Sistemas de Gerenciamento de Corrosão em Refinarias com as Tecnologias Microcor e Corrater

Transcrição

1 Rohrback Cosasco Systems, Inc East Smith Avenue Santa Fe Springs, CA Tel.: +1 (562) Fax: +1 (562) ISO 9001:2000 Certificado Nº FM Sistemas de Gerenciamento de Corrosão em Refinarias com as Tecnologias Microcor e Corrater Introdução Os sistemas de Gerenciamento On-line de Corrosão empregando a Tecnologia Microcor constituem atualmente a tecnologia de ponta para as indústrias de petróleo, gás e refino. O método de implementação pode variar de acordo com o porte da instalação; além disso, o sistema é bastante flexível, o que permite uma fácil integração do mesmo à infra-estrutura de instrumentação já existente. A construção de novas instalações ou mesmo uma modernização de instalações já existentes é a ocasião ideal para adotar o mais avançado sistema Microcor on-line, com um tempo de resposta que converte a corrosão em um parâmetro do processo. Pode-se então considerar a maneira de efetuar a transição mais simples e econômica para o novo sistema. Embora o custo inicial de instalação seja superior ao da atual monitoração manual, ele permite um rápido retorno de investimento, já que a monitoração on-line irá viabilizar um melhor gerenciamento do programa inibidor de produtos químicos já instalado, que custa em torno de 250 mil dólares por ano. Não é raro obter uma redução de até 50% nos custos do inibidor; o mais importante, porém, é que ele permite melhor compatibilidade entre os requisitos do inibidor e a demanda que pode variar significativamente com a mudança dos materiais não-refinados nas operações atuais. Esse controle aperfeiçoado irá melhorar diretamente o gerenciamento de recursos. Por que Microcor? Simplesmente porque é o melhor sistema de monitoração de corrosão interna à disposição no mercado atual. Pode ser utilizado em qualquer ambiente e oferece uma sensibilidade 50 vezes superior à dos métodos de ER já existentes. Isto significa que uma perturbação de 10 mpy pode ser detectada em 1 hora, aproximadamente, ao invés de 2 dias. Esse nível de resposta converte a monitoração de corrosão em um parâmetro do processo. De fato, com esses tempos de resposta, por que não considerar a corrosão como qualquer outro parâmetro de processo? Afinal, ela é provavelmente mais crítica para a operação econômica das instalações que muitos valores de temperatura, pressão e fluxo, pois tem um efeito mais importante sobre o gerenciamento dos dispendiosos inibidores e permite um melhor gerenciamento de recursos além de um equilíbrio adequado entre o desempenho das instalações e seu custo na vida útil das mesmas. O Microcor é um método de medição da perda de metais que não depende de informações eletroquímicas para determinar as taxas de corrosão e erosão. Ele depende unicamente da perda de metal físico informada pela sonda. A taxa de corrosão é calculada então como a perda de metal ao longo do tempo. No entanto, a altíssima resolução da tecnologia permite calcular rapidamente as taxas de corrosão, a partir de volumes incrivelmente baixos de perda do metal, como se vê no gráfico seguinte. Em aplicações de refinarias, é igualmente comum a necessidade de efetuar medições da taxa de corrosão em sistemas de água de resfriamento para trocadores de calor e sistemas aéreos. Se por um lado a Tecnologia Microcor mostra-se essencial para o lado do processo, onde há pouca ou nenhuma condutividade de fluidos (ou seja, fase contínua de água), pelo outro a tecnologia eletroquímica Corrater é ainda a preferida para sistemas de água limpa (com um teor de hidrocarbonetos inferior a 5%). Essa medição é inerentemente uma medição da taxa de corrosão e inclui também uma forma de medição da tendência de pitting por meio do ruído eletroquímico. Os sistemas Gerenciadores de Corrosão descritos a seguir permitem combinar os transmissores Microcor e Corrater como desejado em seu sistema, utilizando o mesmo protocolo de comunicações e sistema de fiação.

