Revista Engeworld by Raphael Carvalho

Ano 1 • Número 2 • 2013

Válvulas de alívio e segurança Saiba como dimensionar corretamente esse dispositivo fundamental para a segurança da planta [pag.10]

Processo Entenda todas as disciplinas de um projeto de engenharia. A primeira delas: PROCESSO [pag.56]

Transportadores de correias Dimensionamento correto determina a eficiência do sistema [pag.26]

Entrevista José Pique Hernando fala sobre os desafios na gestão de grandes projetos [pag.51]

Como a Schneider Electric pode transformar sua planta de gás em uma fortaleza de segurança e eficiência Hoje, mais do que nunca, segurança e eficiência energética são essenciais para o seu sucesso. A solução: uma arquitetura testada e validada da Schneider Electric™ Nada é mais importante para você do que assegurar a continuidade da produção e garantir a segurança das operações. É por isso que fornecemos soluções que otimizam o consumo de energia em grandes instalações – todas em conformidade com a norma IEC61850. Nossa arquitetura oferece recursos seguros de evolução elétrica e manutenção, desde o projeto de redes elétricas avançadas e alta confiabilidade até a recuperação rápida com corte de carga integrado. E, com a simulação por software online, você sabe que poderá tomar decisões críticas quando for necessário, sem nenhum atraso.

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editorial

A informação como ferramenta profissional

e a informação é fundamental para o bom desempenho em qualquer tipo de atividade, na área de engenharia ela se torna ainda mais importante para profissionais ciosos em preservar a qualidade, eficiência e segurança nos projetos os quais estão envolvidos. Além da boa formação e conhecimento técnico, os profissionais do setor precisam se manter bem informados diante das inovações tecnológicas, opções mercadológicas e mudanças na legislação e normatização, para o desenvolvimento e implantação de projetos que atendam plenamente as demandas dos contratantes. Num universo marcado pela especialização, o engenheiro de projetos precisa desenvolver também uma visão global, para entender as necessidades das demais áreas envolvidas na instalação de uma planta industrial de grande porte. Atenta a esta demanda, que motivou seu surgimento, a revista Engeworld traz, nessa edição, uma pauta abrangente e que, a nosso ver, reflete o aspecto multidisciplinar presente nos grandes projetos de engenharia. Além de encontrar nas próximas páginas um artigo dedicado ao dimensionamento de válvulas de alívio e segurança, o leitor também vai se deparar com outro cujo tema é o cálculo da linha de tubulações. Um terceiro artigo detalha um caso de sucesso na utilização de motores elétricos, no qual a empresa otimizou o consumo energético em seu sistema de filtro de mangas. Todos esses artigos foram produzidos por especialistas em suas respectivas áreas de atuação, mas nossa equipe de jornalistas também foi a campo para prospectar pautas que atendam à demanda de conhecimento abrangente por parte dos profissionais do setor. É o caso da reportagem sobre dimensionamento de correias transportadoras, muito utilizadas em mineração, e da matéria na qual detalhamos as atividades e desafios relacionados à engenharia de processo. Essa reportagem, aliás, é a primeira de uma série na qual vamos detalhar todas as etapas de implantação de um projeto de grande porte. Esperamos que o resultado esteja à altura de suas necessidades profissionais. Boa leitura.

Sandra L. Wajchman Publisher

Ano 1 • Número 2 • 2013

Válvulas de alívio e segurança Saiba como dimensionar corretamente esse dispositivo fundamental para a segurança da planta [pag.10]

Processo Entenda todas as disciplinas de um projeto de engenharia. A primeira delas: PROCESSO [pag.56]

Transportadores de correias Dimensionamento correto determina a eficiência do sistema [pag.26]

EnTrEVisTa José Pique Hernando fala sobre os desafios na gestão de grandes projetos [pag.51]

A Revista Engeworld é uma publicação mensal e dirigida aos profissionais de projetos da engenharia brasileira Publisher Sandra L. Wajchman engeworld@engeworld.com.br Editor e Jornalista Responsável Haroldo Aguiar (MTB 19.372/SP) Haroldo@engeworld.com.br Reportagem Nelson Valêncio, Rodrigo Conceição Santos e Haroldo Aguiar Colunista Cynthia Chazin Morgensztern / Daniela Atienza Guimarães e Sérgio Roberto Ribeiro de Souza Gerente Comercial Alex Martin Telefone: (11) 5539-1727 Celular: (11) 99242-1491 alex@engeworld.com.br Fernando Polastro Telefone/Fax: (11) 5081-6681 Celular: (11) 99525-6665 fernando@engeworld.com.br Direção de Arte Estúdio LIA / Vitor Gomes Engeworld Rua Tamoios, 302 - cj 01 Jd. Aeroporto / São Paulo - SP CEP: 04630-000 www.engeworld.com.br

engeworld | fevereiro 2013 | 3

notícias

INSTRUMENTAÇÃO – ARTIGO

fique por dentro do que acontece no mundo da engenharia

Elétrica - artigo

tubulação artigo

Como dimensioar válvulas de alívio e segurança, fundamentais para segurança da planta

Mecânica - artigo Simples no conceito, fundamentais no processo

Projeto otimiza consumo energético em filtro de mangas

Como dimensionar a linha corretamente

MANUSEIO DE SÓLIDOS ARTIGO A seleção adequada dos transportadores de correias determina a eficiência do sistema

Índice

48 32

civil - artigo Uma alternativa viável para obras civis

Coluna qualidade

Falhas que comprometem a gestão por processos

coluna segurança A engenharia de segurança do trabalho voltada a projetos

coluna RH Por que vale a pena investir

ENTREVISTA José Pique Hernando fala sobre os desafios na gestão de grandes projetos

infografia Passo a passo no desenvolvimento de projetos

automação - artigo A tecnologia sem fio na automação de processos

PROCESSO Entenda todas as etapas de um projeto. Nesta edição, a primeira delas: a disciplina de processo

notícias

Obras da Rnest avançam com energização de subestação Considerada o ponto de partida para a instalação da Refinaria Abreu e Lima (Rnest), que está sendo construída no Complexo Industrial de Suape, em Pernambuco, a primeira subestação do empreendimento foi energizada em janeiro, com sua interligação à rede da Companhia Hidro Elétrica do São Francisco (Chesf). Denominada de SE5500, a subestação de entrada faz parte de um leque de seis grandes subestações e 29 de pequeno porte em execução no porto pernambucano, para suportar a demanda de energia dos empreendimentos em instalação no local. Apesar de energizada, a SE5500 não entrará em operação nos próximos me6 | engeworld | fevereiro 2013

China estabelece metas para 11 setores da indústria O Ministério da Indústria e Tecnologia da Informação da China anunciou um plano pelo qual pretende aumentar o nível de concentração industrial em setores estratégicos, como forma de impulsionar a economia do país. A meta é que, encorajadas por medidas governamentais, as empresas estatais de maior porte adquiram suas concorrentes menores, de forma a ampliar sua escala de produção e, por consequência, a competitividade em escalas local e global. A medida, que compõe o tradicional plano quinquenal estabelecido pelas autoridades chinesas para a economia do país, atingirá setores como a indústria automotiva, de máquinas e manufaturados, transporte, tecnologia da informação,

siderurgia, construção naval, mineração e outros. Pelos planos do governo, cerca de 90% da produção de alumínio e 70% da produção naval deverão se concentrar em 10 empresas de grande porte de cada um desses setores, até 2015. O objetivo é combater o excesso de capacidade instalada, responsável pela baixa margem de lucro das grandes estatais chinesas. Maior produtor de aço do mundo, o país também pretende ampliar o controle das suas 10 principais usinas siderúrgicas de 50% para 60% do total produzido no país. As novas regras anunciadas também sinalizam maior preocupação ambiental. Nesse ponto, as indústrias siderúrgicas serão proibidas de se instalar em 47 cidades mais populosas, como Pequim e Xangai. As pequenas e lucrativas usinas privadas, por sua vez, contarão com recursos para atualizar suas instalações e, se necessário, realocá-las.

ses, aguardando sua interligação às estações Suape II e Pirarama II, também localizadas em Suape, por meio de uma linha de 230 kV. Além disso, ela aguarda a energização de dois transformadores de 100 MVA cada, prevista para o mês de fevereiro, e de demais equipamentos, cujo comissionamento avançará de acordo com o cronograma das obras. Até dezembro último, a Chesf investiu R$ 200 milhões na infraestrutura

instalada para suportar o fornecimento de energia aos empreendimentos em execução no Complexo de Suape. A Rnest, que figura como o maior deles, vai consumir US$ 20,1 bilhões da Petrobras e tem conclusão prevista para o fim de 2014. Trata-se de primeira refinaria construída pela estatal nos últimos 30 anos e, no atual estágio, suas obras estão mobilizando cerca de 46 mil operários.

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Equipamentos do Comperj ficam parados no porto Os atrasos na construção das vias de acesso ao Complexo Portuário do Rio de Janeiro (Comperj), devido a dificuldades na obtenção de licenças ambientais e nas desapropriações, estão levando a Petrobras a arcar com elevadas taxas para manter equipamentos importados – a serem utilizados no empreendimento – no porto do Rio de Janeiro. Os primeiros equipamentos chegaram em agosto de 2011 – incluindo quatro reatores italianos, com mais de 1.000 t cada – e só poderão ser transferidos para o canteiro de obras após a construção de um porto na praia da Beira, em São Gonçalo, e de uma estrada de 18 km até Itaboraí, onde se localiza o complexo petroquímico. A conclusão dessas obras está prevista para o final de 2014 e, como a área utilizada no Porto do Rio não é arrendada, a empresa continuará pagando taxas diárias nesse período. Diante desse ce-

nário, já que o planejamento do projeto contemplava a instalação dessa infraestrutura a partir de fevereiro de 2012, a Petrobras pensou em alternativas para o transporte temporário dos equipamentos que estão chegando ao porto. Uma delas, que previa o trajeto pelo rio Guaxindiba, foi vetada pelos órgãos ambientais, já que o projeto demandaria a dragagem de 100 mil m3 de sedimentos do rio, em plena área de preservação ambiental. Os reatores serão utilizados para produzir diesel com baixo teor de enxofre na refinaria, que tem seu primeiro trem de refino previsto para ser concluído em abril de 2015.

Petrobras anuncia vencedores para montagem da P-74 e P-76 A empresa Estaleiros do Brasil (EBR) e o consórcio formado pela Technip e Techint foram anunciados como vencedores da concorrência promovida pela Petrobras para a integração das plataformas P-74 e P-76, respectivamente.

O estaleiro EBR ganhou a disputa com uma proposta de US$ 741 milhões para a montagem da P-74 enquanto a Technip/Techint apresentou uma proposta de US$ 889 milhões para a integração da P-76. As duas unidades serão feitas em estaleiros no Rio Grande do Sul e depois passarão a operar por sistema de Cessão Onerosa, na Bacia de Santos. Atualmente os cascos, que incluem também a P-75 e a P-77, estão sendo convertidos no estaleiro Inhaúma (RJ). Além das empresas vencedoras, a concorrência era disputada pelas empresas Engevix e Jurong e pelos consórcios Andrade Gutierrez/GDK e Queiroz Galvão/Camargo Corrêa/Iesa.

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Plataforma da OSX recebe selo de eficiência O Instituto Brasileiro de Petróleo, Gás e Biocombustíveis (IBP) concedeu à OSX, empresa offshore do grupo EBX, pertencente ao empresário Eike Batista, a certificação de Serviço Próprio de Inspeção de Equipamentos (SPIE) para a operação da plataforma FPSO OSX-1. Primeira unidade marítima da empresa, a embarcação está em operação desde janeiro de 2012 no campo de Tubarão Azul, na Bacia de Campos, afretada para a OGX. Segundo a empresa, a plataforma offshore já alcançou nível médio de eficiência de cerca de 99%, resultado considerado inédito para a fase inicial de uma produção marítima na Bacia de Campos. Com a certificação do IBP, que confere maior confiabilidade à operação, a companhia espera reduzir custos ao ampliar o intervalo de tempo para inspeção dos equipamentos.

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instrumentação VALVULA DE ALíVIO E SEGURANÇA Proteção para linha de produção

artigo

Cálculo de dimensionamento Para calcular o dimensionamento de uma PRV, deve-se levar em consideração os seguintes pontos:

. A pressão de início de abertura da válvula, denominada de ¨set pressure¨ , valor no qual a PRV começa a aliviar o produto contido no vaso.

. A vazão de descarga prevista do produto quando do evento de abertura da válvula.

. O cálculo da PRV deve considerar todos os cenários possíveis, como, por exemplo, fogo externo, rompimento de tubo, alívio térmico, saída bloqueada e falha na válvula de controle, entre outros descritos na norma API-RP-521.

Por Paulo Barbero Assessor técnico especialista em válvulas de segurança da Pentair Valves & Controls Brasil.

álvula de alívio e segurança é um dispositivo automático de alívio de pressão que pode ser usado quando se trabalha com fluidos incompressíveis (líquidos) ou para a segurança em operações com fluidos compressíveis (gases e vapores). Também denominada de PRV, das iniciais em inglês (Pressure Relief Valve), ela tem por objetivo a proteção de vidas e das instalações através do alívio da pressão além dos limites permitidos pela norma de construção do equipamento que está sendo protegido. 10 | engeworld | fevereiro 2013

Os vasos ou equipamentos possuem uma pressão máxima denominada PMTP (Pressão Máxima de Trabalho Permitida), acima da qual ficam expostos a risco grave e iminente de ruptura. Para evitar a ruptura estrutural do equipamento por uma eventual variação de pressão ou falha de algum componente do sistema, a norma API-RP-521, mais utilizada no Brasil, estabelece possíveis cenários em um processo que podem causar um aumento de pressão acima da PMTP. A válvula de alívio de pressão é instalada para aliviar a pressão do sistema antes do seu rompimento.

O entendimento do cenário já representa um primeiro passo para o perfeito dimensionamento e sua análise é muito importante, pois sem esse conhecimento não podemos iniciar o cálculo da PRV. Os programas para dimensionamento de válvulas disponíveis no mercado têm a informação da capacidade como um dos itens obrigatórios para sua seleção.

O cálculo da PRV deve considerar todos os cenários possíveis, como, por exemplo, fogo externo, rompimento de tubo, alívio térmico, saída bloqueada...

