Prevenido é Prevenido: Minimização de erros e riscos na análise de processos – Parte 3

No decorrer da vida, cada um de nós aprende a confiar em nossos instintos ou em nossas experiências para evitar situações que pareçam perigosas ou arriscadas. Você literalmente sente perigos potenciais com uma sensação desconfortável. Quem ainda não aprendeu dolorosamente que tocar em um fogão quente não é uma boa ideia? Ou quem sai voluntariamente durante um tornado?

Embora os humanos possam confiar na sua intuição e nos padrões aprendidos para evitar perigos ou utilizar estratégias de proteção, isto é muito mais complicado com sistemas eletrónicos ou máquinas. Todos os componentes de um sistema devem estar em estado permanentemente seguro. Falhas e mau funcionamento de componentes individuais podem ter consequências devastadoras para os processos de produção e para a segurança dos operadores.

Um exemplo disso é o Desastre de Seveso em 1976, em que a dioxina altamente tóxica TCDD escaparam como resultado de uma reação descontrolada e envenenaram de forma sustentável a flora e a fauna. No que diz respeito a outros acidentes químicos graves, o Diretiva Europeia Seveso III entrou em vigor em 2012 para controlar os riscos de acidentes graves e prevenir acidentes graves.

Reconheça, domine e evite erros

Os sistemas de engenharia de processos operados continuamente contêm inúmeros componentes que podem se desgastar ou falhar durante seu ciclo de vida. Entretanto, se o circuito de medição, controle ou regulação for afetado, falhas podem causar dano imenso. Sob nenhuma circunstância os seres humanos e o meio ambiente devem ser expostos a qualquer tipo de perigo. Por este motivo, a segurança funcional dos componentes deve ser garantida e o seu risco e potencial de perigo deve ser analisado detalhadamente.

A vida útil dos componentes mecânicos pode ser avaliada observando o desgaste mecânico. No entanto, o comportamento de envelhecimento dos componentes eletrónicos é difícil de avaliar. Uma unidade de medida que torna quantificável a redução de riscos e, portanto, a segurança funcional é a chamada «Nível de integridade de segurança» (SIL).

O seguinte procedimento é seguido:

Análise de risco
Realização da redução de risco
Evidência de que percebeu a redução do risco corresponde pelo menos ao obrigatório redução de risco

Risk assessment: Um processo é considerado seguro se o risco atual foi reduzido abaixo do nível do risco tolerável. Se a segurança é garantida por medidas técnicas, fala-se de segurança funcional.

Importância para sistemas de análise de processos

Erros podem acontecer em qualquer lugar e nunca podem ser completamente excluídos. Para minimizar possíveis erros, é necessário, portanto, estimar o risco de ocorrência e os danos que se podem esperar dele como parte de uma análise de risco. Uma distinção deve ser feita aqui entre sistemático e aleatório erros.

Erros sistemáticos são potencialmente evitáveis e são causados, por exemplo, por erros de software ou deficiências de configuração. Conseqüentemente, eles já existem durante ou antes do comissionamento.

Em contraste, erros aleatórios são potencialmente difíceis de evitar porque ocorrem arbitrariamente. No entanto, a taxa de erro ou probabilidade de falha pode ser determinada estatística e experimentalmente.

Erros aleatórios geralmente resultam do hardware e ocorrem durante a operação. Em última análise, os erros sistemáticos devem ser evitados e os erros aleatórios devem ser dominados para garantir uma funcionalidade sem problemas.

Configuração geral do analisador de processo

Os sistemas de análise de processos são o elo entre a análise laboratorial manual e o processo industrial. Em aplicações onde é necessário o monitoramento contínuo e totalmente automático de parâmetros críticos, os analisadores de processo são indispensável. Devido às diferentes condições de análise no laboratório e diretamente no processo, existem alguns desafios na transferência da tecnologia de medição do laboratório para o processo. Os fatores decisivos são as condições de trabalho e ambientais (por exemplo, altas temperaturas, atmosferas corrosivas, umidade, poeira ou ambientes potencialmente explosivos) que os analisadores de processo devem atender em relação ao seu design, materiais de construção e confiabilidade dos componentes. O analisador automaticamente e continuamente transmite dados do sistema e de diagnóstico para evitar falhas em componentes de hardware ou software por meio de medidas preventivas. Esse significativamente reduz a chance de ocorrência de erros aleatórios.

Os analisadores de processo foram desenvolvidos especialmente para uso em ambientes industriais severos e agressivos. O IP66 o invólucro protegido é dividido em duas partes e consiste em partes úmidas e eletrônicas separadas. A parte eletrônica contém todos os componentes relevantes para controlar e operar o analisador de processo. Componentes modulares como buretas, válvulas, bombas, sistemas de amostragem, vasos de titulação e eletrodos podem ser encontrados na parte úmida do analisador. Amostras representativas podem assim ser retiradas do ponto de medição do processo a vários metros de distância. O procedimento de análise, os métodos a serem utilizados e os cálculos dos métodos são livremente programáveis.

