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API RP 1167: a gestão de alarmes em dutos

Essa norma, editada em sua segunda edição em 2016 pelo American Petroleum Institute (API), destina-se a fornecer aos operadores de dutos com as práticas recomendadas no desenvolvimento,implementação e manutenção de um programa de gerenciamento de alarme por meio de um sistema de supervisão e aquisição de dados ou SCADA - Supervisory Control and Data Acquisition.

28/09/2016 - Equipe Target

O sistema SCADA

A API RP 1167:06/2016 - Pipeline SCADA Alarm Management é destinada a fornecer aos operadores de dutos as práticas recomendadas no desenvolvimento, implementação e manutenção de um programa de gerenciamento de alarmes. Fornece orientação sobre os elementos que incluem, mas não estão limitados a, definição de alarme, filosofia, documentação, gestão da mudança, e auditoria.

Este documento não se destina a ser um conjunto passo a passo de instruções sobre como construir um sistema de gestão de alarmes. Cada operador de duto tem uma filosofia operacional única e, portanto, deve ter uma filosofia para o seu sistema de alarme exclusivo. Este documento destina-se a delinear os elementos-chave para a revisão quando da construção de um sistema de gestão de alarme.

Os sistemas SCADA utilizados na indústria de dutos variam em suas capacidades relacionadas com o alarme. Há também muitos diferentes sistemas de software disponíveis para auxiliar no gerenciamento do alarme. É da responsabilidade do operador de duto determinar o melhor método para alcançar seus objetivos de gerenciamento de alarme.

Este documento utiliza as melhores práticas da indústria para ajudar a ilustrar aspectos da gestão de alarme. O escopo destina-se a ser amplo. Existem várias publicações e normas listadas na Seção 2 e bibliografia que fornece mais detalhes sobre os vários elementos de gestão de alarme. Os operadores de são encorajados a consultar estas publicações.

