Principais projetos e áreas de interesse na engenharia

Ao longo de diversos projetos na Chemtech e na MVP pude navegar por diferentes áreas da engenharia. A seguir descrevo altuns desses temas que compõem meu portifólio e aproveito para destacar os projetos mais relevantes.

Áreas de Interesse

Em Auditoria e Sintonia de Malhas de Controle

Desenvolvi diversos projetos de auditoria e sintonia de malhas de controle para diferentes indústrias. Esse tipo de projeto garante a utilização adequada dos ativos de controle no que se refere a malhas de controle PID. A correta configuração e parametrização desses elementos garante uma operação segura, com baixa manutenção dos elementos de atuação e um processo mais estável, permitindo em última análise a operação próxima aos limites operacionais.

Esses trabalhos enriqueceram minha formação técnica, permitindo conhecer o ambiente de operação de diversas plantas e suas principais operações unitárias. Destaco os seguintes projetos:

  • Projeto caldeiras CINAL (Braskem): Sintonia de malhas de controle PID com limites cruzados das caldeiras da unidade da CINAL/AL da Braskem para redução de oscilações nas condições de operação mais críticas.

  • Projeto sintonia AMBEV (AmBev): Sintonia de malhas de controle PID na unidade de Jacareí/SP da AMBEV com o objetivo de: (i) reduzir o risco de danos ao metabolismo dos microrganismos pela estabilização da temperatura do mosto e aumento da eficiência na lavagem do bagaço; (ii) aumentar a economia de utilidades; (iii) identificar problemas de estratégias de controle, dimensionamento e manutenção de válvulas e bombas e aumentar a vida útil de válvulas de controle e de bombas.

  • Projeto sintonia prédio 12 (Petrobras): Sintonia de malhas de controle PID na unidade piloto do CENPES com o objetivo de aumentar a qualidade do controle e determinar a resposta dinâmica adequada para cada malha de controle, respeitando suas características e restrições operacionais.

  • Projeto MBR (Vale): Auditoria e sintonia de 50 malhas de controle de três plantas de beneficiamento de minério e implantação de um sistema de avaliação de performance das malhas de controle.

  • Revitalização da automação das minas da Vale (Vale): ver Item 4.2.

  • Treinamentos (Petrobras e MBR): Ministrou treinamentos em controle e sintonia de malhas de controle para um total de cerca de 60 engenheiros e técnicos de instrumentação.

Em Simulação Fluidodinâmica Computacional

Desenvolvi diversos projetos de simulação fluidodinâmica computacional com o objetivo de avaliar melhorias em equipamentos diversos da indústria química. A principal ferramenta utilizada foi o software Phoenics, desenvolvido pela CHAM, que é capaz de modelar de forma distribuída (ao longo de um domínio espacial) as equações de balanço de massa, momentum e energia. Como principais trabalhos pode-se destacar:

  • Projeto de sistema de inertização de separador água e óleo (Petrobras): Projeto e determinação de posicionamento ótimo de dispersores de gás inerte para separadores de água e óleo de modo a garantir a operação segura do equipamento.

  • Simulação fluidodinâmica de reatores de pirólise de resíduos de petróleo (Petrobras): Desenvolvimento de um simulador para o reator de pirólise de resíduos de petróleo contendo a cinética de todas as reações utilizando o software PHOENICS acoplado ao MATLAB.

  • Simulação fluidodinâmica da seção spray de colunas de destilação de petróleo (Petrobras): Desenvolvimento de modelos de propriedades termodinâmicas de frações de petróleo para implantação em modelo CFD para seções de spray em colunas de destilação de petróleo.

  • Simulação fluidodinâmica da cobertura do forno da FAFEN (Petrobras): Simulações fluidodinâmicas computacionais da cobertura do forno de reforma primária da FAFEN (Fábrica de Fertilizantes Nitrogenados de Laranjeiras) com o objetivo de propor modificações nas características de isolamento e proteção à radiação térmica que permitam uma redução na temperatura das imediações até valores suportáveis e seguros para a equipe de operação.

