Edição 181 - Controle & Instrumentação

Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 182 – 2012

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LEAD é Fieldbus Foundation na América Latina

O Laboratório de Controle e Automação, Engenharia de Aplicação e Desenvolvimento – LEAD, projeto Petrobras/Cenpes com a UFRJ/Coppe, localizado na Ilha do Fundão (RJ), foi Certificado pela Fieldbus Foundation de acordo com a Norma FCTP em setembro deste ano. O laboratório – coordenado pelo engenheiro Miguel Borges (Petrobras) e pelo Professor Dr. Liu Hsu (Coppe) – é um centro de desenvolvimento dedicado às redes de campo industriais, especialmente a Foundation Fieldbus e é um projeto que pertence à carteira do Proconf – Programa Tecnológico de Confiabilidade. Augusto Passos Pereira, consultor do LEAD, explica que, entre os objetivos do grupo está ser a referência em redes industriais de campo, especialmente as utilizadas pela Petrobras; manter um laboratório com SDCDs que reproduzam as instalações de campo; desenvolver padrões de documentos para projetos de redes de campo; realizar auditorias técnicas em unidades industriais; fazer a validação dos Device Descriptions; desenvolver procedimentos para a utilização do gerenciamento de ativos e para calibração; além de servir de suporte para projetos de pesquisa e desenvolvimento no país. O LEAD também já realizou o levantamento da base instalada de instrumentação Foundation Fieldbus na Refap e Regap; o suporte técnico para a Refap; já realizou o estudo dos Guidelines de Projeto da Fieldbus Foundation: Critério Petrobras de avaliação de criticidade de malhas e diversos Cursos de Foundation Fieldbus junto à Universidade Petrobras. E ainda promove, de maneira permanente o treinamento da equipe em SDCDs e tecnologia Foundation Fieldbus. A partir de fevereiro de 2013 o LEAD iniciará os Treinamentos e Certificação com reconhecimento da Fieldbus Foundation nas categorias de "Profissional", de "Técnicos" e de "Instalador de Projetos". Uma novidade para o setor, o Foundation for ROM – sigla em inglês para Remote Operations Management – é uma tecnologia recente desenvolvida pela Fieldbus Foundation para o gerenciamento de operações remotas. A grande inovação é que ela permite a integração de instrumentos cabeados (4~20mA+Hart, FF H1) e sem-fio (WirelessHart e ISA 100.11a). Aplicações típicas seriam parques de tancagem, terminais, dutos, plataformas offshore e skids. Essa tecnologia está sendo testada na Índia pela Reliance Industries, na Arábia pela Saudi Aramco, e no Brasil pela Petrobras, nas plantas piloto do Cenpes. Esses testes vão mostrar as funcionalidades do FFROM incluindo a integração com redes wireless, IOs remotos e muito mais. A Petrobras parece interessada em avaliar se a tecnologia se encaixa em seus projetos upstream e downstream. Miguel Borges, engenheiro do Cenpes e um dos coordenadores do LEAD, é o encarregado do projeto no Brasil e acredita que o FFROM pode se enquadrar nas aplicações offshore da companhia já que a tecnologia permite ter acesso a diagnósticos de instrumentos em lugares remotos e, consequentemente, gerenciar esses ativos. "A Petrobras está comprometida em investir em tecnologias desse tipo disponíveis no mercado". Com o desenvolvimento de novos blocos funcionais, a tecnologia FFROM permite o mapeamento de dados de diagnóstico nesses novos blocos, permitindo a transmissão dessas informações através de uma rede de alta velocidade, a HSE. Segundo Miguel, o Cenpes vai realizar os testes do FFROM numa planta piloto de destilação, a PC3, de dezembro deste ano a fevereiro de 2013 e gerentes de diversas áreas da Petrobras vão acompanhar as demonstrações. É o primeiro passo no caminho para especificações para projetos em escala comercial. A tecnologia promete minimizar os riscos de operações remotas a um custo menor que as opções disponíveis hoje. O FFROM integra com sucesso, num mesmo ambiente, sistemas baseados na ISA 100.11a, WirelessHart, Hart cabeado, e Foundation Fieldbus H1. A tecnologia também é um caminho para integrar muitos I/Os discretos e analógicos, utilizando a rede HSE. O que é importante para monitoração remota de equipamentos críticos, segurança, sistemas de detecção de fogo e gás e outros. O LEAD está elaborando procedimento de instalação, certificação e inspeção de redes FF. Outro projeto muito importante, ainda em desenvolvimento, é a elaboração de especificações técnicas para conectores e caixas de junção. A especificação para cabos FF já está pronta. Essa é uma parte sensível, segundo Augusto, pois envolve a elaboração de um documento de especificação técnica dos cabos FF que leva em conta as características da cobertura, do condutor, da isolação, da identificação, da blindagem e da armação dos cabos, além dos ensaios físicos e elétricos a que os cabos devem ser submetidos e estudo sobre as técnicas de blindagem. "E já foi enviado para a Gerência de Materiais da Petrobras", comenta. As próximas etapas são a realização de testes de blindagem, finalização da especificação junto à Petrobras e reuniões com possíveis novos fabricantes. O LEAD está elaborado um formulário- padrão para identificar a instrumentação de uma unidade operacional e levantar os principais problemas e dificuldade operacionais relatadas! Sobre a tendência para o Ethernet industrial, Augusto explica que se deve separar o uso da Ethernet como protocolo de comunicação no nível H2 – isto é, interligando sistemas de controle e equipamentos que são energizados através de outros dois fios – e o Ethernet como protocolo de comunicação no nível H1 – levando energia, denominado de Power Over Ethernet, mais complexo, porque os instrumentos vão precisar de uma eletrônica diferente das atuais pois o consumo tem que ser muito mais baixo do que se tem hoje. "E sim, o FF também trabalha com wireless! Basta ver o comunicado da Fundação Hart sobre a integração do FF no WirelessHart", finaliza Augusto.

