Metodologia para melhoria do desempenho de malhas de controle
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METODOLOGIA PARA MELHORIA DO DESEMPENHO DE MALHAS DE CONTROLE PowerPoint PPT Presentation


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METODOLOGIA PARA MELHORIA DO DESEMPENHO DE MALHAS DE CONTROLE. Mauricio Moreno - COPENE Ricardo Kalid LACOI – DEQ – UFBA [email protected] ou [email protected] Maximização do Lucro Minimização dos Custos Melhoria da Qualidade Aumento da Segurança Operacional Diversificação da Produção

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METODOLOGIA PARA MELHORIA DO DESEMPENHO DE MALHAS DE CONTROLE

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Metodologia para melhoria do desempenho de malhas de controle

METODOLOGIA PARA MELHORIA DO DESEMPENHO DE MALHAS DE CONTROLE

Mauricio Moreno - COPENE

Ricardo Kalid LACOI – DEQ – UFBA

[email protected] ou [email protected]


Ferramentas para aumento da produtividade objetivos ferramentas

Maximização do Lucro

Minimização dos Custos

Melhoria da Qualidade

Aumento da Segurança Operacional

Diversificação da Produção

Aumento da Produção

Troca da tecnologia

Aperfeiçoamento do processo

Melhoria da gestão

Otimização da produção

Controle Estatístico do Processo (CEP)

Controle Automático do Processo (CAP)

Ferramentas para Aumento da ProdutividadeObjetivosFerramentas


Pir mide de automa o

ERP

Otimização

Model Predictive Control

Controle avançado no SDCD

Controle básico

Instrumentação (sensores e atuadores)

Pirâmide de Automação

PROCESSO

ORGANIZAÇÃO


Elos do projeto do sistema de controle

Algoritmos de controle e configuração do SDCD

Estrutura do sistema de controle

Infra-estrutura de Hardware

Sintonia do controlador

Projeto do processo

Elos do projeto do sistema de controle

Implementação não é trivial!!!!

Dependente do hardware

Independente do hardware

Por onde começar?

Pelo processo, não há duvida!!


Elos da melhoria do sistema de controle

Algoritmos de controle e configuração do SDCD

Estrutura do sistema de controle

Infra-estrutura de Hardware

Sintonia do controlador

Análise do processo

Elos da melhoria do sistema de controle

Por onde começar?

Pelo processo, não há duvida!!

Mas na maioria das vezes o engenheiro ou técnico se esquece de PEQUENO detalhe.


Sucesso est nos detalhes

Sucesso está nos detalhes!

Fornecedores de tecnologia não divulgam

Por quê?

$$$!!!!


Cap controle autom tico de processos

QUALIDADE

Controladores (PID)

PID + Ctrl. Avançado +Controle Preditivo Multivariável (MPC)

PID + Ctrl. Avançado (Feedforward + Inferencial + Ganho Programado + ...)

PID + CA +MPC +Otimização

Investimento Inicial

Investimento Inicial

Investimento Inicial

Investimento Inicial

SEGURANÇA

QUANTIDADE

CAP: Controle Automático de Processos


Cap sofisticado perguntas

CAP + Sofisticado?Perguntas:

  • O processo pode ser controlado?

  • A instrumentação de campo é adequada?

  • A estrutura de controle atual é eficiente?

  • Outras estratégias serão mais eficazes?

  • A sintonia dos controladores é correta?

  • Qual a relação custo/benefício atual e qual a esperada com a sofisticação do sistema de controle?


O processo pode ser controlado

O processo pode ser controlado?

  • Processos com integração energética, mas sem equipamentos pulmões

  • Faixas de operação restritas, menores que a resolução dos instrumentos

  • Áreas de trocas térmicas pequenas, em regime transiente


A instrumenta o de campo adequada

A instrumentação de campo é adequada?

  • Os elementos primários de medição são apropriados?

  • Os elementos primários estão instalados corretamente?

  • Os elementos finais de controle estão dimensionados corretamente?

  • A manutenção dos sensores e válvulas é realizada periodicamente?


A estrutura de controle atual eficiente

A estrutura de controle atual é eficiente?

  • As variáveis controladas (PV) e manipuladas (MV) são as mais indicadas?

  • Os pares PV-MV são os mais apropriados?

  • A documentação das malhas de controle está correta?

  • As variáveis medidas são coletadas nos locais adequados?


A sintonia dos controladores correta

A sintonia dos controladores é correta?

  • Mesmo operando em malha fechada, a sintonia atual é a mais adequada do ponto de vista econômico?

  • Qual a metodologia utilizada para sintonizar os controladores?

  • Quando foi realizada a última verificação da sintonia? As condições operacionais se modificaram?


Outras estrat gias ser o mais eficazes

Outras estratégias serão mais eficazes?


