARA O PLANEJAMENTO E
PROGRAMAÇÃO DE PRODUÇÃO EM REFINARIAS DE PETRÓLEO. Lincoln F.L.
Moro. USP 2000.
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4 PROJETOS ESTRATÉGICOS
Nesta seção serão apresentados os projetos que foram criados e/ou apoiados pelo PROMINP
ABAST-16, mas que não são considerados parte da carteira do CETAI por estarem cobertos pelo
termo de cooperação do centro. No entanto, estes projetos abrem espaço para uma integração futura
das entidades envolvidas ao CETAI.
Título do Projeto
1
2
3
4
5
Treinamento em automação –
CEFET-PR
Desenvolvimento de analisador
NIR em linha – UNICAMP PROREC
Otimização em tempo real
dinâmica - PROREC
Informação
e
Identificação
eletrônica para Automação de
procedimentos de campo
GOMM – Gerenciador de
Operações de movimentação e
mistura
Início
Término
Status
08/08/05
Nov/06
Andamento
01/07/05
Dez/07
Andamento
01/02/05
Jun/08
Andamento
10/4/05
Abr/07
Andamento
1/4/04
Jul/07
Andamento
Coordenador
Clovis De
Almeida
Junior
Aerenton
Ferreira
Bueno
Euclides
Almeida Neto
Mário Mello
Massa de
Campos
Ana Clélia
Ferreira
4.1 TREINAMENTO EM AUTOMAÇÃO – CEFET-PR
A UN-REPAR, assim como outras refinarias, possui atualmente equipamentos de SDCD da
empresa ABB, que são usados para o controle de suas unidades.
A implantação e configuração desses sistemas é uma etapa intensiva no uso de mão de obra de
alta capacitação, cuja disponibilidade no Brasil é baixa. Isto se deve ao fato de que a demanda
contínua por essa mão de obra não é muito elevada, ficando aquecida apenas quando são
implementados novos sistemas de SDCD de médio e grande porte. Sendo assim a ABB, da mesma
maneira que outras empresas que fornecem esse tipo de sistema (Emerson, Metso, Yokogawa,
Honeywell etc), não conseguem justificar o treinamento e contratação de mão de obra nacional
para utilização nessas instalações, sendo mais vantajoso trazer técnicos do exterior quando
necessário.
Além disso, alguns trabalhos, como configurações, confecção de telas, implementação de
lógicas, etc., são bem mais difíceis quando os executantes não estão familiarizados com os padrões
e convenções do sistema Petrobras, levando a demanda intensa dos recursos humanos próprios
para adequar as configurações e verificar a qualidade dos trabalhos.
Considerando que a execução dos novos projetos na REPAR, onde os investimentos até 2009
superarão um bilhão de dólares, implicará na necessidade de se dispor de profissionais habilitados
na instalação e configuração dos sistemas digitais e com conhecimento das nossas instalações e
práticas, buscou-se uma alternativa para promover essa capacitação.
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Dessa forma discutiu-se com o CEFET-PR a formatação de um treinamento em automação para
alunos de graduação em engenharia. O curso seria ministrado pelo CEFET-PR e pela ABB que,
além de instrutor, também forneceria os equipamentos, material didático e softwares. A turma,
após este treinamento, participará de um projeto de automação na REPAR onde será feita a
consolidação dos conhecimentos adquiridos nos cursos. À Petrobras coube custear bolsas para os
alunos e complementação salarial para os professores do CEFET-PR envolvidos no treinamento.
Para regular os repasses e definir os parâmetros de execução do treinamento, foi assinado um
convênio entre a UN-REPAR, o CEFET-PR e a Fundação de Apoio à Educação, Pesquisa e
Desenvolvimento Científico e Tecnológico do CEFET-PR.
4.2 DESENVOLVIMENTO DE ANALISADOR NIR EM LINHA – UNICAMP PROREC
Este projeto pretende obter um protótipo plenamente funcional de um analisador NIR para
aplicação imediata em refinaria.
O analisador será construído nos laboratórios do Instituto de Química (IQ) da UNICAMP,
utilizando materiais de procedência nacional ou importada, adquiridos pelo IQ. O instrumento
deve ser constituído de uma fonte de radiação infravermelho, dispositivo seletor de comprimento
de onda, suporte de cela para amostras líquidas, detector, processador de sinal e dispositivo de
processamento (computador). As características de desempenho do instrumento deverão ser tais
que permitam a análise de óleo diesel e gasolina, com ênfase no intervalo espectral de 5.000 a
4.000 cm-1. O instrumento deverá ser conectado a um microcomputador, com um software capaz
de controlá-lo, adquirir e processar espectros e calcular propriedades da amostra analisada,
utilizando arquivos de calibração multivariada desenvolvidos através de programas comerciais
como o Unscrambler ou Pirouette.