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Cenários possíveis Como exemplo, podemos idealizar um tanque de gás liquefeito pressurizado que recebe bombeamento de um compressor, sendo que a máxima pressão do compressor é capaz de romper o tanque, cuja capacidade é de 2 t/h de produto. Além disso, esse tanque pode estar sujeito a fogo externo (situação de incêndio externo ao tanque protegido pela PRV), situação na qual o gás armazenado expandirá até o patamar de 4 t/h. Nessa condição, a PRV deve estar dimensionada para permitir a passagem de 4 t/h, ou seja, o cenário mais crítico, pois na condição do cenário da alimentação do compressor ela será suficiente para proteger o tanque. Outra situação que deve ser observada é a expansão térmica imposta a um fluido confinado, algo comum em tubulações fora de operação e que contêm líquido em seu interior, geralmente expostas ao sol ou a qualquer fonte de calor radiante e com suas extremidades bloqueadas. Este fato pode gerar pressões elevadas, devido à incompressibilidade dos líquidos, danificando fatalmente as válvulas de bloqueio e até mesmo as tubulações. Em tal caso, deve-se prever sempre a instalação de uma válvula de alívio de pressão no trecho bloqueado. Circunstância idêntica ocorre com os trocadores de calor, nos quais, ainda que bloqueados, é possível constatar pequenos vazamentos através das válvulas de fluído quente. Assim sendo, o produto frio será aquecido, o que ocasionará sua expansão e danos às juntas ou mesmo aos tubos nos espelhos, além de contaminar o produto e danificar todo o equi12 | engeworld | fevereiro 2013

A determinação do tamanho de uma válvula de alívio e segurança de pressão é feita através do cálculo da área do orifício necessária às condições de operação da válvula pamento. Por essa razão, sempre deve ser prevista a instalação de válvula de alívio em trocadores de calor, mesmo que suas pressões de operação sejam baixas.

Seleção da válvula A determinação do tamanho de uma válvula de alívio e segurança de pressão é feita através do cálculo da área do orifício necessária às condições de operação da válvula. A escolha do tipo – que pode ser convencional, balanceada ou piloto operada – irá depender da variação de contrapressão, do nível de corrosão do fluído ou do critério adotado pelo projetista. O dimensionamento da tubulação

de descarga é importante, pois sua não observância pode levar a alterações sensíveis no funcionamento previsto da válvula de alívio de pressão, principalmente se esta for do tipo convencional. A norma API-RP-520 apresenta as fórmulas básicas para dimensionamento de válvulas de alívio de pressão, bem como gráficos e informações adicionais para um bom dimensionamento deste dispositivo. A compreensão do assunto também passa pelo entendimento de outras normas técnicas, como a API/RP-521 (Guide for Pressure Relief and Depressuring Systems) e a ASME- (Bolier and Pressure Vessel Code Section VIII).

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Certamente.

engeworld | fevereiro 2013 | 13

mecânica

artigo

bombas Simples no conceito, fundamentais no processo

s bombas pneumáticas, como o nome sugere, utilizam o ar comprimido como fonte de energia para o deslocamento de fluídos em linhas de produção de mineradoras e plantas de óleo e gás, entre diversos outros tipos de indústrias. Como empregam o ar comprimido – ou até mesmo nitrogênio ou gás – para a geração de energia hidráulica, elas apresentam uma série de vantagens em relação aos equipamentos acionados por motor elétrico, como a eliminação do consumo de energia elétrica, facilidade de instalação e de

controle da subida da pressão hidráulica. Além disso, são equipamentos de configuração portátil e que operam em diversos tipos de processos e aplicações pesadas, pois apresentam elevada capacidade hidráulica, não demandam lubrificação contínua nem contaminam o ambiente com vapor, são robustas e de baixa manutenção. Indicadas para o bombeamento de fluídos que demandam elevado controle sanitário (indústrias farmacêuticas, alimentícias, etc.), gases liquefeitos e líquidos com os mais variados níveis de viscosidade ou de concentração de partículas em suspensão, as bombas pneumática se caracterizam ainda pela versatilidade em aplicações contínuas, podendo operar em áreas classificadas e com sistemas de controles automáticos. Alguns modelos de bombas pneumáticas trabalham pelo princípio de ciclagem alternativa, automática, através do diferencial de áreas, utilizando um pistão automático de grande área conectado a um pistão hidráulico de pequena área. Com isso, eles convertem a pressão do ar comprimido em pressão hidráulica. Em resumo, quando o ar comprimido é aplicado na bomba, ela cicla em sua velocidade máxima, produzindo vazão máxima e atuando como uma bomba de transferência, para encher o recipiente de pressão com líquido. Assim que a pressão for aumentando e

oferecendo maior resistência à ciclagem do pistão, a bomba começa gradualmente a operar em velocidades menores até a equalização desse conjunto, quando o equilíbrio de forças for atingido. Nesse princípio, a queda de pressão requerida para que a bomba reinicie a ciclagem é pequena devido à baixa resistência de fricção oferecida pelo anel do pistão pneumático e pela gaxeta do pistão hidráulico.

são equipamentos de configuração portátil e que operam em diversos tipos de processos e aplicações pesadas Componentes básicos Esse tipo de bomba pneumática conta com três elementos básicos: seção de ar motor, seção hidráulica e válvula de ciclagem de ar. A seção de ar motor consiste em um pistão de baixo peso inercial, com vedação de anel o’ring, dentro de uma camisa de fibra de vidro com epóxi ou duralumínio. Quando o ar comprimido é injetado dentro da seção motor, ele

empurra o pistão para baixo, no ciclo de compressão, e o ar então move o pistão de volta, para o ciclo de sucção. Alguns modelos substituem esse dispositivo de retorno do pistão por uma mola, mas o certo é que esse conceito elimina a necessidade de lubrificação, facilitando a operação e manutenção do equipamento. A capacidade de pressão dessas bombas pode ser ampliada com a adição de pistões pneumáticos, de modo que elas passem a operar com duplo e até mesmo triplo cabeçote. A seção hidráulica da bomba, por sua vez, é composta por um pistão hidráulico diretamente conectado ao pistão pneumático e com a sua ponta inferior alojada

dentro do corpo hidráulico. Seu diâmetro determina a vazão de saída e a capacidade máxima de pressão da bomba. A função desse dispositivo é introduzir o líquido no corpo hidráulico (sucção), através de uma válvula de retenção de entrada, e força-lo para fora sob alta pressão, através da válvula de retenção de saída. Tais retenções e retornos são acionados por molas que controlam a passagem do líquido na entrada e saída da bomba. Quando o pistão está no ciclo de sucção, a válvula de retenção de entrada abre ao máximo para a introdução do líquido no corpo da bomba, enquanto a válvula de retenção de saída é fechada pela mola. No curso de pressão, a válvula de retenção de entrada fecha e o pistão hidráulico força o líquido para fora, através da válvula de retenção de saída. Com a função de conter o líquido sob pressão durante a ciclagem e prevenir vazamento interno pelo motor, uma gaxeta dinâmica envolve o pistão hidráulico e consiste em uma das poucas partes do equipamento suscetíveis a desgaste. De acordo com a compatibilidade dos fluidos bombeados, a temperatura de operação e a pressão requerida, o equipamento pode adotar diferentes configurações e materiais de vedação. Muitos modelos engeworld engeworld | fevereiro | Janeiro 2013 | 15

descarga

também usam um distanciador montado entre a seção motor e a hidráulica, para o completo isolamento entre água e ar e uma operação livre de contaminantes. Completando a configuração desse tipo de bomba, há ainda a válvula de ciclagem de ar que consiste em um carretel piloto operado e não balanceado, de baixo peso, que distribui o ar comprimido para cada lado do pistão, de acordo com sua posição. O pistão pneumático atua as válvulas piloto superior e inferior em cada curso alternadamente, pressurizando e exaustando uma parte do carretel. Com isso, ele gera a ciclagem e controla o fluxo de ar para o pistão.

entrada de ar

Bombas de diafragma Além das bombas que operam pelo princípio de ciclagem, um modelo muito utilizado no mercado adota duplo diafragma que, em alguns casos, pode ser acionado por motor-redutor. São as bombas de diafragma elétricas de deslocamento positivo, que contam basicamente com dois módulos: a parte molhada (manifoalds e câmara de bombeamento) e parte seca ou bloco central (área de atuação do ar comprimido). Esses conjuntos são separados por dois diafragmas, que isolam o líquido bombeado do ar comprimido.

Além das bombas que operam pelo princípio de ciclagem, um modelo muito utilizado no mercado adota duplo diafragma que, em alguns casos, pode ser acionado por motor-redutor

sucção

Nessa configuração, o bloco central possui uma válvula que direciona o ar comprimido e pressuriza um dos diafragmas, que por sua vez impulsiona o fluido contido na câmara a sua frente. O fluido é então impulsionado para cima, devido à ação dos conjuntos esfera/ assento, sendo direcionado para a saída

processo já descrito. O movimento alternado dos diafragmas executa o bombeamento em um fluxo pulsante. Isento de selos mecânicos e de vazamentos ocasionados pela sua queima, esse modelo é indicado para o deslocamento de produtos abrasivos, viscosos e degradáveis, entre outras característi-

16 | engeworld | fevereiro 2013

através dos coletores (manifoalds). Enquanto isso, o outro diafragma é puxado para trás pelo eixo que interliga os diafragmas, succionando o fluido para dentro da outra câmara de bombeamento. Quando os diafragmas completam seu curso, a válvula pressuriza a câmara do diafragma oposto, gerando o mesmo

cas. Alguns tipos podem ser operados com a descarga fechada (pressurizada) indefinidamente sem quaisquer danos, dispensando acessórios de segurança como válvulas de alívio, entre outros. No caso de aplicações mais severas (líquidos mais viscosos ou com grandes sólidos em suspensão), a bomba pode incorporar itens de maior robustez, como válvula de ar antitravamento e de fácil manutenção. Além disso, a configuração do equipamento pode contemplar a descarga por baixo para a maior eficiência no bombeamento de sólidos. Além dos cuidados no dimensionamento da bomba e na seleção do tipo mais adequado às exigências do processo produtivo, sua correta operação está

relacionada à boa instalação do equipamento, entre outros requisitos. A qualidade do ar também é fundamental para o bom funcionamento da bomba, motivo pelo qual sua alimentação deve ser dotada de um conjunto regulador, que controla a pressão de entrada e conta com filtro para retenção de impurezas. Nos equipamentos que operam com ar lubrificado, esse dispositivo conta ainda com um separador de água condensada (geralmente conjugado com o filtro), de preferência com purga automática, uma válvula reguladora com manômetro (para controlar a velocidade de pulsação da bomba) e lubrificador, de forma que a alimentação de ar comprimido atenda aos níveis de umidade requeridos para o processo.

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Bibliografia Flutrol – Catálogos técnicos

formas de instalação: sucção negativa “aspirando

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elétrica

artigo

Projeto otimiza consumo energético em filtro de mangas Por Rodrigo Augusto Neves e Marcos Coelho (*)

as instalações industriais, o consumo de energia elétrica geralmente representa uma parcela importante nos custos de produção. Diante do descompasso entre a disponibilidade e a demanda energética, os motores elétricos desempenham papel determinante no processo produtivo devido a sua versatilidade e eficácia. Mas o atual cenário de oferta de energia, tanto no Brasil como em qualquer outro país, impõe restrições de ordem financeira e ambiental a essa questão, ampliando significativamente a importância do uso racional de energia. Como os motores elétricos são, normalmente, os maiores responsáveis pelo

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Rodrigo Augusto Neves é engenheiro eletricista/eletrônico e Marcos Coelho é engenheiro eletricista, ambos da área de motores da WEG Equipamentos Elétricos.

consumo energético nas indústrias, sua otimização pode resultar em melhorias de custo, em ganhos de produção, de manutenção e até mesmo ambientais. Trata-se de uma via relativamente pouco explorada e com interessantes possibilidades, que pode oferecer uma série de oportunidades no mercado nacional para a evolução e melhoria na aplicação desse equipamento. Desde o advento do motor elétrico como força motriz industrial, no início do século XIX, um dos problemas verificados pelos seus usuários era o rendimento da transformação da energia elétrica em mecânica. Grandes esforços foram feitos para se projetar um equipamento que fizesse essa transformação com o menor desperdício de energia possível. Desde então, as pesquisas e desenvolvimentos concentram-se no aperfeiçoamento dos materiais condutores, magnéticos e isolantes utilizados nos motores. No entanto, a busca pela melhora do rendimento não parou e os pesquisadores estão retornando a uma idéia antiga, que é a utilização de imãs permanentes, agora com preços mais acessíveis e imãs mais potentes. Essa construção tem se mostrado bastante atrativa já em escala industrial.

O grande diferencial, nesse caso, é o uso dos imãs dentro do rotor, de forma que não existe a gaiola de alumínio ou cobre e, portanto, não ocorre a indução de corrente e o consequente fluxo eletromagnético pelo rotor. Isso permite que o aquecimento do motor seja muito inferior ao de um modelo de construção

a busca pela melhora do rendimento não parou e os pesquisadores estão retornando a uma idéia antiga, que é a utilização de imãs permanentes tradicional. Com essa configuração, é possível obter rendimentos entre 95% e 97%, variando de acordo com a carcaça. Isso indica que as perdas nesse tipo de motor não ultrapassam a 5% do total de energia absorvida na rede, com a consequente economia de energia. Outros fatores são influenciados por

essa redução do aquecimento gerado, pois com o motor mais frio e com o pacote de chapas com menores densidades de fluxo, é possível fornecer a mesma potência mecânica utilizando menos material ativo, o que reduz o tamanho da carcaça do motor. Assim, este tipo de motor contribui com a eficiência energética não apenas do usuário, mas também para toda a cadeia de produção, pois é necessária uma quantidade menor de chapas de aço e ferro fundido. Essa redução, estendida para toda a cadeia produtiva, representa uma grande redução do impacto energético do motor em operação.

mento do processo de filtração. Ao fechar o “damper” do ponto de captação inoperante, eleva-se a pressão do sistema, o transmissor de pressão capta esta elevação e controla a velocidade do motor de imãs permanentes através do inversor de frequência. Com isso, o sistema de exaustão é mantido dentro das

suas características operacionais ideais, o que reduz substancialmente o consumo de energia elétrica. Esse controle tornou-se possível devido ao fato de o motor de imãs permanentes possuir torque constante em toda a faixa de rotação, imprescindível para aplicações em sistemas de exaustão, uma vez que impossibilitaria a redução de velocidade, caso ocorresse uma perda de carga no sistema.

