gerenciamento de alarmes experiÊncias e resultados …

GERENCIAMENTO DE ALARMES: EXPERIÊNCIAS E RESULTADOS NA INDÚSTRIA DO PETRÓLEO

GUSTAVO LEITÃO¹, LUIZ AFFONSO GUEDES², KAKU SAITO³, MAURICIO FERREIRA QUÉLHAS4, ANDRÉ LUCENA DE

ALMEIDA5

¹ Logique Sistemas

Rua Monte Sinai, 1920

Natal,RN,Brasil

²Laboratório de Informática Industrial, Departamento de Engenharia da Computação e Automação

Universidade Federal do Rio Grande do Norte

Natal, RN, Brasi

3,4,5Petroleo Brasileiro S/A - Petrobras

Av. República do Chile, nº 65 – Centro

Rio de Janeiro - 20031-912

Emails: [email protected], [email protected],

[email protected], [email protected],

[email protected]

Abstract The ineffectiveness of the classic alarm systems observed in various industries in the world motivated the activity

known as alarm management. The alarm management is the routine assessment and continuous improvement of the alarm sys-

tem. In this work, the activity of alarm management is detailed and solutions to common problems in the process industry, espe-cially in the oil industry. As a result, the gains achieved in alarm management are discussed.

Keywords Alarm management, alarm systems, alarms, operational safety, process optimization, oil industry.

Resumo A ineficácia dos sistemas clássicos de alarmes observados em diversos segmentos industriais no mundo motivou a

atividade conhecida como gerenciamento de alarmes. O gerenciamento de alarmes consiste na rotina de avaliação e melhoria

contínua do sistema de alarmes. Nesse trabalho, a atividade de gerenciamento de alarmes é detalhada e são mostradas soluções

para problemas comuns na indústria de processo, em especial na indústria de petróleo. Como resultados são apresentados alguns casos onde o trabalho de gestão de alarmes foi aplicado e os ganhos alcançados.

Palavras-chave Gerenciamento de alarmes, sistemas de alarmes, alarmes, segurança operacional, otimização de processos, in-

dústria do petróleo.

1 Introdução

A integração das informações de chão-de-

fábrica aos sistemas corporativos possibilita a otimi-

zação da gerência. Dentre os vários benefícios exis-

tentes nessa integração, podemos destacar: a disponi-

bilidade para comprometimento, redução do tempo

de produção e otimização da cadeia de suprimentos.

No entanto, essa integração dos sistemas mo-

dernos, em consonância com a revolução digital

ocorrida nas últimas décadas, acarretou também em

um extremo aumento da quantidade de dados dispo-

nibilizados a partir do chão-de-fábrica. Esse aumento

trouxe consigo um grande desafio: transformar esse

grande volume de dados em informação útil à toma-

da de decisão, de modo que venha a contribuir efeti-

vamente na melhoria da operação e planejamento do

processo como um todo.

Nesse contexto, observou-se nas últimas déca-

das um aumento exponencial do número de alarmes

configurados por operador. Para compreender melhor

esse problema é importante entender que antes da

adoção dos sistemas digitais, os alarmes eram repre-

sentados por painéis luminosos onde cada lâmpada

sinalizava uma anormalidade no processo. Ao ser

identificada uma anormalidade, um sinal luminoso e

outro sonoro eram disparados. O operador, como

forma de mostrar ciência do problema, pressionava

uma botoeira que silenciava o sinal sonoro e trans-

formava o sinal luminoso de intermitente para um

sinal constante. O sinal luminoso ficava ligado até

que a anormalidade do processo tenha sido resolvida.

Assim, com a adoção dos PES (sistemas eletrô-

nicos programáveis), um alarme deixou de ser uma

lâmpada em um painel físico e passou a ser um item

configurável e visualizado através de uma tela onde a

lista de alarmes era apresentada quase sempre em

formato de tabela. Assim, a adição de novos alarmes

tornou-se uma tarefa de baixo custo e feita geralmen-

te sem uma metodologia formal, o que resultou no

acréscimo do número de alarmes configurados e

consequentemente reportados por operador. Estima-

se, que hoje, um operador manipule, em média, cerca

de 3500 alarmes geralmente organizados em tabelas

nem sempre visíveis ou facilmente acessíveis (ver

Figura 1 para a evolução do número de alarmes con-

trolados por um operador) (Habibi, 2006).

