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CFTV NA AUTOMAÇÃO INDUSTRIAL

Aplicando CFTV (Circuito Fechado de TV) para apoio no Controle Operacional

Faz algum tempo que observo usuários finais de automação e integradores envolvidos com muita tecnologia referente aos CFTVs (Circuito Fechado de TV), projetando e instalado os mais diversos sistemas para apoio em controle operacional.

Todavia, observo que as soluções de automação, muitas vezes não acompanharam a evolução tecnológica que os CFTVs dispõem hoje, além de algumas dificuldades de pontuar realmente o que é aplicar uma solução para apoio no controle operacional com vistas no usuário e até mesmo a integração no sistema.

Queremos aqui explanar de forma simples e direta o que é um CFTV, porém com a ótica de usuário, operador de processo e trazer informações para o integrador de automação que faz o levantamento de necessidades e desenha a aplicação.

Não tempos a intenção em nenhum momento de detalhar as tecnologias do CFTVs em si, mas sim como entender a utilidade e aplicação destes, servindo de apoio para elaborar e implantar projetos de automação cada vez mais eficazes e seguros com as tecnologias atuais.

Especificamente, vamos falar:

  • Quais justificativas para utilização de CFTV no Controle Operacional;
  • Quais benefícios os CFTVs levam para o Controle Operacional junto com a Automação Industrial;
  • Quais tecnologias disponíveis e quais aplicações nos sistemas de Controle e Automação.

Para limitar nosso tema, vamos considerar os seguintes cenários para nosso estudo e apresentação de nosso texto:

  • É necessário operar uma caldeira de alta pressão através de um centro de operação, como não colocar operadores em área de risco?;
  • É necessário operar uma carga flutuante (esteiras de sólidos “bagaço ou grãos”), como dar segurança ao operador quanto a instabilidade da carga?;
  • Quero registrar e atuar em eventos com imagens para rastrear possíveis sinistros de operação da planta;

Os CFTV como toda tecnologia eletrônica, evoluiu ao longo do tempo, bem como a utilização como apoio operacional no controle de plantas.

Quanto as tecnologias, temos no início dos CFTV os sistemas analógicos, conectados diretamente em terminais de TV, com a evolução da eletrônica tivemos a tecnologia digital abrindo todos os recursos que a digitalização oferece, mas ainda em sistemas dedicados, com a convergência da eletrônica com a informática, temos hoje o que chamamos de sistemas digitais IP (Protocolo de Internet), onde o sistema está baseado numa infraestrutura de TI, logo temos os benefícios de uso de softwares e computadores, cabeamento estruturado, WiFi, entre outros.

Quanto a utilização, os processos industriais no início, necessitavam do operador no local, ao lado dos caldeirados e máquinas, operando diretamente os dispositivos, pois praticamente não havia automação.

Com a evolução dos sistemas de controle, temos a figura do operador supervisionando os dispositivos, ainda que no local dos equipamentos, muitas vezes estando sob o risco operacional e com muita operação local.

Ao longo de toda evolução hoje temos os operadores nos centros de controle, locais centralizados, onde se opera todo um processo industrial, para que isso seja permitido a automação evoluiu com as redes industriais e o CFTV teve seu papel de importância, apoiando a operação com a visualização, agora via câmaras na sala de controle, tornando a operação mais segura, confortável e de menor custo.

Quais são os principais desafios em projetos de CFTV orientados para controle operacional? Abaixo listamos algumas diretrizes importantes a serem levadas em consideração para desenho de uma solução:

  1. Como definir pontos críticos para colocação de CFTV?
  • O que é crítico, deve ser levantado o que realmente é importante;
  • Não colocar operador em risco, o foco deve ser o operador;
  • Levar conforto operacional ao usuário, ele é o beneficiário;
  1. Como integrar Controle e Imagem para o Operador?
  • O CFTV é complemento do controle, deve complementar a operação;
  • Validar a operação pela imagem, deve ver e comparar com a variável indicada;
  • Simplifica a operação, com o uso o operador deve ter menos ação;
  1. Como apoiar a tomada de decisões para o Operador?
  • Registar eventos (gravar), a importância de ter a história da operação;
  • Tomar ações por movimento, se necessário para registro ou ação;
  • Estar disponível remotamente, se necessário para conferência fora do ambiente de operação;

Logo, o CFTV na automação industrial é a filmagem, gravação e ação de imagens de processo e máquinas, que são levadas para o operador de um processo industrial, esse é nosso conceito para desenvolver as aplicações focadas em controle.

