Ligar e desligar não é tão simples

Existem dezenas de instrumentos para elementos finais de controle, de vários fornecedores, que oferecem opções em todos os protocolos abertos disponíveis e mais algum proprietário. Então, o que se deve levar em conta na seleção de um protocolo para trabalhar com elementos finais de controle, mesmo para os mais simples, como válvulas on-off, por exemplo? Uma planta possui dúzias de atuadores e para tê-los na rede, é preciso um planejamento que consome tempo e dinheiro.

Utilizar instrumentos com protocolos proprietários pode parecer mais barato e fácil a primeira vista, mas embute a necessidade de manter uma equipe inteira para facilitar futuras intervenções. Então, é comum usar um protocolo mais simples como ASi e DeviceNet como solução fácil e mais econômica se o ambiente não pede instalações intrinsecamente seguras, e se a limitação de distância por segmento, 100 metros , não for impeditiva. E, claro, ter em mente que o ASi e DeviceNet passam o essencial para o sistema. Protocolos como o Profibus PA e o Fieldbus Foundation (FF) dão ao usuário flexibilidade para integrar válvulas on-off, solenóides, atuadores e posicionadores em qualquer parte da planta, além de permitirem dispositivos analógicos na mesma rede, sem necessidade de spurs especiais para isolar o atuador, com garantia de obter diagnósticos com FDT/DTM ou EDDL.

Verdade, Profibus e FF são mais caros que o ASi e DeviceNet mas é preciso estabelecer o ponto onde vale a pena pagar um pouco mais, mesmo em aplicações não-críticas. Esse ponto pode incluir informações sobre válvulas on-off que ficam muito tempo na mesma posição e é sempre bom ter em mente o custo do ciclo de vida das válvulas on-off também, não apenas os custos de instalação e operação. Profissionais internacionalmente respeitados concordam que as soluções tradicionais para válvulas on-off têm uma série de limitações pois, na sua maioria, atuam com sinal binário, tipo liga-desliga.

Eles são ligados ao sistema através de cabos individuais ou através de redes com comunicação digital. Vários fornecedores deste tipo de equipamento oferecem protocolos proprietários, que permitem acessar alguns diagnósticos, configurar os instrumentos e, obviamente, atuar e receber o feedback da posição da válvula. “O problema com estes protocolos é que eles são proprietários, o que coíbe a utilização de equipamentos de mais de um fornecedor e força o usuário a aprender mais de um protocolo, interface de configuração, etc. Além disso, a maioria destas redes não pode ser utilizada em áreas classificadas com segurança intrínseca.

E não permite a presença de outros instrumentos”, corrobora mestre Marcos Peluso. Os protocolos abertos tradicionais como Profibus DP e ASi são bastante utilizados e não têm as limitações do múltiplo aprendizado. Mas também têm problemas com segurança intrínseca. ASi poderia ser instalado em uma área classificada como Divisão 2, mas não cobre todas as aplicações. Além disso, existe a limitação do comprimento do cabo de cada segmento e sendo um protocolo voltado a aplicações bem simples, não permite diagnósticos mais avançados. “O Foundation e o Profibus PA não tem nenhuma das limitações acima, custam um pouco mais caro, mas considerando a flexibilidade que oferecem, a diferença de preço é recuperada rapidamente uma vez que a planta começa a operar. Os atuadores FF e Profibus PA podem custar um pouco mais, mas considerando o custo total da instalação (os atuadores podem participar da rede com outros instrumentos) e os benefícios para a Operação e Manutenção, acabam valendo a pena.

Sem contar que o número de fornecedores cresceu bastante, o que oferece mais liberdade de escolha e pode baixar preços”, comenta Peluso. Alguns dispositivos de comando utilizados em válvulas on-off permitem efetuar um teste com pequena movimentação da válvula, isto é, você pode posicionar uma válvula a 95% por um curto espaço de tempo para testá-la. Estes dispositivos para Partial Stroke permitem fazer testes do tipo movimentar a válvula só um pouco, sem abrí-la ou fechá-la completamente. Como estas válvulas podem ficar na mesma posição por meses a fio, é possível que fiquem presas ou emperradas, requerendo um torque muito grande para movimentá-las.