Projeto avalia tecnologias de redes wireless

Ricardo Rezende Ramos, engenheiro de equipamentos da Petrobras é o coordenador do projeto Larisa – Laboratório de redes Industriais e Sistemas de Automação, que possui contexto bastante amplo e vem de longa data. Faz parte de uma cooperação tecnológica que envolveu a participação de profissionais da Petrobras, das Universidades envolvidas – UERJ e UFGRS – e de uma empresa nacional fabricante de atuadores. A cooperação teve origem numa demanda interna para a antiga gerência de Engenharia de Materiais – capitaneada na época, por Paulo Sérgio Rodrigues Alonso –, e que hoje é a gerência de Desenvolvimento de Mercado, da Unidade de Materiais. Foi finalizado na gestão de Ernani Turazzi, com a coordenação de Ricardo Rezende Ramos pela Petrobras e Luiz Biondi Neto pela UERJ – e contou também com a coordenação científica de José Franco Machado do Amaral e Jorge Luis Machado do Amaral. O objetivo inicial era desenvolver uma rede de atuadores elétricos inteligentes dotados de comunicação sem fio. Naquele momento, por volta de 2005, as tecnologias wireless ainda estavam embrionárias e estava muito distante de haver uma tecnologia consagrada pelo mercado. Então, no escopo da colaboração, foram conduzidos estudos sobre os diversos protocolos de comunicação sem fio existentes e ainda em desenvolvimento que pudessem atender os requisitos do ambiente industrial e as exigências da Petrobras. Os projetos foram incluídos na carteira da rede temática de Integração C&T-Indústria no Processo Produtivo Nacional. As duas Universidades já faziam parte do grupo âncora dessa rede. Um fabricante nacional de atuadores inteligentes – não citados por motivos contratuais – foi incluído na colaboração tecnológica para participar ativamente do desenvolvimento e da transferência de tecnologia. O projeto do Larisa foi formatado oficialmente em 2007, início formal da cooperação tecnológica, compondo um total de quatro projetos de P&D e infraestrutura laboratorial com a UERJ e a UFRGS nessa linha de redes industriais sem fio, com foco na avaliação e no desenvolvimento de novas tecnologias. A implantação do Larisa foi encerrada contratualmente em 2011 e o laboratório foi inaugurado este ano. "O caráter inovador nos fez buscar uma estrutura de pesquisa para suporte e tivemos a oportunidade de investir em laboratórios tanto na UERJ quanto na UFRGS", comenta Ricardo. É importante frisar que foi uma iniciativa de caráter experimental e investigativo sobre a confiabilidade e o desempenho desse tipo de tecnologia (wireless) – e a Petrobras ainda continua a avaliar os sistemas e equipamentos comerciais. A própria área de conhecimento ainda requer mais estudos e os sistemas de software e hardware comerciais precisam ser continuamente testados antes de serem adotados nas plantas industriais de produção. "A adoção de novas tecnologias no ambiente industrial, como, por exemplo, as redes industriais sem fio, só ocorre após um rigoroso processo de homologação dos sistemas e equipamentos, e da consequente qualificação dos respectivos fornecedores. Esta premissa visa assegurar a validação de desempenho e confiabilidade da tecnologia, e também, a segurança das instalações e das pessoas, algo que a Petrobras preza muito." E dispor de um ambiente laboratorial controlado, com flexibilidade para se realizar todo tipo de testes e análises, é indispensável no processo de incorporação de novas tecnologias. A iniciativa da UFRGS ainda está em desenvolvimento; o Larisa foi implantado na UERJ e já está pronto para ser usado pela Petrobras, pelos alunos e pesquisadores e mesmo pelo mercado fornecedor – já que foi projetado para ser um ambiente de estudo, pesquisa, suporte de desenvolvimento e formação de recursos humanos. O Larisa foi construído com recursos oriundos da cláusula de investimento em P&D dos contratos de concessão da ANP (participação especial). Pelo regulamento da ANP, a infraestrutura fica para a Universidade. Como a UERJ é uma Universidade pública, os alunos da própria Universidade, qualquer empresa, universidade ou instituto de pesquisas que queiram usar o Larisa, podem entrar em contato com a Faculdade de Engenharia da UERJ. A Petrobras, como parte interessada nas áreas do conhecimento de redes industriais e sistemas de automação, também pode utilizar o laboratório, incluindo novas demandas de projetos no Larisa. O Larisa foi implantado com foco nos estudos do padrão WirelessHart e sua integração com os padrões Modbus e Foundation Fieldbus; o laboratório também possui redes 4-20mA e Hart. Com exceção do ainda recente WirelessHart, os demais padrões já são amplamente utilizados nas plantas industriais de processos de refino e manufatura A Petrobras entrou com recursos financeiros, suporte à especificação de equipamentos, planos de trabalho de P&D e de obras e reformas. Existem planos da companhia em usar o laboratório, principalmente, para treinamento e novos projetos de P&D. Pelo seu porte e pela grande repercussão de suas atividades, sempre foi de conhecimento público que a Petrobras não utiliza as universidades apenas como fornecedoras de recursos humanos. Em grande parte dos enormes desafios tecnológicos que, historicamente, foram vencidos pela companhia, como, por exemplo, a exploração e produção em águas profundas, as parcerias tecnológicas com universidades e centros de pesquisa de excelência foram fundamentais para esta e muitas outras conquistas e o Larisa é apenas mais um capítulo embrionário desta história de sucesso. "O Larisa já possui trabalhos publicados, orientações de iniciação científica dentro da Engenharia Elétrica/Eletrônica, especialização dentro da pós de Engenharia Mecatrônica e dissertações de mestrado do curso de Engenharia Eletrônica. A busca por conhecimento não para. Iniciamos uma massa crítica, mas ela tem vida própria. Plantamos uma semente a partir de uma demanda e a árvore já está começando a dar frutos", finaliza Ricardo.