O uso do CFTV na automação, traz diversos benefícios no controle operacional, relacionamos abaixo alguns importantes:

  • Segurança operacional de planta;
  • Diminuição de erros de operação;
  • Ação por imagem, baseado no que é real;
  • Rastreio de operação, imagens gravadas;
  • Conforto operacional, o operador está fora ações de ambiente;
  • Redução de custo de operação, menos ações operacionais locais;
  • Resposta imediata, baseado no que está ocorrendo no momento.

Um sistema de CFTV é composto por alguns componentes básicos, dando o formato de uma infraestrutura de comunicação:

  • Câmaras, equipamentos que geram as imagens;
  • Acessórios de instalação das câmaras, fixações, proteções;
  • Cabeamento das câmaras até a central, estrutura de sinais no campo;
  • Central de câmaras, onde se concentra as conexões das câmaras;
  • Monitores de operação, onde se vê as imagens geradas;
  • Sistema de gerenciamento de imagens, onde se faz processamento das imagens.

A tarefa de especificar um CFTV cabe a um técnico com especialização e com todo conhecimento sobre os equipamentos utilizados, abaixo relacionamos alguns itens importantes que devem ser considerados para especificação e aplicação de uma solução:

  • CFTV analógico (quantidade câmaras), definição de tecnologia e pontos;
  • CFTV digital – IP (quantidade câmaras), definição de tecnologia e pontos;
  • Câmara sem fio – Wireless, verificar se é necessário em pontos especiais;
  • Tecnologia PoE Power on Ethernet, tecnologia que leva sinal e energia no cabo;
  • Câmara com I/O, a câmara disponibiliza sinais para interface, acionado por eventos;
  • Visualização noturna (infravermelho), se a operação exige visualização a noite;
  • Câmara móvel, se o operador precisa manipular a visualização e o zoom da imagem;
  • Sistema com detecção de movimento / evento, é possível acionar um alarme através de um evento ocorrido;
  • Gravação de imagens por Time Stamp, é possível registrar o momento exato de uma imagem;
  • Câmaras e infra em área classificada Ex, o CFTV instalado em uma área de risco de explosão;
  • Gravação, envio de e-mail, conexão Cloud, são opções que permitem a gestão das imagens e seu tratamento, envio de informações e disponibilidade pela internet.

A forma clássica de projetar e implantar um CFTV é escolher uma solução independente da infraestrutura existente de automação, a solução, da câmara ao monitor, é totalmente individual, monta-se os equipamentos e cabeamento de forma num circuito único, colocando o monitor de CFTV ao lado de um supervisório, por exemplo, mas um não depende do outro.

As soluções de automação atuais, se baseiam em infraestrutura de TI, assim como os CFTVs baseado em IP, logo podemos entender que estas soluções se convergem, para tanto, podemos pensar numa única infraestrutura de comunicação, levando dados de controle e imagens por uma única rede.

Nestas soluções, é importante observar dois pontos principais, o primeiro é que apesar de ser uma única infraestrutura, é necessário (boa prática de projeto), separar logicamente as redes por VLAN (Rede Virtual), uma para o controle e outra para o CFTV, pois a prioridade da rede é para operação do processo, não é escopo deste texto mostrar um projeto de VLAN em automação.

Outro ponto importante, principalmente se houverem câmaras Wireless, é o uso de Firewall, que são equipamentos que farão a segurança física e lógica da rede, não permitindo acesso de usuários não autorizados, podendo colocar o sistema em risco, precaução hoje de grande importância em sistemas.

Entendendo que podemos usar a convergência nas soluções de automação e CFTV em mesma infraestrutura, podemos também desenhar a solução de operação usando o mesmo conceito, isto é, usar as imagens “dentro” de um sistema supervisório (Scada ou IHM) por exemplo.