O protótipo de bancada deverá ser avaliado quanto à precisão e exatidão das determinações, bem
como à sua disponibilidade. Deverão ser determinadas a resolução e a reprodutibilidade espectral e
a relação sinal-ruído e estabilidade em longo prazo do instrumento. Para a avaliação do
desempenho do instrumento para a previsão de propriedades, serão desenvolvidas calibrações
multivariadas por meio da análise de um conjunto de amostras de gasolina ou óleo diesel. Um
conjunto externo de validação será utilizado para a determinação da precisão e exatidão dos
valores preditos. Tais parâmetros deverão ser comparados aos valores típicos de desempenho
obtidos por instrumentos comerciais, conforme relatados em artigos científicos ou relatórios
técnicos. A disponibilidade será determinada através de um teste de operação contínua, num
sistema fechado de circulação de amostra por período não inferior a dez dias.
Em seguida o protótipo do analisador de bancada, já avaliado e aprovado nos testes da etapa
anterior, será adaptado para ser instalado em uma unidade industrial, visando sua utilização como
analisador de processo.
A adequação do instrumento envolve a instalação de um sistema capaz de adquirir a amostra
proveniente do processo, bem como uma mistura de referência, além de tolueno, pentano e ar
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comprimido para limpeza periódica da cela. Deverá incluir um sistema de válvulas que permita a
seleção automatizada (controlada por um microcomputador) da corrente de interesse para
introdução na cela, sua permanência nela durante a aquisição do espectro e seu descarte. Deverá
incluir também um sistema adequado para condicionamento da temperatura da amostra. O sistema
deverá estar acondicionado em um gabinete vedado e pressurizado para atender às exigências da
classificação de área do local onde será instalado. O instrumento deverá ser controlado por um
microcomputador, que também deverá receber o sinal espectral, processá-lo utilizando calibrações
multivariadas e fornecer o resultado das previsões a um CLP (Controlador Lógico Programável)
por meio de uma interface com protocolo MODBUS.
Após a adequação ao uso industrial o protótipo será instalado na refinaria Henrique Lage
(REVAP) e efetuada nova avaliação do desempenho do analisador em condições reais. Para isso o
analisador de processo deverá ser transportado até a refinaria Henrique Lage (REVAP), em São
José dos Campos, e será instalado no interior de um container com ar condicionado já existente.
Deverão ser feitas as interligações com o sistema de amostragem existente para obtenção da
amostra de processo, além das demais correntes para referência e limpeza periódica da cela. O
microcomputador acoplado será interligado ao PLC para envio dos resultados através de
MODBUS. O analisador deverá operar continuamente por um período de 30 dias, em paralelo
com um analisador comercial já existente, utilizando os modelos de calibração multivariada
desenvolvidos na etapa 1. Serão repetidos os testes para avaliação do desempenho do instrumento
(realizados na etapa 2), utilizando amostras reais de processo, quanto à precisão e exatidão dos
resultados previstos, bem com quanto à disponibilidade.
Após a avaliação industrial será elaborada uma especificação técnica, informando com detalhes os
materiais utilizados na construção do protótipo, suas especificações comerciais, dimensões etc.,
para permitir a construção de um novo analisador similar ao protótipo desenvolvido. Também
deverá ser elaborado um relatório final do trabalho desenvolvido, descrevendo os resultados
obtidos, dificuldades encontradas, recomendações e conclusões.
Para execução do projeto foi assinado em 18/10/2005 um convênio entre PETROBRAS/REVAP
e UNICAMP através da FUNCAMP. Esse contrato prevê um aporte de R$ 610.000,00 e seu
término está previsto para 31/12/2007.
4.3 OTIMIZAÇÃO EM TEMPO REAL DINÂMICA
O foco deste trabalho é o desenvolvimento de um otimizador dinâmico em tempo real (D-RTO Dynamic Real Time Optimization), tecnologia que vem tendo a atenção das universidades no
mundo e de empresas de automação. Atualmente há duas linhas de técnicas de RTO, que são as
baseadas em modelos seqüenciais modulares ou em equações abertas. Como a Petrobras já
desenvolve sistemas de RTO usando modelos seqüenciais modulares, este projeto deverá utilizar a
abordagem de equações abertas. Isto permitirá formar um juízo de valor quanto a aplicabilidade de
cada técnica. Além disso, este projeto contribuirá para o desenvolvimento da solução final de RTO
da Petrobras e, também, representará um salto tecnológico em direção ao estado da arte das
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técnicas de otimização em tempo real. Como suporte a este desenvolvimento, iremos contar com a
co-orientação de pesquisadores de dois centros importantes no mundo. O desenvolvimento de
métodos de otimização do projeto, deverá ser feito com apoio de pesquisadores da Carnegie
Mellon University - Pittsburg - EUA, enquanto que a implementação e teste da DRTO contará
com apoio da Aachen University - Alemanha.
O projeto foi incluído na carteira do PROREC (PD-01204), o qual alocou R$ 592.623,00 para sua
execução.
