T.T. 035 MAXIMIZANDO A DISPONIBILIDADE DOS ATIVOS, ATRAVÉS DA INTEGRAÇÃO DE TÉCNICAS PREDITIVAS E VARIÁVEIS DE PROCESSO

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1 T.T. 035 MAXIMIZANDO A DISPONIBILIDADE DOS ATIVOS, ATRAVÉS DA INTEGRAÇÃO DE TÉCNICAS PREDITIVAS E VARIÁVEIS DE PROCESSO Luiz Fernando P. Gonçalves (1) Otávio Luiz Dibe Vescovi (2) Karlheinz Kattermann (3) Júlio Cesar Klar Serrano (4) Resumo O aumento do número de equipamentos, além do aumento da disponibilidade das técnicas de análise preditivas para equipamentos tem sobrecarregado de informações a engenharia de manutenção. Estas informações para serem eficazes e resultarem em ganhos em termos de confiabilidade operacional necessitam de uma análise abrangente e imediata. Como a implantação de procedimentos e de técnicas foi sendo feita de maneira gradual ao longo do tempo, acaba-se tendo um mosaico de informações fragmentadas. A proposta descrita neste trabalho descreve um caso de integração de informações, critérios e práticas, unificando do modo mais abrangente possível informações técnicas e de históricos de intervenções de modo a criar uma consistência maior na prática da engenharia de manutenção. Esta intenção envolve uma grande complexidade em termos dos recursos viabilizadores, especialmente em termos da arquitetura do sistema de informações. O uso do sistema mostrou ganhos substancias de eficácia de análise e tem motivado os usuários para a expansão da integração abrangendo novas técnicas de análise. (1) Luiz Fernando Pavão Gonçalves Engenheiro Mecânico da área de Engenharia de Manutenção da Braskem S. A. nas unidades de Polietileno e Polipropileno no RS; (2) Otávio Luiz Dibe Vescovi Mestre em Engenharia, Engenheiro Mecânico da COPESUL da Unidade de Manutenção Time de Engenharia de Manutenção e Avaliação; (3) Karlsheinz Kattermann Gerente da Bruel & Kjaer no Brasil; (4) Julio Cesar Klar Serrano Diretor da SERRANO automação Ltda.

2 1. Objetivo O objetivo deste trabalho é o de apresentar a experiência prática de uma metodologia idealizada na Braskem e desenvolvida em parceria com a COPESUL (Companhia Petroquímica do Sul), Brüel & Kjaer Vibro e Serrano Automação, visando: - A maior eficácia no gerenciamento dos ativos; - O aumento da disponibilidade, confiabilidade e segurança; - A redução de custos operacionais e de manutenção Devido ao crescente incremento da capacidade produtiva das unidades industriais, ao aumento da complexidade técnica dos equipamentos e à terceirização de atividades do âmbito da manutenção, criou-se a necessidade de contínuos avanços tecnológicos no campo da Manutenção Preditiva. Esta sofisticação crescente gerou um acúmulo da informações fragmentadas, dispersas entre técnicas e fontes diversas. A visão integrada e global do equipamento e de seu processo passou a ser uma necessidade sentida pela engenharia de manutenção de modo cada vez mais agudo. O objetivo da obtermos uma visão de conjunto foi atingido através da integração das análises das diversas técnicas preditivas. 2. Análise integrada Conceito A análise integrada visa proporcionar uma avaliação abrangente da condição operacional, através do acompanhamento integrado de diversas técnicas preditivas. Isto permite que o analista tenha uma visualização multivariável dos principais equipamentos, objetivando a otimização das intervenções, o aumento da assertividade das análises e da segurança pessoal, ambiental e patrimonial. EXEMPLO DE FALHA Figura I A fragmentação de informações relevantes diminui a agilidade necessária para a intervenção

3 3. Estratégia A estratégias básica adotada foi a de unificar em um único software (COMPASS) as análises de vibração, temperatura, fluxo magnético, corrente elétrica, óleos lubrificantes e ferrografia, conjugando-as com variáveis de processo (SDCD) tais como pressão, vazão e temperaturas, além de possibilitar a consulta ao histórico dos equipamentos. 4. Desafio Esta proposta carregava algumas dificuldades de implantação, descritas a seguir: 4.1. Integrar em uma única base de dados as técnicas de análise preditiva disponíveis na Braskem e na Copesul; 4.2. Integrar as análises de óleo e ferrografia ao sistema e automatizar o processo de aquisição de dados junto aos fornecedores de informação internos e externos; 4.3. Integrar a análise de fluxo magnético e espectro de corrente ao sistema e automatizar o processo de aquisição de dados via coletor offline da B&K; 4.4. Acessar os históricos dos equipamentos do sistema de planejamento da manutenção; 4.5. Integrar os dados de processo (SDCD) ao sistema e automatizar o processo de aquisição de dados; 4.6. Permitir o acesso e a alimentação de dados em uma grande área física nas quais os equipamentos e as unidades estão distribuídas; INTEGRAÇÃO DAS TÉCNICAS PREDITIVAS Vibração Análise de Óleos Termografia Temperatura Corrente Elétrica Fluxo Magnético Pressão Vazão Ferrografia Análise Performance etc COMPASS HISTÓRICOS RELATÓRIOS CUSTOS MÁXIMO Figura II Proposta de integração de informações