Para isso o sistema utilizado (Scada/IHM/DCS) deve ter “aderência” a utilização de imagens que vêem de um CFTV, são conectores que colocam um (MOV, MP4) por exemplo, em um POP UP, na mesma tela eu tenho o supervisório e uma imagem setada ou escolhida, com a vantagens de podemos já manipular no sistema, tais como, retroceder e verificar tempos de eventos, por exemplo.

Abaixo listamos um pequeno roteiro dos pontos mais importantes a se observar para a implantação de um sistema CFTV:

  • O que o operador quer? É importante perguntar a quem vai usar;
  • O que o operador precisa? É importante conhecer o processo que ele usará;
  • Estudar o ambiente de instalação, para entender todas limitações e acessórios;
  • Modo de operação esperado, o que se espera com o sistema;
  • Especificação de equipamentos, fazer a aplicação de acordo com a necessidade;
  • Projeto de infraestrutura, fazer o projeto da instalação e típicos de montagem;
  • Projeto da sala de controle, criar o ambiente de uso do sistema;
  • Implantação, instalar, comissionar e dar partida no sistema;
  • Treinamento e operação dos operadores para uso completo do sistema.

Podemos relacionar abaixo, algumas tendências no uso de imagens no controle operacional, baseado em novas tecnologias e convergência com a automação:

  • Imagem e dados estarem onipresente na operação industrial através do IIoT (Internet Industrial das Coisas);
  • Operador “veste” as informações (imagem e dados) em tempo real (ex. Óculos Google Glass);
  • Imagens serem usadas para controle e automação.

Concluímos que os CFTV evoluíram tecnologicamente e são um grande apoio ao operador no controle operacional em plantas industriais, a convergência de imagem e informações, permitem uma automação mais segura e otimizada.

 

SAFETY BUS

Utilizando Protocolo Profibus, Profinet e ASI Bus para Segurança em Máquinas e Processos

O aumento da demanda por sistemas de segurança em máquinas e processos é crescente, visto cada vez mais aumentarmos a dinâmica da produção, elevando riscos de incidentes.

Sistemas de segurança em automação, são responsáveis por tomar uma ação segura, ou manter um sistema funcionando numa condição de perigo iminente, até que sejam restabelecidas condições de normalidade.

O uso do Protocolo Profibus, Profinet e ASI Bus, permitem montar arranjos em projetos de automação, onde os sistemas de segurança também estão contidos no mesmo, através do perfil Safety, facilitando projetos e reduzindo investimentos, atingindo objetivos de segurança operacional.

Nossa apresentação tem o principal objetivo de mostrar os conceitos de automação para aplicações em segurança em máquinas e processos, permitindo projeto aderentes a regulamentações e normas.

Também conceituamos como funciona o perfil Safety nos protocolos Profibus, Profinet e ASI Bus, além de explanar a capacidade de funcionamento tanto para o controle quanto para segurança na mesma rede.

Disponibilizamos o vídeo que é uma palestra do tema, além de uma apresentação que se refere ao mesmo conteúdo.

SIS SISTEMAS INSTRUMENTADOS DE SEGURANÇA

Segurança Operacional utilizando Automação Industrial em Processos

SIS Sistemas Instrumentados de Segurança (Safety Instrumented System), é a técnica de mitigar riscos e implantar instrumentação e controle industrial para segurança operacional em processos, tornando as plantas e suas malhas capazes de entrarem em falha segura, independente do sistema de controle, caso ocorra um incidente, protegendo os equipamentos, pessoas e meio ambiente.

Este texto tem o objetivo de tratar esse assunto de forma básica, objetiva e direta, mostrando os principais conceitos e uma aplicação de um SIS, o assunto por si só é extremamente extenso, com muitas fontes de pesquisa, porém é sabido que há uma lacuna muito grande de profissionais de automação que ainda não conhecem como funcionam os SIS e está é nossa proposta, poder pavimentar um conceito para que possam  dar continuidade aos estudos, uma vez que o texto, a apresentação e o vídeo não esgotam o assunto, mesmo porque o assunto foi sintetizado para uma visão rápida e geral do assunto, eliminando detalhes.

Para isso vamos focalizar o que caracterizam acidentes industriais, como identificar os níveis de segurança em processos industriais e como aplicar os sistemas de segurança SIS para redução dos riscos.