Outras estrat gias ser o mais eficazes1

Outras estratégias serão mais eficazes?


Outras estrat gias ser o mais eficazes2

Outras estratégias serão mais eficazes?


Outras estrat gias ser o mais eficazes3

Outras estratégias serão mais eficazes?


Outras estrat gias ser o mais eficazes4

Outras estratégias serão mais eficazes?


Outras estrat gias ser o mais eficazes5

Outras estratégias serão mais eficazes?


Outras estrat gias ser o mais eficazes6

Outras estratégias serão mais eficazes?


Outras estrat gias ser o mais eficazes7

Outras estratégias serão mais eficazes?


Outras estrat gias ser o mais eficazes8

Outras estratégias serão mais eficazes?


Outras estrat gias ser o mais eficazes9

Outras estratégias serão mais eficazes?


Metodologia para melhoria do desempenho de malhas de controle

Qual a relação custo/benefício atual e qual a esperada com a sofisticação do sistema de controle?Onde sofisticar?

  • Alto consumo de matéria-prima

  • Alto consumo de energia

  • Produção elevada

  • Produtos de grande valor econômico

  • Limites operacionais rígidos

  • Produção diversificada e flexível


Sintonia n o desempenho da malha sim

Sintonia? Não! Desempenho da malha? SIM

muitas perguntas,

uma solução...

ABORDAGEM SISTÊMICA E SISTEMÁTICA


Abordagem sist mica e sistem tica

ABORDAGEM SISTÊMICA E SISTEMÁTICA

de acordo com o

Plano Estratégico e

Plano Diretor de Automação

1. Definição dos objetivos

Entrevista com operadores e eng.

Documentos (PFD, P&I, manuais, artigos, livros, etc).

Experiências de projetistas

2. Estudo qualitativo do processo

3. Estudo QUANTITATIVO do processo em malha aberta

Modelos do processo

Balanços de massa e energia

Funções de transferência

Redes neurais, etc

4. Projeto QUANTITATIVO do sistema de controle

Modelagem e simulação dinâmica

Índices (RGA, MRI, CN, RPN)

Método SINTONIA ÓTIMA

5. Validação QUANTITATIVA

do sistema de controle

Ruído, histerese, perturbações simultâneas, erros de modelagem

Modelos lineares empíricos

Modelos não-lineares

6. Implementação na planta e ajuste fino


Abordagem sist mica e sistem tica1

ABORDAGEM SISTÊMICA E SISTEMÁTICA

PROCESSO

Reconciliação

de dados

3. Estudo QUANTITATIVO do processo em malha aberta

Simulação

Fenomenológica

malha fechada

malha aberta

4. Projeto QUANTITATIVO do sistema de controle

5. Validação QUANTITATIVA

do sistema de controle

Simulação linear

Funções de transferência

Projeto do

sistema de controle


Metodologia quantitativa

METODOLOGIA QUANTITATIVA

PROCESSO

MODELO

FENOMENOLÓGICO

VALIDAÇÃO

malha fechada

MODELO LINEAR

SIMPLIFICADO

DESENVOLVIMENTO

malha aberta

ESTIMATIVA INICIAL

DA SINTONIA

SINTONIA ÓTIMA


Aplica es da metodologia

Aplicações da metodologia

  • COPENE – Cursos de Especialização (CEASI e CECAPI) com aplicações em processos reais – 11 processos

  • GRIFFIN

  • POLITENO

  • DOW

  • PETROBRAS


Aplica es

Aplicações

  • Coluna de destilação de isômeros da GRIFFIN

    • 15 anos em malha aberta

      • Instrumentação - OK

      • Processo - OK

      • Estrutura de controle (PVs, MVs e PV-MV) - OK

      • Algoritmo de controle - OK

      • SINTONIA? - CAUSA RAIZ

  • Resultados

    • Malha fechou na primeira implementação

      • Ganho do controlador 10 vezes maior que o típico

      • Tempo integral 20 vezes maior que o típico

    • Retorno econômico – US$ 100.000/ano em vapor


Aplica o da metodologia em otimiza o

Aplicação da metodologia em OTIMIZAÇÃO

  • Operação do reator da OPP em baixa carga

    • Condição operacional atípica

      • Instrumentação - OK

      • Processo - CAUSA RAIZ

      • Estrutura de controle (PVs, MVs e PV-MV)

      • Algoritmo de controle

      • Sintonia

  • Resultados

    • Mudança na política operacional

    • Retorno econômico – R$ 4100.000/ano em etileno


Metodologia para melhoria do desempenho de malhas de controle1

METODOLOGIA PARA MELHORIA DO DESEMPENHO DE MALHAS DE CONTROLE

ABORDAGEM QUANTITATIVA

SISTÊMICA E SISTEMÁTICA

Ricardo Kalid LACOI – DEQ – UFBA

[email protected] ou [email protected]


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