Anais do XX Congresso Brasileiro de Automática Belo Horizonte, MG, 20 a 24 de Setembro de 2014

3822

Figura 1 – Evolução do número de alarmes

Em consequência disso, atualmente a maior par-

te dos sistemas de alarmes reportam mais ocorrências

do que pode ser individualmente analisada e entendi-

da pelo operador. A Figura 2 mostra um típico relató-

rio de taxa de alarmes por dia nas indústrias. Como

pode ser observado, a realidade está bem distante da

média aceitável estabelecidas pelas normas interna-

cionais. Ainda assim, durante uma anormalidade do

sistema, essa magnitude tende a crescer em número e

velocidade tornando os sistemas de alarmes ainda

mais inúteis nesses momentos. Investigações dos

mais recentes incidentes da indústria mostram que o

número excessivo de alarmes, acompanhado da ine-

ficiência em se determinar a causa raiz para o pro-

blema, contribuíram significativamente para trans-

formar, para pior, a situação.

Figura 2 – Típico resultado de Taxa de alarmes por dia

Nesse contexto, o presente trabalho tem como

objetivo central ressaltar a importância da atividade

de gerenciamento de alarmes, propor metodologias

bem como abordar alguns dos problemas encontra-

dos na indústria de petróleo e como resolvê-los.

2 O Alarme

Um alarme é uma notificação ao operador sobre

a ocorrência de uma anormalidade que necessita de

uma ação a ser tomada em um tempo restrito

(EEMUA, 1999). Porém, o aumento da complexida-

de dos sistemas e a inclusão e monitoramento de

alarmes sem uma filosofia formal, acabam por gerar

diversos alarmes que não se encaixam nesta defini-

ção básica.

De tal modo, muitas vezes é necessária a inter-

pretação de múltiplos alarmes, eventos e paneis sinó-

ticos do processo para a identificação de uma anor-

malidade gerando uma sobrecarga operacional. As-

sim, a operação do processo através dos alarmes

torna-se uma tarefa humanamente impossível de ser

realizada, principalmente em uma situação anormal

do processo, onde uma única falha pode gerar cente-

nas de notificações de alarmes.

Neste contexto, os sistemas de alarmes, que têm

como função o monitoramento de anormalidades da

planta, geralmente não o faz adequadamente princi-

palmente durante uma situação anormal do processo

quando deveriam ser ainda mais úteis.

2.1 Ineficácias dos Sistemas de Alarmes

Como apresentado anteriormente, os atuais sis-

temas de alarmes não estão preparados para lidar

com o grande volume de dados recebidos durante

uma situação anormal. Pois, quando submetidos a

situações de perturbação da planta, os sistemas ge-

ram uma grande quantidade de alarmes, tornando a

situação inoperável (Mattiasson, 1999).

Uma investigação em Scanraff (Mattiasson,

1999) mostrou que durante a operação normal de

uma planta, a média do número de ações do operador

por hora é de 3,1 via o sistema supervisão (em uma

semana aleatória). No entanto, durante uma perturba-

ção no processo, esta média de ações do operador

aumenta para 52,8 por hora, o que é quase uma ação

por minuto. As ações do sistema devem ainda ser

realizadas em conjunto com discussões e instruções

passadas via rádio e telefone, tornando ainda mais

complicado lidar com esses sistemas sob operação

anormal.

Um outro estudo conduzido pelo HSE

(EEMUA, 1999) com objetivo de levantar as defici-

ências na área apontou resultados semelhantes. Uma

pesquisa feita com 96 operadores de 13 plantas, mos-

trou que sob operação normal um operador recebe

em média 1 alarme a cada 2 minutos. Cerca de 50%

desses alarmes são alarmes repetitivos que o opera-

dor já visualizou nos últimos 5 minutos. Porém, sob

operação anormal, após um distúrbio na planta, ocor-

rem tipicamente aproximadamente 90 alarmes no

primeiro minuto e mais 70 nos 10 minutos subse-

quentes. Diante destes números fica evidente obser-

var que os alarmes surgem demasiadamente rápidos,

tornando impossível ao operador compreendê-los.