Caso de otimização Este artigo trata do projeto de otimização no uso de motores elétricos pela empresa Imerys, indústria do segmento químico localizada em Mogi das Cruzes (SP), que se dedica à fabricação de insumos à base de carbonato de cálcio. Para desenvolver um projeto de eficiência energética no sistema de filtro de mangas da área de dispersão, a empresa buscou o apoio da WEG Equipamentos Elétricos e do fabricante de filtros Ventiladores Bernauer. O filtro utilizado pela Imerys possui dois pontos de captação, oriundo dos tanques dispersores, sendo que um deles fica inoperante grande parte do tempo, devido às variações de demanda do processo. Dessa forma, este ponto de captação fica exaurindo desnecessariamente, elevando o custo operacional de todo o sistema. O projeto de eficiência energética foi desenvolvido para reduzir o consumo de energia elétrica no sistema de exaustão, substituindo um motor de indução tradicional por um de imãs permanentes, acionado por inversor de frequência. O sistema utiliza ainda um transmissor de pressão para o monitora-

Passos do projeto

passo fundamental para a implantação do projeto foi a substituição do motor de indução tradicional pelo de imãs permanentes acionado por inversor de frequência. Além disso, ele contemplou a instalação do transmissor de pressão no sistema de exaustão.

Especificações dos motores Especificação Potência (cv) Rotação (rpm) Tensão (V) Acoplamento Acionamento

Motor de indução 15 3.510 380 Direto Partida direta

Motor de imãs permanentes 15 3.600 380 Direto Inversor de frequência

As medições foram realizadas através de um analisador de energia. Acompanhando o consumo em kWh (conforme gráfico), verifica-se uma redução gradativa no consumo de energia elétrica do motor de imãs permanentes conforme o fechamento do “damper” do tubo de captação. engeworld | fevereiro 2013 | 19

GRÁFICO DE MEDIÇÕES Dampers Abertos

Damper Fechado

Consumo (kW/h)

Motor W22 Plus 15 cv - II Polos 12,1 8,7 Motor WMagnet 15 cv - II Polos + Transmissor Pressão

Dessa forma, o projeto proporcionou uma redução de aproximadamente 40% no consumo de energia elétrica e uma consequente redução na emissão de CO2. Isto ocorreu devido ao rendimento do motor de imãs permanentes ser superior ao do motor de indução, acrescido ainda ao controle de velocidade.

6,7

Além da redução substancial do consumo de energia elétrica, o projeto também proporcionou ganhos ao aumentar a vida útil das mangas de quatro para seis meses, devido ao menor stress por operação na vazão e pressão adequadas. Com isso, ele contribuiu para a redução no custo de aquisição de novas mangas e no tempo de

Indicadores Custo unitário (R$/kWh) Horas de operação/ano kWh consumido (“dampers” abertos) kWh consumido (“dampes” fechados) kWh médio consumido Consumo anual (kWh) Redução no consumo de energia (kWh/ano) Redução de energia elétrica (%) Retorno sobre o Investimento (ROI)

parada de manutenção para sua troca. Outros ganhos foram contabilizados, como o menor número de injeção de ar para limpeza das mangas, o que diminuiu o consumo de ar comprimido, além do menor desgaste do sistema de limpeza das mangas (válvulas, conexões etc.) e a redução da abrasão e condensação, evitando possíveis obstruções das tubulações. Enfim, o projeto culminou com a diminuição do custo de manutenção e de operação como um todo, aumentando a confiabilidade do sistema. Tais ganhos indiretos não foram considerados no cálculo do retorno de investimento, comprovando a real viabilidade do projeto. O projeto ganha importância dada a grande aplicação deste sistema de filtração em indústrias dos mais diversos segmentos, contribuindo ainda de maneira significativa para a redução do impacto ambiental.

Motor de indução

12,1 12,1 12,1 105.996

Projeto adotado 0,23 8.760 8,7 6,7 7,7 67.452 38.544 36,3 8 meses

Referências bibliográficas Jordan, Howard E. – “Energy efficient electric motors and their application” – Van Nostrand Reinhold Co. – New York, 1983; Nau, L., Sebastião – “Influência dos materiais condutores e magnéticos no desempenho de motores elétricos e sua correlação com a qualidade de energia elétrica” – WEG a – Jaraguá do Sul (SC), 1999; Vários autores – “Conservação de Energia: Eficiência Energética de instalações e Equipamentos” – FUPAI – Itajubá (MG), 2001.

20 | engeworld | fevereiro 2013

Motores | Automação | Energia | Transmissão & Distribuição | Tintas

Solução WEG para sistema de Filtro de Mangas Mais eficiência e produtividade para a indústria

g g g g g

Redução no consumo de energia de até 40% Retorno médio de 1 ano sobre o capital investido Variação de velocidade otimizando o processo Redução de peso e volume Vida útil mais longa e manutenção reduzida

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Descubra como economizar pelo e-mail motores@weg.net

www.weg.net/filtrodemangas

Financiamento:

engeworld | fevereiro 2013 | 21

tubulação

artigo

Como dimensionar a linha corretamente Por Ciro de Toledo Piza Tebecherani Ciro de Toledo Piza Tebecherani tem 27 anos de experiência em desenvolvimento de produtos, normatização e assistência técnica para tubos de aço carbono e atualmente atua na área comercial das empresas Persico Pizzamiglio e Tupy Fundições

s tubos de aço com costura têm essa denominação de forma errônea, porém consolidada no mercado há muito tempo, desde quando o processo utilizado para sua confecção era de baixa frequência (50 ou 60 hz), o que dava ao material uma aparência de “costurado”. Atualmente, o processo é realizado com solda longitudinal pelo sistema ERW (solda por resistência elétrica), de alta frequência, que garante a homogeneidade da matéria-prima com a solda e confere excelentes características e acabamento ao produto. 22 | engeworld | fevereiro 2013

Os tubos podem ser produzidos com uma variada gama de matérias-primas (tipos de aço utilizados), que são normalmente fornecidas segundo especificações da ABNT (Associação Brasileira de Normas Técnicas), ASTM (American Society for Testing and Materials), DIN (Deustaches Institute for Normuns), API (American Petroleum Institute), AISI (American Institute of Steel and Iron), SAE (Society of Automotive Engineers), e outras entidades normatizadoras. A matéria-prima utilizada é comprada em forma de bobinas, que são classifica-

das em dois grandes grupos: as bobinas laminadas a frio (BF) e as bobinas laminadas a quente (BQ). Os materiais do primeiro grupo possuem uma cor clara, sendo necessários alguns cuidados especiais com os tubos produzidos com essa matéria-prima, pois ela é altamente susceptível à oxidação (corrosão, ferrugem). Nesse caso, os tubos devem ser armazenados e transportados dentro de critérios que evitem a umidade, senão tendem a adquirir uma aparência amarelada, o que pode ocasionar sérias consequências durante a utilização do produto final. Essas bobinas são normalmente produzidas em espessuras abaixo de 2,00 mm e apresentam melhor acabamento e tolerância dimensional. Devido ao seu processo de fabricação, o custo final é maior em relação às BQ. As bobinas laminadas a quente (BQ), por sua vez, possuem uma cor escura e são menos susceptíveis à oxidação. Por esse motivo, os tubos produzidos com essa matéria-prima podem ser transportados e armazenados em condições normais, sem comprometimento a sua qualidade. Podem até mesmo ser armazenados a céu aberto, desde que seja por pouco tempo, sem que isso comprometa a qualidade do produto. Essas bobinas são normalmente produzidas em espessuras acima de 2,00 mm e não possuem uma tolerância dimensional tão restrita quanto as BF, ganhando também a denominação de

BG (bobinas grossas) quando apresentam espessura superior a 5,00 mm. Se o processo de produção do tubo demandar uma melhor condição dimensional da BQ, a matéria-prima também pode passar por uma relaminação a frio. Esse processo, que resulta nas chapas relaminadas a frio, também denominadas de RL, pode ser utilizado ainda para se obter materiais em espessuras não fornecidas pelas usinas. Quando os tubos de condução são zincados a quente (galvanizados a fogo, como são popularmente conhecidos), o usuário final não precisa se preocupar muito em relação à qualidade de acabamento da sua superfície. Nesse caso, tornam-se necessários apenas pequenos cuidados quanto ao seu armazenamento. A verificação da qualidade da solda e/ou do produto final pode ser feita através de ensaios destrutivos e/ou ensaios não destrutivos, que podem ser: Hidrostático: consiste em testar o

tubo a uma determinada pressão hidráulica para confirmar a estanqueidade do tubo. Eletromagnético: através de correntes parasitas, testa o tubo quanto a descontinuidades. Esse tipo de ensaio não garante a estanqueidade, porém é admitido como teste opcional ao hidrostático na maioria das normas de condução devido a sua grande velocidade de execução. Pneumático: Consiste em um ensaio similar ao hidrostático, porém com a utilização de ar comprimido e por consequência, atinge pressões mais baixas. Ensaios destrutivos: durante o processo de fabricação são realizados vários ensaios mecânicos destrutivos com amostras retiradas da matéria-prima, tais como alargamento, flangeamento e outros.

Informações técnicas O cálculo do peso teórico de um tubo redondo de aço carbono segue a fórmula abaixo:

P = 0,0246615 x (D - e) x e (*) Sendo: P = Peso do tubo em Kg/m D = Diâmetro externo do tubo em mm e = Espessura da parede do tubo em mm (*) Considerando tubos de aço preto e não galvanizados, que apresentam um pequeno acréscimo no peso por metro. Normalmente, os fabricantes possuem um padrão interno para a fabricação de tubos quadrados e retangulares, de forma que o seu raio de canto seja de aproximadamente duas vezes a espessura de parede. Esse valor também é especificado em algumas normas de fabricação. No caso da ASTM A 500, por exemplo, o raio de canto previsto é até três vezes a espessura do tubo (máximo admitido). O raio de canto poderá ser maior ou menor que o mencionado anteriormente, dependendo da exigência da norma ou do processo de fabricação. O cálculo para identificar qual o diâmetro de origem de um tubo de perfil quadrado emprega a seguinte fórmula: De = 1,27 x L (*) Sendo: De = Diâmetro equivalente. L = Lado do perfil quadrado. (*) Considerando o raio de canto igual a duas vezes a espessura. Já o cálculo do diâmetro equivalente de um tubo de perfil retangular emprega a fórmula abaixo: De = 1,27 x (L1 + L2) / 2 (*)

engeworld | fevereiro 2013 | 23

Sendo: De = Diâmetro equivalente. L1 = Lado maior do perfil retangular. L2 = Lado menor do perfil retangular. (*) Considerando o raio de canto igual a duas vezes a espessura.

DIÂMETRO EXTERNO (mm) para tubos de condução DIAMETRO tamanho nominal(pol)

Diâmetro nominal é o termo consagrado comercialmente para a designação do diâmetro dos tubos O cálculo do peso teórico de um tubo quadrado, por sua vez, emprega a fórmula abaixo: P = 0,0246615 x (1,27 x L - e) x e Sendo: P = Peso em kg/m. L = Lado do quadrado (mm). e = espessura do tubo (mm). (*) Considerando o raio de canto igual a duas vezes a espessura.

(*)

E o cálculo do peso teórico de um tubo retangular pode ser calculado pela seguinte fórmula: P = 0,0246615 x (1,27 x (L1 + L2 ) - e) x e 2

Sendo: P = Peso em kg/m. L1 = Lado maior (mm). L2 = Lado menor (mm). e = Espessura (mm).

Diâmetro nominal e schedule Diâmetro nominal é o termo consagrado comercialmente para a designação do diâmetro dos tubos de condução, eletrodutos e demais tubulações para óleo e gás. Outra denominação 24 | engeworld | fevereiro 2013

ressaltar que o diâmetro nominal não corresponde a medida efetiva ou real da circunferência externa do tubo, conforme demonstra a tabela abaixo:

adotada é “tamanho nominal”, mas o termo “bitola” deve ser evitado, pois não está previsto na terminologia técnica brasileira para esses casos. Vale

nominal(mm)

ASTM A120/A135

BS 1387

DIN 2440

NBR 5580

NBR 5590

1/8

10,20

10,29

13,50

13,72

3/8

17,20

17,25

21,30

21,34

26,70

26,90

26,67

33,40

33,70

33,40

1 1/4

42,20

42,40

42,16

1 1/2

48,30

48,26

60,30

60,32

2 1/2

73,00

76,10

73,03

88,90

3 1/2

101,60

100

114,30

125

141,30

139,70

141,30

150

168,30

165,10

168,28

DIÂMETRO EXTERNO (mm) para eletrodutos de aço DIAMETRO

Tamanho

nominal(pol)

nominal(mm)

1/8

NBR 5597

NBR 5598

ANSI C 80

3/8

17,1

17,2

17,1

21,3

26,7

26,9

26,7

33,4

33,7

33,4

1 1/4

42,2

42,4

42,2

1 1/2

48,3

60,3

2 1/2

73,0

76,1

73,0

88,9

3 1/2

101,6

100

114,3

125

141,3

139,7

141,3

150

168,3

165,1

168,3

A denominação Schedule, por sua vez, refere-se ao formato arredondado do tubo, calculado pela fórmula:

correspondente a 60% do limite de escoamento do material à temperatura de 20ºC.