4.4 WIRELESS - INFORMAÇÃO E IDENTIFICAÇÃO ELETRÔNICA PARA
AUTOMAÇÃO DE PROCEDIMENTOS DE CAMPO
A automação de procedimentos é fundamental para garantir a confiabilidade operacional das
instalações industriais. Atualmente, praticamente todos os equipamentos de uma planta de
processo, como bombas, compressores, fornos, caldeiras, válvulas motorizadas, estão sendo
equipados com sistemas de automação dedicados a sua partida, parada e a operação. Por outro
lado, uma unidade industrial sempre terá uma série de equipamentos de campo, que não terão uma
supervisão automática. Existirão válvulas manuais, drenos, etc. que dependerão sempre de
informações via rádio para que o operador de painel tome conhecimento dos seus estados (aberta,
fechada, sistema drenado, etc.). A principal razão para esta falta de automação é o custo, pois não
existe uma viabilidade econômica para a automação de todos estes equipamentos.
Assim, sempre existirão válvulas manuais no campo, drenos, equipamentos a serem
inspecionados, etc., que dependem da ação do operador no campo. A tecnologia wireless e a
identificação destes equipamentos via etiquetas inteligentes (transponders) permite que os
operadores, com apoio de computadores de mão (PDAs), sigam um procedimento registrado,
informem uma ação executada para o operador de painel, sejam informados sobre a válvula correta
a ser aberta etc., tudo isto em tempo real.
Assim um sistema de informação e identificação eletrônica para automação de procedimentos de
campo permite uniformizar os procedimentos de partida, parada e de operação, contribuindo para
minimizar os riscos de uma atuação indevida no processo, que poderia levar um equipamento ou
sistema a operar em uma região indesejável. Como exemplos, poderíamos citar: o
transbordamento de um tanque, a contaminação de um produto, a abertura de uma válvula de
segurança, etc. Estes eventos poderiam colocar em risco o meio ambiente, as pessoas e as
instalações industriais. Portanto, podemos afirmar que estes sistemas de automação contribuem ao
final para o aumento da continuidade operacional e da segurança geral do processo, na qualidade
do produto e na confiabilidade operacional das instalações industriais.
O projeto wireless está sendo aplicado na área de “Transferência e Estocagem - TE” da RECAP. O
objetivo é a implantação de um sistema informatizado de apoio às operações de campo (manuais),
que seja extensível a todas as áreas (Refino, Utilidades e Transferência e Estocagem) permitindo
um maior controle sobre as mesmas e suprindo os usuários com informações em tempo real de
maneira a melhorar o desempenho e a segurança de sua atividade. Além disso, a implantação do
sistema permitirá realizar o controle das operações e possibilitará que rotinas não automatizadas
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possam ser executadas de forma eficaz, com total rastreabilidade do processo, reduzindo e ou
eliminando erros, assegurando a qualidade dos produtos e execução das manobras operacionais.
O modelo adotado de automação de procedimentos para estas operações manuais é a utilização da
tecnologia wireless associada com a identificação de cada um destes equipamentos com um
“transponder”, que é um componente básico da tecnologia RFID (“Radio Frequency
IDentification”). Neste caso cada válvula, dreno, equipamento, alinhamento manual etc., seria
identificado com uma etiqueta, que é o “transponder”. Este dispositivo permite que se salvem
informações tais como os dados de processo do equipamento, histórico de manutenção, o estado
atual da válvula (aberta ou fechada), etc.
A importância de se identificar cada equipamento é permitir que o operador de campo leia com o
seu computador de mão (PDA – Personal Digital Assistant) estas informações gravadas no
transponder e verifique se a válvula que ele deve abrir é realmente aquela que ele está preste a
abrir. Como o PDA se comunica via wireless com a sala de controle, o operador de painel também
pode intervir e evitar uma operação errada.
O sistema também permite que o supervisor passe a receber e acompanhar o estado de diversos
sistemas manuais, inclusive se uma drenagem foi ou não realizada, quando ela foi realizada, etc.
Isto é, quando o operador de campo confirma o novo estado de uma válvula no seu PDA, esta
informação será automaticamente atualizada no sistema supervisório, fazendo com que o operador
de painel tenha dados mais consistentes e uma visão mais clara do estado atual da planta
industrial.
Existirá, portanto, um sistema para gerenciar as tarefas dos operadores de campo, através do qual
os operadores de painel podem demandar a execução de novas tarefas. Será possível também
configurar operações de rotina, que serão solicitadas ao operador segundo uma programação
predefinida. Este gerenciador será também responsável por fornecer as informações para o SDCD
via um servidor OPC.
Este projeto faz parte da carteira do PROREC como PD-01196, sendo que foram alocados R$
438.332,00 para sua execução.
4.5 GOMM
Os processos de mistura e movimentação estão entre as principais atividades realizadas nos órgãos
operacionais da Petrobras.
O processo de movimentação envolve a criação de uma ordem, a seleção de alinhamentos, o
acompanhamento de transferências de produtos e o monitoramento de linhas, tanques e
quantidades movimentadas.
O processo de mistura engloba o processo de movimentação, e vai além dele, incluindo a
combinação de um conjunto de componentes para formar um produto através de uma “receita”.
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Esta parte do processo demanda otimização e controle rigoroso de variáveis de qualidade e
também variáveis físicas, como vazão e volume.
Atualmente apenas uma pequena parcela das refinarias da Petrobras possui sistemas para
automação dos processos de movimentação e mistura. Na maioria delas a realização desses
processos é manual, sendo o controle geralmente realizado através de planilhas e, portanto, mais
sujeito a erros. Desprovido de ferramentas especializadas, o operador é responsável por controlar
as vazões e variáveis de qualidade, a fim de atingir a especificação adequada do produto produzido
na mistura.