Aproximadamente 50% dos operadores admitiram

que se sentiram forçados a aceitar um alarme, sem se

quer lê-los ou entendê-los.

2.2 Incidentes

Diante desta ineficácia dos sistemas de alarmes,

não raros são os incidentes que têm como uma das

causas a falha na identificação a tempo da anormali-


3823

dade ocorrida. Dentre esses incidentes provocados

pela sobrecarga de alarmes e/ou informação aos

operadores podem-se citar: a explosão da refinaria da

Texaco em Milford Haven e o incidente nuclear em

Three Mile Island (Bransby, 1998).

A explosão da refinaria em Milford Haven, em

julho de 1994, teve como principal causa a queda de

um raio. O raio atingiu a refinaria da Texaco cinco

horas antes da explosão, porém durante este período

os operadores não foram capazes de identificar a

causa do problema. O sistema de alarmes gerava uma

nova ocorrência em média a cada dois segundos,

tornando impossível processá-las para identificar a

causa raiz das ocorrências. A ineficiência em priori-

zar os alarmes (87% dos alarmes possuíam alta prio-

ridade) e as características da interface gráfica tam-

bém contribuíram de forma determinante para a ocor-

rência do episódio. O acidente poderia ser evitado se

os operadores desligassem a planta, porém o descré-

dito do sistema de alarmes associado com a dificul-

dade de encontrar uma causa para as ocorrências de

alarmes impossibilitou tal ação (Bransby 1998,

Bransby & Jenkinson 1998, Wilson 1998). O aciden-

te gerou 48 milhões de libras em danos causados pela

explosão, além de multas e processos judiciais en-

volvendo os 26 funcionários feridos durante esse

acidente.

Similarmente, o episódio no Three Mile Island,

apontou diversas falhas nos sistemas de alarmes. No

momento do incidente ocorreram centenas de alar-

mes com baixo teor informativo e ainda os alarmes

de sinais importantes estavam erroneamente suprimi-

dos.

Esses incidentes estimularam a criação de pro-

jeto de estudos para os sistemas de alarmes gerando

algumas normais internacionais como será apresen-

tado na seção seguinte. Um dos primeiros estudos

realizados para a indústria química e de energia no

gerenciamento de alarmes foi desenvolvido pela HSE

(Health and Safety Executive), que demonstrou que

as deficiências encontradas no sistema de alarmes da

refinaria Milford Haven eram comuns a outros siste-

mas de alarmes adotados em diferentes companhias e

que algumas empresas já estavam adotando políticas

de melhoramento em seus sistemas e metodologias

(Bransby, 2000). Dessa forma, esse documento ser-

viu de ponto de partida para construção de roteiros de

boas práticas, a norma EEMUA 191 e a norma de

padronização de sistema de alarmes ISA 18.2.

3 Metodologia

Diante desse cenário, uma série de boas práticas

para configuração e manutenção dos alarmes vem

sendo empregadas nas indústrias de processo como

forma de diminuir o número de ocorrência de alar-

mes desnecessários. Essa atividade é conhecida como

racionalização de alarmes e tem como objetivo reali-

zar a análise das ocorrências de alarmes passados e

propor e implementar melhorias como forma a evitar

que o problema ocorra novamente. Esse processo é

geralmente executado periodicamente por uma equi-

pe multidisciplinar composta geralmente por enge-

nheiros de processo, engenheiros de equipamentos e

técnicos de operação, instrumentação e automação.

O primeiro passo para qualquer trabalho de ra-

cionalização de alarmes é definir uma filosofia de

alarmes a ser empregada na companhia. A definição

da filosofia é de extrema importância, pois serve de

guia durante todo o trabalho. A filosofia é composta

geralmente por um conjunto de boas práticas na

configuração dos alarmes e definições. Uma vez

definida a filosofia, o ciclo de gerenciamento de

alarmes pode ser iniciado. Nesse trabalho foi utiliza-

do como referência um ciclo de gestão apresentado

na Figura 3. Este fluxo de trabalho é uma simplifica-

ção do ciclo proposto pela norma ISA 18.2.