SCH = P / S Onde P é a pressão de trabalho do tubo e S é a tensão (pressão)

Portanto, para um mesmo diâmetro externo de um tubo de condução, quanto maior o SCH, maior será a espessura

da parede em relação ao seu diâmetro. Dessa forma, o termo schedule define a espessura de parede do tubo de condução, sendo que os valores estabelecidos para cada schedule (espessura) nos vários diâmetros são tabulados e convencionados nas normas correspondentes. Pelas normas americanas (carbono ASTM), por exemplo, os tubos seguem o padrão definido pela ANSI B 36.10, mesmo padrão adotado pela norma brasileira NBR 5590. Nas normas européias (DIN, BS e outras), bem como nas brasileiras (ABNT) não é comum a designação das espessuras em schedule e sim conforme recomendação da ISO (Intenational Standardzation Organization), que estabelece classes de espessuras, definidas conforme tabela de cada norma.

engeworld | fevereiro 2013 | 25

manuseio de sólidos

artigo

Dimensionamento correto determina a eficiência do sistema O projeto de um transportador de correias em mineradora envolve muitas variáveis relacionadas à operação e vai muito além de definir o layout, velocidade e largura do sistema

uito utilizada nos mais diversos processos produtivos, a tecnologia de transportadores de correias ganha maior visibilidade nas mineradoras, siderúrgicas e terminais marítimos de embarque de minério, situações em que é submetida às condições mais adversas de operação. Apesar dessa peculiaridade, que requer maior robustez do conjunto, o dimensionamento do

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transportador de correias segue sempre o mesmo princípio, independentemente da sua aplicação. Partindo do conceito de que o dimensionamento do sistema impacta toda a produção, já que o transportador é responsável pela alimentação de insumos e/ou o escoamento do produto, ele deve ser calculado com base numa visão global do processo. Além de atender a normas vigentes em termos de segurança e cuidados com o meio ambiente, o

transportador deve estar adequado a exigências específicas da operação, como a adequação de seu layout, a facilidade de instalação e de manutenção. A confiabilidade do sistema, nesse caso, é fundamental, já que seu desempenho interfere em toda a produção. A capacidade do equipamento é definida pela sua velocidade de operação e largura, constituindo um item fundamental para a eficiência do processo. Afinal, se um transportador subdimen-

sionado reduz a capacidade instalada da planta, um sistema superdimensionado também compromete a operação. No caso das mineradoras, onde o equipamento é submetido a condições muito adversas, outros fatores devem ser observados no dimensionamento do transportador. Entre eles estão características como a temperatura do material transportado, a distância a ser percorrida, tipos de roletes, tensão máxima (determinada por cálculo) e tempo de percurso.

outro ponto de cuidado nos tambores é o dimensionamento do eixo. Isso porque tal dispositivo deve ser calculado para suportar as tensões de operação Regime de trabalho De acordo com Maurício Zuquim, chefe do departamento de manutenção da Samarco, que produz minério de ferro para exportação, o rolamento aplicado em roletes e tambores constitui o item responsável pelo maior número de falhas em uma correia transportadora. “Devido à grande quantidade de roletes numa correia, devemos ter um cuidado especial ao dimensionar este componente”, ele explica. Zuquim destaca que o projeto de uma operação utilizando correia transportadora deve considerar a rotação de

trabalho e a carga a que será submetido o rolete. “Nos equipamentos que trabalham 24 horas por dia, os rolamentos dos roletes são dimensionados para uma vida útil teórica de 30.000 horas”, ele detalha. “Logo, em função da velocidade da correia, devemos selecionar os rolos para que não trabalhem acima de 500 rotações por minuto (rpm).” Dessa forma, ele salienta que rotações altas provocarão várias paradas para troca de roletes, resultando em menor disponibilidade do equipamento e maior custo de manutenção. Nos tambores, também destacados pelo especialista como item de atenção, a definição do diâmetro correto exige cuidados adicionais. Nesse caso, os projetistas precisam atender às especificações mínimas recomendadas pelos fabricantes de correias, para evitar que o tempo de vida útil das emendas seja comprometido pelo mau dimensionamento dos tambores. “Tendo em vista que a correia é um dos itens mais caros de um transportador e o que exige maior tempo para reparo ou troca, devemos ter muito cuidado na especificação do diâmetro dos tambores”, ele ressalta.

Pontos críticos Além do diâmetro, Zuquim destaca que outro ponto de cuidado nos tambores é o dimensionamento do eixo. Isso porque tal dispositivo deve ser calculado para suportar as tensões de operação, evitando a flexão excessiva e, por consequência, a sobrecarga nos rolamentos e a quebra do eixo por fadiga. Ele ressalta ainda que o projeto do sistema transportador deve considerar o fator de enchimento adotado durante a operação. “Transportadores de correias que engeworld | fevereiro 2013 | 27

trabalham com enchimento muito alto tendem a apresentar maior transbordamento de material, o que provoca o desgaste acelerado da correia, dos raspadores e do revestimento dos tambores”, diz ele. Segundo o especialista, esse descuido na operação (alto fator de enchimento) também pode provocar desalinhamento e rasgo da correia devido ao material que volta sobre o retorno do transportador e fica preso entre ele e o tambor. Por esse motivo, os especialistas recomendam que o sistema opere com um índice de enchimentos na faixa entre 80% e 90% do total permitido. Além desses cuidados, Zuquim tem uma consideração ainda mais enfática a respeito do acionamento da correia, que ele considera como o “coração” do transportador. “Responsável por transmitir o movimento à correia, o acionamento recebe os maiores esforços durante a partida do transportador. É nesse momen28 | engeworld | fevereiro 2013

to que se tem o pico de tensão, onde a corrente do motor atinge os picos e há a maior demanda de potência do motor.”

os especialistas recomendam que o sistema opere com um índice de enchimentos na faixa entre 80% e 90% do total permitido Por esse motivo, ele ressalta que, para a segurança e qualidade do conjunto, seu projeto deve considerar a condição mais adversa de operação, ou seja, o momento de partida do transportador, com fator de enchimento de 100% e em trecho ascendente.

A lista de pontos críticos, segundo ele, inclui ainda o fator de atrito entre o tambor de acionamento e a correia. Conforme o tipo de revestimento utilizado, a eficiência de transmissão de potência varia, assim como a potência disponível (do motor). “Uma alternativa é variar o ângulo de abraçamento no tambor de acionamento até 120°, utilizando o tambor de encosto para aumentar a eficiência de transmissão.” Zuquim ressalta ainda o cuidado em relação às paradas do transportador, que devem ser bem monitoradas para se evitar o entupimento de chutes e vazamento de material.

Cálculo de produção Se a fase de dimensionamento e projeto requer cuidados especiais, o cálculo para se determinar produção de uma correia, que é associada a sua largura e velocidade de operação, envolve um capítulo à parte. Além dessas variáveis,

Jaraguá Presença e competência em todas as etapas do Empreendimento. Integrando tecnologia de ponta e competência técnica em todas as etapas do empreendimento, a Jaraguá está há 55 anos no mercado. Desde então, ela está presente no dia a dia do brasileiro, participando da cadeia de transformação de produtos nos mais diversos segmentos, como o petroquímico, óleo e gás, energia, bioenergia, navipeças, defesa, mineração, nuclear, papel e celulose, dentre outros. Sua capacidade de produção, aliada à alta tecnologia e flexibilidade para desenvolver projetos específicos, permitem à Jaraguá fornecer desde um único equipamento até plantas completas em regime EPC e Turn-Key. A Jaraguá possui unidades distribuídas por cinco cidades do Brasil: Sorocaba, Itapevi e Osasco, no estado de São Paulo, Marechal Deodoro, no estado de Alagoas, e Ipojuca, em Pernambuco - todas trabalhando em sinergia, colaborando com o desenvolvimento local e, consequentemente, com o progresso do Brasil.

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engeworld | fevereiro 2013 | 29

de enchimento (E) e o fator de correção da capacidade devido à inclinação (k). Simples? Não exatamente. “A área de um transportador depende da largura da correia utilizada, da configuração do cavalete, ou seja, a quantidade de rolos e sua inclinação e do ângulo de acomodação do material”, pondera Zuquim. Ele explica que a definição da largura mínima da correia deve se basear no conhecimento do top size do material a ser transportado, isto é, do tamanho máximo de grãos permitido dentro da faixa granulométrica especificada para o minério.

Definindo a velocidade

Quando 90% do material transportado for composto por finos, a recomendação muda e a largura da correia deve ser seis vezes o diâmetro do top size o cálculo deve considerar outros fatores, como a característica do material a ser transportado (tipo, granulometria, peso especifico, ângulo de repouso, temperatura, teor de umidade e abrasividade), o perfil do transportador (comprimento entre centros de tambores extremos, altura de elevação ou de declive), a capacidade desejada, condições de operação (ambiente, regime de funcionamento) e condições especiais (correia reversível, com tripper etc.). 30 | engeworld | fevereiro 2013

Maurício Zuquim dá, literalmente, a fórmula para se dimensionar a capacidade de um transportador: Q = S x V x Y x E x k. Ou seja, a capacidade de carga (Q) é o produto da área da secção transversal da correia (S) pela velocidade (V), o peso específico do material (Y), o grau

Nos sistemas onde 90% do material transportado tiver a granulometria igual à do top size, ele recomenda que a largura da correia seja dez vezes o tamanho da maior partícula. Quando 90% do material transportado for composto por finos, a recomendação muda e a largura da correia deve ser seis vezes o diâmetro do top size. Uma vez definida a largura mínima e, consequentemente, a área

da seção transversal, é possível definir a variação da velocidade do equipamento para se chegar à capacidade de transporte desejada. “A velocidade irá depender do comprimento do transportador e das características do material transportado”, ressalta o especialista da Samarco. Segundo ele, altas velocidades têm maior impacto nos transportadores de menor comprimento, pois nesses casos o desgaste da correia é maior em função de um mesmo ponto entrar mais vezes em contato com tambores e raspadores. Já para o transporte de materiais mais finos e frágeis, é aconselhável utilizar velocidades baixas e evitar poeira e a degradação do material durante as transferências. Os materiais mais pesados, de grandes geometrias ou pontiagudos, devem ser movimentados com uma velocidade média, a fim de se evitar desgaste na cobertura da correia e no chute de transferência. Diminuir a velocidade do transporta-

dor, por sua vez, leva à necessidade de maior largura, aumentando o custo do sistema de transporte. “Na hora de definir a velocidade a ser adotada, deve-se considerar a relação do custo de manutenção e a consequente diminuição na disponibilidade do sistema”, acrescenta Zuquim. Ele recomenda que correias mais estreitas e com menor extensão operem com velocidades de até 3,5 metros por segundo. Em correias mais largas e extensas, a velocidade pode chegar a 4,5 metros por segundo. O executivo cita ainda as informações contidas no manual da CEMA, norma norte-americana para cálculo de transportadores de correias, como fonte para o desenvolvimento de um bom projeto. Outro recurso são as normas brasileiras relacionadas ao assunto, todas voltadas para se obter o máximo desempenho dos transportadores de correias com base em um dimensionamento eficiente. engeworld | fevereiro 2013 | 31

civil

artigo

CONCRETO PRÉ-FABRICADO Uma alternativa viável para obras civis Por Íria Lícia Oliva Doniak Íria Lícia Oliva Doniak é presidente da Associação Brasileira da Construção Industrializada de Concreto (Abcic).

movimento pela industrialização da construção civil foi iniciado logo após a Segunda Guerra Mundial, com o objetivo de atender à grande demanda de reconstrução num cenário de escassez de recursos, materiais e mão de obra. A pré-fabricação em concreto assumiu, então, um importante papel, especialmente a solução destinada a obras habitacionais que adotava o uso de painéis autoportantes. Outras razões, como o crescimento populacional e a nova onda de desenvolvimento dos países emergentes, trazem novamente a industrialização ao centro do palco da construção civil. Desse modo, podemos afirmar que a força motriz para a industrialização desse setor está associada aos movimentos sociais e é a única forma de promover o desenvolvimento sustentável. E a pré-fabricação em concreto ressurge como uma das soluções possíveis para a nova onda de industrialização da construção civil. Por solução possível entende-se aquela que seja adequadamente empregada. Aliás, a definição de um sistema construtivo adequado deve fazer 32 | engeworld | fevereiro 2013

parte da concepção do projeto desde os estudos preliminares da arquitetura. Ainda a respeito dessa discussão, podemos acrescentar a questão da qualidade e a definição postulada por J.M Juran, que entendo ser a mais simples e abrangente: “qualidade é adequação ao uso”. O uso, por sua vez, precisa estar diretamente relacionado com os cri-

térios de desempenho que devem ser estabelecidos para um determinado produto. Esse último não atingirá a conformidade ou potencial requeridos se seu “uso”, como conceito inicial do sistema construtivo, não estiver presente desde a concepção. Ou seja, as falhas de concepção invariavelmente conduzem a elevados índices de

SH Acessos Estruturas tubulares de acesso Tecnologia e segurança em equipamentos que ajudam você a chegar lá. manutenção posteriores. Falar em sustentabilidade obrigatoriamente passa por esses conceitos e é fundamental entender que há um sistema construtivo mais adequado para cada obra de construção, independente de ela ser habitacional, comercial, de infraestrutura ou industrial. Os itens abaixo explicam os conceitos envolvidos na pré-fabricação em concreto e confirma porque sua adoção é a iniciativa mais assertiva para a industrialização da construção civil, principalmente em ciclos de crescimento como o atualmente vivido pelo Brasil.

a pré-fabricação em concreto ressurge como uma das soluções possíveis para a nova onda de industrialização da construção civil Principais conceitos da pré-fabricação em concreto • Racionalização Conjunto de ações reformadoras que substituem práticas rotineiras convencionais por recursos e métodos baseados em raciocínio sistemático, visando eliminar a casualidade das decisões (ROSSO, 1980).

• Industrialização Utilização, de forma racional e mecanizada, de materiais, meios de transportes e técnicas construtivas para se obter maior produtividade. • Pré-Moldagem Processo de construção em que os elementos estruturais ou parte da estrutura de uma obra são moldados fora do local de sua utilização definitiva. • Pré- Fabricação Processo de construção em que os elementos estruturais ou parte da estrutura de uma obra são moldados em instalações industriais. A diferenciação entre as definições de pré-moldagem e de pré-fabricação tem como origem a norma NBR 9062, da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). Embora os elementos pré-fabricados sejam submetidos a exigências mais rigorosas de execução e controle, tal fato não indica necessariamente que a qualidade dos elementos pré-moldados (em canteiro de obras) seja inferior aos pré-fabricados.

Benefícios do sistema Segundo a European Federation for Precast Concrete (www.bibm.eu), o número de vantagens da adoção das estruturas pré-fabricadas de concreto chega a 100. Para esse artigo, no entanto, resumimos os principais aspectos, que incluem desde os benefícios para quem projeta até os pontos que favorecem o usuário final. Mostrando ser um sistema amplamente viável para execução de diferentes tipos de projetos, a indústria de pré-fabricação investe cada vez mais

LOCAÇÃO, MONTAGEM E VENDA • Estruturas tubulares convencionais • Torres modulares de encaixe • Plataformas de trabalho Acessos para Montagem e Manutenção Industrial em conformidade com a NR-18.

fôrmas

•

andaimes

•

escoramentos

Rio de Janeiro • São Paulo • Minas Gerais Espírito Santo • Paraná • Rio Grande do Sul Bahia • Ceará • Pernambuco • Goiás Distrito Federal • Mato Grosso Mato Grosso do Sul • Pará

www.sh.com.br 0800 282-2125 engeworld | fevereiro 2013 | 33

em estética, funcionalidade e praticidade. Para atender projetistas, arquitetos e engenheiros estruturais, o pré-fabricado além de soluções integralmente desenvolvidas com o sistema, permite ainda soluções integradas, apresentando ótima interface com outros sistemas construtivos e possibilitando a execução de estruturas mistas. Um exemplo é a estrutura em concreto combinada à cobertura metálica. Ou ainda projetos híbridos como o de edifícios altos, com pilares moldados no local, e que adotam vigas e lajes pré-fabricadas protendidas. Do ponto de vista da execução e benefícios para o construtor e contratante, podemos destacar o prazo, agregando maior velocidade à redução dos custos fixos, o que proporciona retorno financeiro rápido, sem que haja detrimento da qualidade. Pelo contrário, ela é favorecida pela produção regular, com rigoroso controle tecnológico dos materiais e tolerâncias dimensionais. A qualidade também ganha pela ado-

34 | engeworld | fevereiro 2013

ção de dimensionais com tolerâncias pré-estabelecidas por norma inerente aos processos industriais. O setor de pré-fabricados em concreto, em especial, possui um programa de excelência que abrange os conceitos de qualidade, segurança e meio ambiente.