O crescimento contínuo da produção e a constante busca por eficiência operacional tornam crucial
a automação desses processos de movimentação e mistura de produtos em todas as refinarias da
Petrobras.
Foi decidido desenvolver um novo sistema para atender a área de transferência e estocagem. A
decisão se baseou nos seguintes fatores:
Em relação aos sistemas existentes:
•
•
•
•
•
•
•
•
Dificuldades de manutenção;
Grande esforço para customizar os softwares adquiridos de empresas estrangeiras;
Barreiras de língua e distância dificultam o suporte oferecido por estas empresas;
Plataforma atual desatualizada, no caso da REPLAN e REVAP, e custos consideráveis
para migração;
Deficiências nos sistemas atuais para atender características particulares das refinarias da
Petrobras, como a mistura em tanque;
Necessidade de novas funcionalidades como o rastreamento de qualidade;
Utilização de ferramentas e algoritmos de controle e otimização existentes na Petrobras;
Desejo da Petrobras em consolidar o conhecimento adquirido na área em um sistema
corporativo próprio para atender a todos os órgãos operacionais da empresa;
Para as refinarias que não possuem este tipo de sistema:
•
•
•
•
Minimização dos erros;
Melhora da eficiência operacional;
Diminuição do retrabalho;
Maior controle sobre o processo permitindo diminuir a folga.
O sistema para gerenciamento de movimentações e misturas proposto visa substituir os sistemas
atuais e adicionar novas funcionalidades que permitam atender de forma mais completa as
necessidades das refinarias.
Os principais ganhos esperados com o novo sistema são:
•
•
Possibilidade de evolução contínua do sistema;
Escalabilidade, com a implantação do sistema em todas as refinarias;
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•
Maior flexibilidade e maior adequação das funcionalidades às características específicas da
Petrobras e do mercado brasileiro.
Este projeto faz parte da carteira do PROREC como PD-00503, sendo que foram alocados R$
2.307.377 para sua execução.
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5 INVESTIMENTOS
RECURSOS INVESTIDOS
A tabela abaixo mostra os recursos já investidos nos projetos de interesse do CETAI listados
anteriormente. Os dados estão atualizados até 30/11/2006.
Título do Projeto
1
2
3
4
5
6
7
Otimização e confiabilidade de sistemas de
controle avançado - PROREC
Início
Término
Recursos
investidos 30/11/06
21/1/2005
Ago/08
R$ 409.317,00
Curso de especialização em otimização e
controle de processos – TR/OT & UP
1/3/2005 28/2/2006
Analisadores on-line para otimização em
tempo real - PROREC
1/10/2005 Dez/07
Desenvolvimento de um controlador
robusto para processos de refino PROREC
7/7/2005
Jan/08
Desenvolvimento do simulador de reforma
catalítica - PROREC
19/10/2005 Out/07
Infra-estrutura para o CETAI - ANP
8/6/2006
Jun/06
R$ 160.000,00
R$ 350.216,00
R$ 231.064,00
R$ 147.233,57
R$ 22.000,00
Otimização em tempo real de unidades
FCC - PROREC
Programas de Pós-graduação – TR/OT
1/7/2005
2/1/2005
Out/07
-
Desenvolvimento
e
implantação
de
controlador preditivo de horizonte infinito
na OXITENO - FINEP
1/6/2004
10/11/2005
10
Treinamento em automação – CEFET-PR
8/8/2005
Nov/06
R$ 165.360,00
11
Desenvolvimento de analisador NIR em
linha – UNICAMP - PROREC
1/7/2005
Dez/07
R$ 260.000,00
Otimização em tempo real dinâmica PROREC
1/2/2005
Jun/08
R$ 275.485,00
8
9
12
13
14
R$ 117.378,00
Informação e Identificação eletrônica para
Automação de procedimentos de campo
10/4/2005 Abr/07
R$ 292.460,00
GOMM – Gerenciador de Operações de
movimentação e mistura
R$ 2.590.801,00
Total
1/4/2004
Jul/07
R$ 5.021.314,57
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6 RECOMENDAÇÕES
ESTRUTURAR O CONSELHO GESTOR
O conselho gestor do CETAI foi estruturado em 20/10/2006 (DIP AB-RE/TR/OT 113/2006) com
a seguinte composição:
1. Maucir de Almeida - Gerente do AB-RE/TR/OT;
2. Gabriel da Silva Cardoso - Gerente do CENPES/EB/AOT;
3. Ronaldo de Magalhães - Gerente do AB-RE/ES/TEIE.
A primeira reunião desse conselho foi realizada conforme descrito anteriormente. Nesta ocasião
deverão ser analisadas as ações propostas abaixo. A partir daí, esse conselho deve se reunir
periodicamente e atuar segundo as atribuições definidas no regimento Interno.
