Telemetria Em Sistemas De Eta E Ete
Por Carla Legner
Edição Nº 30 - abril/maio de 2016 - Ano 5
A palavra telemetria tem origem no grego e significa medição a distância. De acordo com Eduardo Grachten, representante da Alfacomp, no cotidiano do profissional de automação industrial a palavra telemetria tem significado mais amplo e engloba a medição
A palavra telemetria tem origem no grego e significa medição a distância. De acordo com Eduardo Grachten, representante da Alfacomp, no cotidiano do profissional de automação industrial a palavra telemetria tem significado mais amplo e engloba a medição e o controle de processos a distância. Um processo industrial pode ser definido como um conjunto de equipamentos organizados e ajustados de forma a produzir um resultado.
No caso de uma estação de tratamento de água, na fase de aplicação de cloro, a água pode ser definida como um processo integrante da atividade de transformação da água bruta em água tratada. Os sistemas de automação e telemetria de elevatórias, reservatórios e estações de tratamento de água e esgoto são de fundamental importância para a melhoria dos processos de saneamento. Fornecem em tempo real as medições dos parâmetros hidráulicos, mecânicos e elétrico das estações componentes do sistema.
A leitura e registro dos históricos de vazões, pressões, níveis, tensões, correntes, fatores de potência e status de bombas e válvulas mantém os processos rastreáveis e permitem agir imediatamente quando anomalias são detectadas. Os sistemas de automação e telemetria de água e esgoto constituem a primeira melhoria a ser implantada na busca pela excelência da gestão, pois os dados por esses fornecidos irão auxiliar na implantação e utilização das demais ferramentas de controle e gestão.
"Telemetria é a tecnologia que permite que as empresas controlem seus processos e equipamentos remotamente, ou seja, à distância. A gestão é realizada através do sistema de supervisão, também conhecido como SCADA (sistemas de supervisão e aquisição de dados). A comunicação entre o sistema e os equipamentos é feita por rádios e antenas, assim como por GPRS (tecnologia de dados de celulares)", completa Leonardo Reis, representante da Lite Automoção.
Em nível físico, a comunicação entre os diversos componentes do sistema de telemetria se dá por meio de cabos elétricos, cabos óticos e sistemas de rádio. Em nível lógico a comunicação se dá por meio de protocolos de comunicação como o MODBUS, o PROFIBUS e o TCP/IP. Eduardo explica que na prática se utilizam combinações dos diversos meios e protocolos de comunicação e cabe ao profissional de automação e telemetria avaliar e definir a melhor topologia e tecnologias a serem empregadas na elaboração de um sistema de telemetria.
Como funciona
Telemetria é a tecnologia que possibilita medição, monitoramento, controle e transmissão remota de dados de sistemas espalhados em grandes áreas geográficas de difícil acesso, que são as características encontradas no mercado de saneamento. Eduardo ressalta que um sistema de automação e telemetria pode ser na maioria dos casos simples, mas também ser bastante complexo, possuindo inúmeros processos, controladores programáveis e terminais de supervisão e controle.
Bernardo Couri, engenheiro de aplicação de telemetria da Schneider Electric explica que se trata de um sistema que reúne e controla dados operacionais e de medição de dispositivos e instrumentos como pressão, vazão, turbidez, cloro, válvulas, níveis de reservatórios, bombas, e entrega isso a um centro de controle, possibilitando o monitoramento, controle e a gestão remota de toda a infraestrutura referente ao ciclo da água.
O processo de telemetria, normalmente, é realizado no centro de controle operacional (CCO) das empresas. Esses ambientes são criados de acordo com o tamanho, necessidades e criticidade de operação de cada empresa. De lá os operadores monitoram as estruturas em tempo real, tomando as devidas ações ao passo de um simples clique de botão.
De acordo com Leonardo, algumas empresas já possuem sistema de telemetria compatível com smartphones e tablets. É comum o caso em que gestores precisam ter acesso ao sistema mesmo de fora da empresa. Essa plataforma também é útil para as empresas que não possuem um centro de controle operacional com funcionamento 24 horas por dia, sete dias por semana.