Figura 3 – Ciclo de gestão de alarmes simplificado

Como pode ser visto na Figura 3 a primeira fase

do ciclo é a etapa de identificação. Nessa fase é reali-

zada uma análise estatística das ocorrências de alar-

mes onde os principais alarmes do período são então

identificados. O Objetivo nessa etapa é identificar,

por exemplo, os bad-actors (alarmes mais frequentes

do período), alarmes ruidosos (alarmes que ocorrem

dezenas de vezes por segundo), alarmes duplicados,

alarmes falsos, dentre outros problemas. Na etapa

seguinte, chamada de racionalização, os alarmes

problemáticos identificados na etapa anterior são

avaliados como forma de avaliar suas configurações.

Nesse momento melhorias são propostas pelo grupo.

A fase seguinte, é conhecida como Projeto e Implan-

tação e é onde é realizado um projeto para concreti-

zar as mudanças necessárias. Essas mudanças podem

ser desde a remoção, inclusão ou ajuste de configura-

ção de um alarme ou até mesmo alteração da instru-

mentação como, por exemplo, adição de um novo

instrumento de campo. As alterações mais simples,

que não demandam projeto, podem ser implementa-

das nesse momento. Na fase seguinte, é realizado o

monitoramento de desempenho das mudanças reali-

zadas nos ciclos anteriores como forma de avaliar se

as mudanças propostas solucionaram os problemas

que se propunham a resolver. Por fim, é realizada a

gestão de mudanças, onde todas as alterações são

rigorosamente documentadas e disponibilizadas para

os interessados.

Identificação

Racionalização

Projeto e Implantação

Monitoramento de desempenho

Gestão de Mudanças


3824

Assim, é muito importante a utilização de al-

gum sistema de gerenciamento de alarmes para aju-

dar no ciclo de gestão de alarmes. Um bom sistema

de alarmes deve tanto ajudar na identificação dos

alarmes que necessitam de atenção por parte do gru-

po, bem como, auxiliar na gestão de mudanças das

configurações de alarmes.

4 Boas Práticas e Casos Típicos

Durante a execução do ciclo de gestão de alar-

mes é muito importante que a equipe esteja sintoni-

zada para tratar os problemas. Assim, nessa seção

será apresentado um conjunto de boas práticas e

problemas comuns à indústria de petróleo. Muitas

das recomendações podem ser encontradas nas nor-

mas de gerenciamento de alarmes e algumas delas

são resultados de anos de experiência em configura-

ção e gestão de alarmes.

4.1 Configurações dos Alarmes

Uma das grandes preocupações para se ter um

sistema de alarmes bem configurado é que apenas

alarmes que precisem de uma ação operacional apa-

reçam para os operadores. Além disso, em um cená-

rio com mais de um alarme habilitado o operador

saiba priorizar suas ações baseado na criticidade dos

cenários atuais. Assim, a seguir são descritas alguns

dos pontos de atenção em que se deve ter no momen-

to de projeto de um determinado alarme.

a) Diferença entre Alarme e Evento

Um dos principais equívocos encontrados nas

configurações dos alarmes é ter eventos do processo

configurado como alarme. Por definição, um alarme

é qualquer meio auditivo ou visual que indique uma

condição anormal associada ao processo ou equipa-

mento e que exige uma ação em um tempo restrito.

Qualquer alarme que não caiba nessa definição deve

ser transformado em um evento.

Por exemplo, a abertura de uma válvula por si só

não deve ser considerada um alarme, pois não indica

uma condição anormal do processo e não possui uma

ação operacional a ser executada. No entanto, caso o

operador comande a abertura e após um tempo a

válvula não se abra adequadamente, aí sim se tem um

alarme. Similarmente, ao comandar uma partida ou

parada de uma bomba, o evento de partida/parada

não deve aparecer na lista de alarmes. Apenas caso a

ação não seja executada adequadamente é que um

alarme deve existir.

b) Características de um Bom Alarme

É muito importante que o sistema de alarmes, se-

ja confiável para que possa ser útil. Assim, para

atender à definição, um alarme deve ser projetado

considerando-se as limitações humanas e deve possu-

ir as seguintes características:

1. Relevância: deve ter importância operacional

definida; se nenhuma resposta está associada ao

sinal gerador do alarme, este sinal não deve ser

um alarme;

2. Singularidade: uma mesma informação não deve

ser representada por dois diferentes alarmes, evi-

tando duplicidade de procedimentos de resposta

que podem confundir e sobrecarregar o opera-

dor;