APROVAR O REGIMENTO INTERNO
O Regimento Interno do CETAI, necessário à adequada estruturação de um Centro, conforme o
relatório do ABAST-12 (Centros e Redes de Excelência - Metodologia) foi aprovado na reunião
do conselho gestor. Esse documento descreve o funcionamento do empreendimento, abrangendo
temas como: sua estrutura, finalidades, papéis de seus integrantes, entre outros.
ESTRUTURAR O NOVO COMITÊ EXECUTIVO
O Conselho Gestor selecionou os membros do novo Comitê executivo.
RENOVAR O TERMO DE COOPERAÇÃO COM A FUSP
O Termo de cooperação foi assinado com a FUSP em 26 de novembro de 2003, possuindo
vigência de 3 anos. Sendo assim o mesmo deverá ser renovado, mantendo o mesmo formato, ou
negociado um outro termo, a critério do Conselho gestor.
ANALISAR, REVISAR E APROVAR O PLANO TÁTICO DO CETAI
O CETAI dispõe de um plano tático, denominado “Plano de Implantação”, que não foi aprovado
em função da inexistência do conselho gestor.
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7 ANEXO 1 - PROPOSTA DE REGIMENTO INTERNO DO CETAI
Art. 1º: AS FINALIDADES
•
•
•
•
•
•
Desenvolver e ou aprimorar a capacitação profissional, industrial e tecnológica das áreas de
interesse do Centro ou Rede de Excelência;
Promover o desenvolvimento e ou aperfeiçoamento de mão-de-obra, processos e produtos
através de uma ação articulada e integrada entre as entidades tecnológicas, empresariais e
governamentais;
Orientar os participantes da Rede ou Centro a buscar a vanguarda nos temas estratégicos das
áreas de interesse (tecnologia competitiva), através da identificação de parceiros tecnológicos
e/ou empresariais que detém a expertise dos temas a elas relacionados;
Fomentar e promover o desenvolvimento dos projetos estruturantes, juntamente com os
parceiros do Centro ou Rede de Excelência;
Apoiar técnica e administrativamente, o Programa de Mobilização da Indústria Nacional de
Petróleo e Gás, através da coordenação das ações de formatação, aprovação e acompanhamento
da carteira de projetos estruturantes da Rede ou Centro;
Identificar oportunidades de recursos humanos e financeiros através de parcerias com agentes
de fomento, de modo a otimizar o uso dos mesmos dentro do cenário Nacional;
Art. 2º: ESTRUTURA ADMINISTRATIVA
•
•
Conselho Gestor: formado de acordo com decisão formal das lideranças que fundaram o Centro
para mandato de 2 (dois) anos, podendo ser reeleitos;
Comitê Executivo: formado por um representante de cada membro Parceiro Estratégico;
Art. 3º: ATRIBUIÇÕES E COMPETÊNCIAS
A) Conselho Gestor
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Eleger o Diretor do Conselho Gestor;
Aprovar as eventuais alterações ou revisão das finalidades, objetivos, missão e novos parceiros
da Rede ou Centro de Excelência, bem como suas revisões através de 2/3 dos membros do
Conselho Gestor;
Selecionar os membros do Comitê Executivo, dando-lhes posse imediatamente após o pleito;
Eleger o Coordenador do Comitê Executivo
Decidir sobre a entrada ou saída de um Membro Parceiro Estratégico;
Propor a extinção ou da Rede ou Centro, bem como o destino dos seus eventuais projetos
estruturantes.
Definir os limites e competências;
Avaliar e aprovar projetos estruturantes, acordos e contratos de parcerias;
Aprovar as eventuais alterações ou revisão das finalidades, objetivos, missão e novos parceiros
da Rede ou Centro de Excelência, bem como suas revisões, através de 2/3 dos membros do
Conselho Gestor;
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•
•
•
•
Homologar as ações do Comitê Executivo;
Avaliar e aprovar Planos Estratégicos e Táticos e Orçamento;
Avaliar os resultados semestrais após implantação e seus desdobramentos;
Aprovar proposta de Centros ou Redes temáticas associadas ao Centro ou Rede.
B) Comitê Executivo
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Garantir que as decisões e orientações das instâncias superiores sejam cumpridas;
Propor projetos estruturantes;
Propor e preparar Memorandos, Acordos, Parcerias de modo a viabilizar os projetos
estruturantes;
Promover oficina de trabalho anual para elaboração de planos e orçamento;
Compor os Planos Estratégicos e Táticos do Centro;
Compor e Gerir o orçamento anual do Centro, quando for o caso;
Propor grupos operativos para impulsionar as ações do Centro;
Avaliar os resultados e seus desdobramentos;
Replicar os resultados dos projetos estruturantes em outras regiões estratégicas para o Centro;
Propor caminhos para serem considerados no âmbito interno e externo;
Promover Workshops com periodicidade semestral, para prospecção de novos projetos
estruturantes;
Aprovar matérias para serem encaminhadas às instâncias superiores.