  • Simulação fluidodinâmica de chaminés dotadas de rain-shield (Petrobras): Desenvolvimento de uma interface de simulação fluidodinâmica computacional de chaminés dotadas de shields através do software PHOENICS e de um modelo de radiação térmica rigoroso denominado CHEMRAD para a Engenharia Básica de Equipamentos do CENPES/PETROBRAS com o objetivo de apresentar uma interface amigável e com parâmetros e modelos otimizados para diferentes estruturas de chaminés em diferentes condições operacionais.

  • Simulação fluidodinâmica da dispersão de H2S na REPAR (Petrobras): Análise fluidodinâmica da dispersão de H2S de válvulas PSV da Unidade de Águas Ácidas da REPAR/PETROBRAS com o objetivo de determinar os efeitos causados por tal acidente e o alcance da nuvem de gás sulfídrico.

Em Projeto Básico

Desenvolvi projetos diversos na área de engenharia básica e pré-detalhamento. A seguir é feita uma descrição sucinta desses projetos:

  • Planta Piloto de Processamento Primário de Petróleo (Petrobras): ver Item 4.1

  • Revitalização da Plataforma de Cherne (Petrobras): ver Item 4.3.

  • Planta Piloto para Produção de Bioplástico (EDB): ver item 4.6.

  • Planta Piloto para Produção de Biosurfactante (COPPE/UFRJ): ver item 4.6.

  • Projeto Biodiesel (Petrobras): Projeto básico da Unidade Piloto de Biodiesel da PETROBRAS onde foram desenvolvidas tarefas como: projeto básico de equipamentos e sistemas, como trocadores de calor, compressores, sistemas de ar de instrumento, vasos, bombas, linhas e sistema de exaustão; projeto de tubulações; elaboração do layout das áreas de processo, de tancagem e de estocagem; etc.

  • Implantação e acompanhamento de iniciativas Braskem+ (Braskem): Esse projeto foi realizado para a Braskem pela Chemtech entre setembro de 2004 e janeiro de 2005 e tinha como meta o aumento da capacidade produtiva de EDC e PVC da unidade de vinílicos da Braskem em Alagoas. Atuando como engenheiro pleno, foi convocado para trabalhar por seis meses na Unidade de Vinílicos da Braskem em Alagoas. Nesse período foi responsável por executar seis iniciativas do Projeto Braskem + que envolviam: aumento de eficiência térmica do forno de craqueamento, sistema de dosagem automática de aditivos e sintonia de malhas de controle de caldeiras. Além dessas participações técnicas, deve-se destacar a experiência prática de chão de fábrica em uma indústria petroquímica.

  • Troubleshoot hot by-pass (Petrobras): Análise de troubleshoot de sistemas de controle de pressão hot by-pass de colunas de destilação de gás natural da REDUC.

Em Controle Avançado de Processos

Além de desenvolver essa nova área na Chemtech, participei ativamente de projetos de implementação e avaliação de retorno de investimento para projetos de controle avançado. Como principal trabalho pode-se destacar a implantação de analisadores virtuais de melt-index para determinar a qualidade de polietilenos de alta densidade em reatores de polimerização em leito de lama. Esse analisador virtual permitiu ao operador controlar a qualidade do produto final com mais precisão já que permitia a inferência dessa medida a cada 30 segundos, uma freqüência muito maior que a obtida através de experimentos de laboratório (cerca de 15 minutos).

Em Simulação de Escoamento em Dutos

Trazendo minha experiência em simulação de redes de escoamento desde o trabalho de final de curso, pude colocar em prática seus conhecimento teóricos através de projetos de referência nesse tema. Logo nos primeiros meses na Chemtech, pude participar do projeto de Simulação de Transientes Hidráulicos na Plataforma de Re-bombeio PRA-I da Petrobras. Os principais projetos a serem destacados para essa área de conhecimento são:

  • Simulação de transientes hidráulicos (Petrobras): Simulações dinâmicas de escoamento dos oleodutos que interligam as plataformas da PETROBRAS da Bacia de Campos à plataforma de rebombeio autônoma (PRA-I) e ao Ponto A, com ênfase na verificação de pontos críticos do projeto dos dutos em função de transientes hidráulicos como Golpes de Aríete. Os estudos permitiram determinar os perfis de vazão e pressão ao longo do tempo para os principais oleodutos que compõem esse sistema. Como resultado mais significativo desse projeto, observou-se que algumas especificações de linhas estavam subdimensionadas para situações de fechamento indevido de válvulas.