Este teste é requerido principalmente em aplicações de segurança, mas é muito útil em aplicações críticas ou convencionais também. Mas, sem um especialista do lado, como escolher o melhor protocolo numa situação tão simples e comum como essa? Este ano o mercado brasileiro ganhou duas novas opções especializadas nisso: o LEAD, no Rio de Janeiro, e o Smart Center da Tyco, em Sorocaba / SP. Um e outro têm times treinados para auxiliar nessa e outras
escolhas que envolvam protocolos de comunicação e sistemas. No Smart Center, a equipe dispõe de laboratório com sistemas da ABB, Emerson, Yokogawa, Siemens, Smar, Rockwell e Invensys, todos com capacidade para comunicação com os principais protocolos de mercado: Hart, FF, Profibus, Modbus, ASi, Devicenet, além do 4-20mA. “Nosso objetivo não é direcionar um ou outro protocolo, mas realizar testes que comprovem e facilitem as combinações. Por exemplo, se um cliente quiser usar ASi com Rockwell, pode ver no laboratório se a combinação funciona, quais dificuldades, o necessário pra integrar...”, explica Leonel Bertuso, responsável pelo Smart Center da Tyco.

Mas, se os protocolos são padronizados, têm cartilhas a seguir, por que ainda suscitam tantas dúvidas? Do lado do equipamento, as coisas parecem mais harmonizadas porque, sim, há o passo-a-passo; quando se vai para o sistema de controle, as coisas não são tão transparentes assim, existem testes de interoperabilidade e, se equipamentos ASi conversam bem com equipamentos ASi, DeviceNet com DeviceNet, FF com FF e assim por diante, quando se vai para a camada de sistema, cada fabricante implementa de maneira diferente a forma de conversar com os protocolos. Leonel explica que cada fabricante usa uma maneira de interpretar os dados, não há padrão. “Vai funcionar, mas é preciso descobrir como a comunicação acontece. Uma comunicação Modbus no sistema Emerson começa no endereço 00001, por exemplo; no sistema da ABB pode começar no 00000, e assim por diante.

A questão é o endereçamento, onde começa a ler e até onde vai”. A informação vai ser lida sem problemas se a configuração for bem feita, mas nem sempre o usuário tem conhecimento ou tempo para fazer todos os testes e análises. Fazer essas “descobertas no campo” é sempre mais complicado, isso tem que estar pronto quando for para o comissionamento saber isso gera ganho de tempo no start up. Então, quando se elabora um projeto, configura, realiza os testes, faz a integração e a partida é tranquila; se deixar para fazer a integração de equipamentos que não se conhece na hora de partir a planta, trava tudo e atrasa o trabalho porque se perde tempo descobrindo como as coisas funcionam. Isso pode e deve ser feito num laboratório assim que se desenha o sistema e compra os equipamentos porque eles vão demorar até 120 dias para chegar, dependendo do fornecedor.

Luiz Franco, diretor da Westlock/Tyco, ressalta que continua valendo o senso comum e o fato de que cada processo pede um protocolo diferente. Por exemplo, uma usina de açúcar não vai usar FF, pode colocar um ASi ou um Devicenet que são protocolos digitais, fazem a função abre e fecha monitorado constantemente e atende bem a necessidade atual. Mas, ao contrário, numa refinaria a demanda por mais informações do dispositivo, performance, diagnósticos dos instrumentos é imensa e então é usual utilizar protocolos com mais recursos do que o ASi.

E vale lembrar que nem toda on off é simples: uma válvula de segurança, que opera em condição de emergencia, é on off, mas é extremamente crítica, trabalha numa única posição e aí mora o perigo porque não pode haver nenhum vazamento na posição fechada; e ela está em constante contato com o produto que é sempre abrasivo, contém impurezas e não pode ter nada que impeça seu movimento quando solicitado. Mas é fato: as válvulas de segurança não usam rede com protocolos digitais já que uma falha comum na rede colocaria todas as válvulas em risco porque são mais lentos quando ponto a ponto.

