Edição 188 - Controle & Instrumentação

Revista Controle & Instrumentação – Edição nº 200 – 2014

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Redes inteligentes – uma nova abordagem para
os desafios do setor de saneamento

Selma Parreira Capanema
MSc. Engenheira Eletricista – Analista Master na Copasa

Resumo

Os concessionários dos serviços de abastecimento de água e esgotamento sanitário lidam atualmente com muitos desafios relacionados à infraestrutura de saneamento e
a necessidade de utilizar mais eficientemente os recursos necessários para a prestação dos serviços. Muitas comunidades ao redor do mundo enfrentam a escassez, e têm necessidade de promover a conservação da água. A incorporação de novas tecnologias tem se apresentado como uma alternativa para abordar estes desafios. Este trabalho aborda as Redes Inteligentes de Água apresentando uma definição e uma visão geral. Apresenta também os principais motivadores e as principais dificuldades para o uso das Redes Inteligentes de Água e os benefícios que podem ser oferecidos para concessionários dos serviços públicos de abastecimento de água e esgotamento sanitário e consumidores.

Esquema de automação e gerenciamento de
energia para redes de canais de água

David Dolezilek e Amandeep Kalra
Schweitzer Engineering Laboratories, Inc.

Resumo A maior parte da ênfase tecnológica em automação de potência e energia concentra-se em melhorar a segurança das operações e a eficiência da geração, transmissão e distribuição de energia. No entanto, danos, desligamentos não programados e perda de produtividade são também preocupações que conduzem à urgência na modernização do consumo de energia como parte dos processos industriais. Como exemplo, a redução de faltas e defeitos na distribuição de energia que causam interrupções nos sistemas de fornecimento de água aumenta significativamente a segurança pessoal, eficiência do processo e, como resultado, a produção agrícola.

As soluções de água incluem fluxo diferencial e prevenção de inundações, similar aos esquemas de sobrecorrente e diferencial de corrente de linha usados nos sistemas de potência. Os sistemas de automação do controle do canal de água têm que monitorar e controlar precisa e simultaneamente o fluxo tanto da água quanto da energia necessária para o fornecimento da água. Para atingir este objetivo, são necessárias soluções de automação mais eficientes e inteligentes nas aplicações de transporte de água. Os dispositivos, algoritmos lógicos e as comunicações dos sistemas de automação já não são mais limitados a escolhas do processo específico. As soluções modernas combinam o gerenciamento de energia e do processo para uma utilização eficiente da energia e os novos dados e serviços que são entradas inestimáveis para a segurança e eficiência da automação do processo. Este é um benefício óbvio para muitas concessionárias que gerenciam sistemas de água e energia em paralelo. A combinação da proteção e automação de ambos os processos em um só sistema fornece melhores informações para a tomada de decisão, facilidade de operação e custos menores. Ao mesmo tempo, a nova e revolucionária gestão do processo torna-se disponível através da integração do conhecimento e do controle do sistema de distribuição de energia que conduz os processos industriais. Este processo combinado de automação e gerenciamento de energia é agora efetuado com a mesma tecnologia de automação multifuncional inteligente e robusta que atualmente executa a proteção e automação dos sistemas de potência industriais e de concessionárias.

Este artigo descreve os benefícios da aplicação da tecnologia multifuncional nos sistemas de automação de controle dos canais de água. De forma similar a uma aplicação David Dolezilek e Amandeep Kalra Schweitzer Engineering Laboratories, Inc. de distribuição de energia, protocolos de comunicação, lógicas padronizadas e dispositivos robustos são usados para monitorar e controlar o fluxo de água, gerenciando ao mesmo tempo a energia necessária para o processo. Sistemas de controle precisos e confiáveis protegem as equipes de trabalho contra defeitos elétricos e mau funcionamento de equipamentos. Como resultado, a operação do processo é mais segura, mais confiável e econômica. Além disso, o tempo de interrupção do sistema é reduzido significativamente. O esquema de comunicações seguras mantém a confidencialidade dos dados, proporcionando ao mesmo tempo um link confiável entre os locais remotos e o console de controle centralizado. Os recursos de suprimento de energia de retaguarda garantem a distribuição contínua de água e operações seguras à prova de falhas (“fail-safe”) durante interrupções de energia. A solução também incorpora a comunicação Bluetooth visando fornecer uma interface homem-máquina (IHM) de baixo custo e flexível e uma interface para diagnóstico do operador via aplicações de laptop portátil e tablet. Este display de operação redundante é separado tanto da IHM local quanto do sistema de controle supervisivo e aquisição de dados (“Supervisory Control And Data Acquisition” – Scada). A solução efetua a troca das informações para tomada de decisão entre os locais de monitoramento, controle e operador visando reagir automática e precisamente às variações dinâmicas do sistema de água em tempo real. Esta solução representa uma melhoria substancial em relação aos métodos atualmente usados com dispositivos isolados e baseados em algoritmos fixos sem informações dos locais adjacentes.

