Flávio Bosco

A primeira aplicação no Brasil do Proficy Process Systems – ou PPS, como a GE apelidou seu sistema híbrido de controle de processos – entra este ano em sua segunda safra. Apresentado aos engenheiros de automação e controle de processos em 2009, o sistema já está instalado em três usinas (Cosan de Caarapó / MS, Carlos Lyra de Paulicéia / SP e Zilor de São José / SP), fábrica de cimento, mineradora, farmacêutica veterinária, saneamento e siderúrgica. "Mesmo não tendo experiências com o SDCD, conhecíamos algumas de suas vantagens, como também sabemos que o PLC é melhor em algumas aplicações.

A GE ofereceu uma combinação dos dois – e isso foi um ponto forte para a nossa decisão", conta o gerente de Projetos da Regional Assis da Cosan, André Luis Gatto. O engenheiro acompanhou a construção e a operação da unidade de Caarapó desde os tempos em que a usina era um projeto da Nova América – grupo incorporado pela Cosan em março de 2009. A unidade de R$ 530 milhões completou no final do ano passado a sua primeira safra – com a moagem de 1,8 milhões de toneladas de cana. Nesse primeiro ano, os esforços foram canalizados ao aprendizado não só do sistema, mas principalmente da operação da usina que, via de regra, tem muitos pontos a corrigir numa primeira safra.

Com a quantidade de dados da safra passada armazenada no historiador, a unidade está pronta para dar novos passos – como a implementação do software MES, dedicado à interligação com os siste- mas de gestão, ou algum outro otimizador. O PPS integra controladores PACSystems RX3i, software supervisório Cimplicity e historiador Proficy Historian. Comparado com o PLC, o PAC – programmable automation controller, baseado na arquitetura de um PC industrial – tem maior capacidade de processamento e de comunicação e um barramento universal. "O PAC trabalha com sistema operacional multitarefas e multiusuários. Normalmente os controladores são dedicados e monotarefas", explica o account manager da GE Intelligent Platforms, Antonio Cardoso Júnior. Outra vantagem é a biblioteca de faceplates – com três mil símbolos para controladores, motores e bombas, ela permite ganhos no tempo de engenharia para a configuração da camada gráfica.

A usina de Caarapó, por exemplo, pode reduzir seus custos com contratação de especialistas para realizar muitos desses trabalhos – os próprios operadores, agora já familiarizados com as funcionalidades, acabam configurando o sistema. O pacote PPS Premier implementado na unidade de Caarapó inclui a funcionalidade Change Management – um gerenciador de versões dos softwares dos controladores e supervisórios – e a funcionalidade de painel/ cockpit industrial digital via WEB, presente no módulo Portal do PPS. Inovação A Nova América sempre foi reconhecida por sua inovação tecnológica.

Há dez anos o Grupo desenhou seu Plano Diretor de Automação – com a adoção da rede Profibus para instrumentação e da rede ASI para as válvulas – e em 2004 já instalava o Centro de Operações Integradas - COI na unidade de Maracaí – integrando a fermentação e a destilaria. As primeiras experiências com os sistemas da GE surgiram justamente nessa época. Quando os engenheiros começaram a desenhar os novos projetos greenfields do grupo, em 2007, tinham como premissa implantar uma usina com capacidade inicial de moagem de 2,5 milhões de toneladas de cana – que cresceria em escalas, para 4,5 milhões numa segunda fase e para 6,0 milhões de toneladas em um segundo revamp.

Na prática, o sistema teria uma arquitetura dimensionada para controlar entre três e quatro variáveis em 34 mil pontos – um total de 140 mil pontos (é atualmente, no futuro este numero irá aumentar, mas não tenho como estimar ainda)– e ainda suportar o crescimento da usina. Dos seis fornecedores consultados, Smar e Rockwell apresentaram uma solução baseada em PLC, Emerson e ABB ofereceram o SDCD, enquanto Siemens e GE propunham o sistema híbrido. Na imensa maioria das usinas, os PLCs sempre gozaram de prestígio – não é por menos: na produção de açúcar a quantidade de intertravamentos digitais apontam para essa opção.