2 Taxa de corrosão (mpy) 50 vezes mais rápido Tempo de resposta (em horas) baseado em 50 unidades de resolução para o Microcor e 10 unidades para o Corrosímetro Gráfico que demonstra a resposta superior do Microcor em relação à tecnologia ER. Interface com o DCS Os instrumentos do Microcor e do Corrater podem ter uma interface com o sistema DCS por três formas distintas: 1. Conexão direta com a entrada digital do sistema DCS. 2. Com a utilização de uma Unidade de Interface Inteligente para sistemas de pequeno porte. 3. Um Sistema de Gerenciamento de Corrosão completo. A primeira opção não costuma ser econômica, pois envolve o uso de software personalizado, que deve ser desenvolvido para o DCS. As entradas analógicas de 4-20 ma do DCS não são adequadas para os sistemas Microcor, já que elas possuem uma resolução máxima de 12 bits, enquanto a sensibilidade avançada do Microcor exige uma resolução de 18 bits. As duas opções restantes estão descritas a seguir. Interface Inteligente para Pequenos Sistemas Esta opção assume, de forma econômica, todo o trabalho pesado que seria necessário com uma conexão direta ao DCS, de modo que os dados calculados da taxa de corrosão fiquem disponíveis para envio direto ao sistema DCS. A configuração de tal sistema está ilustrada a seguir. Ele pode ser utilizado com sondas Microcor, para as partes não aquosas do processo, juntamente com as sondas Corrater (se desejado), para qualquer parte aquosa do processo. É uma configuração ideal para sistemas menores, com menos de 10 sondas, embora seja capaz de aceitar até 64 transmissores.

3 RS 485 e 24 VCC Módulo da Interface Inteligente Interface Inteligente 24 VCC Energia de 115/240 VCA RS 232 ou 485 RS 485 e 24 VCC SCADA ou PLC do DCS Sistema de Interface Inteligente Sistema ICMS3-Amulet Integrado de Gerenciamento da Corrosão No caso de sistemas maiores ou que podem tornar-se maiores, é melhor considerar a utilização do sistema ICMS3-Amulet, que permite correlacionar os dados de corrosão às condições do processo já que é possível obter também os dados do processo com esta opção. Outros dados de corrosão (tais como cupons de corrosão), além de análises de laboratório (tais como os números TAN), taxas de injeção de produtos químicos, medições de inspeção ultra-sônica, seus próprios KPIs (Indicadores Principais de Desempenho), custos relacionados e muitas outras informações são combinadas no banco de dados, economizando assim muitas horas em tentativas de correlação dos dados de fontes distintas e em formatos nem sempre muito compatíveis. É um programa desenvolvido por engenheiros de corrosão para engenheiros de corrosão. Não é normalmente possível inserir todos esses dados no sistema DCS; além disso, esse sistema foi projetado para receber, em geral, dados de processamento rápido e de curto prazo (de fato, dois dias já constituem um longo período de tempo para ele). Os dados de corrosão, por outro lado, são geralmente analisados em termos de horas, dias e até semanas. Um sistema inicial pode conter apenas algumas sondas, mas como é de fácil ampliação, recomenda-se considerar seriamente o uso do sistema ICMS3-Amulet, caso as outras sondas e os dados relacionados de corrosão devam ser integrados ao sistema posteriormente. O sistema ICMS3-Amulet tem a seguinte arquitetura:

4 Hardware de Monitoração Online do RCS Sistema de Controle de Processos (DCS) Hardware de Registro dos Dados do RCS Dados de Cupons do RCS Servidor de Gerenciamento de Corrosão do ICMS3 Sistema de Rede do Cliente Dados da Medição Ultrasônica Suporte ao Sistema de Software do RCS Inserções Manuais e Dados Importados Sistema ICMS3-Amulet Integrado de Gerenciamento da Corrosão A parte do sistema que mede a corrosão é composta por locais de sondas Microcor com sondas retráteis, operando com um fornecimento múltiplo de RS 485 e 24 VCC. Costuma-se utilizar sistemas retráteis, ao invés dos acessórios Cosasco de alta pressão (normalmente empregados em sistemas upstream para aplicações de refinarias), já que as pressões são geralmente menores e as temperaturas, maiores. Pode-se utilizar várias cadeias de enlaces RS 485 irradiando da Sala Central de Controle para os locais determinados da fábrica, de modo a otimizar a disposição dos cabos. Caso as instalações estejam distribuídas por uma grande área, é possível também conectar grupos de transmissores diretamente à rede Ethernet via conversor TCP/IP, com se vê no diagrama. O Servidor de Monitoração da Corrosão poderia então acessar o primeiro grupo de sondas pela rede, utilizando o conversor TCP/IP (que iria atuar como um enlace transparente). Os dados do processo seriam lidos a partir do sistema DCS e/ou SCADA, tanto diretamente como através de um enlace Modbus; seria possível fazer o mesmo com uma conexão a um servidor PI, caso esteja disponível. O enlace Modbus utiliza normalmente um enlace RS 232 ou RS 485 entre o Servidor de Monitoração da Corrosão e o sistema DCS/SCADA. As duas configurações permitem que o servidor de corrosão leia os dados do processo e que o sistema DCS/SCADA grave os dados da taxa de corrosão, se desejado. A disponibilidade dos dados de processo, para que possam ser correlacionados às informações de corrosão, é uma poderosa ferramenta para o gerenciamento de corrosão e recursos. O software ICMS3-Amulet foi especialmente desenvolvido para esse tipo de gerenciamento.