Todos crescem

O Ethernet Industrial vem crescendo mas, ao contrário do que poderia parecer, não vai tomar todo o espaço, mesmo que se considerem suas variantes (Ethercat, HSE, Profinet, Devicenet...). Pelo menos não tão cedo já que os instrumentos instalados no campo recebem ajuda de funcionalidades dos novos sistemas e da virtualização. E, no Brasil, a Petrobras ainda licita 4-20mA com Hart – ainda que invista em estudar melhor outros protocolos e mesmo as versões sem fio.

Se algumas pesquisas mostram um rápido crescimento do Ethernet e suas variantes, também já apontam que esse crescimento vem desacelerando.

Nesse contexto, ainda existem dificuldades de entendimento – treinamento – no que se refere ao FF e mesmo na diferenciação entre os instrumentos Ethernet e Ethernet Industrial. E as associações estão sempre trabalhando para promover e aumentar o market share de suas tecnologia. A Fieldbus Foundation, por exemplo, tem divulgado o FFROM - Fieldbus Foundation for Remote Operations Management como uma estratégia importante para as empresas que buscam ser mais competitivas. Segundo a Fundação, o FFROM permite aos usuários finais combinar instrumentos de todas as suas plantas numa rede única. Como previsto há um ano, os testes em campo já estão em andamento e os resultados devem estar disponíveis em torno de abril de 2013. O protocolo tem boas notícias: já estão sendo qualificados profissionais segundo o Programa para desenvolver provedores de serviços (DSP) em FF; já está disponível a revisão do AG-181, com boas práticas e recomendações para todas as etapas, desde o desenho até o comissionamento; trabalhando com a Namur, a FF desenvolveu um método mais claro de apresentação (NE107) de dados que torna a informação mais fácil de obter.

A Fundação também apoiou a IEC 61804-6 Ed 1 para integração de instrumentos FF utilizando EDDL (IEC 61804-3). Mais de 20 anos depois de estabelecido, o Profibus não para de se atualizar e mesmo de se ramificar: PA, DA, Profinet, Profisafe... Ainda assim, muitos acreditam que o Profibus seja um protocolo proprietário, o que não é verdade já que é controlado por um grupo de várias empresas e acadêmicos. E, ainda que não quantifique, Karsten Schneider, chairman da associação, afirma que o número de nós instalados da tecnologia vem crescendo. Em setembro deste ano a Associação Profibus, a Fieldbus Foundation, a Hart Communication Foundation, PI e OPC Foundation assinaram acordos para a Cooperação FDI – para unificar o FDT e EDDL. E as empresas que se consagraram em protocolo específico já fornecem as mais diversas tecnologias. Nada de guerra – restrita ao dia a dia dos departamentos comerciais.