  • Simulação da malha dutoviária do Sudeste (Transpetro): Coordenação e desenvolvimento de simulações de escoamento das malhas de gasodutos da TRANSPETRO com o objetivo de determinar a viabilidade operacional e a capacidade de entrega aos diferentes clientes ao longo do rede com para minimizar o não atendimento aos consumidores. A simulação dinâmica dessas redes fornece uma importante ferramenta de decisão para a Transpetro, que deve buscar operar sua rede com o mínimo de desvio contratual junto a seus clientes, caso contrário há implicação de sérias multas. Durante cerca de 3 meses atendeu diretamente às demandas dos operadores principais de gás natural analisando os mais diversos cenários e avaliando os riscos de falta de gás em termoelétricas e demais grandes consumidores.

  • Simulação de equipamentos de separação submarina (Petrobras): Simulações de escoamento multifásico utilizando o software OLGA 2000 e desenvolvimento de uma metodologia computacional para acoplamento de modelos de escoamento com simuladores de processo modelados em MATLAB. Desenvolvimento de modelos de controle em SIMULINK para separadores submarinos acoplados a simuladores de escoamento multifásico à montante e à jusante do separador.

  • Simulação de sistema de distribuição de gás para fornos (CST): Simulações dinâmicas das linhas de gás para determinar a viabilidade técnica da implantação de um terceiro alto-forno na unidade da Companhia Siderúrgica de Tubarão (atual ArcelorMittal Tubarão).

Projetos

Planta Piloto de Processamento Primário de Petróleo

Esse projeto foi realizado para a Petrobras pela Chemtech entre julho de 2005 e janeiro de 2006 e tinha como meta o desenvolvimento de uma planta piloto que emulasse todas as operações unitárias encontradas em uma plataforma de produção de petróleo. O objetivo dessa planta seria de testar as novas tecnologias e equipamentos de separação e estabilização do petróleo em uma condição controlada e altamente instrumentada antes desses investimentos serem colocados em prática em um ambiente de produção.

Algumas características contribuíram para o aumento da complexidade desse projeto: baixa experiência da empresa e da equipe de projetos nesse tipo de empreendimento, quantidade de recursos limitada, prazo extremamente curto, novas ferramentas de CAD inteligente requerendo treinamento de toda a equipe e alterações constantes das premissas de projeto gerando mudanças de escopo. Além disso, outras dificuldades de ordem técnica como petróleo altamente viscoso e necessidade de atender a diferentes tipos de petróleo e/ou condições operacionais contribuíram para o desafio a ser vencido nesse projeto.

No início do projeto, trabalhava na função de Engenheiro Pleno e retornava de um período de 6 meses em Salvador quando participou da partida do escritório regional da empresa nessa cidade. Inicialmente seria responsável pela disciplina de processos e ao longo do projeto estaria agregando a liderança de outras disciplinas. Ao final do projeto haveria uma avaliação por parte da gerência de modo a promover ou não ao nível de líder de projetos.

Durante os primeiros dois meses a atribuição de liderança técnica e interpessoal foi restrita à equipe de processos, porém após esse período passou a acumular a liderança das demais equipes (mecânica, elétrica, automação, segurança e arquitetura/civil).

Ao final do projeto e após a comprovação da satisfação do cliente, a Chemtech procedeu à promoção ao cargo de líder de projetos. Atualmente o projeto está no final da fase de detalhamento e no início das obras em Atalaia (Aracajú).