3. Precisão: nenhum alarme deve ser apresentado

com muita antecedência à sua resposta ou muito

tarde para que uma medida corretiva seja execu-

tada;

4. Grau de importância: todo alarme deve possuir

uma prioridade, facilitando assim a tomada de

decisões do operador;

5. Clareza: a mensagem do alarme deve ser de fácil

compreensão e chamar atenção para as informa-

ções mais importantes que se deseja transmitir

c) Banda Morta

Uma das grandes preocupações para se ter um

sistema de alarmes bem configurado é evitar a anun-

ciação repetidamente de um mesmo alarme. Para

resolver esse problema é importante implementar no

sistema de alarmes uma estratégia de configuração de

banda morta. A banda morta é uma faixa dentro da

qual o alarme não tem seu estado alterado, indepen-

dentemente da variação do sinal lido. A Figura 4

mostra um exemplo de configuração de banda morta.

Note que após o sinal cruzar a primeira vez o valor

de ajuste do alarme o alarme é ativado, no entanto

para que a normalização ocorra o alarme tem que

cruzar a faixa da banda morta. Esse tipo de configu-

ração é bastante importante, pois garante que o ope-

rador será notificado tão logo o alarme atinja o valor

de ajuste e ainda assim evita a múltiplas ocorrências

devido a pequenas variações em torno do limiar do

alarme.

Figura 4 – Banda morta


3825

d) Delay-on/Delay-off

Outra importante estratégia, também para evitar

a anunciação repetidamente de um mesmo alarme, é

a configuração de um atraso para a ativação do alar-

me. O objetivo dessa técnica é evitar que um pico

repentino de um sinal gere um alarme inútil. Assim, é

configurado esse atraso chamado de delay-on onde o

alarme apenas irá soar caso o sinal permaneça por

alguns segundos na região de alarme. Similarmente é

importante configurar o delay-off, onde o alarme é

normalizado apenas após o sinal permanecer um

tempo configurável em situação normal.

e) Priorização dos Alarmes

É de extrema importância que todos os alarmes

possuam uma prioridade associada. A prioridade é

bastante importante para que o técnico de operação

possa priorizar sua atenção em um cenário de múlti-

plos alarmes.

Uma boa prática é priorizar os alarmes em fun-

ção do tempo disponível para resposta do operador, e

dos impactos causados na planta quando da ausência

desta resposta. Estes impactos podem estar relacio-

nados à perda de produção e de ativos, meio ambien-

te e segurança pessoal, consideradas dentro destas

categorias os alarmes definidos para atendimento à

legislação local ou a políticas internas da companhia.

Durante a avaliação destes impactos, devem ser

consideradas as camadas de proteção que estão dis-

poníveis na planta no momento da análise. Estas

camadas de proteção podem ser funções instrumen-

tadas de segurança ou dispositivos mecânicos de

proteção, como válvulas de segurança. A ausência de

camadas de proteção adequadas tende a fazer com

que o alarme adquira uma prioridade elevada. A

disponibilidade de um SIS bem projetado, por exem-

plo, tenderá a reduzir o impacto associado ao meio

ambiente e segurança pessoal, e a aumentar o impac-

to associado a perda de produção, já que na ausência

de resposta do operador ao alarme, deve ser conside-

rado que o SIS irá atuar.

Idealmente não devem existir muitos níveis de

prioridades de alarmes. Uma boa recomendação é ter

apenas três níveis: baixa, média e alta. Como uma

métrica de boa prática as configurações de alarmes

devem obedecer a distribuição onde 5% dos alarmes

da planta sejam de prioridade alta, 15% de prioridade

média e 80% de prioridade baixa.

4.2 Casos Típicos

a) Partida / Parada de bombas

As Figura 5 (a) e (b) mostram casos típicos de

controle ON-OFF para nível de vasos e tanques (ou

reservatórios em geral). Comumente todos os níveis

(alto, muito alto, baixo e muito baixo) de alarmes são

configurados e anunciados ao operador. No entanto,

uma boa estratégia para esse caso é configurar ações

automáticas em caso de alarmes de nível alto e baixo,

suprimindo os alarmes. As devidas ações automáti-

cas e alarmes para estes sistemas são listados na

Tabela 1.

Tabela 1 - Ação automática e alarmes para controle ON-OFF de

nível.