"Nas estações de tratamento de água e de esgoto, ETAs e ETEs respectivamente, já há muito tempo está consagrada a aplicação das técnicas de automação industrial no controle e monitoração dos processos de tratamento. A forma mais popular de construção dos sistemas de automação dos processos de automação se dá pelo emprego de Controladores Lógicos Programáveis – CLPs – e softwares de supervisão industrial", destaca Eduardo.
Os CLPs realizam a aquisição dos dados de campo, como níveis, vazões e pressões, por exemplo, e acionam atuadores, tais como válvulas e motores. O software supervisório apresenta na forma de telas gráficas as leituras e estados dos parâmetros de processo, permitindo ao operador enxergar o processo e atuar sobre o mesmo.
Seber Martinez, gerente de aplicação da Novus, explica ainda que na telemetria são utilizados sensores e transdutores para converter as diversas grandezas como temperatura, pressão, vazão, umidade, etc em sinais elétricos encaminhando-os a transmissores (wireless ou não) que os envia a um equipamento de indicação e armazenamento. Esses dados podem ser visualizados instantaneamente para tomadas de decisões ou armazenados em tabelas para posterior análise e detecção de falhas ou implementação de melhorias no sistema monitorado.
"Existem diversas variáveis que devem ser monitoradas nos processos de tratamento de água ou de efluentes para determinar as dosagens de produtos químicos ou a qualidade final desse tratamento. Algumas dessas variáveis seriam pH, turbidez ou oxigênio dissolvido com o principal e o objetivo de permitir o monitoramento e a tomada de decisões imediata sobre ações no tratamento ou então o estudo de possíveis melhorias", completa.
De acordo com Eduardo, além da monitoração local, dentro do ambiente da estação de tratamento de água ou esgoto, por intermédio de um computador rodando um software supervisório, a telemetria permite a supervisão e controle remoto de diversas ETAs e ETEs de um município ou até de diversos municípios em CCOs – Centros de Controle e Operação.
Uma estrutura deste tipo permite que os diversos processos de tratamentos de água e esgoto de uma empresa de saneamento sejam rastreados, garantido a qualidade dos serviços prestados à população. Normalmente são utilizados os recursos de comunicação via Intranet e Internet em estruturas desse porte.
No exemplo citado por Eduardo, são utilizados um servidor de dados e um visualizador SCADA em cada estação de tratamento. No CCO são usados concentradores de comunicação que recebem os dados de todas as estações e disponibilizam a visualização e registro histórico de todos os parâmetros de interesse.
Aplicações
O funcionamento baseia-se no uso de transdutores e analisadores de grandezas físicas químicas conectadas a um controlador programável que tem recursos para datalogger (armazenador de dados). Além de controle e armazenamento de dados esse equipamento envia informações ao supervisório que permite a visualização do funcionamento do processo.
A telemetria permite a comunicação a distância entre os CLPs e os equipamentos utilizados para a supervisão e controle. De acordo com Bernardo, a telemetria é importante em todo o ciclo da água:
Captação de água: Normalmente a captação é construída próxima a represas e rios. Já a estação de tratamento, na maioria dos casos, fica distante da captação e como o consumo de água é variável durante o dia e em relação de um dia para o outro, há a necessidade de controlar a quantidade de água captada, assim, a telemetria é uma peça fundamental para o funcionamento deste sistema.
De acordo com Leonardo, o controle do nível do fosso de captação evita problemas com motores, bombas e outras partes mecânicas, a comunicação com inversores e soft-starts, proporciona uma operação mais inteligente e com maior controle. "É cada vez mais comum a dosagem de produtos químicos nas estruturas de captação. A Lite Automação está preparada para integrar bombas dosadoras e níveis de insumos como permanganato de potássio, soda cáustica, gel cálcio, entre outros. Monitore essas informações em tempo real independente da distância entre ETA e captação", ressalta.