Art. 4º: DO SEU PERÍODO DE VIGÊNCIA
•
•
O Conselho Gestor do CETAI, composto de, no mínimo, 3 (três) membros, deverá vigorar por
um período de 2 (dois) anos, podendo ser reeleito por igual período;
O Comitê Executivo, composto por representantes de cada membro Parceiro Estratégico,
deverá vigorar por um período de 2 (dois) anos, podendo ser reeleito por igual período;
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ANEXO 2 - PROPOSTA DE PLANO DE AÇÃO DO CETAI
A2.1 - PLANO DE AÇÃO
1. Estruturar o conselho gestor, que deverá orientar as atividades do CETAI: até Dezembro/2006
(AB-RE/TR/OT).
2. Providenciar o aditivo do Termo de cooperação da Petrobras com a FUSP: até Dezembro/2007
(AB-RE/TR/OT).
3. Participar da execução dos projetos de P&D de maior prioridade em execução:
•
CAV e RTO de HDT (PD-01193)
•
Controle avançado de sistemas de mistura em linha (PD-00503)
•
Desenvolvimento de inferências (COPPE)
•
Avaliação de analisadores em linha para RTO (PD-01189)
•
Otimização e confiabilidade de controle avançado (PD-01186)
•
Implantação de RTO em FCC (PD-01820)
4. Consolidar a solução RTO na PETROBRAS e planejar a sua implementação nas UNs até
dez/2007.
5. Consolidar a solução de controle multivariável e otimização de sistemas de mistura em linha na
PETROBRAS até dez/2007.
6. Implantar a infra-estrutura na USP para suportar o Centro, após aprovação da ANP: até
dez/2007.
7. Implantar o Centro de Monitoração Remota, Implementação e Manutenção de Aplicações de
Controle Avançado e Otimização da PETROBRAS: 31/dez/07.
•
O objetivo é inicialmente utilizar ao máximo o potencial dos sistemas já
implementados, ou seja, o P.I. e o próprio SICON/LAPLACE para montar uma
estrutura de monitoramento on-line de todos os aplicativos usados no Refino. Esse
monitoramento permitirá rapidamente detectar desvios no comportamento e perda de
desempenho das aplicações e disparar as ações de correção que se mostrarem
necessárias.
•
Posteriormente deverão ser avaliadas e implementadas outras formas de monitoramento
mais avançadas, com aplicativos específicos – comerciais ou desenvolvidos em projetos
de P&D.
•
Em uma fase inicial a monitoração deverá ser restrita a uma ou duas UNs e, após
validação da metodologia, expandida a todas.
•
Atividades do centro de monitoração:
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•
Emitir relatório mensal detalhado dos CAVs e RTOs da UNs monitoradas;
•
Desenvolver e implementar as ferramentas de acompanhamento e índices (Ex. Portal
PI);
•
Emitir a pauta periódica para análise de desempenho, convidando, quando necessário,
os técnicos das UNs para discussão e implementação das ações corretivas;
•
Fomentar a resolução dos problemas crônicos (sintonia, inferências, identificação de
modelos, reformular o conceitual em função das necessidades, etc.);
•
Estruturar uma equipe de assistência técnica permanente;
•
Prover consultoria às implementações de controle avançado e otimização (RTO);
•
Mudar o paradigma de monitoração e manutenção dos CAVs, centralizando essas
atividades, mantendo o foco na rentabilidade.
8. Execução do projeto PROMINP de desenvolvimento de softwares de planejamento e
programação de produção. O objetivo, neste caso, é promover um salto tecnológico no estado
da arte das aplicações disponíveis em nosso parque, com a introdução de ferramentas mais
poderosas de otimização aplicadas às atividades de planejamento e programação de produção.
9. Criar estrutura de suporte e assistência técnica às soluções de otimização;
Essa estrutura apoiará a solução de problemas nas aplicações implementadas nas UNs,
novas implementações, melhorias nos softwares de controle e otimização e incluirá
mão-de-obra especializada fornecida por empresas contratadas.
10. Negociar com a TI a estruturação da engenharia de software para garantir a transformação da
tecnologia desenvolvida em soluções adequadas à utilização em larga escala.
11. Executar atividades de capacitação:
•
Viabilizar o 3o Curso de especialização em Controle e Otimização de Processos em
2007;
•
Planejar Cursos de curta duração e alto conteúdo tecnológico para assuntos específicos
(RTO, LAPLACE, métodos matemáticos, etc.).
•
Realizar encontro técnico da comunidade de otimização on-line.
12. Implementar novos algoritmos de controle e otimização:
•
Inserir o controlador robusto em espaço-estado no LAPLACE e implementar em um
sistema industrial até dez/2007;
•
Adicionar ao LDMC funcionalidades para integração ao RTO (por exemplo: IRVs para
controladas) até dez/2007;
13. Estruturar a integração da otimização off-line e on-line:
•
Propor projeto piloto de busca de oportunidades de otimização off-line e desdobramento
para aplicativos on-line em uma UN até 2007.
14. Estruturar o desenvolvimento e implementação de modelos de otimização para planejamento e
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programação de produção.
•
Propor projeto piloto até 2007.
15. Divulgar as atividades do CETAI
•
Criar a página do CETAI na Internet;
•
Criar Email do CETAI;
•
Divulgar nas UNs os trabalhos.