Situação ope-

racional

Ação automática Alarme no

SDCD

Nível muito alto - Sim

Nível alto Parte bomba / abre

válvula Não

Nível baixo Para bomba /

fecha válvula Não

Nível muito

baixo - Sim

(a) (b)

Figura 5 - Controle ON-OFF de nível de vasos ou tanques, (a) por

partida/parada de bombas ou (b) abertura/fechamento de válvulas

b) Pressão de Descarga de Bombas

Tipicamente são empregados transmissores de

pressão em descarga de bombas, como ilustrado na

Figura 6, utilizados para indicar baixa eficiência das

respectivas bombas. Se a pressão cair enquanto a

bomba estiver operando, a razão pode ser por falha

da bomba ou ainda rompimento da tubulação / flan-

ges. Por outro lado, quando a bomba estiver parada, a

pressão estará normalmente abaixo do limite confi-

gurado de alarme. Assim, caso a bomba esteja parada

os alarmes de pressão de descarga devem ser supri-

midos. A Tabela 2 apresenta a correta supressão de

alarmes.

Figura 6 - Alarme de pressão para descarga de bombas

Tabela 2 - Alarme de pressão para descarga de bombas

Situação operacional Alarme no SDCD

Bomba parada Suprimido

Bomba operando Habilitado

c) Controle de Nível por Vazão de Refluxo

O controle de nível em vasos no topo de torres é

comumente efetuado em cascata com controle de

vazão, como mostrado na Figura 7. As bombas utili-

zadas nestes sistemas, geralmente possuem vazão


3826

mínima de operação e, por isso, normalmente são

configurados alarmes de vazão baixa nas FCs da

estrutura de controle.

Sendo assim, é conveniente que seja configura-

do Limite Inferior para o set-point do controlador na

FC, impedindo que o controle de nível leve o sistema

a operar abaixo do limite inferior de vazão da bomba.

Além disso, deve-se configurar supressão do

alarme de vazão baixa pelo status da bomba (equiva-

lente à configuração apresentada na seção anterior).

Figura 7 - Controle de refluxo de vasos de topo de torres separado-ras

Configurações típicas na controladora de vazão, FC:

• Alarme de vazão baixa: acima da vazão

mínima da bomba

• Limite Inferior de set-point, SP: acima do

alarme low

É importante ressaltar que a configuração de li-

mites de set-point deve ser usada sempre que houver

controle em cascata, e a malha escrava possuir alar-

mes de low ou high. Os limites de set-point devem

sempre ser mais restritivos que os limites de alarme.

5 Índices de Desempenho (Kpi’s)

Para o acompanhamento e avaliação dos resul-

tados dos trabalhos de gerenciamento de alarmes é

importante realizar o acompanhamento de alguns

índices de desempenho dos sistemas de alarmes.

Nessa seção serão apresentados alguns dos mais

importantes índices na atividade de gestão de alar-

mes.

a) Taxa de Alarmes Horária por Operador

Antes de entender esse índice, é importante per-

ceber que os sistemas de alarmes devem ser projeta-

dos para a capacidade humana de processar as infor-

mações. Assim, toda taxa de alarmes deve ser norma-

lizada pela quantidade de operadores para se ter uma

noção da sobrecarga imposta ao operador.

Diante disso, esse índice representa a quantidade

de novos alarmes ativados por hora por operador. Em

uma operação normal, a maioria dos alarmes deve

requerer que o operador realize algumas verificações

no processo para identificar a melhor ação a ser to-

mada. Essas verificações podem ser desde uma sim-

ples checagem do ponto de operação de um instru-

mento até uma análise de campo das condições de

processo. Assim, a Tabela 3 mostra alguns valores de

referências da norma EEMUA Nº 191.