Através de atuadores elétricos a limpeza de filtros fica muito mais rápida e prática. É possível fazer tudo à distância via sistema, eliminando quase todo o trabalho manual, evitando desgaste e perdas. A vazão de entrada e de saída com o controle pode-se estabelecer com precisão diversos indicadores importantes da estação, como: produção instantânea; volume tratado; volume aduzido e perda da estação.
Distribuição e abastecimento: Algumas das inúmeras vantagens de ter um sistema integrado é poder controlar parâmetros de todas as áreas do abastecimento: níveis dos reservatórios (reservação total), pressões da rede, macro e micro medidores de volume, vazões de bombeamento, entre muitos outros.
Estação de tratamento de água/esgoto/reúso: Em algumas estações de tratamento a telemetria é aplicada na instrumentação sem fio, reduzindo o custo da infraestrutura de cabos e o custo de instalação.
Estação elevatória de água/booster/reservatórios/válvula redutora de pressão distribuição de água): A distribuição de água é um sistema espalhado geograficamente por toda a cidade. Esta é a parte do sistema que a telemetria tem a maior importância, pois normalmente é o maior consumo de energia. Então a telemetria permite o monitoramento dos pontos críticos de pressões e o controle da abertura das válvulas, da velocidade dos bombeamentos, dos níveis dos reservatórios e das pressões da rede, possibilitando a redução da pressão da rede e consequentemente reduzindo os vazamentos e economizando energia elétrica.
Existem softwares de modelagem hidráulica online que ficam monitorando o sistema de supervisão continuamente e enviando comandos e setpoints através da telemetria para os equipamentos em campo.
Proteção catódica: Toda a tubulação enterrada está sujeita a corrosão e em pontos estratégicos utiliza-se de telemetria para fazer medição e controle de sua proteção.
Estação elevatória de esgoto: Na coleta de esgoto a telemetria é importante para monitorar os níveis dos tanques e programar as manutenções evitando que ocorra um extravasamento de esgoto para a natureza.
Irrigação e qualidade: Toda a irrigação pode-se utilizar de telemetria para se beneficiar com a redução de infraestrutura de cabos, além de subir todos os dados de qualidade do solo e umidade para o sistema de supervisão e controle, garantindo a precisão das informações e maior velocidade na tomada de ação para correção do solo, aumentando assim a produtividade e eficiência de todo o processo.
"Um exemplo prático de aplicação em uma ETA é o monitoramento da vazão de entrada de água bruta e a vazão de saída água tratada, assim como os níveis dos reservatórios. Os equipamentos de telemetria da Lite Automação recebem diretamente via Modbus informações dos medidores Conaut, garantindo o sincronismo das informações monitoradas, mesmo em caso de falta de energia", destaca Leonardo.
Para o representante da Lite, outro processo interessante no qual a telemetria traz grandes facilidades para a operação está ligado a automação de válvulas: o operador define através do sistema SCADA qual pressão ou vazão deseja obter na saída e as remotas de telemetria cuidam do restante do processo – monitoram em tempo real os medidores de vazão ou pressão Conaut e controlam os atuadores das válvulas regulando a abertura e fechamento automaticamente.
Etapas do processo
O processo de telemetria aplicado no tratamento de ETA e ETE ajuda a controlar em tempo real cada parâmetro dos processos. Com isso as empresas ganham com agilidade em campo, pois não precisaram de grandes equipes de monitoramento, além de ter relatórios inteligentes, controle de perdas, relatórios mensais, entre outros possíveis indicadores.
Eduardo explica como funciona cada processo, a telemetria de uma ETA apresenta um exemplo de topologia para um sistema de automação e telemetria de uma estação de tratamento de água considerando as etapas básicas desde a captação de água bruta até o bombeamento para a distribuição da água tratada. Neste exemplo foi utilizado um CLP para cada etapa do tratamento apenas para efeito didático.
No caso das estações de tratamento de esgoto são diversos os processos e tecnologias. A ETE do exemplo apresentado possui os seguintes equipamentos e etapas: elevatória de recalque do esgoto acionada por inversores que mantém o nível do poço de entrada; pré-tratamento com medição de vazão e aplicação de biodesodorizador; reator anaeróbico; sala de comando pneumático; 8 etapas de desnitrificação; decantação; adensamento de lodo; sistema de aeração; bombas de descarte de lodo e medição de OD e SST.