O aspecto industrial das operações usando pré-fabricado permite ainda um melhor controle e destinação dos resíduos da obra Ganhos adicionais Outro aspecto positivo da produção em ambiente industrial é que ela não está sujeita às condições climáticas,

o que impede a interrupção nos cronogramas pré-estabelecidos, sendo possível compatibilizar a capacidade produtiva da indústria com o desenvolvimento das frentes de montagem no canteiro. O aspecto industrial das operações usando pré-fabricado permite ainda um melhor controle e destinação dos resíduos da obra. Um exemplo é a eliminação da necessidade de água para atividades de concretagem e cura do concreto. A redução substancial de resíduos impacta também na organização e produtividade das demais atividades subsequentes à montagem da estrutura. Etapas como escoramentos não são necessárias, o que favorece as ações de preservação de meio-ambiente, reforçando a cultura de sustentabilidade. O quesito sustentabilidade, aliás, é igualmente beneficiado pelo cenário de produção industrial proporcionado pelos pré-fabricados de concreto, pois se estabelece um ambiente controlado, no qual a tecnologia de ponta e a mão de obra qualificada são duas realidades. Tal ecossistema permite o desenvolvimento de estruturas mais esbeltas, reduzindo o consumo de materiais provenientes de fontes não-renováveis, como agregados e calcário. Em termos de vida útil, podemos ainda citar o fato do reaproveitamento e reciclagem das peças existentes, não havendo a necessidade de demolição. O controle envolvido no processo conduz ainda à maior durabilidade das construções. Em relação às medições e inspeções, o emprego dos pré-fabricados em concreto permite uma transparência construtiva total, à medida que todo o controle de matéria prima e mão de obra cabe à indústria, eliminando a pos-

sibilidade de desvios ou o uso inadequado de recursos no canteiro de obras.

Dados do setor O sistema construtivo em pré-fabricados de concreto vem respondendo ao atual ciclo de crescimento. Isso significa investimentos significativos das empresas do setor no desenvolvimento tecnológico, o qual impacta diretamente a produtividade, capacitação da mão de obra e expansão de instalações ou abertura de novas plantas industriais. Nos últimos anos, a construção civil no Brasil vem registrando contínuo crescimento no consumo de estruturas de pré-fabricadas de concreto. Essa média de incremento tem sido justifi-

cada principalmente pela necessidade de se vencer cronogramas ousados sem o comprometimento da qualidade dos empreendimentos. Dados

é possível elencar como fator de incremento a expansão das aplicações do pré-fabricado em obras que exigem retorno rápido de capital investido pelos contratantes

divulgados pelo Anuário Abcic 2012, com base no Sistema de Informação do Mercado (SIM), uma ferramenta desenvolvida pela empresa CriActive para monitorar o mercado da construção, apontam que 28,3% das obras do país utilizam estruturas pré-moldadas de concreto, incluindo todos os segmentos da construção. Quando se analisa apenas as obras industriais, entretanto, esse índice sobe para 78%. Também é possível elencar como fator de incremento a expansão das aplicações do pré-fabricado em obras que exigem retorno rápido de capital investido pelos contratantes. É o caso da construção de centros de distribuição e shopping centers. Vale ressaltar que

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as empresas associadas à Abcic representam aproximadamente 80% do setor em termos de produção industrial.

Barreiras a superar Afortunadamente não precisamos listar o desenvolvimento tecnológico do setor como uma barreira para sua expansão. De forma geral, estamos alinhados com a tecnologia de ponta em nível mundial. Mas podemos e devemos listar a falta de mecanização nos canteiros de obras, algo que deve ser revertido com a escassez de mão de obra. Além disso, existe a necessidade de difundir a cultura de pré-fabricação em vários níveis, tanto no meio acadêmico quanto no meio técnico, assim como nos órgãos governamentais ligados aos processos de licitação. O arcabouço tributário é outro en36 | engeworld | fevereiro 2013

De forma geral, estamos alinhados com a tecnologia de ponta em nível mundial. Mas podemos e devemos listar a falta de mecanização nos canteiros de obras trave que a pré-fabricação de concreto precisa superar. O segmento é tributado como indústria, diferentemente do que ocorre em países desenvolvidos. A despeito do desenvolvimento tecnológico da indústria, da ampliação do par-

que industrial e do monitoramento e alinhamento com as tendências mundiais, a efetiva transformação e efetivo estabelecimento da industrialização da construção civil em nosso país está nas mãos do governo em todas as suas esferas, municipal, estadual e federal. É o Estado que pode estabelecer políticas promotoras e reavaliar códigos e leis que contemplem as formas convencionais de construção, mas que incentivem outros sistemas construtivos a concorrer em igualdade de condições. Estabelecer tal cenário, como já acontece em países desenvolvidos, reforça o ecossistema dos pré-fabricados no Brasil, que já possui uma normalização de primeiro mundo e um setor produtivo empreendedor, que conta com o apoio institucional para seu contínuo desenvolvimento.

coluna qualidade Falhas que comprometem a gestão por processos

gestão por processos tem sido um assunto amplamente discutido nos últimos anos, em especial após a adoção desta poderosa filosofia pela norma ISO9001 – Sistema de Gestão da Qualidade - Requisitos, versão 2000. Todavia, muitas empresas, apesar de terem adotado este modelo de gestão, sempre me questionam: porque as coisas parecem não ter mudado, pois implantamos a gestão por processos, conseguimos a certificação ISO9001, mas nada parece estar diferente? Em geral, estas empresas ainda não desfrutam dos benefícios que este modelo oferece simplesmente porque não internalizaram os conceitos básicos da gestão por processos no seu dia-a-dia. Nesses casos, em geral, percebemos algumas falhas recorrentes. Uma delas é a identificação inadequada dos processos da organização. Vale ressaltar que a gestão por processos implica a escolha de processos que agregam significativo valor à organização, seus clientes e demais partes interessadas. Muitas vezes, alguns processos definidos pela organização parecem não suscitar qualquer interesse gerencial, pois apenas “representam” uma área ou atividade existente na empresa. Gerir processos significa criar foco gerencial sobre um conjunto importante de atividades da organização, estabelecer metas e indicadores de desempenho para os resultados planejados e aplicar recursos

preciosos para obtê-los. Assim, se o legítimo interesse gerencial não está presente na escolha de um dado processo da sua organização, recomendo rever a decisão sobre a sua manutenção. Outro problema recorrente nesses casos é a falta de foco nas relações entre clientes e fornecedores internos. As interações entre os processos de uma organização são estabelecidas por meio de suas entradas e saídas, sendo que, em geral, a saída de um processo é a entrada do seguinte. Tais saídas devem atender a padrões operacionais de qualidade específicos que satisfaçam às necessidades e expectativas dos “clientes internos”, permitindo a estes a entrega de “produtos/serviços” adequados às exigências dos processos subsequentes, desaguando na satisfação dos clientes finais. Em muitos casos, devido às barreiras existentes entre as áreas destas organizações, tais padrões operacionais de qualidade não são sequer definidos, quanto mais negociados entre clientes e fornecedores internos, ceifando a produtividade, aumentando custos e debilitando a capacidade da organização em satisfazer seus clientes finais. Outra falha comum nas empresas com dificuldade em adotar os conceitos de gestão por processos é a inoperância dos indicadores adotados, pois muita confusão é feita entre os conceitos de monitorar e medir os resultados de um processo. Indicadores de monitoramento devem

permitir o acompanhamento do processo no dia-a-dia, orientando a tomada de ações rotineiras para a correção de rumos. Já os indicadores de medição, além de estarem perfeitamente alinhados aos objetivos e missão do processo, devem dar bases para avaliarmos seus resultados a médio e longo prazos. Estes dois tipos de indicadores, quando utilizados em conjunto e suportados por uma sistemática de coleta e consolidação de informações que dê base para explicar suas variações, tornam-se ferramentas de gestão de valor inestimável. A busca pela efetiva implantação destes conceitos, além de sua disseminação por todos os níveis da organização, pode levar a um significativo aprimoramento dos resultados da gestão por processos.

Engenheiro mecânico formado pela Escola de Engenharia Mauá, Sérgio Roberto Ribeiro de Souza tem 28 anos de experiência no desenvolvimento de projetos para Gestão Empresarial, possui Certificação Bkack Belt pela ASQ (American Society for Quality) e é sócio-diretor da Quality Way Consultoria.

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automação

artigo

PROTOCOLOS DE COMUNICAÇÃO A tecnologia sem fio na automação de processos Por Daniel Costa Marques Daniel Costa Marques é Process Automation Manager da Pepperl+Fuchs Ltda.

tecnologia wireless está presente nas mais diversas atividades, envolvendo desde o mercado consumidor até as aplicações industriais. Obviamente, as necessidades desses segmentos são bastante distintas e, por esse motivo, sua utilização se desenvolveu em ritmo distinto em cada um deles. Em aplicações industriais, por exemplo, a implantação de um sistema wireless não era realizada amplamente até recentemente. Uma das razões para isso é que não havia uma padrão desenvolvido para a tecnologia e, tipicamente, cada sistema wireless instalado era proprietário. Diferentes soluções eram utilizadas, aumentando custos de planejamento, manutenção e integração. Essa situação foi modificada com a introdução do padrão WirelessHART, que é o primeiro para aplicações na área de automação de processos. Através desse padrão puderam ser estabelecidas condições que permitissem o uso da tecnologia wireless em processos industriais. Aspectos como gerenciamento de rede, sincronismo e segurança são algumas das características que proporcionaram seu uso em diversas aplicações. É também fato que a tecnologia wire-

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less ainda deverá sofrer grandes melhorias, ampliando ainda mais o seu uso no meio industrial, especialmente na área de instrumentação. O fator performance, abordado neste artigo, é explicado de forma detalhada e proporciona um melhor entendimento sobre a abrangência da rede e a capacidade de gerenciamento e tratamento da informação.

Avanço na automação de processos Com o progresso tecnológico e as requisições de usuários, a tecnologia sem

fio na automação de processos se tornou uma realidade. Seguindo o avanço da tecnologia Fieldbus, a transmissão wireless era o próximo passo de desenvolvimento. Embora sistemas proprietários já estivessem disponíveis, um grande número de aplicações aguardava uma tecnologia confiável para a comunicação sem fio por sinais de rádio. Primeiramente, devemos considerar que, na transmissão de dados críticos relacionados ao processo – ou ao seu controle – o cabo representa o melhor meio de transferência de sinal. Uma solução

baseada em cabos deve sempre ser a opção principal para aplicações críticas de controle se comparada com a tecnologia de rádio. Mas se as condições da planta apontarem a inviabilidade da passagem de cabos, o meio wireless passa a ser uma excelente opção. As soluções cabeadas não são necessárias em pequenas plantas e em operações logísticas onde materiais intermediários são armazenados e onde poderá não haver instrumentação – e, portanto sem monitoramento dos níveis de armazenamento. O custo das soluções cabeadas deve ser considerado por haver obstáculos entre o sistema de controle e a planta. Medições de controle de nível feitas manualmente podem facilmente ser substituídas pela tecnologia de controle por rádio. Nesse caso, não há necessidade de uma transferências em tempo real e, se a variável de nível não puder ser transmitida por um certo período, ela não interferirá na operação da planta. Há ainda novas possibilidades na esfera do monitoramento ambiental. Um exemplo é a medição de corrosão utilizando monitores de corrosão. Essa tarefa é aplicada em áreas críticas de tanques e tubulações, cujos pontos são extremamente difíceis de acessar ou são distantes do sistema de controle. Um monitor de corrosão sem fio pode ser facilmente instalado sem a necessidade de cabos adicionais. Nesse caso, a aplicação não é crítica uma vez que a corrosão é um processo lento. Outra possível aplicação é o monitoramento de elementos de campo, tais como válvulas esfera. Até então, as condições dessas válvulas era monitoradas visualmente por meio de verifica-

ções periódicas realizadas pelo pessoal de manutenção. Entretanto, através da transmissão sem fio da posição da válvula esfera, esta condição também estará sempre disponível na sala de controle. A verificação periódica não é mais necessária. Isto não somente gera uma redução dos custos de operação, mas também proporciona um start-up mais rápido e uma maior eficiência na produção. A transmissão por rádio pode também ser utilizada para controle de qualidade e otimização de importantes parâmetros de processo. Esses parâmetros são tipicamente menos críticos no controle de processo e são monitorados temporariamente, geralmente em plantas com instalações temporárias, com baixo volume de produção ou frequentes trocas de matéria-prima. Nessas aplicações, a tecnologia wireless melhora a informação sobre a planta, o fluxo de material e a sequência do processo. Ela disponibiliza a base para a sequência e otimização do processo, o gerenciamento de ativos e decisões re-

lacionadas à manutenção preventiva. A tecnologia wireless proporciona economia nas plantas de processo.