Revitalização da Automação de Plantas de Beneficiamento de Minério de Ferro

Esse projeto foi realizado para a Vale pela parceria Chemtech e Accenture entre março de 2006 e janeiro de 2007 e tinha como meta o aumento da produtividade e da qualidade do minério de ferro, redução do tempo de parada das plantas e melhor uso dos ativos de automação. A Vale considerava esse projeto como crítico já que, no período em questão, a exportação de minério de ferro principalmente para China já estava limitada pela capacidade produtiva das plantas. Além disso, a Vale acabara de criar a DIAP, uma diretoria para tratar unicamente do tema automação de processos.

Como líder de projetos da Chemtech, responsável pela parceria técnica com a empresa americana Controlsoft de sintonia de malhas de controle e trazendo na bagagem a experiência de cerca de 100 malhas de controle auditadas e sintonizadas para diversas empresas, além de uma experiência anterior em projetos para a MBR, mineradora atualmente pertencente à Vale, participou desse projeto, desde sua concepção, desenvolvendo a proposta técnica-comercial, participando de reuniões técnicas como a alta diretoria da Vale e da Accenture, selecionando e treinando a equipe do projeto, aprimorando e adaptando a metodologia de auditoria às necessidades da Vale.

Esse projeto mobilizou uma equipe cerca de 20 engenheiros da Chemtech e 10 analistas da Accenture por mina da Vale para trabalhar continuamente dentro das plantas de beneficiamento. Participou ativamente dos projetos em todas as minas (Alegria, Conceição e Cauê), tendo atuado na liderança da frente de avaliação de melhorias. Durante cerca de seis meses, visitou diversas plantas tendo adquirido grande experiência de campo. Como resultado desse projeto foi possível obter um ganho significativo em termos de produtividade, o que agradou tanto a Vale quanto Chemtech e Accenture que geraram um caso de referência para futuros projetos. Após esse projeto de sucesso, a Vale passou a ser o segundo principal cliente da Chemtech (atrás apenas da Petrobras) e até hoje mobiliza cerca de 200 funcionários para atender exclusivamente a Vale.

O principal resultado técnico para esse projeto concentrou-se no desenvolvimento de uma técnica para avaliação do retorno de investimento de projetos de sintonia. Essa técnica valeu-se de redes neurais para o treinamento do comportamento do processo antes da implementação da sintonia utilizando como variáveis de entrada as variabilidades médias das principais malhas de controle. Após o treinamento dessa rede neural com dados anteriores às melhorias e a simulação de cenários após as melhorias foi possível inferir o ganho provável e, assim, mensurar os resultados do projeto antes mesmo da sua terminação. Após cerca de 3 meses do término dos trabalhos foi possível confirmar a validade da métrica, passando a ser utilizada em diferentes projetos executados pela Chemtech.

Revitalização da Plataforma de Cherne

Esse projeto foi realizado para a Petrobras pela Chemtech entre fevereiro e setembro de 2007 e tinha como meta o aumento da vida útil da plataforma de Cherne. Diante do elevado preço do petróleo a Petrobras identificou um ganho significativo da extensão da operação de plataformas antigas (com mais de 25 anos de produção). Para isso, um grande esforço de engenharia seria necessário para substituir componentes de tecnologias ultrapassadas, reforçar a estrutura da jaqueta de sustentação da plataforma, substituição de trechos corroídos e melhorias diversas.

Como líder de projetos e trazendo a experiência dos projetos bem sucedidos de revitalização das plantas da Vale, além da bagagem teórica oriunda de duas especializações em petróleo e gás, foi convocado para liderar a equipe de instrumentação desse projeto. Foi definido como principal atribuição consolidar as disciplinas de instrumentação e processo de modo a reduzir os possíveis desvios entre as duas disciplinas.

Deve-se destacar a grande experiência prática obtida durante esse projeto oriunda de uma sequência de embarques à plataforma. Nesse período foi possível conhecer em tempo integral o funcionamento de uma unidade produtora, participar de ações durante paradas de emergência e receber a experiência das equipes de manutenção sobre os efeitos do tempo de operação sobre a performance de diversos equipamentos.