4 5. Sistema de tele-monitoramento Desde 1997 a Copesul tem feito contratos de serviços de manutenção com algumas empresas de segunda geração para melhorar a disponibilidade global dos equipamentos e para tornar a manutenção mais efetiva para todas as companhias envolvidas. Isto inclui um extensivo sistema de acesso remoto a partir do centro de diagnóstico da Copesul para monitoramento e diagnóstico de equipamentos de cada planta participante. Sistema de Monitoramento Configuração da Rede Rede de Ethernet TCP/IP LAN Configuração do sistema de tele-monitoramento Figura III - Configuração do sistema de tele-monitoramento COMPASS Uma vez que custos de matéria prima e preços de produtos acabados são similares de uma empresa para outra no competitivo mercado petroquímico atual, é freqüentemente a maneira a qual os equipamentos são operados e mantidos que confere a uma empresa a superioridade competitiva. O monitoramento e diagnóstico de é uma parte importante do contrato de manutenção, por isso o conceito de tele-monitoramento é empregado. Todo monitoramento e diagnóstico é feito a partir do centro de monitoramento e diagnóstico da condição dos equipamentos na Copesul. Quando uma falha incipiente é remotamente detectada, a equipe de monitoramento na Copesul irá diagnosticar a falha e informar o pessoal de operação e manutenção da respectiva planta na respectiva empresa de segunda geração que ação deve ser tomada.

5 O sistema de monitoramento escolhido para o papel do tele-monitoramento nas empresas de segunda geração foi o sistema COMPASS da Brüel & Kjær, Schenck CMS. A parte on-line do sistema de monitoramento é utilizada para monitorar equipamentos críticos tais como turbinas a vapor, compressores, bombas de calor, ventiladores de torres de refrigeração, e turbo-expansores. Coletores de dados portáteis são utilizados para monitorar equipamentos auxiliares tais como bombas, motores, caixas de engrenagens, ventiladores, etc. Isto é feito em intervalos entre 15 e 30 dias, dependendo do equipamento. Caso: Motor do Ventilador de Torre de Resfriamento Falha na Pista Externa dos Mancais Figura IV Análise on-line de um equipamento Caso: Motor do Ventilador de Torre de Resfriamento - Solução Figura V Identificação de dano em progressão

6 6. Vantagens do monitoramento remoto Resumidamente, podemos citar como as principais vantagens do sistema de aquisição de dados existente: 6.1. Diagnóstico Centralizado - para várias plantas remotas; 6.2. Usuários da Operação, Manutenção e Gerência com acesso à informação relevante; 6.3. Aquisição de dados externos; 6.4. Uso efetivo do tempo do especialista de diagnósticos; 6.5. Adequado para futura expansão no Sistema de Gerenciamento de Manutenção; 6.6. Acesso dos dados, quando necessário, para especialistas externos e fabricantes de equipamentos; SISTEMA INTEGRADO BRASKEM PP SDCD PP SDCD PE BRASKEM PE SDCD B&K VIBRAÇÃ O TEMP. FASE RELATORI O COPESUL SDCD USUÁRIO COMPASS COMPASS FLUXO MAGNETICO SDCD INFOPLUS INFOPLUS OLEFINAS1 OLEFINAS2 SDCD SDCD OLEFINAS1 OLEFINAS2 INFOPLUS PP SDCD SERVIDOR FTP COPESUL B&K HISTÓRICO DOS EQUIPAMENTOS USUÁRIO COMPASS VIBRAÇÃ O TEMP. FASE RELATORI O FLUXO MAGNETICO ANÁLISES INFOPLUS PE ANÁLISE FERROGRÁFICA FORNECEDORES TRIBOLAB LABORATÓRIO ANÁLISE DE ÓLEO BRASKEM Figura VI Esquema simplificado da arquitetura de integração de informações 7. O sistema COMPASS Histórico O sistema Compass foi comprado pela Copesul em 1994 e teve sua instalação e início de operação em No primeiro momento foi instalado apenas na planta de Olefinas 1, com uma licença de software e monitorando on-line 6 turbo-compressores. O custo inicial do sistema foi de US$ ,00. O passo seguinte em 1996 foi a aquisição de um coletor off-line e um acelerômetro para monitorar as bombas e motores elétricos das plantas de Olefinas 1, aromáticos e utilidades, a um custo de US$ ,00.