Tecnologia WirelessHART™ Quando a tecnologia de automação foi introduzida, os sinais de medição foram padronizados dentro de sinais de voltagem ou corrente. E, como um padrão comum, a corrente 4...20 mA tornou-se uma interface amplamente aceita. Ela possibilita a comunicação por longas distâncias, sendo que o valor de corrente zero permite a detecção de cabo quebrado ou falha do equipamento. Vale lembrar que tudo isso foi feito com circuitos eletrônicos analógicos. Posteriormente, com o surgimento da eletrônica digital, os microprocessadores tornaram-se menores e mais baratos, a necessidade de captar mais informações tornou-se maior do que apenas o valor do processo. Era fácil coletar a informação no dispositivo de campo, mas o usuário queria evitar a conexão através engeworld | fevereiro 2013 | 39

de uma linha de comunicação dedicada. A ideia de modular a informação na corrente existente 4...20 mA foi idealizada e continua se expandindo. A ideia é realmente simples: a automação de processos mede valores que tipicamente mudam lentamente, entretanto, a corrente de 4...20 mA pode permanecer estática. Numa corrente estática, é possível modular a senóide sem modificar ou afetar o valor médio da corrente se a frequência da informação modulada é alta o bastante. Desde a sua criação, a comunicação HART tem utilizado o padrão Bell de comunicação com o nível lógico “1” em uma senóide de 2,2KHz e o nível lógico “0” em uma senóide de 1,2KHz. Este tipo de modulação é chamado de FKS (Frequency Key Shifting). Com esta tecnologia, é possível transmitir digitalmente a informação desejada. Embora o conceito de sobrepor os sinais FSK 1,2 / 2,2 kHz na camada física seja robusto, ainda é crítico encontrar uma linguagem comum para que ambos 40 | engeworld | fevereiro 2013

possam se compreender. Essa linguagem, tecnicamente chamada de protocolo, é o HART, que define os comandos e as respostas para trocar informações como status, dados de diagnóstico, parâmetros e valores. O HART foi introduzido no mercado na década de 80 e, desde então, sua popularidade têm aumentado significativamente. Várias revisões do HART foram feitas para oferecer maior funcionalidade e, na mais recente delas (Versão 7), foi adicionada uma rede de comunicação sem fio como uma camada física alternativa à corrente convencional 4...20 mA. Quando a rede de comunicação sem fio definida como HART 7 é utilizada para a transmissão de dados, ela é chamada de WirelessHART™. O WirelessHART™ é a junção da conhecido protocolo HART com a nova tecnologia de rádio para automação de processos. O Sistema HART é amplamente utilizado para: Monitoramento de instrumentos e

condições do ambiente; Gerenciamento de ativos e otimização; Manutenção preventiva; Monitoramento de performance; Gerenciamento de energia.

Conceito da tecnologia Ao contrário da camada física convencional 4...20 mA, a qual é fácil de ser especificada, os requerimentos for wireless para o WirelessHART™ são mais complexos. Primeiramente, o escopo do WirelessHART™ contém uma lista de objetivos que devem ser executados. Suas principais características são: Padrão aberto e sem interrupções; É tão fácil de ser utilizado quanto a solução HART com fios; Disponibiliza acesso sem fio para os dispositivos de campo já existentes; Utiliza as mesmas ferramentas de configuração, manutenção e diagnóstico; Requer um simples treinamento adicional;

É utilizado mundialmente; Utiliza banda de frequência livre; Utiliza conjuntos de radiotransmissor disponíveis comercialmente em larga escala para diminuição de custos de produção. As últimas três características citadas são as mais importantes. Em um mundo globalizado, um padrão deve ser utilizável mundialmente e sem restrição de uso. Praticamente, a única licença mundial utilizável de frequência livre é a banda 2.4GHz ISM. Devido ao WLAN e ao Bluetooth, que utilizam a planta de 2.4GHz ISM, há diversos chips de rádio disponíveis no mercado. Esses chips contêm o sistema de circui-

to RF e são implementados facilmente. Isso facilita o desenvolvimento do produto final, como aparelhos celulares com conectividade via Bluetooth ou laptops com WLAN. A princípio, as tecnologias WLAN e Bluetooth parecem similares devido à banda de frequência. Entretanto, a WLAN é otimizada para um altíssimo rendimento com baixa necessidade de energia, enquanto o Bluetooth é otimizado para um rendimento inferior e maior economia de energia. Visualizando as plantas de automação de processos, a transmissão de dados num alto rendimento não se faz necessária. Ao contrário, os sensores são utilizados para serem alimentados

por bateria e, com respeito ao tempo de vida da bateria, o consumo de energia é importante. Então, uma tecnologia similar ao Bluetooth é, sem dúvida, a melhor escolha. Analisando a tecnologia Bluetooth notamos uma importante condição: a saída de energia é restrita a 10 mW e, em alguns países, é limitada a 100 mW. Essa baixa energia causa uma limitação de distância entre o transmissor e o receptor que, no melhor caso, é de 100 m a 200 m. Na realidade, a distância deve ser adequada para a maioria das aplicações, mas condições ambientais reduzem significativamente esses limites. Para a maioria das indústrias de processos, essa distância é inadequada.

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Em adição, a linha limitada para aplicações de automação de processos, a comunicação sem fio geralmente não é tão confiável como uma comunicação com fio. Influências ambientais severas, como interferência, sistemas de outro rádio e o fato de que ondas de rádio podem ser corrompidas do transmissor ao receptor, podem se interpor nesse processo. A limitação de alcance e problemas de confiabilidade numa rede wireless não são aceitáveis e precisam ser melhoradas para permitir aplicações na automação de processos. Levando esses aspectos em consideração, optou-se pela utilização do padrão IEEE802.15.4. Esse padrão permite a ligação de sensores de baixo consumo de energia, que funcionam em arquiteturas de rede e são otimizados para transferir pequenas quantias de dados. Outro padrão bastante conhecido baseado no IEEE802.15.4 é o ZigBee. Enquanto ele é otimizado para a automação predial, alguns outros conceitos são estabelecidos no padrão IEEE. O WirelessHART™ utiliza quatro diferentes conceitos de comunicação, os quais estão integrados para superar toda e qualquer desvantagem: Rede de comunicação mesh Gerenciamento da rede de comunicação Time Division Multiple Access (TDMA) Salto de frequência

Comunicação em malha É um conceito onde todos os sensores sem fio no campo formam uma rede de comunicação em malha e uma mensagem pode ser transmitida através desta 42 | engeworld | fevereiro 2013

rede. O transmissor original da mensagem envia os dados para o seu vizinho mais próximo. Esse receptor também passa adiante para o seu próximo vizinho até a mensagem alcançar o receptor final. Se uma mensagem for perdida ou corrompida, ela é repetida para o mesmo vizinho. Se depois de algumas tentativas, a mensagem ainda não for transmitida, ela será enviada através de um caminho alternativo. Então, a mensagem será novamente roteada, no que se denominou de rede “auto recuperável”.

A limitação de alcance e problemas de confiabilidade numa rede wireless não são aceitáveis e precisam ser melhoradas para permitir aplicações na automação de processos TDMA e salto de frequência A rede de comunicação em malha é compreendida por diversos remetentes e destinatários. Todos eles acessam o mesmo espaço livre. Tudo deve ser organizado para impedir a colisão da mensagem, o que poderia resultar na corrupção dos dados. O WirelessHART™ utiliza a combinação de dois conceitos: TDMA e Salto de frequência. TDMA é a abreviação de Time Di-

vision Multiple Access e especifica claramente que tem um importante componente de tempo. O TDMA do WirelessHART™ divide um segundo dentro de 100 espaços de 10 milissegundo cada. Toda a rede de comunicação é sincronizada dentro desses espaços. Isso permite que os sensores sem fio iniciem a comunicação num tempo definido. Se nenhuma comunicação for necessária, eles ficam no modo de descanso para poupar a bateria da energia, permitindo que outros sensores enviem dados. O outro conceito é o salto de frequência, no qual todos os 15 canais definidos do padrão IEEE802.15.4 são utilizados. Então, durante um espaço, sensores sem fio múltiplos podem transmitir em um dos canais disponíveis na banda de 2.4GHZ ISM. O IEEE802.15.4 define 15 canais que funcionam em paralelo. Combinando 15 comunicações por período de 10 milissegundo por espaço, chegamos a 1.500 comunicações, as quais teoricamente podem percorrer através de toda rede de comunicação.

Gerenciamento da rede A rede de comunicação com caminhos principais e alternativos para mensagens, bem como o TDMA, são organizados pelo gerenciador. O gerenciamento da rede de comunicação determina o melhor caminho entre os sensores sem fio, além de caminhos alternativos. Também define qual sensor é permitido efetuar o envio da mensagem e em qual canal. Organizada a sua maneira, a comunicação da rede é otimizada para fornecer uma melhor performance em termos de velocidade e redução no consumo

de energia. O gerenciador da rede de comunicação digitaliza a rede continuamente e reage a desvios na operação. Quando outro sensor sem fio é instalado, um sensor falha completamente ou o caminho da comunicação torna-se instável, um caminho alternativo deve ser estabelecido. O gerenciador da rede é responsável por garantir a melhor operação possível da rede de comunicação do WirelessHART™.

Identificação e segurança Além das propriedades para otimizar a tecnologia sem fio em processos industriais, diversas outras propriedades têm de ser consideradas e desenvolvidas. Se a prioridade é a formação das redes de comunicação, deve-se evitar que qualquer sensor arbitrário possa se juntar à rede sem um controle dessa inclusão.

Para controlar esse processo, uma rede de comunicação WirelessHART™ é designada a um único identificador, chamado Network ID (Identidade da Rede de Comunicação) e fixado pelo gerenciador da rede. Outros sensores podem se juntar à rede de comunicação se os mesmos carregarem o mesmo Network ID. Sensores que não apresentam o Network ID não são permitidos nesse ambiente. E mais: esse conceito permite redes de comunicações múltiplas para operarem em paralelo. Para permitir que um sensor se junte à rede de comunicação, o mesmo tem de apresentar uma Join Key. Se o sensor possuir o Network ID correto e a Join Key incorreta, também não será possível a sua junção à rede de comunicação O Network ID e a Join Key devem ser paremetrizados dentro dos dispositivos

pelo usuário, com uma conexão por fios para impedir a intercepção dos seus dados vitais. Essa conexão também pode ser FSK, como o HART convencional, ou uma conexão RS485. Quando o dispositivo é instalado no campo e parametrizado com a informação necessária do Network ID e da Join Key, automaticamente ele iniciará o envio dos requerimentos para juntar-se à rede de comunicação. Esse requerimento é transmitido através da rede de comunicação existente para o gerenciador da rede de comunicação. Se o sensor for autorizado, o gerenciador o incluirá dentro da rede de comunicação e enviará de volta os dados necessários para otimizar o fluxo de comunicação, levando em consideração o novo sensor. Além da estrutura de conexão de rede, o novo sensor receberá uma chave de 128 bits para habilitar a criptografia dos dados. Essa chave é utilizada para codificar todos os comandos HART e impedir a intercepção da comunicação da rede. Uma vez que o WirelessHART™ não é constituído com base no TCP/IP como WLAN, também não é possível interceptar a comunicação da rede com o hardware padrão WLAN. Para tornar a rede ainda mais segura, a chave de codificação é modificada sem intervalos aleatórios. Depois que a chave de codificação é distribuída, é quase impossível ocorrer um dano na rede e, devido às camadas especiais MAC do WLAN e WirelessHART™, não é possível fazer isso com um hardware padrão.

Performance da rede Como já mencionado, a combinação do TDMA com o salto da frequência engeworld | fevereiro 2013 | 43

permite mais de 1500 comunicações na rede por segundo (100 espaços x 15 canais). Este é um valor puramente teórico, pois usualmente a carga da comunicação da rede não deveria exceder 30% ou aproximadamente 450 comunicações por segundo. Se todas as comunicações terminam no Gateway e este é capaz de enviar uma frequência em um tempo por ponto de acesso, as comunicações completas da rede de comunicação do WirelessHART™ ao sistema não deveriam exceder 30 comunicações por segundo (100 espaços x 30%). Uma única rede de comunicação WirelessHART™ contém mais de 250 dispositivos. Tomando a regra de 30 comunicações por segundo, uma rede de comunicação poderá atualizar todos os seus valores a cada 8 segundos. Se o Gateway utilizar pontos de acesso múltiplos e comunicar através de canais múltiplos de uma vez, a performance aumentará. Usando dois pontos de acesso, uma rede de comunicação com 250 sensores poderá obter uma atualização a cada 4 segundos aproximadamente (250 sensores / 2 pontos de acesso x 30 comunicações por segundo). Se múltiplas redes de comunicação ou outros sistemas 2.4GHz são instalados em paralelo, a performance diminui uma vez que todas que se utilizam dos canais disponíveis. Ao utilizar duas redes de comunicação, cada uma poderá utilizar apenas o canal 7 ao invés do canal 15, o qual reduzirá o rendimento teórico para 50% (750 comunicações por segundo ou uma comunicação mais prática de 225 comunicações por segundo). Levando em consideração esse valores brutos, é possível obter a velocidade do sinal atualizada de 1 segundo ou 1 44 | engeworld | fevereiro 2013

minuto. A atualização da velocidade pode ser utilizada individualmente por cada dispositivo. O gerenciador da rede otimiza o fluxo dos dados para fornecer a cada dispositivo os recursos necessários para transmitir os dados nos intervalos desejados.

Dispositivos da rede A rede de comunicação do WirelessHART™ é constituída por dois importantes componentes: o gateway WirelessHART™ e dispositivo de campo WirelessHART™. Este último está disponível em dois grupos principais: Adaptador WirelessHART™ Dispositivo de Campo WirelessHART™ O gateway WirelessHART™ é o elemento chave e o dispositivo mais complexo dentro de uma rede de comunicação sem fio. Suas principais características são: Rádio para acessar a rede de comunicação (ponto de acesso) Gerenciador da rede de comunicação Gerenciador de segurança Interface múltipla ou única ao

sistema do HOS T, RS485, Ethernet ou Profibus Atualmente, todos esses elementos são incorporados dentro de uma única base, tornando o Gateway WirelessHART™ compacto e fácil de usar. O adaptador WirelessHART™, por sua vez, é um dispositivo que pode ser ligado diretamente ou por cabo de extensão a qualquer instrumento HART com fio convencional ou ao dispositivo 4...20 mA. O adaptador acessa os dados do dispositivo de campo convencional através do HART ou modifica a corrente 4...20 mA para um valor digital e transmite esse dado para a rede de comunicação WirelessHART™. O adaptador WirelessHART™ pode ser alimentado por bateria, pelo loop ou eletricidade, além de outros tipos de energias alternativas, inclusive energia solar.