Tabela 3 – Valores de referência da taxa média por hora por

operador sugeridos pela EEMUA Nº 191

Taxa de alarmes por hora por

operador em condições nor-

mais de operação

Qualidade da

operação

Mais do que 60 alarmes por hora Inaceitável

Até 30 alarmes por hora Instável

Até 12 alarmes por hora Gerenciável

6 ou menos alarmes por hora Aceitável

A norma ISA 18.2 também estabelecem como

12 o número máximo de alarmes por hora por opera-

dor para um processo ser considerado gerenciável e 6

como sendo o valor aceitável. Sendo assim, esses

valores são um bom ponto de partida para a avaliação

da situação do sistema de alarmes de um processo.

b) Distribuição de Prioridades

Um problema comum nos sistemas de alarmes é

a falha na priorização dos alarmes. A priorização é

extremamente importante principalmente durante

uma avalanche de alarmes, pois o operador será ca-

paz de priorizar suas ações. Em um cenário de ava-

lanche com uma pobre priorização dos alarmes, o

operador pode ter dificuldades em priorizar suas

ações e, por conseguinte atuar no processo para que

ele volte à situação normal de operação.

Assim, um importante índice para acompanha-

mento é a distribuição de prioridade dos alarmes a

que o operador foi submetido. A tabela abaixo mos-

tra alguns valores de referência para acompanhamen-

to desse índice.

Tabela 4 – Métrica de desempenho de prioridade

Prioridade do Alarme Taxa máxima

Alto 5 por turno

Médio 2 por hora

Baixo 10 por hora

Para se alcançar esse tipo de distribuição é im-

portante que durante a racionalização de alarmes ou

mesmo durante o projeto dos alarmes se tenha aten-

ção para a quantidade de alarmes de prioridade baixa,

média e alta configurados no sistema de alarmes.

Assim, as normas trazem como boa prática existir

apenas 5% dos alarmes configurados como priorida-

de alta, 15% com prioridade média e 80% com prio-

ridade baixa.

c) Número de Alarmes Stales

Alarmes que permanecem ativos continuamente

por mais de vinte e quatro horas podem ser conside-

rados como alarmes stales. Esses alarmes permane-


3827

cem ativos continuamente durante dias, semanas ou

meses fornecendo pouca informação para os opera-

dores e poluindo a tela de operação (ISA, 2009).

Segundo a EEMUA No 191, uma planta com um alto

número de alarmes stales indica que ela pode estar

com problema de:

Operação - Ocorre quando os operadores

não tomam ações para corrigir o problema

indicado pelo alarme.

Manutenção – Falta de estratégia de inibição

dos alarmes de equipamentos em manuten-

ção.

Definição dos alarmes – Falta de uma filo-

sofia de alarmes bem como erro nos ajustes

e configurações dos alarmes.

A norma ISA-SP18 define que os alarmes stales

devem ocorrer menos de cinco por dia e que todos

esses alarmes devem possuir um plano de ação para

resolvê-los. Já a EEMUA No 191, recomenda que

para plantas com um grande sistema de alarmes (con-

tendo mais do que mil alarmes) é aceitável que ape-

nas 1% dos alarmes estejam ativos continuamente.

6 Resultados

Desde 2006 a Petrobras vem realizando a ativi-

dade de gerenciamento de alarmes em suas unidades

industriais. Para a avaliação dos seus sistemas de

alarmes a Petrobras utiliza o sistema BR-

AlarmExpert de onde é possível tirar todas estatísti-

cas para conduzir o trabalho bem como realizar a

atividade de gestão de mudanças.

O trabalho de racionalização é realizado perio-

dicamente, geralmente semanalmente, por uma equi-

pe multidisciplinar que incluem engenheiros de pro-

cesso, engenheiros de automação, técnico de opera-

ção, técnico em instrumentação e técnicos de auto-

mação. O trabalho trouxe nas mais diversas unidades

industriais da companhia excelentes resultados que

trouxeram aumento da confiabilidade operacional e

diminuição das paradas.

Para se ter uma ideia, após o início do trabalho

de reavaliação dos alarmes configurados foi possível

em diversas unidades industriais obter uma redução

de até 88% do número de alarmes configurados ape-

nas aplicando a filosofia do que realmente se trata de

um alarme e o que pode ser configurado como evento

(Lucena, 2010).

Figura 8 – Comparativo do número de alarmes configurados antes

e depois do gerenciamento de alarmes

Para ilustrar esse resultado, temos na Figura 8 o

resultado obtido em quatro plataformas de pequeno

porte após início da racionalização de alarmes. Como

pode ser visto, antes da racionalização existiam mui-

tos alarmes configurados, no entanto após análise

verificou-se que a maioria desses alarmes na verdade

eram eventos erroneamente configurados como alar-

me.