Conteúdo da norma

1 Escopo . . . . . . . . 1

2 Referências normativas . . 1

3 Termos, definições e abreviaturas. . . . . 2

3.1 Definições. . . . . . . . 2

3.2 Abreviações . . . . . . 5

4 Plano de gestão de alarmes . . . . . . . . . . . 6

5 Filosofia dos alarmes . . . . . . . 6

5.1 Propósito da filosofia dos alarmes . . . . 6

5.2 Uso e conteúdo da filosofia dos alarmes . . . . . . 7

6 Aplicação e determinação dos alarmes . . . 8

6.1 Considerações gerais. . . . . . . 8

6.2 Determinação do alarme. . . . . . . . . . 9

6.3 Finalidade e uso de alarme - prioridades . . . . . . . 9

6.4 Diagnóstico do alarme – prioridades  . . . 10

6.5 Alarmes de segurança. . . . . . . . . . 10

6.6 Outros usos do sistema de alarme. . . . . . . 11

7 Documentação dos alarmes e racionalização . . . . . . . . 11

7.1 Geral . . . . . . . . . . . . . . 11

7.2 Documentação e processo de racionalização . . . . . . . 11

7.3 Documentação e racionalização - Metodologia. . . 11

7.4 Documentação e racionalização - Preparação. . . . . . 12

7.5 Determinação e atribuição de alarme - prioridades. . . . . . . 13

7.6 Determinação do ponto de ajuste do alarme . . . . . . . . . 13

7.7 Abordagens para racionalização do alarme. . . . 14

7,8 Armazenamento de documentação e informação. . . . 14

8 SCADA - Funcionalidade do sistema e projeto de alarme. . . . 14

8.1 Geral. . . . . . . . 14

8.2 Tipos de alarme . . . . . . 15

8.3 Alarme  - Prioridades. . . . . . . . . . . . . . . . . 16

8.4 Definições de alarme e ocorrências . . . . . . . . . 16

8.5 Alarme relacionado com registros eletrônicos. . . 17

8.6 Alarme - resumos de ocorrências . . . . . . . . . . . . . . 17

8.7 Registros de eventos. . . . . . . . . . 17

8.8 Resumo dos acontecimentos do alarme. . . . . . . 18

8.9 Alarmes deadband . . . . . . . . . . . . . . . 18

8.10 Alarmes on-delay e off-delay. . . . . 18

8.11 Supressão de alarme . . . . . 19

8.12 Sistema de alarme - Confiabilidade. . . . . . 19

8.13 Casos de dimensionamento de alarme . . . . . . . . . 20

9 Funções e responsabilidades . . . . . . . . . . . . 21

9.1 Descrições e introdução . . . . . . . . . . . . . . . . 21

9.2 Gestão. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

9.3 Técnica . . . . . . . . 21

9.4 Operações. . . . . . . . . . 21

10 Manuseio de alarme. . . 22

10.1 Geral . . . . . . . . . . . . . . . . 22

10,2 Falsos alarmes. . . . . . . . . 22

10.3 Painel do alarme. . . . . . . 22

10.4 Supressão de alarme . . . 23

10.5 Alarmes fixos ou dependentes. . . . . 23

10.6 Alarme contra inundações . . . . . 23

10.7 Auditoria nos alarme. . . . . . . . . . . 24

10,8 Prioridades para fins especiais . . . . . . . 24

10.9 Controlador ajustável de alarmes . . . 24

11 Controle dos sistemas de alerta. . . . . . . . . . . . . 25

12 Eventos não programados . . . . . . 25

13 Auditorias e monitoramento de desempenho dos alarmes. . . 26

13.1 Visão geral e introdução. . . . . . . . . . . . . . 26

13.2 Auditorias de administração e práticas de trabalho. . . . . 26

13,3 Sistemas métricos de desempenho do alarme . . . . . 27

13.4 Principais indicadores de desempenho dos alarmes . 27

13.5 Relatório de análises do sistema de alarme . . . . . . . 29

13.6 Requisitos para o monitoramento do sistema de alarme. . 30

14 Gestão da mudança . . . . . . . . 30

14.1 Finalidade e utilização. . . . . . . . . . . . . . 30

14.2 Ensaio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

14.3 Documentação. . . . . . . . . . . . 30

14.4 Notificação e formação . . . . 31

14.5 Gerenciamento de emergências da mudança . . . . . . 31

14,6 Gestão temporária da mudança . . . . . . . . . 31

14.7 Requisitos regulamentares para a gestão da mudança . 31

Anexo A (informativo) Determinação de prioridade do alarme. . . . 32

Anexo B (informativo) Distribuição de prioridade para a configuração de alarme e ocorrência. . . . . . . . . . . . . . 36

Anexo C (informativo) Diretrizes para a determinação de possíveis indicadores do sistema de alarme . 37

Bibliografia . . . . . . . 39

Pode-se resumir que os sistemas SCADA são os que se utilizam de software para monitorar e supervisionar as variáveis e os dispositivos de sistemas de controle. São conectados através de drivers específicos. Estes sistemas podem assumir topologia simples, cliente-servidor ou múltiplos servidores-clientes. Atualmente, com o advento de sistemas de automação e controle baseados em redes digitais abertas permitem arquiteturas cliente-servidor OPC (OLE for Process Control).

De forma genérica, um sistema de supervisão é uma ferramenta de software que permite monitorar e controlar partes ou todo um processo industrial. Têm dois módulos básicos: o desenvolvedor e o executável (run-time).

A maioria dos passos de programação é automatizada, suprindo a maior parte das necessidades de um projeto sem a real necessidade de conhecimento de linguagem de programação. Em casos mais complexos e específicos, onde os passos não estão automatizados, algumas ferramentas incorporam módulos de programação em VBA (Visual Basic For Applications) ou VBS (Visual Basic Script).

Assim, os sistemas de aquisição de dados e controle de dispositivos vêm sendo desenvolvidos para diferentes áreas de atuação, tanto industriais como científicas. O seu objetivo é apresentar ao observador os valores das variáveis ou parâmetros que estão sendo medidos. Nos últimos anos tem-se visto um crescente desenvolvimento de sistemas de aquisição e tratamento digital de sinais, sendo que vários fatores têm contribuído para a evolução nesta área.

O avanço da microeletrônica que tem possibilitado o aumento das capacidades e velocidades dos DSP’s, elemento central de uma aplicação de tratamento digital de sinal. A crescente performance dos computadores pessoais, tal como a sua relação qualidade/preço e a sua confiabilidade e a existência de cada vez mais e melhores ferramentas de desenvolvimento de software que permitem criar aplicações de alto nível com avançadas interfaces gráficas.

Além disso, o desenvolvimento de novas tecnologias de comunicação que permitem o controle remoto de instrumentos usando a internet e o wireless como veículos de transmissão de dados.