Integração com o host Um rede de comunicação WirelessHART™ com certeza tem que suprir certas tarefas corretamente. Portanto, a informação obtida pela rede de comunicação deve ser submetida a um sistema de processamento. Dependendo da aplicação, pode ser SDCS, PLC, sistema de gerenciamento de ativos ou qualquer outro sistema de controle ou monitoração. A meta é conectar qualquer sistema com a comunicação sem fio com a maior facilidade possível. Em ambientes de automação de processos, há dois principais conceitos de configuração: DTM e DD. Podemos explicar o conceito do DTM ou DD como um driver para o dispositivo, operando em um software na aplicação. O DTM e DD são arquivos que descrevem as propriedades e os parâmetros dos dispositivos. Há conceitos comuns e todos os dispositivos HART apresentam DD. A maioria dos instrumentos também está disponível com DTM. Esse mesmo conceito é utilizado pelo WirelessHART™. Todo dispositivo WirelessHART™ terá um driver em formato DTM ou DD. O uso dos dispositivos WirelessHART™ não é diferente do uso de dispositivos HART com fiação. O gateway WirelessHART™ pode possuir múltiplas interfaces. Por exemplo, um gateway WirelessHART™ com interface Profibus pode ser fornecido com um arquivo GSD para integração Profibus. Uma versão com Modbus pode ser conectada ao controlador de uma maneira convencional e agir como um I/O remoto sem fio. Uma versão de gateway Ethernet pode ser adaptada com um servidor OPC a fim de publicar os valores desejados na rede de comunicação e ser

anexado a sistemas de gerenciamento de informações. Fornecendo todas as possibilidades de integração e interface, a implementação do WirelessHART™ é simples e sem incompatibilidade dentro de quase todas as estruturas de comunicação já existentes.

Aplicações Mesmo que o WirelessHART™ forneça comprovadamente uma transmissão segura de dados, ainda assim é uma tecnologia sem fio e talvez nunca seja segura o suficiente como uma rede de comunicação com fios. As primeiras aplicações sem fio concentravam-se na manutenção preventiva, monitoramento ambiental, gerenciamento de ativos e controle de malhas não críticas. Aplicações que necessitam de segurança máxima, como funções de segurança, tempo crítico e controle de malha fechada, não são ideais para aplicações com WirelessHART™. Todavia, há diversas outras aplicações nas quais ele oferece valiosos benefícios. Desde que o gerenciamento de ativos não seja mais restrito aos próprios dispositivos de campo, ele pode se estender para todos os equipamentos. Isso é aceito para levar um cabo de energia a uma bomba, mas não é aceitável levar um fio adicional para obter um diagnóstico da bomba já que essa infrmaçã pode ser importante. Se a bomba não funcionar no ponto de trabalho adequado, poderá ocorrer um dano significativo após um curto período de tempo. Uma bomba quebrada pode causar uma parada na produção por dias, dependendo do seu tamanho e/ou localização. Um diagnóstico da bomba reduzirá as chances de ocorrer uma parada não programada. O mesmo princípio engeworld | fevereiro 2013 | 45

é válido para monitorar a temperatura ou níveis de efluentes. Diversas válvulas que possuem detecção de abrasão via HART, as quais podem ser monitoradas facilmente com um link sem fio, simplificam essa tarefa. Um sensor de corrosão pode ser aplicado em locais dentro da tubulação ou do tanque onde a corrosão é maior, dependendo da estrutura do tubo ou do tanque. A localização do sensor de corrosão normalmente não oferece um local conveniente para a conexão HART com fio e, nesses casos, um sensor de corrosão sem fio pode ser instalado onde for necessário sem a utilização de cabos. Uma aplicação frequente para diversos sistemas sem fio é o monitoramento dos níveis de tanques de matéria prima ou de produtos acabados. Há diversos tanques que não utilizam tecnologia para medição de níveis. O conteúdo desses tanques é checado manualmente, mas um sensor de nível, atualizado com um adaptador WirelessHART™, poderá ser responsável por esta operação. Mercadorias semi-finalizadas, nas quais não são necessárias em grandes escalas, são manufaturadas em instalações menores. Depois que a quantia necessária desse material tiver sido manufaturada, a instalação será usada para outro produto semi-finalizado e deverá ser aperfeiçoada para permitir uma nova produção. Usando o WirelessHART™, a maioria dos fios dos sensores poderão ser eliminados. Ocasionalmente, um operador checa a posição dessas válvulas, mas no final, não há uma visão completa do seu status. Até mesmo com um alto grau de automação da planta, ainda há uma quantidade significativa de elementos de operação manual, como válvulas de esfera, que não são monitoradas. A posição da válvula esfera poderá ser detectada com sensores de proximidade e seus dados podem ser transmitidos dire46 | engeworld | fevereiro 2013

tamente para a sala de controle. E mais, a posição das válvulas de operação automáticas não retorna a informação, mas agora isso pode ser detectado e transmitido. O WirelessHART™ permite o uso completo dos dispositivos de campo multivariáveis atuais. Diversos dispositivos de

Uma aplicação frequente para diversos sistemas sem fio é o monitoramento dos níveis de tanques de matéria prima campo não medem apenas os valores primários que representam o loop de 4...20mA, mas também os valores secundários e terciários. Por exemplo, dispositivos de níveis ultrassônicos medem a temperatura para que haja a compensação. Esse segundo valor agora pode ser obtido e transmitido para o sistema de controle.

Conclusão A utilização da versão wireless, por meio do conhecido e aprovado protoco-

lo HART, permitiu que os dispositivos destinados à automação de processos pudessem se comunicar através de uma mesma linguagem. Com essa tecnologia, o principal foco é disponibilizar funções de monitoramento e gerenciamento de ativos em novas plantas e nas já existentes, o que seria mais difícil sem o uso de um sistema wireless. Os equipamentos são facilmente configurados e integrados ao sistema de controle, uma vez que o WirelessHART™ utiliza as mesmas ferramentas de configuração, manutenção e diagnóstico do padrão HART existente e amplamente utilizado. Partindo desse princípio, aplicações típicas desta tecnologia, tais como ajuste de parâmetros de dispositivos de campo, monitoramento de processos não críticos e informações do ambiente, oferecem grandes benefícios ao usuário auxiliando até mesmo nas estratégias de manutenção preditiva. Por fim, verificamos que a tecnologia WirelessHART™ proporciona vantagens que se iniciam nas questões de mobilidade e flexibilidade e culminam na redução dos custos de instalação e manutenção, bem como na maior imunidade a ruídos e amplo diagnóstico.

Referências bibliográficas Lohmann, Gerrit – Wireless Technology: WirelessHART™ Pepperl+Fuchs WirelessHART™ – The first Simple, Reliable and Secure wireless standard for process automation monitoring and control - HART Communication Foundation Document Number: HCF_LIT-129 WirelessHART™ – Technical datasheet - HART Communication Foundation Document Number: HCF_LIT-89 Peer-to-peer Comunication with WirelessHART™ - HART Communication Foundation Document Number: HCF_LIT-909

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coluna segurança A engenharia de segurança do trabalho voltada a projetos

uito se fala sobre inovação tecnológica e crescimento industrial com alterações em processos produtivos, mas algumas perguntas pairam no ar em relação a este assunto. Será que todo esse avanço tecnológico e o cenário que ele irá gerar foi objeto de um estudo completo, a ponto de se prever, por exemplo, todos os riscos e perdas que podem ser ocasionados no meio ambiente e no local de trabalho? E mais: a equipe operacional está capacitada a ponto de preservar a integridade física de todos os envolvidos? Existirá um passivo trabalhista ou ambiental futuramente? Todas as normas, leis, decretos e resoluções estão sendo atendidos nesse processo? O Engenheiro de Segurança do Trabalho é o profissional que possui conhecimento técnico e visão integrada para assessorar qualquer projeto, desde a concepção até a operação. Para cumprir esse papel, ele também incorpora conhecimentos de legislação e gestão de negócios e pessoas, levando em consideração requisitos como 48 | engeworld | fevereiro 2013

equipamentos e máquinas – incluindo suas especificações –, prevenção e controle de riscos nas instalações, métodos e técnicas para prevenir acidentes do trabalho e doenças profissionais, riscos de incêndios, explosões e outros tipos de acidentes.

Através de técnicas de gerenciamento de riscos, é possível realizar um levantamento a fim de saber quais os fatores ambientais e acidentes que poderão interferir na integridade física do trabalhador Com isso, este profissional fornece indicações quanto às precauções pertinentes, projetando as medidas de proteção coletivas e especificando os equipamentos de proteção individuais (EPIs). Também cabe a ele os treina-

mentos específicos, a fim de capacitar e habilitar os profissionais envolvidos, além de emitir laudos técnicos em conjunto com as demais áreas envolvidas, de indicar a correta destinação dos resíduos gerados e realizar as adequações com vista à modificação do arranjo físico, entre outras funções. Para que todo o planejamento seja considerado completo, é necessário que o Engenheiro de Segurança do Trabalho realize os estudos do novo projeto seguindo quatro etapas básicas, dentro dos conceitos de higiene do trabalho e gerenciamento de riscos. A primeira delas acontece ainda na fase de projeto e é chamada de “Antecipação dos Riscos”. Ela consiste em analisar o projeto das novas instalações – ou de uma edificação já existente –, assim como os processos de trabalho, para identificar os riscos potenciais e introduzir medidas voltadas a sua eliminação ou, caso isto seja impossível, a redução das margens de riscos. A segunda etapa, chamada de “Reconhecimento dos Riscos”, envolve o conhecimento profundo dos produtos e riscos. Através de técnicas de gerenciamento de riscos, é possível realizar um levantamento a fim de saber quais os fatores ambientais e acidentes que poderão interferir na integridade física do trabalhador. A terceira etapa, por sua vez, é a de “Avaliação dos Riscos”, que permite, por meio de técnicas de amostragem, obter dados quantitativos a fim de identificar as potenciais ocorrências de acidentes a curto, médio e longo prazo. Por último, porém não menos importante, temos a etapa de “Controle dos Riscos”, que

A Engenharia de Segurança do Trabalho contribui em muito para a preservação da integridade física dos trabalhadores e, por consequência, para o aumento da produtividade

da empresa consiste na aplicação de medidas de controle de riscos na fonte, trajetória e/ ou trabalhador. Somente após o minucioso levantamento dos pontos acima citados, po-

demos ter um cenário real dos possíveis impactos provenientes da implementação de um novo projeto e também dos investimentos a serem aplicados. A Engenharia de Segurança do Trabalho contribui em muito para a preservação da integridade física dos trabalhadores e, por consequência, para o aumento da produtividade da empresa. Com estas ações, podemos desenvolver inovações tecnológicas com grandes benefícios às empresas e, quem sabe, desenvolver patentes próprias que hoje são muito escassas em nosso país. Trata-se de uma mudança cultural que agrega valor aos produtos da empresa, gerando muitos postos de trabalho e contribuindo para o desenvolvimento do país.

Com 10 anos de experiência como engenheira de segurança do trabalho, em empresas de grande porte, Daniela Atienza Guimarães é diretora adjunta da APAEST (Associação Paulista de Engenheiros de Segurança do Trabalho) e docente do curso de Engenharia de Segurança do Trabalho da FEI (Faculdade de Engenharia Industrial).

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coluna rh PROGRAMA DE TRAINEE: Por que vale a pena investir

rainee é uma palavra de origem inglesa, a qual significa estagiário. Por esse motivo, nos Estados Unidos o programa de trainee é destinado a estudantes que ainda estão concluindo o curso ou acabaram de se formar. No Brasil, o estudante procura uma vaga de “estágio” a partir do segundo ou terceiro ano do ensino superior e o jovem que busca ser um trainee já deve ter o diploma em mãos ou possuir até dois anos de formado. Nas empresas brasileiras, a contratação de trainees existe desde a década de 1970 e a cada ano o número torna-se maior. Em 2012, mais de 100 grandes empresas estavam com vagas para programas de trainees, sendo uma tarefa importante para elas o desenvolvimento de pessoas para a sucessão de lideranças. De acordo com os dados de uma revista de gestão de pessoas, a média de idade dos trainees é de 23 anos. Segundo Iracema Andrade, diretora da empresa Viva Talentos Humanos, consultoria focada em processos de seleção de trainees, a faixa etária para participar do recrutamento é de 21 a 28 anos, mas algumas empresas podem requerer profissionais com mais idade. Segundo ela, o jovem deverá apresentar como requisitos um bom preparo acadêmico, conhecimento de um terceiro ou quarto idioma e ter vivência internacional, mesmo que seja por meio

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de um programa de intercâmbio. O processo de seleção envolve algumas fases, como inscrição e testes online (português, inglês e raciocínio lógico), dinâmica de grupo, entrevista com o departamento de Recursos Humanos, painel de negócios (simulação de casos reais), entrevista com diretor da área e/ou presidente ou vice-presidente da empresa. Normalmente, as empresas iniciam os projetos no começo do semestre e a duração da contratação poderá levar até seis meses. Um ponto estratégico é a forma como deve ser estruturado o programa, pois todo o corpo diretivo deve acreditar na iniciativa e valorizar a contratação e desenvolvimento dos trainees. A maioria dos profissionais de Recursos Humanos enfatiza que, caso a prática não esteja alinhada com a teoria, as ações ficam desconexas e os jovens não encontram sentido em continuar no programa. De acordo com pesquisa realizada por uma conceituada revista, 12% dos trainees não conhecem o cargo que ocuparão no final do programa. O jovem não se sente estimulado e a empresa desperdiça um investimento alto. O custo de um programa de trainee poderá variar de R$ 100 mil a R$ 1 milhão, incluindo o processo de recrutamento e seleção e as etapas de capacitação e desenvolvimento, através de treinamentos e coaching. O trainee é contratado em regime CLT, com os mesmos direitos trabalhista de

um funcionário efetivo, envolvendo todos os custos na folha de pagamento. Outro ponto a ser destacado, é a figura do tutor, ao qual cabe a missão de orientar e ensinar constantemente. A organização precisa estar preparada para receber este público e o número de contratações deve ser alinhado com a necessidade das áreas. Contudo, a empresa tem muito a ganhar se realizar um programa de trainee, mas este precisa ser comprometido com o negócio, alinhado com a estratégia e focado no desenvolvimento de jovens e na busca de novos talentos para ocuparem posições de lideranças ou críticas na empresa.