Por norma as válvulas de emergência são comandadas ponto a ponto diretamente do Sistema de Intertravamento de Segurança (SIS), embora FF tenha certificação SIL, não existe aplicação no mundo para válvula de segurança! Normalmente nas válvulas de segurança a atuação é direta no solenóide é 4-20 mA. A Rlam tem uma aplicação assim, com FF em paralelo para tirar todos os dados possíveis da aplicação, sem ferir a Norma sugestão do epecista! A falta de conhecimento, juntamente com o custo do investimento, é o fator que mais inibe o uso de protocolos. Excetuando- se as grandes empresas, não é comum encontrar uma equipe qualificada para manter uma rede operando com protocolo digital. “É preciso ter alguém dedicado porque existem procedimentos a seguir e, por mais que um FF seja sofisticado, se for mal instalado ele vira um pesadelo.

O benefício é claro, mas não é simples de implantar. Ele traz economia tanto no Capex quanto no Opex, desde que esteja funcionando corretamente o que depende de uma série de detalhes ao longo do ciclo do projeto”, frisa Leonel. A instalação é um ponto importante nos protocolos de comunicação porque eles são sensíveis a ruído, precisam de cuidados com o cabo, o aterramento, etc. Se forem instalados corretamente, vão funcionar direito mesmo com alterações no ambiente porque é esperado que a planta cresça! Aí entra uma facilidade do wireless porque ele não precisa de site survey na rede mesh. É preciso ter em mente que a planta é dinâmica; hoje está de um jeito, amanhã pode ter um novo tanque instalado, um skid de medição, etc. e tudo isso é um novo ponto de interferência se a rede não estiver robusta.

Uma rede bem instalada tem filtro, controlador, barreira, aterramento, foi checada, testada, e certificada para que funcione bem. Manter uma rede digital é muito simples, ela dá muita informação sobre ela mesma também, não apenas sobre o processo. Ter um protocolo digital monitorando as variáveis e a planta avisando se algum instrumento estiver medindo fora da faixa calibrada; se um cabo estiver desconectado da borneira, quando uma intervenção é necessária, etc. parece coisa corriqueira. Mas a informação pode estar disponível sem ser tratada de forma adequada e nem todos que colocam um instrumento inteligente utilizam um sistema supervisório ou gerenciamento de ativos. Acontece muito o usuário colocar um instrumento com Hart quando o sistema só aceita cartão analógico, sinal ponto a ponto: o Hart está cheio de informação, mas o sistema só pega a analógica! É preciso ter tecnologia no campo e na operação, é necessário ter software que interprete a tecnologia que vem do campo, ainda que ela seja adquirida por um hand held.

Nesse nicho, de 4-20 mA com Hart, talvez os adaptadores e antenas wireless encontrem uma boa receptividade para monitoramento. Será por isso que o Hart vem crescendo? Parece simples, mas não é. Utilizar protocolos digitais de comunicação em aplicações mais simples ainda não é comum. Basta ver o levantamento da ARC: das 300 milhões
de válvulas vendidas por ano, só 5% são monitoradas considerando válvulas atuadas e manuais. Experiências de automação para monitoramento de válvulas começam a ser mais frequentes e incluem, de uns tempos para cá, o fato de se terceirizar a manutenção ou ter contratos de gerenciamento de grupos de ativos. Afinal, o objetivo é produzir, não treinar pessoal para operar um sistema diagnóstico que pode ser monitorado à distância e usar, num futuro não muito distante, computação de nuvem. “Também é nosso trabalho tirar o medo de lidar com protocolos. A gente ajuda no projeto, faz os testes, faz certificação, dá treinamento e entrega a rede funcionando. O usuário às vezes precisa de ajuda para quebrar essas barreiras contra os protocolos digitais”, afirma Leonel.