auditoria em malhas de controle

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Apresentao sobre gerenciamento de ativos.

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Apresentao do PowerPoint

Auditoria de malhas de controleGerenciamento de ativosAuditoria de malhas de controleO termo auditoria de malhas de controle foi inserido recentemente no vocabulrio do engenheiro de processos.A necessidade e os consequentes benefcios foram os responsveis por esta incluso.

Necessidade :Cerca de 80% das malhas industriais apresentam potencial de melhora em seu desempenho ou alguma avaria na sua instrumentao. Boa parte dessas malhas tem impacto significativo na qualidade dos produtos.

Benefcios:A fig.1 ilustra os trs cenrios comuns no processo de auditoria de malhas. No cenrio inicial(1) o processo possui variabilidade elevada. . No cenrio (2) uma reduo na variabilidade dos produtos e no cenrio (3) permite a planta atingir um ponto de operao mais lucrativo, mais prximo da especificao.

Anexar figuraResultados com a aplicao de auditoria de malhas- Reduo na variabilidade dos produtos entre 30 e 50%- Reduo no consumo de energia de cerca de 5%.- Elevao na carga processada de cerca de 2 a 5%.

EvoluoO trabalho de Harris foi uma das principais sementes para auditoria de desempenho de malhas de controle.

EvoluoSua grande contribuio foi permitir a avaliao do desempenho de controladores de forma automtica, necessitando apenas de dados de operao normal e do tempo morto da malha.

EvoluoHoje o termo auditoria de malhas de controle possui um sentido mais amplo entre eles:- avaliao do par desempenho/robustez.- deteco de problemas no atuador.- deteco de distrbios peridicos.- quantificao no impacto econmico.

Avaliao do desempenho/robustezAuditar o desempenho de controladores significa comparar um dado indicador com um valor de referncia. Indicador HarrisCompara a varincia atual da malha com sua varincia mnima, porm apresenta uma srie de limitaes:- avaliao do par desempenho/robustez.- deteco de problemas no atuador.- deteco de distrbios peridicos.- quantificao no impacto econmico.Farenzena e TrierwielerUma formulao alternativa. Usando indicadores que possam ser quantificados em tempo real e alguns indicadores de malha como tempo morto e a constante de tempo se consegue estimar indicadores universais como:- tempos de subida de malha- mxima sensibilidade- margem de ganho

Farenzena e TrierwielerEsta metodologia apresenta resultados superiores que permitem alm de acompanhar o par desempenho/robustez como tambm comparar o comportamento de diversas malhas.

Farenzena e TrierwielerApesar da grande aplicao/difuso para auditorias de controladores monovariveis o mesmo no visto para controladores multivariveis.Mesmo com a grande utilizao industrial, metodologias para avaliar seu desempenho, a qualidade do modelo e sua otimizao econmica ainda so um desafio.

Deteco de Problemas no AtuadorEstudos mostram que cerca de 20% das vlvulas de controle apresentam avarias que deterioram a performance do processo.A presena de agarramentos acarreta distrbios peridicos que podem se propagar em toda a planta, causando alterao na qualidade dos produtos.

Diagnosticando agarramento de vlvulasMetodologia baseada na interpolao das curvas padres, observadas em malhas onde as vlvulas apresentam agarramento (Triangular e resposta de 1 ordem ao rel) e o padro de malhas oscilatrios onde no h agarramento (comportamento senoidal);Metodologia baseada na no linearidade da malha;Mtodo baseado na sequencia de movimentos da sada do controlador (se esta seguir um padro regular o agarramento atestado);Mtodo para diagnstico a partir da rea da curva de subida e descida da varivel de processo;

Diagnosticando agarramento de vlvulasAps o diagnostico do erro este deve ser quantificado visando medir o impacto no processo. Caso no seja possvel substituir o elemento com defeito deve ser aplicado metodologias para sua quantificao.- Reconhecimento de padres- Otimizao matemtica;- Otimizao global;Se no puder ser substituda a vlvula utiliza-se tcnicas para compensao do agarramento.

Deteco de Problemas no Atuador extremamente importante detectar e eliminar possveis distrbios peridicos, a fim de que a qualidade do produto no seja prejudicada. Tais distrbios podem ser causados por perturbao externa, ajuste muito agressivo do controlador, ou ainda agarramento em vlvula de controle.

Deteco de Problemas no AtuadorDevido integrao mssica e energtica, torna-se cada vez mais difcil apontar a massa onde as oscilaes so originadas, o que torna necessrio separar a anlise em duas etapas, a primeira apontar a malha ou conjunto que fonte e a segunda verificar a causa das oscilaes.

Deteco de Problemas no AtuadorEntre os diversos mtodos de deteco automtica de distrbios peridicos utilizando apenas dados da operao normal, destacamos a avaliao da taxa de cruzamentos em relao ao setpoint, e a utilizao de tal anlise na funo de autocorrelao.

Deteco de Problemas no AtuadorDevido imensa quantidade de malhas de controle existentes na planta de uma indstria de processos, a tarefa de mant-las em seu desempenho desejado impraticvel mesmo para uma grande equipe de engenheiros. Na hierarquizao da manuteno de malhas, devemos considerar o potencial econmico em detrimento do potencial de melhora no desempenho. Deteco de Problemas no Atuador de suma importncia aplicar uma metodologia para quantificar o potencial econmico de cada malha, e assim definir uma hierarquia. Para quantificar o impacto de cada malha de controle, recorre-se utilizao da Matriz de Variabilidade, que mostra o impacto de cada loop na variabilidade dos produtos.Estudo de casoA planta utilizada neste caso destina-se produo de polmero com recicle do monmero recuperado.O primeiro problema apresentado pela planta era a oscilao peridica que aumentava a variabilidade dos produtos.

Estudo de casoDesejava-se apontar a fonte e a causa desta oscilao. A metodologia do ICA foi aplicada. Constatou-se que sua fonte seria as malhas de presso PC01 e PC02.Para corroborar esta hiptese cada uma das malhas foi aberta por uma hora e verificou-se que foi reduzido a varincia da malha em ambos os casos.Posteriormente, utilizando as metodologias para anlise da instrumentao, conclui-se que a vlvula de PC02 apresentava agarramento de 14%.

Avaliao de desempenho de controladoresAps a triagem inicial, constatou-se que uma srie de malhas apresentava potencial de melhora.Comparando os resultados de dois perodos um antes e um depois da melhora do controlador

Avaliao de desempenho de controladoresUtilizando como indicador de desempenho o ndice de Harris e a razo entre tempos de subida entre malha aberta e fechada (RTr).Verificou-se que o ndice de Harris teve uma pequena variao, enquanto que o RTr mostrou-se adequado para indicar a melhora do controle da malha.

Avaliao de desempenho de controladores

ConclusoBeneficios de auditar o desempenho de malhas de controle so evidentesA quantificao do desempenho e robustez de controladores apresenta avanos na direo de ndices universais.A quantificao do impacto econmico de cada controlador tambm possvel.

ConclusoA avaliao de sade do atuador tambm possvel de forma automtica.Novas metodologias permitem tambm detectar distrbios peridicos, sua causa e fonte.Algumas metodologias apresentadas foram aplicadas em um caso industrial e apresentaram bons resultados.

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