Figura 9 – Média horária de alarmes por operador

Consequentemente, a quantidade de alarmes

anunciadas por operador teve uma significativa que-

da que pode ser observada pelo resultado ilustrado na

Figura 9. Para obter esse índice é importante salientar

que todas as quatro plataformas são controladas a

partir de uma única sala de controle central. O traba-

lho de reavaliação dos alarmes segundo a nova filo-

sofia foi iniciado em Dezembro do ano anterior e ao

fim de Fevereiro foi efetivamente implementado.

Assim, a taxa de alarmes que antes estava a um pa-

tamar não gerenciável, atingiu o índice considerado

aceitável pelas normas internacionais nos meses

seguintes. No entanto, no mês de Agosto pode ser

observado um novo aumento de ocorrência de alar-

mes. Esse aumento ocorreu em decorrência da entra-

da em operação de quatro novos poços que estavam

parados para uma intervenção.

Similarmente aos resultados apresentados ante-

riormente, o trabalho de gerenciamento de alarmes

também traz bons resultados em grandes unidades

industriais. A Figura 10 mostra a evolução da taxa de

alarmes por hora por operador em um cenário em

uma grande unidade industrial no período de três

anos de trabalho. Diferentemente do caso das plata-

formas de pequeno porte, o trabalho não iniciou por

reavaliar todos os alarmes da planta devido à inefici-

ência desse tipo de atividade face ao grande número

de alarmes configurados. Assim, a estratégia nesse

caso foi realizar reuniões semanais de gerenciamento

de alarmes onde são identificados os vinte alarmes

mais frequentes (bad-actors) da semana anterior e

então são exaustivamente analisados pela equipe

multidisciplinar que propõe melhorias no processo

levando em conta os casos típicos apresentados nesse

trabalho. Naturalmente, por se tratar de uma planta

de grande porte onde se tem uma ordem de grandeza

226 224 227

361

35 38 34 4260

87

152 142

191 186 193

319

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Plataforma 1 Plataforma 2 Plataforma 3 Plataforma 4

Alarmes Antes Alarmes Depois Eventos Antes Eventos Depois

050

070

005 006 005 004 003

016013 013 012

007

000

010

020

030

040

050

060

070

080


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de alarmes configurados por operador na casa dos

milhares, o trabalho evolui em um ritmo um pouco

mais lento.

Figura 10 – Evolução da taxa de alarmes por hora por operador ao

longo de três anos em uma planta de grande porte

Apesar dos valores de referências estarem mai-

ores que os índices desejáveis pelas normas interna-

cionais o trabalho vem evoluindo satisfatoriamente.

Até julho do terceiro ano a taxa de alarmes por ope-

rador chegou a ficar em média 90% menor que no

início dos trabalhos. No entanto, em setembro do

terceiro ano os índices começaram a ter uma leve alta

mostrando a importância de se ter um trabalho contí-

nuo de gestão de alarmes, pois a dinâmica dos pro-

cessos, a manutenção contínua, paradas e entrada em

operação, precisam estar sempre acompanhadas de

uma avaliação contínua da saúde dos sistemas de

alarmes.

7 Considerações Finais

Nesse trabalho foi exposto um pouco da ativi-

dade de gerenciamento de alarmes e sua importância.

Pôde-se observar que é um tema de extrema relevân-

cia face aos diversos casos de incidentes encontrados

na literatura. Assim, deve ser uma atividade rotineira

em qualquer tipo de processo industrial.

Como principal contribuição, alguns casos típi-

cos da indústria de petróleo foram apresentados e

como devem ser abordados do ponto de vista de

gerenciamento de alarmes. Além disso, foram apre-

sentados alguns índices importantes para o acompa-

nhamento do trabalho e os resultados obtidos em

plantas de grande e pequeno porte.

Por fim, apesar de ser um trabalho exaustivo, o

inicio do gerenciamento de alarmes costuma ser

bastante animador, pois com apenas algumas peque-

nas técnicas e cuidados ao se racionalizar um alarme

trazem grandes resultados tornando o sistema de

alarmes mais confiável. Com mais tempo livre, os

operadores podem ser ainda mais eficientes na ope-

ração do processo levando a menos paradas da planta

que justificam financeiramente a atividade de geren-

ciamento de alarmes.

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