Automação e Gestão dos Sistemas de Segurança de uma Caldeira de Recuperação

Abstract

A Westrock é uma empresa verticalizada que produz embalagens personalizadas e atua no plantio de árvores, produção de papel e confecção de embalagens. Em sua fábrica de papel, localizada em Três Barras – SC, é utilizado o processo Kraft de produção de celulose. Para tornar esse processo economicamente viável, é necessária a recuperação dos produtos químicos utilizados. A Caldeira de Recuperação é o principal equipamento do ciclo de recuperação. Nela, ocorre a degradação dos compostos orgânicos, a redução do sulfato de sódio em sulfeto de sódio e a produção de vapor. Por ser um instrumento essencial para a continuidade do processo produtivo e por operar sob elevada pressão de vapor, a Caldeira de Recuperação necessita de um sistema de segurança altamente confiável. Dessa forma, torna-se possível reduzir as paradas emergenciais ou possíveis acidentes com o equipamento. Na WestRock, a Caldeira de Recuperação representa 12 % do orçamento anual de manutenção. Entretanto, seus sistemas de segurança possuem grandes problemas de confiabilidade. Entre os problemas enfrentados, situam-se: a dificuldade na comunicação entre a equipe de Operação e Supervisão, a ausência de informações no sistema supervisório e a subutilização do sistema de alarmes. No sistema de alarmes, há um excesso de ocorrências, uma vez que, diariamente, ocorrem em média 3.398 alarmes. Além disso, as nomenclaturas utilizadas e a falta de priorização dos alarme dificultam o entendimento do problema e o escalonamento das ações a serem tomadas pelo operador para a resolução dos problemas no equipamento. Nesse contexto, este projeto tem como objetivo gerenciar e automatizar o sistema de segurança atual, de maneira a aumentar a velocidade na qual as informações são compartilhadas e a qualidade dos dados disponíveis aos supervisores da Caldeira. Para tanto, o projeto foi dividido em três eixos: (a) automatização do processo de relato de incidentes; (b) gestão do sistema supervisório; e (c) gestão e predição dos alarmes, por meio do uso de redes de Perceptron Multicamadas (MLP). Os resultados obtidos mostraram aumento no engajamento dos operadores no que concerne à resolução dos problemas de segurança, já que houve um aumento de 57 % no número de relatos de incidentes realizados por eles. A diminuição em 61 % no número de ocorrência de alarmes, o aumento na quantidade de informações disponíveis à Supervisão no Sistema Supervisório e a predição dos alarmes possibilitaram uma maior eficiência e efetividade na tomada de decisões, na previsão e prevenção de falhas, bem como na diminuição dos custos com manutenção corretiva.

WestRock is a verticalized company, which produces customized packaging, acting in the planting of trees, paper production and packaging. In its paper factory, located in Três Barras – SC, is used the Kraft process of cellulose production. In order to make this process economically viable, it is required the recovery of the chemicals used. The Recovery Boiler is the major equipment of the recovery cycle. In this equipment occurs the degradation of the organic compounds, the reduction of the sodium sulfate in sodium sulfide and the production of steam. For being an essential device for the continuity of the production process and for operating under high vapor pressure, the Recovery Boiler requires a highly reliable safety system. Thus, it is possible to reduce emergency stops or possible accidents with the equipment. At WestRock, the Recovery Boiler accounts 12 % of the annual maintenance budget. However, their security systems have major reliability issues. Among the problems faced are: the difficulty in communication between the Operation and Supervision team, the absence of information in the supervisory system and the underutilization of the alarm system. In the alarm system, there is an excess of occurrences, since, on a daily basis, there are 3,398 alarms. Furthermore, the nomenclatures used and the lack of prioritization of the alarms make it difficult to understand the problem and the scheduling of actions to be taken by the operator to solve problems in the equipment. In this context, this project aims to manage and automate the current security system, in order to increase the speed at which information is shared, and the quality of the available data to the Boiler supervisors. Therefore, the project was divided into three axes: (a) automation of the incident reporting process; (b) supervisory system management; and (c) management and prediction of the alarms, through the use of Perceptron Multilayered networks (MLP). The results obtained showed an increase in the operators’ engagement towards the resolution of the security problems, since there was a 57 % raise in the number of incidents reported by them. The 61 % decrease in the number of occurrences of alarms, the increase in the amount of available information to Supervision in the Supervisory System, and the prediction of the alarms allowed a greater efficiency and effectiveness in the decision-making, in predicting and preventing failures, as well as reducing costs with corrective maintenance.