7 Em 1997 incluiu-se no sistema a monitoração dos ventiladores e motores da torre de resfriamento antiga (12 conjuntos). Em 1998 foram adquiridos mais 3 coletores off-line para a monitoração dos equipamentos das unidades das companhias de Segunda geração, após a COPESUL iniciar a gestão da manutenção destas unidades e de decisão de integrá-las ao sistema Compass (Braskem PP e Braskem PE, entre outras empresas de segunda geração). Foram adquiridas 8 licenças do software para atender às necessidades da manutenção distribuída por uma grande área física e com várias plantas e processos diferentes. O custo destas aquisições foi de cerca de US$ ,00. Em 1999 com a partida da planta de Olefinas 2 (projeto de duplicação da capacidade da Copesul), adicionou-se ao sistema as grandes máquinas (cinco compressores e dois turboexpansores) ao monitoramento on-line e as bombas e motores da mesma planta ao monitoramento off-line. Em 2000 o servidor que atende o sistema foi ampliado (cerca de US$ 5.000,00) e o sistema Compass passou a ser um sistema corporativo da Copesul, administrado e mantido pelo Time de Informática. Foi estabelecido um contrato de atualizações, suporte e manutenção do sistema com a Bruell e Kjaer, com um custo anual de cerca de US$ ,00. Nesta época o sistema inteiro já cobria cerca de 2000 equipamentos diversos, com mais de pontos de medição e envolvia 8 pessoas em tempo integral coletando e emitindo recomendações de manutenção. Companhia Equipamentos Monitorados Medição Escalar Medição Espectral Copesul Braskem PP Braskem PE Outras empresas Total Tabela I - Número total de equipamentos monitorados e medições realizadas TELA DE ANÁLISE MULTIVARIÁVEL Figura VII Gráfico de tendência multi-variável

8 TELA DO HISTÓRICO DE INTERVENÇÕES Figura VIII Histórico de intervenções

9 8. Processo de Integração Em 2001 em conjunto com a empresa Braskem petroquímica, foi decidido integrar outras variáveis ao monitoramento, tais como análise de óleo lubrificante, ferrografia, análise de corrente de motores elétricos e análise de fluxo magnético de motores elétricos. Além disso foi detectada a necessidade de interligar o sistema Compass com o histórico de intervenções do software do sistema gerencial de manutenção Máximo e a necessidade de importar dados do DCS com variáveis de processo. Para tanto foram adquiridos em conjunto pela Copesul e pela Braskem módulos adicionais de software que permitem estas opções, a um custo de US$ ,00. O custo total desta fase da implantação foi de R$ ,00. Em 2002 foi configurado também no sistema off-line pontos para diagnóstico por pirometria dos tubos de fornos de nafta da Copesul. Atividade 1 Atividade 2 Atividade 3 Atividade 4 Atividade 5 Atividade 6 Atividade 7 Atividade 8 Atividade 9 Atividade 10 Atividade 11 Atividade 12 Atividade 13 Atividade 14 Atividade 15 Atividade 16 Atividade 17 Atividade 18 Atividade 19 Atividade 20 Atividade 21 Atividade 22 CRONOGRAMA E CUSTO DA IMPLANTAÇÃO 12 meses R$ ,00 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Figura IX Cronograma de implantação da integração

10 TELA DE ANÁLISE FERROGRÁFICA Figura X Análise ferrográfica

11 9. Conclusões e desenvolvimentos futuros A integração de técnicas, procedimentos, informações e conhecimentos tem se mostrado como o caminho natural para a obtermos maior eficácia dos recursos já existentes e disponíveis nos sistemas de manutenção. Aproveita-se assim todo o potencial das diversas técnicas existentes, o que não é uma tarefa banal quando lidamos com uma grande população de equipamentos e uma enorme massa de dados que precisam ser analisados. Sistemas de informação em rede com acesso distribuído e um software poderoso e flexível são os principais viabilizadores para este tipo de integração. A unificação das informações sob a mesma interface e dentro de um mesmo sistema de tratamento dos desvios e não-conformidades padroniza e agiliza as intervenções da manutenção, permitindo concentrar recursos humanos nos desvios críticos em termos de ganhos para a confiabilidade geral de toda a planta. Como futuros desenvolvimentos pode-se antever como boas possibilidades a integração com medições de monitoramento de emissões fugitivas de selos mecânicos, temperaturas dos selos mecânicos (como ferramenta de preditiva), utilização mais intenso de softwares especialistas de inteligência artificial para apoio aos diversos diagnósticos e melhorias na integração com o histórico de equipamentos.

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