Todos nós como profissionais estamos acostumados a falar em falhas em sistemas, mas o que é uma falha em um processo? Uma falha de processo é quando algo ocorre de maneira diferente do normal e previamente esperado, pois no nosso caso foi mitigado através de uma análise de risco.

Por mais que haja camadas de defesa, há sempre uma possibilidade de que ocorra uma falha, por isso a grande importância de conhecer o comportamento deste processo e poder salvaguardar os cenários de risco do mesmo.

O que caracteriza um processo seguro, vamos ver abaixo o contexto:

  • Processos devem operar dentro de limites operacionais e ter sistemas que gerem alarmes e coloque o mesmo em condição de falha segura ou shutdown;
  • Todos os instrumentos devem ser instalados e operados de forma segura;
  • Os instrumentos e alarmes de segurança devem ser confiáveis e eficientes;

Uma falha segura em um processo é a colocação de seus parâmetros operacionais (setpoints e variáveis manipuladas) de tal forma que não ocorra risco operacional, diferentemente de um sistema shutdown, que desliga o processo em questão.

Vamos entender o que significam as principais nomenclaturas usada nesta tecnologia:

  • SIS – Safety Instrumented System (SISTEMA INSTRUMENTADO DE SEGURANÇA), é propriamente o sistema que permite a segurança operacional;
  • SIL – Safety Integrity Level (NÍVEL DE INTEGRIDADE DE SEGURANÇA), é um índice numérico que indica um nível tolerável de falha de um sistema de segurança no processo;
  • SIF – Safety Instrumented Function (FUNÇÃO INSTRUMENTADA DE SEGURANÇA, é a malha com seus componentes de cada função segura desempenhada no SIS;
  • BPCS – Basic Process Control System – (SISTEMA DE CONTROLE DO PROCESSO), é o sistema de controle do processo (inclui o sistema de alarmes).

Quais as maiores dificuldades, desafios em implantar um SIS em um processo:

  • Identificar os Riscos do Processo e definir um Nível de Segurança;
  • Especificar e implantar o sistema de Segurança para atender o nível Seguro;
  • Manter o Sistema de Segurança funcional durante todo o ciclo de vida da Planta.

Um SIS é um conjunto de sensores, controladores e atuadores de segurança, especificados e certificados para este fim, tanto o hardware, o software e toda a sua instalação, bem como o programa de manutenção do mesmo.

O objetivo do SIS é proteger os equipamentos (o patrimônio) de danos, proteger as pessoas de qualquer tipo de evento perigoso que possa a vir ocasionar um acidente e proteger o meio ambiente de qualquer consequência de um incidente operacional.

Como funciona um SIS, veja as principais funções que eles desempenham:

  • Coloca o processo em uma condição segura quando é detectado um perigo ou quando uma condição é violada;
  • Permite colocar o processo em uma condição segura inicial, por exemplo, startup;
  • Toma ações de segurança prevenindo um perigo industrial que esteja ocorrendo.

O SIL que é o nível de integridade de segurança alcançável através de uma Probabilidade de Falha sob Demanda (PFD), isto é, quando o sistema de segurança necessitar ser usado por uma falha detectada, sua possibilidade de falhar.

Com este índice, que se enquadra em 4 níveis (SIL1, SIL2, SIL3 e SIL4), onde o último é a menor possibilidade que ocorra falha no SIS.

Na prática o SIL4 normalmente está enquadrado em processos nucleares ou similar, um SIS puramente enquadrado como viável não atende este nível de PFD, os SIL3 também são muito difíceis de se manter, normalmente necessitam de um sistema de diagnóstico muito avançado, mas é real nos processos industriais.

Os SIL 1 e SIL2 são mais reais do dia a dia na aplicação da norma IEC61508, onde através de equipamentos certificados e um sistema de votação pode-se atingir este nível de PFD, vamos ver melhor este conceito mais avante no texto.

Um SIS está na camada acima de controle do processo, isto é, ele ainda é um sistema que está para prevenir um incidente, porém é importante entender que para que um SIS se torne eficiente ele deve trabalhar acima da camada de alarmes, pois o operador tem papel importante para intervir antes que possa ser acionado o SIS.

Caso o sistema de alarmes não possa apoiar o operador na interferência do processo, o SIS entra em ação, mas ainda assim prevenindo, e caso não possa colocar o processo em falha segura ou em shutdown, entra-se outras camadas, mas no nível de mitigação, que não é objetivo deste texto explicar as mesmas.

