Otimização do sistema de alarmes em uma planta química utilizando conceitos de Lean e Six Sigma

71 Pages·2013·2.15 MB·Portuguese

UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Escola de Engenharia de Lorena

CYNTHIA FERREIRA ALVES

Otimização do sistema de alarmes em uma planta química
utilizando conceitos de Lean e Six Sigma

Lorena
2013
CYNTHIA FERREIRA ALVES

Otimização do sistema de alarmes em uma planta química
utilizando conceitos de Lean e Six Sigma

Monografia apresentada como requisito parcial para a
conclusão de Graduação do Curso de Engenharia
Química.
Orientador: Prof. Dr. Félix Monteiro Pereira
Co-Orientadora: Eng. Msc. Daniela Revez dos Santos

Lorena
2013
DEDICATÓRIA

À Zélia, João e Grazielly pela força e
paciência, e ao Guilherme pelo amor e
conforto.
EPÍGRAFE

“O trabalho poupa-nos de três grandes
males: tédio, vício e necessidade.”
(Voltaire)
AGRADECIMENTOS

À Deus pela oportunidade de viver a cada dia a experiência incrível da sua obra.
À minha família: minha mãe, Zélia, pelo amor, cuidados e pela confiança em mim
depositada, meu pai, João, que do seu jeito soube me ensinar o que é certo e me
deu condições de chegar até aqui e a minha irmã, Grazielly, pelo amor e
preocupação sempre. Amo vocês! Só vocês sabem o que foi chegar viva aqui.
Ao meu namorado, Guilherme, pela paciência, amor, carinho, amizade e toda a
preocupação com meu bem estar e com o nosso futuro. Obrigada por ser meu porto
seguro em todos os momentos e ter me ajudado tanto nessa reta final.
Aos meus amigos: Gislaine, Gleison, Renata, Jérika, Maristela, Karen, Regina,
Priscila, Francine, Criança, Karina, Elaine, Thiago, Helton, Caju, Fii, Mariana
Demarchi, David da van,Tiemi, Wojtyla, Karol, Thaís, Fernanda, Letuza, Leônidas,
Ane, Rosiane, Alex, Orlando e George, pela amizade na alegria e na tristeza, na
saúde e na doença. Aos que sempre entenderam as minhas ausências. “Só se tem
saudade do que é bom, se chorei de saudade não foi por fraqueza, foi porque amei.
E se eu amei, quem vai me condenar? Se eu chorei, quem vai me criticar? Só quem
não amou, quem não chorou; quem se esqueceu que é um ser humano; quem não
viveu, quem não sofreu, só quem já morreu... E se esqueceu de deitar”
A todos os meus amigos de estágio da Nestlé e Monsanto que me ensinam muito.
Em especial à Daniela que aceitou co-orientar esse trabalho. Obrigada pela
confiança, paciência e amizade desde o início, no qual foi fundamental para meu
aprendizado até aqui.
Ao meu orientador, professor Félix, por ter aceitado essa orientação e
principalmente pela paciência nos meus e-mails desesperados.
E por fim, a todos os meus professores (Escola Pedro Mazza, Colégio Olavo Bilac,
Colégio COC e EEL) e principalmente àqueles que souberam deixar sua marca
especial ao longo dos anos.
RESUMO
Alves, C. F. Otimização do sistema de alarmes em uma planta química
utilizando conceitos de Lean e Six Sigma. 2013. 67 f. Projeto de Monografia
(Graduação) – Escola de Engenharia de Lorena, Universidade de São Paulo,
Lorena, 2013.
Gerenciamento de alarmes é uma ferramenta que é utilizada para gerenciar uma
das camadas de proteção de plantas industriais que são os alarmes. Estes além de
servirem para integridade física da planta também são uma forma de proteção ao
sistema produtivo, garantindo que uma produção seja executada dentro do
planejado. O sistema de gerenciamento consiste de um roteiro que o operador de
uma planta química segue quando alarmes são acionados durante o dia-a-dia.
Neste trabalho, foi estudada a otimização do sistema de alarmes de uma planta
química voltada à produção de herbicidas, e para tal otimização foram utilizados
conceitos de Lean e Six Sigma para garantir a qualidade dos resultados bem como
o looping de melhoria contínua previsto na metodologia DMAIC. Como principais
resultados desse trabalho foram: uma nova lista de alarmes coerente a situação
atual do processo da planta química envolvendo a definição de cada alarme, limites,
prioridades e ações a serem executadas pela operação, e a padronização na forma
de avaliação dos alarmes por meio de reuniões com os engenheiros de produção,
elétrica, mecânica e automação.