16. Disponibilizar os recursos humanos para o CETAI até dez/2007.
A2.2 – RECURSOS HUMANOS NECESSÁRIOS
Para dar andamento aos projetos de P&D já criados e executar as demais atividades previstas
será necessária uma equipe permanente de funcionários experientes da Petrobras consistindo de cerca
de 6 profissionais, com dedicação parcial. Propõe-se a seguinte constituição:
-
AB-RE/TR/OT: 2 profissionais
CENPES/EB/AOT: 1 profissional
TI/TI-AB: 1 profissional
Refino/UNs: 2 profissionais
Além da equipe permanente, o CETAI contaria com profissionais dos diversos órgãos,
disponibilizados sob demanda.
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ANEXO 3 - ATA DE REUNIÃO DO CONSELHO GESTOR DO CETAI
Data: 26/02/2007
Local: EDISE Sala da TR/OT
Participantes:
Gabriel da Silva Cardoso – CENPES/EB/AOT
Ronaldo de Magalhães - AB-RE/ES/TAIE
Maucir de Almeida – AB-RE/TR/OT
Lincoln – AB-RE/TR/OT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Aprovado o regimento interno do CETAI
Escolhido Maucir como Diretor do Conselho para o biênio 2007/2008
Definido que os custos administrativos do CETAI serão assumidos
pela gerência à qual pertence o diretor do conselho.
Decidiu-se compor um novo Comitê Executivo com menor número de
participantes, espelhando a composição do Conselho Gestor. A
composição do comitê será: Lincoln, Gil Pinheiro e Mário Campos.
Suplentes: Zanin e mais um nome que será indicado pela EB/AOT.
Próxima reunião marcada para 3 de agosto, quando deverá ocorrer a
inauguração das instalações do CETAI na USP.
Verificar com a USP o andamento do projeto de infra-estrutura e
informar a realização da inauguração em 3 de agosto
Foi informado que o 3o Curso de especialização deverá ser formatado
como um curso da UP, através da contratação individual dos
professores. A Contratação da UP alega que o esquema usual de
contratar apenas a Fundação não é mais aceitável juridicamente e que
seria necessário um convênio com a Universidade. Esse procedimento
foi contra-indicado pela UP por ser muito demorado.
Os recursos humanos para o CETAI serão disponibilizados à medida
que forem necessários para execução dos projetos estruturantes
Termo de cooperação com a FUSP: iniciar negociações para de um
novo termo.
Apresentado o Plano Tático do CETAI. Foi aprovado, mas com a
indicação de buscar incluir atividades de P&D em áreas de vanguarda,
pois o plano se concentra em tecnologias maduras.
Convocar reunião do novo comitê executivo.
Quem
Prazo
Gabriel
Imediato
Lincoln
9/março
Lincoln
Imediato
Todos
Contínuo
Lincoln
30/março
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10 ANEXO 4 – EMENTA DO CACOP - CURSO AVANÇADO EM
CONTROLE E OTIMIZAÇÃO DE PROCESSOS (CACOP)
Público-alvo:
Profissionais que, na Companhia, ocupem cargos de nível superior e tenham atribuições compatíveis
com os objetivos do curso e de seus módulos.
Objetivos:
Capacitação de profissionais para o exercício das seguintes atividades:
1. Análise e solução de problemas envolvendo estruturas de controle/otimização operacional de
sistemas industriais;
2. Implantação de projetos de controle/otimização, incluindo a seleção da tecnologia a ser implantada,
podendo ser esta nacional ou estrangeira;
3. Acompanhamento e diagnóstico de sistemas existentes de controle/otimização, visando sua
ampliação ou aprimoramento.
Módulos:
I - Introdução ao Controle de Processos Químicos Contínuos
16 a 20/04/2007 - Pré-requisito: nenhum
Representação de sistemas lineares contínuos via modelos de função de transferência e variáveis de
estado; malhas de controle com retroalimentação; estabilidade de malhas de controle; projeto e sintonia
de controladores; malhas de controle em cascata; controle antecipatório; desacoplamento de malhas de
controle e malhas típicas de processos químicos. Sistemas multivariáveis.
Objetivos do módulo:
Rever a teoria de controle clássico regulatório executado com malhas de controle analógico.
Apresentar os conceitos de estabilidade de malhas de controle. Rever os métodos clássicos de sintonia
de controladores PID analógicos. Apresentar as funções do Matlab disponíveis para o estudo de malhas
de controle analógico.
II - Controle Digital de Processos Químicos
14 a 18/05/2007 - Pré-requisito: Módulo 1
Representação de sistemas com tempo discreto em variáveis de estado. Funções de transferência de
pulsos. Amostragem de sinais. Sistemas multivariáveis. Modelos em variáveis de estado. Estabilidade
de sistemas discretos. Controladores digitais convencionais usados em sistemas de controle comerciais.
Controladores com modelo interno.
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Apresentar a teoria de controle de sistemas de tempo discreto e o efeito da amostragem de sinais no
controle de variáveis de processo. Familiarizar o aluno com as técnicas disponíveis para o projeto de
malhas de controle no SDCD. Introdução de controladores digitais não-convencionais. Uso do Matlab
como ferramenta de projeto de controladores digitais.