Para Leonardo, na maioria dos casos, as empresas que nos contatam sentem com a falta de controle de seus processos e desperdícios. Isso impede as empresas de evoluírem e os gestores acabam sentindo esse fato.
A Lite Automação busca ajudar as empresas a inovar seus processos e utilizar a tecnologia a seu favor. Quanto antes os empresários e gestores compreenderem essas necessidades, mais rápido poderemos usar a Telemetria na evolução das empresas.
"O principal apoio no tratamento de ETA e ETE é no perfeito ajuste da dosagem dos produtos químicos sem a necessidade da presença de um operador em campo, permitindo uma grande qualidade do resultado final e a geração de dados que apoiam a melhoria do tratamento", completa Seber.
Mercado e principais vantagens
A telemetria permite a monitoração em tempo real de diversas estações de tratamento de água e esgoto concentrando as operações em centros de controle e operação e assim minimizando custos com operadores locais.
A qualidade e uniformidade dos processos de tratamento ficam garantidas pela monitoração e rastreamento dos dados de processo, permitindo a rápida atuação quando forem detectadas falhas na operação das ETAs e ETEs.
"Em resumo, a telemetria contribui para o aumento da qualidade dos processos de tratamento, assim como para a diminuição dos custos. A telemetria utilizada no saneamento tem justificativa quando se deseja monitorar e controlar a distância uma ETA ou ETE. Quanto maiores as distâncias e o número de estações de tratamento, maiores são as vantagens na utilização da telemetria.", destaca Eduardo.
Para ele é comum escutar dos usuários dos sistemas de telemetria, mesmo aqueles que duvidavam de sua utilidade, pois operaram o sistema sem este recurso até então, dizem não saber como conseguiram trabalhar sem esta tecnologia. Dia a dia as empresas de saneamento buscam otimizar seus processos e minimizar custos. A telemetria se mostra hoje como um recurso indispensável para a boa gestão das empresas de saneamento, garantindo o abastecimento e a qualidade dos serviços prestados à população.
O sistema é completo e abrange quase todas as interações, por isso as vantagens são inúmeras. Para Leonardo destaca-se: agilidade nas ações de campo, melhor aproveitamento de equipe, relatórios inteligentes, controle de perdas, economia de energia elétrica, economia de insumos químicos, menor desgaste de equipamentos e a diminuição da manutenção.
"O mercado de automação cresce paralelo aos outros segmentos. Pois está ligado aos processos produtivos e manufatureiros de setores como: automobilístico, mineração, petróleo e gás, agricultura, alimentação e tantos outros. Sendo assim, a Telemetria em particular, está conectada aos avanços de grande parte das empresas, sendo responsável pela melhoria dos processos e aumento da qualidade dos produtos", completa.
Para o representante da Schneider, o mercado de telemetria continua crescendo no Brasil e existe uma tendência da utilização de rádios ethernet em 400MHZ com potência de 10W, pois o ethernet possibilita uma grande conectividade, diversas topologias, gestão de ativos remotos e a frequência de 400MHZ com uma potência de 10W permite uma grande confiabilidade na comunicação e a possibilidade de comunicar mesmo com obstáculos como árvores e prédios.
Por outro lado Seber, da Novus considera o mercado de telemetria, principalmente para tratamentos de água e efluentes, extremamente vasto, pois foi muito pouco explorado pelas concessionárias e indústrias. "Uma grande novidade para esse setor é a possibilidade da empresa nem precisar de software de supervisão e servidores, pois podemos fornecer essa "Telemetria em NUVEM", ou seja, os dados ficam hospedados em servidor da Novus que disponibiliza os dados ao cliente através de acesso via Internet", destaca.
Contato das empresas:
Alfacomp: www.alfacomp.ind.br
Lite Automoção: www.liteautomacao.com.br
Schneider Electric: www.schneider-electric.com.br
Novus: www.novus.com.br