Palavras chave: Gerenciamento de alarmes, Lean, DMAIC e Six Sigma
ABSTRACT
Alves, C. F. Optimization of the alarm system in a chemical plant using
concepts of Lean and Six Sigma. 2013. 67 f. Project of monograph
(Undergraduate) - School of Engineering of Lorena, University of São Paulo,
Lorena, 2013.
Alarm Management is a tool that is used to manage one of the layers of protection
in industrial plants that are alarms. These serve to physical integrity of the plant and
also it's a form of protection for the productive system, ensuring that the production
will be executed on schedule. The management system is a script that the operator
of a chemical plant follows when alarms are triggered during the day by day. In this
work, we studied the optimization of the alarm system in a plant dedicated for
production of chemical herbicides, for this propose some concepts of Lean and Six
Sigma used to ensure quality of results, as the continuous improvement loop
provided in DMAIC. As a results of this work were: a new alarm list coherent to the
current status of the plant's process will be created, involving setting limits, priorities
and actions to be performed by the operation and standardization in the evaluation
of alarms through meetings with manufacturing engineers, electrical, mechanical
and automation.
Keywords: Alarm Management, Lean, Six Sigma and DMAIC
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Requisitos para um alarme eficaz........................................................ 27
Tabela 2 - EEMUA 191 aceitabilidade de alarmes em operação normal. ............. 27
Tabela 3 - EEMUA 191 aceitabilidade de alarmes em parada de planta. ............. 28
Tabela 4 - Configuração para o alarme de temperatura do reator. ....................... 56
Tabela 5 - Configuração para o alarme de corrente elétrica da bomba de
transferência de matéria prima para o reator. ....................................................... 58
Tabela 6 - Configuração para o alarme do Indicador de emissão do produto C*
para atmosfera via Scrubber. ................................................................................ 61
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Camadas de proteção para evitar acidentes adaptado de BOLLINGER
et al (1996). ........................................................................................................... 16
Figura 2 - Sistema de Alarmes (ANSI/ISA–18.2–2009). .......... Erro! Indicador não
definido.
Figura 3 - Evolução do número de alarmes configurados por operador. Fonte:
The Alarm Management Handbook: A Comprehensive Guide (2006). ................. 21
Figura 4 - Etapas recomendadas pela EEMUA para gerenciamento dos alarmes.
Fonte: EEMUA (Engineering Equipment and Material Users Association) –
Publicação 191 (1999). ......................................................................................... 26
Figura 5 - Fluxo proposto para definir a necessidade do alarme. Fonte: EEMUA
(Engineering Equipment and Material Users Association) – Publicação 191 (1999).
.............................................................................................................................. 29
Figura 6 - Prioridade dos alarmes recomendada pela EEMUA. Fonte: EEMUA
(Engineering Equipment and Material Users Association) – Publicação 191 (1999).
.............................................................................................................................. 30
Figura 7 - Ciclo DMAIC detalhado. Fonte: WERKEMA (2004). ........................... 35
Figura 8 - Exemplo de um Diagrama de Ishikawa. Fonte:
http://gravadoralobenwein.com. ............................................................................ 37
Figura 9 - Exemplo de um Diagrama de Pareto. Fonte:
http://www.significados.com.br. ............................................................................. 38
Figura 10 - Esquema de uma arquitetura de Hardware de automação. Fonte:
SANTOS (2011). ................................................................................................... 43
Figura 11 - Fluxograma analítico para otimização dos alarmes proposto por
SANTOS (2011). ................................................................................................... 45
Figura 12 - Cronograma proposto para o projeto utilizando a filosofia DMAIC..... 46
Figura 13 - Adaptação do fluxograma da Figura 11, dentro da metodologia
DMAIC. ................................................................................................................. 48
Figura 14 - Categoria de alarmes configurados no sistema. ................................ 49
Figura 15 - Pareto da incidência de alarmes do mês de abril por tipo de alarme. 49
Figura 16 - Categoria média do número de alarmes no período. ......................... 51
Figura 17 - Principais ocorrências de alarmes em Março/12. Fonte: Logmate®. 52
Figura 18 - Sipoc para o sistema de alarmes desta planta. ................................. 52
Figura 19 - Diagrama de Ishikawa para o número excessivo de alarmes dessa
planta. ................................................................................................................... 53
Figura 20 - Gráfico do ASPEN® do Indicador de temperatura do reator de um
período de 100 dias. ............................................................................................. 54
Figura 21 - Gráfico do ASPEN® do Indicador de temperatura do reator durante a
batelada. ............................................................................................................... 55
Figura 22 - Gráfico do ASPEN® da operação da bomba de transferência para
carga do reator. ..................................................................................................... 57
Figura 23 - Gráfico do ASPEN® da operação da bomba de transferência para
carga do reator. ..................................................................................................... 57
Figura 24 - Gráfico do ASPEN® do nível do Scrubber com o indicador de emissão
do produto C*. ....................................................................................................... 60
Figura 25 - Número de alterações realizadas....................................................... 61
Figura 26 - Fluxo para análise dos alarmes. ........................................................ 62
Figura 27 - Monitoramento semanal da incidência de alarmes na planta. ........... 63
Figura 28 - Monitoramento mensal da incidência de alarmes na planta. ............. 64