5 Servidor PI Servidor de Gerenciamento da Corrosão do ICMS3 Cliente Cliente Cliente Configurações de múltiplos enlaces do Microcor com e sem conversores TCP/IP de rede Comunicações O Microcor on-line é um sistema à prova de explosão, com alimentação de 24 VCC e recursos de comunicação RS 485 de dois fios e múltiplos enlaces. Ele exibe muitas vantagens de funcionalidade e economia em relação aos sistemas intrinsecamente seguros. De fato, sua concepção à prova de explosão permite conectar até 32 transmissores a um cabo de dois pares e múltiplos enlaces, sendo um dos pares para 24 VCC e o outro, para a comunicação RS 485. Como o sistema está protegido contra explosões, não há necessidade de dispendiosas barreiras de segurança. Todos os sistemas instalados atualmente na empresa Saudi Aramco adotam essa configuração de vários enlaces. Como os cabos também são à prova de explosão, eles estão melhor protegidos que os cabos convencionais e a probabilidade de danos é reduzida. Os rabichos são instalados em conduítes flexíveis à prova de explosão. Veja abaixo uma típica instalação em campo, com múltiplos enlaces.

6 Conexão ao Sistema SCADA Pode-se fazer a conexão ao sistema SCADA, para a coleta de parâmetros do processo, em duas formas distintas. O primeiro método emprega um enlace Modbus conectado diretamente ao sistema SCADA e o segundo, uma conexão ao servidor PI (caso esteja disponível). A conexão via Modbus utiliza RS 232 para distâncias até 50 pés (aproximadamente 15 metros) ou RS 485 no caso de distâncias maiores. O driver do Modbus, no Servidor de Corrosão, pode ser tanto uma unidade mestra como escrava (dá-se preferência ao uso como unidade mestra, devido à maior flexibilidade). Por meio desse driver, podem ser lidos os parâmetros do processo no sistema SCADA e, se desejado, gravar os valores da taxa de corrosão nesse mesmo sistema. Em geral, planeja-se antecipadamente quais parâmetros do processo devem ser transferidos, a fim de permitir a alocação de endereços no sistema SCADA e a preparação da interface do Modbus nesse mesmo sistema antes do comissionamento. Caso haja um servidor PI à disposição, pode-se utilizar o mesmo para o intercâmbio de dados. Nesse caso, a conexão entre os sistemas será feita pela rede. Software ICMS3-Amulet O Servidor de Monitoração da Corrosão é, normalmente, montado em um bastidor de 19. Neste caso específico, o monitor é de 17, com uma estrutura de montagem em bastidores de 19. Como opção, o computador industrial pode ser do tipo desktop ou montado em bastidor, com um monitor de 21 do tipo sala de controle. Microcor com sonda retrátil O Servidor de Corrosão inclui uma versão cliente do software; dessa forma, é possível ter acesso remoto para fins de suporte, utilizando um modem e o programa PC Anywhere. As versões-cliente do software podem ser instaladas em qualquer ponto da Intranet. Sondas Na falta de outras informações, estamos propondo sondas com uma abertura de 5 mils. Incluímos braçadeiras para as sondas, por motivo de segurança das mesmas, com pressões de projeto de 150 psi e superiores. As sondas Microcor estão disponíveis com elementos embutidos ou cilíndricos. Costumase utilizar sondas cilíndricas nas aplicações de refinarias. É comum a utilização de sondas de 18. Elas exibem uma inserção de 19,7, a partir do lado de processo da caixa de enchimento, quando totalmente inseridas. A válvula e o bocal utilizam aproximadamente 11 ou 12 desse comprimento de inserção, a fim de proporcionar uma inserção real de 7 a 9 da sonda na linha. Conclusões As opções oferecidas pelas Unidades de Interface Inteligente e pelos sistemas ICMS3-Amulet conferem uma grande flexibilidade de operação, de modo a cobrir uma ampla gama de aplicações, de alguns pontos de monitoração até um sistema completo de gerenciamento da corrosão. O sistema ICMS3-Amulet foi projetado por engenheiros de corrosão para engenheiros de corrosão. Seu desempenho nessa área é significativamente superior aos simples históricos de processo, além de fornecer as ferramentas para um adequado gerenciamento de recursos.