Para a aplicação de SIS é fundamental o entendimento quanto aos riscos do processo, uma das formas mais utilizadas é uma Análise Preliminar de Riscos (APR), com uma equipe multidisciplinar (eng. de operação, manutenção, automação) e analisar os riscos baseados em consequência e probabilidade.

Existem diversos modelos de análise de riscos, Histórica, Incidentes Críticos, What if, Matriz, Check List, HAZOP entre outros, para fins de estudo e demonstração, mostraremos a ideia do APR acima.

Na sequência após identificação do risco, cujo objetivo é enquadrar o SIL determinado, o próximo passo é o desenho das SIF (Função Instrumentada de Segurança), onde através de um arranjo chamado de arquitetura de votação, pode-se calcular as PFD de cada malha de segurança, atendendo o requisito de SIL.

As arquiteturas de votação seguem o conceito das leis da confiabilidade, onde coloca-se equipamentos em série ou paralelo para que se possa aumentar ou diminuir os índices de confiabilidade, logo os números de PDF, do conjunto SIF.

Veja na apresentação o exemplo calculado.

Algumas informações complementares gerais sobre SIS:

  • A Norma que trata o assunto com todas as questões de tecnologia, implantação, manutenção, riscos são as IEC 61508 / IEC 61511 / S84.01;
  • Disponibilidade é o tempo que o equipamento trabalha sem falhas, um sistema Tolerante a Falhas por exemplo é um sistema redundante, lembrando que um sistema redundante por si só não garante falha segura no processo;
  • O SIS devem ter capacidade de auto teste (diagnóstico) dos dispositivos, objetivo de diminuir e manter a PFD, quanto mais testes sistemáticos, menor a PFD, sistemas que não são testado a PFD tendem a 1 (não funciona);
  • Somente o arranjo de SIS não mantém a PFD baixa, a simples má instalação deles na planta pode elevar a PFD para 1 (não funcionará), todos equipamentos, acessórios, construção e montagem do sistema sofrem interferência;
  • Check List é muito importante ter uma lista padrão (norma) para conferência, do projeto, implantação, treinamento, operação e manutenção do SIS;
  • Uso de Safety Bus é permitido (Profibus/Foundation), desde que os equipamentos sejam certificados para este fim, com isso pode-se obter ganhos técnicos como diagnósticos e financeiros, onde o custo total de propriedade é menor neste tipo de solução.

Quais os benefícios de se usar SIS, com foco em segurança operacional:

  • Maior produtividade – aumento de disponibilidade da planta;
  • Aumento da vida útil dos sistemas / equipamentos;
  • Evita custos indiretos por acidentes;
  • Valoriza a planta na competitividade global (atende norma / legislação);
  • Em Safety Bus diminui-se o TCO Custo de Propriedade.

Implantação como um roteiro básico abaixo:

  • Tenha um sistema de Gerenciamento de Alarmes
  • Foco na segurança do processo
  • Conhecer a legislação / norma
  • Fazer a análise de risco multidisciplinar
  • Determinar o nível de segurança
  • Especificar equipamentos de acordo
  • Elaborar projeto aderente (check list)
  • Implantar
  • Treinar
  • Monitorar

Tendências em SIS, abaixo:

  • SIS ser mandatório na Planta;
  • Norma Regulamentadora para segurança em processos;
  • O escopo da instrumentação e controle iniciar na fase da mitigação de riscos

Concluímos o grau de importância dos SIS:

  • A segurança operacional é a base da sustentabilidade da indústria;
  • Pessoas, comunidade e meio ambiente devem ser o foco da segurança;
  • Não existe investimento que se sustente sem segurança operacional.

 

NR-12 SEGURANÇA PARA OPERADORES DE MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS

Uma Visão das Soluções de Segurança em Automação Industrial

 

Acidente nada mais é do que um evento não planejado que dá origem a morte, doença ou perda, sendo que no Brasil, temos mais de 400mil acidentes de trabalho por ano, que matam três mil brasileiros (MTE).