Já o SDCD, comum em processos contínuos, tem ganhado espaço na produção alcooleira, em que a quantidade de variáveis analógicas exige um número maior de malhas de controle. O cruzamento entre as duas metodologias foi a opção que mais atraiu a atenção da Nova América. Na decisão final, pesou os cinco anos de relacionamento entre a usina e a GE. A alta tecnologia abrange todas as áreas da usina: no campo, o planejamento de colheita é realizado utilizando o sistema PIMS, que considera as características varietais, utilizando maturadores químicos para garantir uma melhor qualidade da matéria-prima.

E na parte industrial, foi a primeira usina do Centro-Sul a substituir o enxofre pelo ozônio no processo de branqueamento do açúcar. 350 pessoas trabalham na parte industrial. "A usina de Caarapó nasceu com o conceito de ser uma usina totalmente automatizada, com um centro de operações totalmente integrado", conta André, um entusiasta da tecnologia digital. Em seu trabalho de conclusão do MBA, o engenheiro demonstrou que investir em redes digitais de controle proporciona retorno financeiro que compensa os gastos iniciais quando comparados com redes analógicas. "Mostramos que não adiantava comprar instrumentos 4-20 mA, que custam mais baratos, porque tudo o que se gasta com a instalação matava a economia". A construção já estava a pleno vapor quando a usina foi absorvida pelo Grupo Cosan.

A usina de Caarapó entrou em operação em março do ano passado. Nessa segunda safra, irá 2,3 milhões de toneladas – produzindo 3 milhões de sacas de açúcar e 96 milhões de litros de etanol. De sua subestação serão exportados 129.700 MWh. Para controlar tudo isso, estão instalados 860 instrumentos Profibus PA, 600 pontos DP e 702 válvulas em rede ASI – essa é uma opção já experimentada na unidade de Maracaí, que simplificou a instalação, centralizando todas as válvulas em uma unidade remota, com um único cabo alimentando os equipamentos. No total, são 20 CPUs e 20 controladores PAC. Os 15 CCMs são inteligentes, em rede Profibus DP, com CPUs dedicadas e unidade remota instalada na área controlada. Quando ocorre alguma parada, uma CPU (não é a CPU e sim o Servidor, que temos redundância) reserva assume para evitar paradas na operação.

Em cada área foram instalados switchs industriais da Hirschmann – para aguentar as severas condições de trabalho – que estão interligados na Ethernet Global Data EGD, uma rede ethernet industrial determinística desenvolvida pela própria GE. Em 2007, quando o projeto estava sendo desenhado, o Profinet ainda era uma abstração. Os anéis de fibra óptica, redundantes, perpassam todas as áreas – com caminhos alternativos – tanto que, mesmo quando alguns pontos foram abertos na rede, a operação não foi interrompida. A integração de instrumentos de diferentes fornecedores nem foi um problema em toda essa história – até porque, as faixas de operação já eram informadas aos fornecedores.

E quando os equipamentos chegavam à obra, passavam por um teste de bancada – e depois os ajustes e checagem em rede eram feitos pela Atma, integradora do projeto. O maior desafio foi a falta de experiências com um sistema até então inédito. No COI, estão instaladas 20 estações de trabalho – algumas dedicadas a manutenção e desenvolvimento. Só a casa de força tem sua operação fora do COI – a operação tem o mesmo sistema PPS instalado, visualizando dados de produção até a conexão com a linha de transmissão. Mas isolada dá flexibilidade ao negócio de geração de energia. "Tudo o que está instalado na parte industrial também existe na subestação – seguindo as normas da área elétrica", ressalta André.

Além do historiador, o projeto ainda contempla uma ferramenta de gerenciamento de ativos – que aos poucos começa a ser utilizado com mais vigor pelos operadores. Na primeira safra, todo o esforço esteve voltado para a operação de uma planta zero km. Antes de atingir o ponto ótimo, o sistema necessitou de ajustes que atravessaram o start up e os primeiros meses de operação. Sem contar que a Cosan priorizou a mão-de-obra local na contratação dos operadores – muitos deles sequer conheciam o funcionamento de uma usina. Em casos como esse, tentar comparar o desempenho do sistema com a operação em outras usinas não é um exercício justo. Toda essa experiência servirá de base – junto com o projeto da unidade de Jataí, que é considerada a usina mais moderna em automação – para o Plano Diretor de Automação que a Cosan pretende desenhar com o objetivo de dar um padrão para suas 25 unidades.