III - Modelagem de Processos e Métodos Matemáticos Aplicados à Eng. Química
28/05 a 01/06/2007 - Pré-requisito: nenhum
Modelos baseados em princípios físico-químicos: equações de conservação de massa, de energia, de
quantidade de movimento. Modelagem de diferentes tipos de reatores químicos usados na indústria de
processos (tipo tanque de mistura, tipo tubular, leito fixo, leito fluidizado, etc.). Modelos de unidades
de separação freqüentes na indústria de refino de petróleo. Métodos de solução de equações
diferenciais ordinárias. Métodos de solução aproximados. Estudo de alguns programas de simulação
em FORTRAN ou MATLAB.
Apresentar as técnicas convencionais de montagem de modelos estáticos e dinâmicos de processos.
Apresentar e discutir alguns modelos de processos importantes da indústria de refino e petroquímica.
Discutir os métodos matemáticos disponíveis para a solução de modelos baseados em equações
algébricas e modelos de equações algébricas e diferenciais.
IV - Controle Avançado de Processos
Estrutura de controle de uma planta petroquímica ou de refino de petróleo. Benefícios do controle
avançado. Definição de objetivos e cenários de operação. O controlador preditivo multivariável
baseado em modelo de resposta ao degrau. Controladores preditivos convencionais tipo: DMC,
QDMC, LDMC. Sintonia do controlador. Controladores baseados em modelos de variáveis de estado e
função de transferência. Discussão de alguns controladores comerciais: SMOC. SICON, Connoisseur.
Introduzir o aluno ao controle multivariável de processos através de controladores preditivos.
Familiarizar o aluno com os conceitos envolvidos e os procedimentos de projeto de um controlador
industrial típico. Apresentar as características de alguns pacotes comerciais disponíveis no mercado.
Discutir a aplicação desses controladores em processos de refino.
V - Identificação de Modelos Dinâmicos de Processo
Tipos de modelos usados em controle de processos. Modelos tipo ARX e resposta ao impulso finita
(FIR). Inclusão de modelos de perturbações, modelos tipo ARMAX, BJ e PE. Métodos recursivos de
identificação. Identificação em malha fechada. Estudo da Toolbox de Identificação do Matlab.
Descrição de alguns pacotes comerciais.
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Apresentar ao aluno os diferentes tipos de modelos lineares usados para representar os processos em
malhas de controle. Discutir os principais algoritmos de identificação de modelos dinâmicos em malha
aberta e fechada. Apresentar a metodologia prática de identificação de processos industriais.
Apresentar alguns casos práticos de identificação de modelos para controle de processos.
VI - Métodos Estatísticos para Análise de Processos e Monitoramento de Processos
Introdução básica de estatística. Apresentação de dados (média, variânça, distância, média com tempo,
etc). Análise de dados por componentes principais, redução da ordem do sistema. Monitoramento do
processo baseado na Análise de Componentes Principais. Análise de fatores. Análise de grupos e
aplicação a dados de processos químicos. Aplicações das técnicas estatísticas multivariáveis através de
pacotes estatísticos comerciais. Aplicações em otimização, diagnóstico de falha, inferência e controle
processos.
Apresentar ao aluno os métodos estatísticos disponíveis para análise de dados obtidos em processos
industriais. Apresentar métodos baseados em histórico de dados para detecção de falhas em
equipamentos ou processos industriais. Introduzir o aluno na aplicação desses métodos na rotina da
operação de processos industriais.
VII - Otimização em Tempo Real de Processos de Refino
22 a 26/10/2007 - Pré-requisito: Módulos 4 e 7
Integração da otimização do estado estacionário com o controle avançado. Estruturas em uma ou mais
camadas. Objetivos operacionais típicos das unidades de processo. Otimização da unidade de
destilação atmosférica de petróleo. Descrição de um projeto real e análise de resultados. Otimização da
unidade de FCC. Descrição dos modelos utilizados em um projeto típico. Objetivos e resultados
alcançados.
Discutir as diferenças entre otimização “offline” e otimização “online”. Apresentar as formas de
integração da otimização da operação com o controle avançado. Apresentar as etapas de um projeto
típico de um otimizador de um processo industrial. Discutir alguns exemplos práticos.
VIII - Métodos de Otimização de Processos
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Introdução. A abordagem de programação matemática. Representações em árvore e rede. Revisão dos
conceitos básicos de otimização. Condições ótimas de Kuhn-Tucker. Algoritmos de programação nãolinear. Programação Quadrática Sucessiva (SQP). Modelagem de decisões contínuas e discretas.
Técnicas de programação mista inteira e linear (MILP). Aplicações de MILP’s a processos químicos:
projeto de processos, “scheduling”. Algoritmos de programação mista inteira não-linear (MINLP).
Método de aproximação externa. Aplicações de MINLP à síntese de processos químicos.
Apresentar ao aluno os conceitos relacionados com a otimização do projeto de um processo industrial,
ou a determinação das condições ótimas de operação de um processo. Discussão dos principais
“solvers” de otimização de sistemas lineares e não-lineares. Apresentar exemplos de aplicação na
indústria de refino.

Relatório Final ABAST16 v5 - prominp

Transcrição

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