O Ministério do Trabalho e Emprego (MTE) tem um instrumento que é a norma chamada de NR-12 (Norma Regulamentadora) que tem o objetivo principal, proteger operadores de Máquinas e Equipamentos, durante a operação e manutenção das mesmas, desde a origem do projeto, implantação, comercialização e manutenção da mesma.

Este artigo tem por objetivo principal entender a caracterização de acidentes em máquinas e equipamentos, entender as principais diretrizes da NR-12 no tocante a prevenção de acidentes, com vistas à aplicação da automação industrial e quais os arranjos de automação que atendem as categorias previstas na norma.

A NR-12 é uma Norma Regulamentadora (é Lei no Brasil) onde define as técnicas, procedimentos e medidas de proteção para operadores de máquinas e equipamentos, a norma adota ordem de prioridade de segurança em sua aplicação:

  • Medidas de proteção coletiva;
  • Medidas administrativas ou de organização de trabalho;
  • Medidas de proteção individual.

A norma tem as seguintes dimensões na aplicação de segurança das máquinas e equipamentos:

  • Proteções Fixas
  • Proteções Móveis
    • Monitoradas Eletronicamente (Partida, Acionamento e Parada).
      • Sensores de Segurança
      • Relés de Segurança
      • Atuadores Elétrico-Eletrônicos

Para proteção de máquinas e equipamentos, a norma estabelece que a proteção seja por aplicação da Falha Segura, que é a capacidade dos dispositivos de segurança de colocar a máquina em um estado que impeça o seu descontrole, prevenindo o incidente ou acidente.

O estado de Falha Segura pode ser exemplificado por um sistema de segurança de um trem, caso ocorra uma falha, o estado de Falha Segura do mesmo é a sua parada e abertura das portas, eliminando o risco de acidentes.

Com isso podemos entender que falha nada mais é do que quanto ocorre algo de maneira diferente do normal e previamente esperado, isto é, foi mitigado em algum momento que poderia ocorrer e ocorreu de forma prevista.

Os principais desafios de aplicar a NR-12 do ponto de vista de sistemas de segurança elétricos e eletrônicos são:

  • Identificar os Riscos da Máquina ou Equipamento e definir uma Categoria de Segurança;
  • Especificar e implantar o sistema de Segurança para atender a Categoria aplicada;
  • Manter o Sistema de Segurança funcional durante todo o ciclo de vida da Máquina ou Equipamento.

Quando se foca em segurança de máquinas e equipamentos e atendem-se as diretrizes da NR-12, podemos obter benefícios, onde podemos destacar os principais:

  • Maior produtividade – aumento de disponibilidade do equipamento;
  • Aumento da vida útil dos equipamentos;
  • Evita custos indiretos por acidentes;
  • Valoriza a máquina na competitividade global (atende norma / legislação);
  • Em Safety Bus diminui-se o TCO Custo de Propriedade.

A primeira barreira a se romper para aplicar sistemas de segurança de máquinas e equipamentos é fazer o enquadramento de risco da mesma, cujo objetivo final é obter a categoria de segurança a ser aplicada, esta categoria se trata da operação unitária do operador frente ao equipamento.

Para obter a categoria de risco, as dimensões severidade do ferimento, frequência e tempo de exposição e possibilidade de evitar o perigo, formam um arranjo capaz de mitigar da operação de menor risco até a de maior risco, representando a maior categoria, com segue:

  • Categoria B <menor risco>
  • Categoria 1
  • Categoria 2
  • Categoria 3
  • Categoria 4 <maior risco>

Para poder atender as categorias de risco de acordo com a norma, aplicam-se equipamentos elétricos e eletrônicos (automação), entre eles podemos destacar abaixo, lembrando que suas aplicações para a segurança do operador, logo necessitam de atender as categorias apresentadas acima:

  • Chaves de emergência
  • Cortinas de luz
  • Scanner de segurança
  • Comando bimanual
  • Calço de segurança
  • Pedal de segurança
  • Chaves de emergência
  • Sensores magnéticos
  • Relés de segurança
  • PLC de segurança
  • Contator de segurança
  • Rede industrial com Safety (Profibus, Profinet ou ASIBus)

O principio de funcionamento dos sistemas de segurança iniciam na detecção, utilizando-se os diversos tipos de sensores pela máquina, estes sensores são conectados a dispositivos de avaliação, que podem ser relés de segurança, PLC de segurança ou a própria rede industrial Safety bus com seus dispositivos e a atuação, focando na monitoração dos dispositivos que fazem a partida, acionamento e parada da mesma, podendo ou não ter redundância, dependendo da categoria de risco avaliada e aplicada durante o projeto.