Cynthia Chazin Morgensztern é psicóloga e coach graduada pela Universidade Mackenzie, além de pós-graduada em Gestão Estratégica de Pessoas e com MBA em Gestão Educacional. Possui dois títulos de educação continuada na Faculdade Getúlio Vargas nas áreas de administração e economia e acumula 15 anos de experiência na área de Recursos Humanos de empresas nacionais e multinacionais. Site: www.primeirovoce.com E-mail: cynthia@primeirovoce.com

entrevista A arte de gerenciar projetos

os 63 anos de idade, dos quais quase 40 dedicados à implantação de grandes projetos de engenharia, como hidrelétricas, mineradoras, instalações de óleo e gás e indústrias de base, o engenheiro José Pique Hernando figura entre os mais conceituados profissionais do país na área de gerenciamento de projetos. Com essa experi-

ência, ele avalia que as ferramentas de gestão consagradas mundialmente, como as metodologias do PMI (Project Manegement Institute) e os processos de análise do IPA (Independent Project Analysis), contribuíram para elevar o nível de assertividade no desenvolvimento e implantação dos projetos de engenharia. “As metodologias para eliminação de riscos do projeto e seu correto desenvolvimento e

gestão já existiam no passado, mas as coisas eram mais baseadas na experiência dos profissionais envolvidos”, diz ele. Com passagem em empresas contratantes de grandes projetos, Pique atua já há muitos anos na CNEC WorleyParsons, onde ocupa o cargo de gerente de contratos e atualmente lidera a implantação de um projeto de mineração. Para ele, a retomada dos investimentos no país contribuiu para a recuperação da memória técnica nas empresas de engenharia, que se perdeu no período de baixa contratação de serviços, entre as décadas de 80 e 90. “Aos poucos, vamos superando esse vazio que se estabeleceu no mercado ao unir a experiência dos engenheiros da ‘velha guarda’ com o talento dos jovens profissionais”, diz ele. Veja, a seguir, suas opiniões e visão sobre o mercado brasileiro de projetos de engenharia. Engeworld – Com a experiência de quase 40 anos atuando na implantação de grandes projetos de engenharia, é possível afirmar que nenhum projeto é igual ao outro? José Pique Hernando – Mesmo em se tratando de dois projetos engeworld | fevereiro 2013 | 51

da mesma natureza, como duas hidrelétricas ou duas refinarias de petróleo, sempre cada um deles terá suas peculiaridades. Por esse motivo, apesar de adotarmos ferramentas comuns no desenvolvimento e implantação de todos os projetos, não podemos afirmar que exista uma receita pronta. As bases são as mesmas, mas cada projeto tem suas particularidades. Engeworld – Que bases são essas? Pique – São as normas e exigências relacionadas a meio ambiente, a obediência a um cronograma mais agressivo ou mais acadêmico, disponibilidade de recursos e premissas ou metas estabelecidas para o desenvolvimento, bem como as modernas ferramentas de gestão de projetos, que contribuem para nivelar por cima esse trabalho. Com isso, elas permitem avaliar a maturidade do projeto e todos os riscos envolvidos, como o risco de custo, de prazo e até mesmo o risco de o acionista fracassar nessa empreitada, entre outros quesitos. A utilização dessas ferramentas e das metodologias adotadas por órgãos independentes, como a PMI (Project Manegement Institute) e IPA (Independent Project Analysis), possibilita minimizar os riscos de um projeto em todas as suas fases de implantação, que denominamos de FEL (Front End Loading). Engeworld – Isso significa que a gestão de projetos exige uma visão multidisciplinar? Pique – Exatamente, mas essa multidisciplinaridade vai além da interação entre as diferentes disciplinas, como civil, elétrica, hidráulica e outras. O gerenciamento de projetos é mais amplo que a engenharia de detalhamento, 52 | engeworld | fevereiro 2013

na execução do serviço propriamente.

No início do trabalho, montamos o PEP (Plano de Execução do Projeto), que é um documento extenso, com até 1.000 páginas, no qual definimos tudo que se relaciona ao projeto pois envolve a gestão de diversas frentes, como segurança, qualidade, meio ambiente, suprimentos, a operação da planta, sua manutenção, recursos humanos e outros. Na implantação de um grande empreendimento, como uma mineradora ou uma hidrelétrica, chegamos a mobilizar centenas de profissionais apenas para o gerenciamento do projeto, sem contar o pessoal envolvido

Engeworld – Como esse trabalho de gerenciamento é realizado? Pique – No início do trabalho, montamos o PEP (Plano de Execução do Projeto), que é um documento extenso, com até 1.000 páginas, no qual definimos tudo que se relaciona ao projeto, como seu objetivo, o escopo do que será executado, com quais recursos, prazos e outras questões. Esse documento conta com um capítulo dedicado exclusivamente à análise dos mais diversos tipos de risco, como os riscos ambientais, de relacionamento com a comunidade, de prazo e qualidade, entre outros. Em questões como segurança e meio ambiente, vale ressaltar que nossa obrigação vai além de cumprir meramente as exigências legais, pois esses conceitos precisam estar entronizados no projeto. Obviamente, revisamos constantemente esse plano de execução durante a implantação do projeto e o ideal é que isso seja feito quinzenalmente.

Engeworld – Qual o requisito básico para um profissional que se dedica a esse tipo de atividade? Pique – Eu diria que a experiência é algo fundamental, bem como a confiança na condução do processo e a transparência no relacionamento com todas as partes envolvidas, como o contratante, a comunidade, fornecedores, trabalhadores e demais empresas mobilizadas na implantação do projeto. Engeworld – Existe projeto mal feito? Pique – Sim. Considerando que o objetivo básico de uma planta é que ela seja segura, fácil de operar e manter, proporcionando retorno financeiro ao seu investidor, é possível que seu proje-

to contenha falhas. Essas falhas podem estar na concepção do projeto, no seu desenvolvimento ou execução, mas a pior situação é quando ele começa errado, através de uma engenharia conceitual e básica mal feita. Obviamente, a possibilidade de que isso aconteça é bem reduzida devido às ferramentas disponíveis para desenvolvimento de projeto, ou seja, as etapas de implantação ou FELs, e à metodologia de gerenciamento e suas etapas. Engeworld – Nas últimas décadas, o que mudou na área de gerenciamento de projetos? Pique – A metodologia de trabalho em grandes empresas é basicamente a

mesma, mas as coisas se baseavam mais na experiência dos profissionais envolvidos e a adoção de novas ferramentas de gestão permite maior assertividade ao gerenciamento do projeto. Além disso, podemos dizer que a principal mudança nas ultimas décadas é a preocupação com a segurança, saúde, meio ambiente e sustentabilidade. Essas questões já eram contempladas antes, mas atualmente elas nascem com a engenharia e com exigências governamentais mais rígidas, ou seja, a segurança é analisada não apenas do ponto de vista da construção e operação da planta, mas também da saúde do operário e das comunidades vizinhas, do meio ambiente etc.

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infografia Passo a passo no desenvolvimento de projetos

Os grandes projetos de engenharia, como mineradoras, plataformas de petróleo, refinarias, siderúrgicas e indústrias de grande porte, têm em comum o fato de consumirem investimentos pesados e proporcionarem retorno em longo prazo.

Outra característica comum a empreendimentos desse porte é a complexidade na sua implantação, pois isto exige a interação entre projetos das mais variadas disciplinas da engenharia (processos, mecânica, hidráulica, elétrica, civil, etc.) e a interface entre diversas atividades para sua execução (suprimentos, segurança, gestão dos serviços e ouros).

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Diante de tamanho investimento e de tantas variáveis, esses empreendimentos estão sujeitos a diversos tipos de riscos durante sua implantação, como os riscos de projeto, de custo, de prazo, segurança e até mesmo de não proporcionar o retorno almejado para o acionista, entre outros. Para conferir segurança aos investimentos, esses projetos são desenvolvidos e implantados por meio de uma metodologia que reduz esses riscos ao nivelar e agrupar os diversos projetos envolvidos em estágios, de acordo com a maturidade do empreendimento.

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Essa metodologia de trabalho é denominada de FEL (Front End Loading), que direciona as prioridades na implantação dos grandes projetos em etapas, de acordo sua fase de desenvolvimento.

Na primeira etapa, FEL I, cujo objetivo é avaliar a oportunidade de investimento e o retorno proporcionado, o foco está direcionado ao negócio. Nessa fase, os objetivos do projeto são alinhados aos do investidor e se estabelece o projeto conceitual da planta, ou seja, a tecnologia a ser adotada para sua operação.

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A segunda etapa, FEL II, volta-se para o projeto básico do empreendimento, definindo seu layout preliminar, os equipamentos a serem utilizados e sua disposição na linha de produção, a estratégia de implantação etc.

Na terceira fase, FEL III, o projeto avança para o estágio de detalhamento. Com o planejamento definido, parte-se para a aquisição dos recursos necessários à implantação do empreendimento (equipamentos, serviços etc.)

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processo

Disciplinas de um projeto

Onde tudo começa Se a implantação de um projeto fosse comparada à criação do mundo, a equipe de engenharia de processo atuaria antes do big bang. Veja as atribuições dos profissionais dessa área e como eles trabalham

la é a primeira disciplina da engenharia a se debruçar sobre um projeto para o seu desenvolvimento e seu trabalho acaba determinando a qualidade de todo o empreendimento no futuro, desde a concepção inicial até a operação e manutenção da planta, seja ela uma indústria de papel e celulose, uma refinaria, siderúrgica ou plataforma de petróleo. Estamos falando da engenharia de processo, cuja atuação estabelece as bases para que as demais disciplinas desenvolvam seu trabalho, como a engenharia mecânica, hidráulica, civil e outras. “A engenharia de processo gera os primeiros documentos que servirão de base para a atuação das demais disciplinas”, explica Andrea Guedes, engenheira da CNEC WorleyParsons. Para exemplificar, ela destaca que os profissionais dessa área se dedicam ao entendimento do processo de produção a fim de determinar o balanço de massa e energia necessários para se obter o produto final, definindo parâmetros como vazão, temperatura e pressão. “Com esses dados, a engenharia mecânica pode especificar os equipamentos necessários para a planta.”

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A engenheira Angela Romano, da empresa de engenharia e gerenciamento de projetos Hatch, destaca que, em qualquer atividade industrial, existem várias rotas possíveis para se chegar ao produto almejado pelo cliente. “Uma vez definida a rota a ser adotada, a área de processos entra em ação.” Essa definição, obviamente, costuma ser tomada no primeiro estágio de desenvolvimento do projeto, o FEL 1 (Front end Loading). Além de

atuar nessa fase conceitual do projeto, os profissionais da área também participam das demais etapas: FEL 2 (definição da tecnologia), FEL 3 (projeto básico) e FEL 4 (detalhamento). Numa comparação figurativa, se a instalação de uma planta fosse equivalente à criação do mundo, a área de processo começaria a atuar antes do big bang. E esse evento inicial – o big bang – seria o fluxograma de processo, um dos principais documentos gerados

pelos profissionais da área. Andrea explica que esse documento determina o balanço energético e de massa em todas as etapas da operação para que os insumos sejam transformados até a entrega do produto final. Traduzidos em pressão, temperatura e vazão, esses dados servem de subsídios para a especificação dos equipamentos, tubulações e instrumentos utilizados na planta.

Definindo os parâmetros Normalmente, todo esse trabalho começa a partir de uma tecnologia já especificada pelo cliente, mas a definição do processo também pode se basear em tecnologia nova. “Muitas

Os profissionais dessa área se dedicam ao entendimento do processo de produção a fim de determinar o balanço de massa e energia vezes, precisamos recorrer a simulações de toda a planta em operação para conferir todos os fluxos, desde a

entrada até a saída”, enfatiza Andrea. Em projetos mais simples, como áreas de tancagem, por exemplo, ela diz que tais simulações são dispensáveis. Após gerar o fluxograma de processo, os profissionais da área prosseguem no desenvolvimento do projeto até concluir um segundo documento: o fluxograma de engenharia. Trata-se de uma representação gráfica na qual se detalha melhor a operação, mostrando todos os equipamentos envolvidos, as tubulações e seus respectivos diâmetros, instrumentos de medição e controle e até mesmo os dispositivos de segurança, como válvulas alívio para sobrepressão e temperatura.

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Se o fluxograma de processo dimensiona os equipamentos necessários, o fluxograma de engenharia indica os controles a serem adotados. Vale ressaltar, mais uma vez, que a engenharia de processo especifica os equipamentos com base em requisitos de pressão, temperatura, volume e vazão. A partir dessas informações, o pessoal de engenharia mecânica parte para a definição do equipamento a ser adotado nessa tarefa. O mesmo princípio vale para a equipe de tubulação, que se baseia em dados de processo para especificar todas as linhas de tubulação a serem instaladas. Segundo Angela, outro documento produzido pela equipe de processo é o descritivo de processo, que dá o “passo a passo” da operação. “Neste documento, descrevemos o que é preciso atingir com cada equipamento e, com base nessas informações, juntamente com as folhas de dados, a engenharia mecânica vai ao mercado adquirir os equipamentos necessários”, diz ela. Documentos similares também são produzidos para subsidiar as equipes de tubulação e de instrumentação na aquisição dos recursos necessários.

Desafios enfrentados Além dessas responsabilidades, cabe à equipe de processo um apoio à definição do arranjo da planta, que é de responsabilidade da engenharia mecânica. “Isso passa por uma definição preliminar do tamanho dos equipamentos, sempre partindo do conceito de que precisamos minimizar as interferências e otimizar os espaços para a maior eficiência da operação”, completa Angela. Nesse caso, ela ressalta que o trabalho mostra-se mais desafiador na implantação de projetos em áreas já em 58 | engeworld | fevereiro 2013

operação (projetos brownfield) do que naqueles empreendimentos totalmente novos (projetos greenfield). Afinal, em tais situações há de se considerar as in-

Como trabalhamos intensamente na fase inicial do projeto, é muito comum o cliente rever dados ou mudar rotas de processo para alguma otimização...” terfaces com as linhas em operação, os procedimentos de segurança necessários e como a área nova irá se integrar futuramente à que está em atividade. Se a disciplina de processo é a primeira a entrar em ação no desenvolvimento de um projeto, ela também é a primeira a sair de cena durante sua

implantação. Mesmo assim, os profissionais da área continuam acompanhando todo o projeto, até sua conclusão, para eventuais subsídios às demais disciplinas da engenharia. Justamente por essa característica, os profissionais da área são unânimes ao apontar o principal desafio enfrentado em seu trabalho: o prazo. “Trata-se de um problema comum a todas as áreas da engenharia, mas no nosso caso ele é mais sensível, pois as demais disciplinas só podem entrar em ação quando concluímos uma boa parte do nosso trabalho”, pondera Andrea Guedes. Segundo Angela Romano, os problemas de prazo também estão relacionados a uma característica de como a área de processo atua. “Como trabalhamos intensamente na fase inicial do projeto, é muito comum o cliente rever dados ou mudar rotas de processo para alguma otimização, mas essas mudanças nunca contemplam um alargamento no prazo.” Ossos do ofício, que contribuem ainda mais para enobrecer a atividade desses profissionais.

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