Gestão de perdas

Glauco Montagna,
gerente comercial para área de Saneamento da Schneider Electric

A disponibilidade de recursos hídricos é um dos maiores desafios que tem norteado o poder público, empresas privadas e consumidores residenciais em geral. O avanço do crescimento desordenado das cidades em taxas altíssimas associado a poluição de nascentes e mananciais além de dramáticos fenômenos climáticos demandam cada vez mais aumento de sistemas de abastecimento de água.

Desta forma, o foco nos últimos anos vem sendo dado em novas instalações e investimentos de grande monta, o que podemos de caracterizar como CAPEX (montante de investimento em aquisições de bens de capital). Contudo, nem sempre é dada a devida atenção aos sistemas e redes já instalados.

Desta forma, a redução de perdas em sistemas de abastecimento de água é tão estratégica quanto a ampliação dos já existentes. Nesse sentido, vale a pena focar os investimentos do tipo OPEX (investimentos em despesas operacionais), pois eles representam um volume muito maior que o incial de implementação de uma planta pois abrangem todo o ciclo de vida da instalação. Em muitos casos de algumas concessões privadas, estamos falando de prazos que podem ser de até 30 anos.

ISA99 - Security Standards in water treatment plants*

Marcelo Teixeira de Azevedo, Sergio Takeo Kofuji
Polytechnic School of the University of Sao Paulo, POLI-USP

Alaide Barbosa Martins
Odebrecht Ambiental – Foz do Brasil

Abstract

Currently, information security is a constant concern for many institutions and countries that use computer resources for communication and to deliver services. Protective measures and countermeasures for traditional networks, such as firewalls and intrusion detectors, are well-known and widely used. For Supervisory Control and Data Acquisition (SCADA) systems, the situation is no different. In the early days, such systems were based on mainframes and closed-architecture platforms; in other words, they were dependent on manufacturers and consequently isolated from other systems. These days, SCADA systems are converging more and more onto open-system platforms, with architectures heavily reliant on connectivity; accordingly, interconnection between such systems and the corporate network, and in some cases, the internet itself, is more common. Taking this issue into account, and based on current technological development in the information security area, this research proposes a methodology to implement automation systems in water treatment plants, with an emphasis on security, and a focus on industrial systems that employ the ISA99 automation safety standards. In summary, the purpose of this essay is to study the safety rules, methods and methodologies for industrial systems, using the water treatment process as a working example, and to propose a methodology to minimize inherent safety hazards.

Aperfeiçoamento da medição e controle de
pressão em tratamento de água e esgoto

Joana Rodrigues
Gerente de Marketing e Produto – Ashcroft Inc. USA

Com a expansão da infraestrutura no Brasil, a Ashcroft vem trabalhando no desenvolvimento de novas tecnologias e na introdução de produtos que já são usados em outros países com amplo sucesso. Em meados dos anos 90, com a expansão das obras de tratamento de água e esgoto, foi desenvolvido nos Estados Unidos um selo de diafragma chamado “Isolation Ring”. Este selo, em formato de anel, é usado para proteger instrumentos de medição em processos onde o entupimento nas derivações para instalação desses instrumentos e corrosão nos seus elementos sensores podem comprometer a leitura correta da pressão.

Desde então já foram implementadas muitas melhoras nas obras de saneamento básico. O processo de captação e distribuição de água passou a contar com métodos de cloração e fluoração, e enquanto medidores de pressão são usados para controlar níveis em tanques e pressão em bombas, eles precisam ser protegidos contra corrosão. A nova linha de selos de diafragma “Isolation Ring” possui uma variedade de materiais não metálicos, como a Buna-N, Teflon e Viton, apresentando ótima resistência à corrosão.

Abordagem inovadora ajuda companhia de
distribuição de água a cortar custos

Rockwell*

Um controle inteligente de motor com comunicação Ethernet permite que estação de tratamento no Reino Unido aumente modularidade, flexibilidade e disponibilidade operacional, superando, ao mesmo tempo, limitações de espaço.

A Severn Trent Water é a segunda maior distribuidora de água do Reino Unido, atendendo mais de 3,7 milhões de clientes residenciais e comerciais na Inglaterra e País de Gales. Fornece quase 2 bilhões de litros de água todos os dias através de seus 46 mil km de tubulações. Os 91 mil km adicionais de tubulações levam o esgoto para mais de mil estações de tratamento.

A empresa tem um grupo consultivo formal, composto por pessoal interno e externo, cuja função é avaliar novas abordagens e novas tecnologias, para ver como elas podem beneficiar a empresa e incrementar os serviços oferecidos a seus clientes.

Este desejo de inovar e explorar novas tecnologias levou a empresa e uma de suas empreiteiras de projeto e construção, a NMC Nomenca, a investigar a viabilidade dos Centros de Controle de Motores (CCMs) integrados e avançados da Rockwell Automation. A nova abordagem também incluiu a implantação de um método de construção com redução de espaço, bem conhecido em outros setores.