Para se atingir o grau de proteção de acordo com as categorias de risco (Cat B até Cat4) há um arranjo eletrônico que segue o princípio da Falha Sob Demanda (PFD), isto é, quanto maior a categoria deve-se elevar a confiabilidade do sistema, colocando-se equipamentos de redundância (diversidade) para se diminuir as possibilidades de falha do sistema de segurança.

Com o avanço das redes industriais, muitas delas já possuem o perfil Safety, que nada mais é do que a possibilidade de colocar os sistemas de controle da máquina ou equipamento juntamente com os sistemas de segurança, de acordo com a categoria acima mencionada.

Estas redes (por exemplo, Profibus, Profinet e ASI Bus), possuem duas funções chaves em seu protocolo, que é a Validação de Valores que circulam na automação e a Validação destas informações no Domínio do Tempo, com isso, o sistema de segurança tem prioridade sobre o de controle, uma vez Sob Demanda e coloca a máquina em estado seguro, atendendo as categorias mencionadas, os arranjos seguem os mesmos princípios apresentados.

Para implantar sistemas de proteção atendendo a NR-12, devemos seguir um roteiro geral, podemos listar abaixo os principais tópicos:

  • Foco na segurança (causa / consequência)
  • Conhecer a legislação / norma
  • Fazer a análise de risco
  • Determinar o nível de segurança
  • Especificar equipamentos de acordo
  • Elaborar projeto aderente
  • Escrever o Manual
  • Implantar
  • Obter a ART (Eng. Responsável)
  • Treinar
  • Monitorar

Em função das mudanças que ocorreram em segurança de máquinas e equipamentos nos últimos tempos, podemos observar algumas tendências que se despontam como um horizonte:

  • NR-12 ser popularizada (tende a ser editada);
  • Aumento da automação para uso de segurança eletrônica;
  • O escopo de a automação iniciar na fase da mitigação de riscos.

Concluímos a partir da importância da segurança de máquinas e equipamentos que:

  • A segurança operacional é base da sustentabilidade da indústria;
  • Pessoas, comunidade e meio ambiente devem ser o foco da segurança;
  • Não existe investimento que se sustente sem segurança operacional.

GERENCIAMENTO DE ALARMES

Aumento da Segurança nas Operações de Plantas Produtivas Automatizadas

O controle operacional com foco no operador é cada vez mais direcionador nos projetos de automação industrial, entendendo isso como um fator importante, desde a segurança operacional, até a gestão eficiente do ativo, os alarmes de processos ganham destaque e exigem a aplicação de ferramentas para sua administração, esse é o tema de nosso e-Paper, a gestão de alarmes.

Um dos cenários que mais ocorrem hoje em termos operacionais, é um operador sentado em frente a uma estação de operação onde dentro de uma normalidade, não indica nenhuma tendência anormal, o foco é manter o patamar de controle, porém uma vez ocorrendo algum evento, é disparada uma série de alarmes em sequencia, criando o que chamamos de avalanche de alarmes, que na prática não demonstra ao operador a origem e muito menos a causa de um problema operacional.

Outra situação que ocorre muito são os alarmes não relevantes, eles sempre aparecem para o operador, porém ele reconhece o mesmo o dia todo, não dando importância, pois esse alarme não era necessário ou esta descalibrado para o processo, como resultado disto tudo, um acidente pode ocorrer, pois há excesso físico para um operador, além de baixa qualidade de indicação de um provável e iminente sinistro.

Interessante observar que as avalanches de alarmes são um legado negativo da evolução da tecnologia, pois no passado ter um alarme era caro, tinham que ser elaborados, projetados e implantados um a um, num sistema muitas vezes eletromecânico, hoje os PLC/DCS (SCADA), proporcionaram uma facilidade sem igual na implantação de qualquer tipo de alarme para um operador, ocasionando na ponta uma sobrecarga para operação, simplesmente não se consegue gerenciar a informação de um alarme na tela de operação.