Uma tela sensível ao toque com navegação intuitiva no menu permite operação fácil, para que os processos de produção possam ser otimizados a qualquer momento. O curso da medição é representado graficamente e documentado durante toda a determinação, para que o processo de análise seja completamente controlado. Os resultados da medição podem ser gerados 24 horas por dia, 7 dias por semana e permitem monitoramento totalmente automático do processo. Limites, alarmes ou resultados são transferidos de forma confiável para o sistema de controle de processo.

Ao operar o analisador, existe o risco de que erros de software possam levar a falhas. Para reconhecer isso com visão, o sistema fornece procedimentos de autodiagnóstico assim que é ligado e também durante a operação. Isto inclui, por exemplo, a verificação de bombas e buretas, a verificação de vazamentos ou a verificação da comunicação entre o controlador de E/S, a interface humana e o respectivo módulo de análise.

O componente central de um analisador de processo é a técnica de medição em uso. No caso de sensores ou eletrodos, existem vários requisitos como resistência química, facilidade de manutenção, robustez ou precisão que devem atender. O risco relacionado à segurança surge da possibilidade de os sensores de medição falharem devido ao envelhecimento ou de serem danificados e, subsequentemente, fornecerem resultados de medição incorretos.

Falha do eletrodo, contaminação ou dano devem ser relatados imediatamente. Com sistemas de análise on-line, a análise é realizada em uma célula de medição externa. Além disso, rotinas recorrentes de calibração e condicionamento são predefinidas e executadas automaticamente. O status do eletrodo é monitorado continuamente pelo sistema.

Entre as medições, o eletrodo é imerso em uma solução de armazenamento compatível com a membrana que evita o ressecamento e ao mesmo tempo regenera a camada inchada. O eletrodo está, portanto, sempre pronto para uso e não precisa ser removido do processo para manutenção. Isto permite um controle confiável do processo mesmo sob condições industriais adversas.

Os analisadores de processo devem ser capazes de manipular amostras para análise em uma ampla faixa de concentração (de % até níveis vestigiais) sem causar problemas de transferência ou sensibilidade cruzada. Em muitos casos, diferentes amostras de vários pontos de medição são determinadas em paralelo num sistema utilizando diferentes técnicas de análise. A preparação da amostra (por exemplo, filtragem, diluição ou digestão química úmida) deve ser tão confiável e suave quanto a transferência totalmente automática dos resultados para o sistema de controle do processo, para que uma resposta rápida seja possível.

Perigos potenciais para todo o sistema podem ser causados por resultados de medição incorretos. Para minimizar o risco, um detector é utilizado para notificar o sistema da presença de amostra no recipiente. Os testes do potencial inicial da análise ou curvas de titulação/desenvolvimento de cor em medições fotométricas são dados diagnósticos que são continuamente registrados e interpretados. Os resultados podem ser verificados por análise de referência ou a sua plausibilidade pode ser esclarecida utilizando soluções padrão e de verificação.

Detecte erros antes que eles surjam

Os procedimentos de avaliação de risco realizados no contexto de uma classificação SIL para plantas de engenharia de processos baseiam-se, em última análise, em cálculos matemáticos. No entanto, na operação 24 horas por dia, 7 dias por semana de uma planta, erros aleatórios nunca podem ser completamente excluídos. O risco residual sempre permanece. Portanto, a importância das atividades de manutenção preventiva vem crescendo imensamente, a fim de evitar falhas de hardware e software durante a operação.

Uma verificação regular do analisador de processo e de seus dados de diagnóstico é o requisito básico para uma operação permanente e sem problemas. Com conceitos de manutenção e serviço personalizados, o analisador é apoiado por engenheiros de serviço certificados durante todo o ciclo de vida. Planos de manutenção regulares, suporte a aplicativos, calibração, ou certificados de desempenho, reparos, e peças de reposição originais assim como comissionamento adequado são apenas alguns exemplos.

Vantagens

of preventive maintenance from Metrohm Process Analytics:

Preservation of your investment
Minimized risk of failure
Reliable measurement results
Calculable costs
Original spare parts
Fast repair
Remote Support

Além disso, a comunicação transparente entre o sistema de controle de processo e o analisador também é relevante no contexto da digitalização. A coleta de dados de desempenho do analisador para avaliar o estado do sistema de controle é apenas um componente. O monitoramento contínuo dos componentes relevantes do sistema permite tirar conclusões sobre qualquer trabalho de manutenção necessário, que idealmente deveria ser realizado em intervalos regulares. Surge a questão de como os dados recolhidos são interpretados e com que rapidez é necessário intervir. Os pacotes de cuidados de software ajudam a testar o software de acordo com as especificações do fabricante, para realizar backup de dados e manutenção do software.

Em situações reais de emergência em que é necessária uma análise rápida de erros, os fabricantes podem facilmente apoiar o operador remotamente usando soluções de manutenção remota. A disponibilidade do sistema é aumentada, falhas dispendiosas e tempos de inatividade são evitados e o desempenho ideal do analisador é garantido.