Desenvolvimento de parcerias tecnológicas na Chemtech

Em janeiro de 2006, a diretoria da Chemtech identificou a necessidade de ampliar seu leque de serviços e produtos buscando empresas parceiras tecnológicas. Como as possíveis áreas a serem desenvolvidas estavam relacionadas ao controle avançado de processos, escoamento bifásico, simulação de processos e gerenciamento de alarmes, áreas que fazem parte das experiências anteriores tanto em projetos como acadêmica, foi indicado para a coordenação dessa nova frente de trabalho.

Foi um período em que teve a oportunidade de adquirir significativa experiência internacional. Como as empresas parceiras tinham sede em diferentes países (ControlSoft no Estados Unidos, Fantoft na Noruega, UReason na Holanda, Phoenics nos Estados Unidos e Pavilion nos Estados Unidos) o contato com outros línguas e culturas foi frequente. Diversas viagens internacionais somaram cerca de três meses em reuniões, congressos, treinamentos e, também, projetos.

Outra atribuição que contribuiu para o desenvolvimento profissional diz respeito a confecção de propostas técnico-comerciais. O conhecimento das técnicas de venda focada no fornecimento de soluções de engenharia foi aprimorado ao longo desse período.

Pesquisa na área de escoamento bifásico

Diante da excelente experiência obtida com a conquista do 5° Prêmio Petrobras de Tecnologia de Dutos em que se implementou um modelo bifásico de escoamento estratificado de óleo e gás natural, houve um convite por parte da Petrobras e do professor José Luiz de Medeiros para desenvolver essa área através de um projeto de pesquisa. Para isso seria necessário mudar o rumo da carreira saindo da área de projetos de engenharia e voltando à carreira acadêmica.

Aceitando esse novo desafio voltou a estudar esse tema e paralelamente iniciou o curso de doutorado na Escola de Química. A complexidade do tema e, principalmente, o grande interesse da Petrobras nesse assunto diante das novas descobertas de petróleo em águas profundas foram os motivadores para esse trabalho.

Scale-up de novas tecnologias

Durante o período em que esteve envolvido com o doutorado verificou-se uma grande demanda por serviços de projeto de engenharia que possibilitassem transformar em empreendimento as idéias ou as inovações desenvolvidas em escala de laboratório pelos centros de pesquisas locados nas universidades.

A primeira oportunidade ocorreu em um projeto básico e pré-detalhamento de uma planta piloto para produção de biosurfactante que corresponde a uma tese de doutorado de um de seus alunos e agraciado com o prêmio Inventor 2005 da Petrobras. Diante dessa oportunidade, verificou-se que a maneira mais adequada para a execução desse projeto seria a partir da constituição de uma microempresa de projetos de engenharia, a Miranda Ventin Projetos de Engenharia Ltda. (MVP Engenharia)

O projeto dessa planta piloto teve como principal desafio o scale-up de uma unidade de laboratório, ou seja, uma operação que antes era feita através de vidrarias deveria ser passada para uma escala cerca de 100 vezes maior. Atualmente essa planta está em fase final de montagem e tem sua partida estimada para junho de 2009. O sucesso desse empreendimento pode acarretar no interesse da Petrobras em construir uma unidade em escala industrial desse produto, fundamental para a remediação de terrenos contaminados por Petróleo.

Baseado na experiência adquirida, desenvolveu-se um projeto de scale-up de outro processo inovador, uma planta piloto para produção de bioplástico desde a fermentação inicial para produção da matéria prima até o processamento final do plástico. A participação nesse empreendimento cobriu todas as etapas, inclusive a compra dos equipamentos, acompanhamento da montagem, partida e testes. Essa foi uma oportunidade ímpar para conhecer todas as dificuldades técnicas e organizacionais das etapas de construção e montagem, uma experiência que faltava na formação profissional. A planta encontra-se em operação e já indica resultados interessantes que justificam o investimento em uma escala industrial.

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