Vamos entender o que é um alarme, segundo a ISA 18.2, é um sinal audível e/ou visível indicativo do mau funcionamento de um equipamento ou processo ou condição anormal que requer uma resposta, logo então, gerenciar alarmes é o processo de projetar, implantar, monitorar e aprimorar os alarmes, a fim de garantir operações seguras e confiáveis.

As plantas de processo hoje demandam desafios operacionais que podemos destacar alguns orientados aos alarmes, entre eles:

  • Os alarmes devem ajudar operadores a corrigir problemas no processo
  • O operador ao receber um alarme deve (entender, reconhecer e tomar uma ação) no máximo 6 alarmes/hora (EEMUA)
  • Os alarmes devem evitar paradas não programadas de planta
  • Os alarmes devem contribuir diretamente para a confiabilidade operacional da planta

A implantação de um processo de gerenciamento de alarmes entrega benefícios ao controle operacional, podemos listar alguns dos principais:

  • Aumento da estabilidade operacional (diminuição da variabilidade na interferência da operação)
  • Aumento da valorização do alarme atuado na tela operacional (menos distração)
  • Respostas mais rápida aos eventos
  • Identificação de tendências de problemas de equipamentos ou processo (gargalos)

A tecnologia utilizada hoje na implantação de um sistema de gerenciamento de alarmes segue um conceito de sistema, isto é, através da aquisição dos dados de alarmes num sistema de automação existente, um servidor coleta todas as ações de alarmes e através de um sistema de gestão (software) com ferramentas apropriadas para atender as premissas já descritas, consegue-se ir adequando, melhorando e alterando a estrutura de alarmes, podendo atender todos os requisitos de segurança segundo a norma.

O funcionamento do sistema passa o comando dos alarmes do Scada/DCS para um servidor de alarmes, isto é, um modelo gerenciável entrega na tela de operação as informações relevantes de alarme, não mais vindo (configurados) diretamente do Scada/DCS, mas sim de uma modelagem que permite dar consistência ao alarme, na prática é transparente ao operador.

A implantação de um sistema de gestão de alarmes passa por uma sistemática, onde podemos destacar as principais em sequencia:

  • Benchmarking e Avaliação – uma avaliação geral no topo da gestão, levando dados de cenários e até mesmo de outros sistemas paralelos instalados a título de comparações;
  • Filosofia de Alarmes – Deve-se escrever um manual de como os alarmes devem funcionar, tudo é planejado, as regras e ações do todo, isso passa a ser a diretriz de implantação;
  • Racionalização dos Alarmes – Extinção das piores atuações, revisão completa dos alarmes na configuração, seria como se fosse uma “limpeza” inicial;
  • Implementação e Execução – Configuração do sistema de gestão de alarmes junto ao de controle;
  • Manutenção – um sistema de gestão de alarmes exige manutenção constante, pois o processo é dinâmico, onde monitora-se desempenho, para aprimoramento das piores atuações;
  • Melhoria Contínua – a gestão de alarmes deve se entendida como ciclo, tudo pode ser melhorado, o gerenciamento do fluxo e alterações para permitir melhoria constante.

Os sistemas de gestão de alarmes já são uma realidade e como toda tecnologia evolui constantemente, há algumas tendências que já despontam neste tipo de ferramenta, podemos comentar as principais, que são:

  • Gerenciamento de alarmes compulsório – algumas plantas de alta criticidade caminham para que o sistema seja compulsório, isto é, seja obrigatório dentro de um tópico em legislação (parecido ao NR-10);
  • Gerenciamento de alarmes mobile – com os aparelhos portáveis (smartphones) são uma realidade, estes equipamentos passam a potencializar as ações operacionais vindas de um sistema de gerenciamento de alarmes, não só no site, como remotamente;
  • Ferramenta integrada na manutenção – os sistemas de gestão de alarmes podem integrar-se aos sistemas de gestão da manutenção, permitindo, por exemplo, a gestão dos ativos, uma vez que se podem obter informações de todo e qualquer equipamento por alarmes configurações em diversos níveis de informação.

A segurança operacional é tema de extrema importância nas relações de governança das indústrias, o gerenciamento de alarmes é uma ferramenta que adiciona conforto operacional aos operadores com ganho de eficiência, além do aumento da confiabilidade na operação da planta produtiva.