Os sistemas de aquisição têm por finalidade obter dados digitais através de medições de grandezas físicas (analógicas), tais como temperatura, pressão, densidade, pH, umidade, posição, etc., e vêm sendo incorporados por diversas vertentes, tanto industriais quanto científicas. Estas grandezas são medidas por sensores ou transdutores e são convertidas em quantidades elétricas por acondicionadores de sinais que levam os sinais até hardwares dedicados e os transformam em valores digitais. Estes valores são processados por controladores e segundo lógicas de controles devolvem a resposta processada aos atuadores (elementos finais de controle).

Em sua grande parte, os valores medidos não são iguais ao da variável real, ou seja, o sistema de aquisição tem como entrada o valor real da variável e sua saída é o valor medido. Os sensores transformam um fenômeno físico em sinais elétricos que uma vez detectados/produzidos variam de acordo com os parâmetros físicos que estão sendo monitorados, e devem ser acondicionados para fornecer sinais apropriados ao hardware de aquisição de dados.

Os circuitos e ou elementos de acondicionamento de sinais amplificam, isolam, filtram e excitam sinais para que estes sejam apropriados aos hardwares de aquisição. Uma vez acondicionados e trabalhados na forma desejada, os sinais podem ser lidos em controladores ou mesmo computadores, com placas específicas instaladas, e armazenados em diferentes formas, como arquivos de texto, excel, banco de dados, etc.

Enfim, a aplicação da computação para automatização de diversos processos industriais tem crescido de forma significativa, e mais certo são os benefícios advindos da introdução da computação no processo produtivo que têm incrementado a produtividade e reduzido as possibilidades de falhas durante o processo. Os usuários vêm colhendo benefícios com sistemas avançados de aquisição de dados e supervisão.

Essa mudança é encarada como um processo natural demandado pelos novos requisitos de qualidade, confiabilidade e segurança do mercado. A sua utilização traz uma vantagem competitiva, no sentido que essa nova tecnologia traz aumentos de produtividade pela redução das variabilidades dos processos e redução dos tempos de indisponibilidade das malhas de controle.

Os sistemas de detecção de vazamentos que apresentam melhores resultados operam em tempo real e seus princípios de operação dependem fundamentalmente de softwares baseados em dados de pressão e/ou vazão e/ou emissões acústicas. Os sensores instalados ao longo da linha fornecem dados continuamente para o cálculo de algoritmos que utilizam técnicas estatísticas, reconhecimento de padrões, modelos de dinâmica dos fluídos ou uma combinação destes.

A análise de transientes de pressão e vazão é muito utilizada no processo de controle e operação de dutos. Quando realizada por um sistema de Controle Supervisório e de Aquisição de Dados (SCADA), a possibilidade de se localizar vazamentos é bem superior do que com métodos convencionais.

O SCADA é um sistema de comunicação computadorizado que monitora, processa, transmite e apresenta dados para o operador controlador do duto. O SCADA pode ser utilizado diretamente para detecção de vazamentos. Ele coleta dados em tempo real dos instrumentos de campo usando Unidades Terminais. Remotas (RTUs), Controladores Lógicos Programáveis (PLCs) e outros equipamentos eletrônicos de medição, que são instalados em trechos ao longo do duto.

A comunicação com estes instrumentos pode ser de diversas formas: micro-ondas, celular, satélite, mas a mais comum é via circuitos telefônicos e terrestres. Os vazamentos provocados por rupturas repentinas geram uma onda de pressão que viaja pelo duto.

Para detectar esta súbita variação é necessária a medição da pressão em curtos intervalos de tempo. A monitoração computadorizada realizada pelo SCADA registra a pressão, a velocidade, a geometria do duto e as propriedades químicas e térmicas do duto em diversas posições.

O sistema calcula a razão de vazão mássica entre a vazão medida que entra e a que sai em certos trechos da linha. Além disso, a maioria dos sistemas SCADA inclui uma modelagem de transientes que simulam variações de pressão que acompanham o surgimento repentino de um vazamento.

Este sistema é usado em diversos dutos hoje em dia e são muito confiáveis para grandes vazamentos, mas tem suas limitações. Eles só podem localizar vazamentos com magnitude de 0,5% a 10% da vazão total do duto e não detectam vazamentos oriundos de lentos processos de degradação.

FONTE: Equipe Target

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