3. Falhas e Transmissores

Uma sessão de treinamento é sobre coisas dando errado. O instrutor injeta falhas (malfunctions) na planta em operação: uma válvula que trava, uma bomba que dá trip, um sensor que mente. Esta página cobre o catálogo, os ajustes de severidade e rampa, e o bloco Transmitter que torna as falhas de sensor possíveis.

O que você vai aprender

• O catálogo de falhas e o que cada uma faz com a planta
• Severidade e tempo de rampa
• Ativar, desativar e limpar falhas à mão
• Adicionar um Transmitter entre uma variável de processo e seu controlador, e fazê-lo falhar

Pré-requisitos

• Página 2: você sabe iniciar e congelar uma sessão

A aba Malfunctions

1. Object: escolha o objeto do fluxograma. A lista Malfunction só mostra os tipos que se aplicam a ele; as duas falhas de planta inteira aparecem sem objeto selecionado.
2. Severity: 0 a 1. O que ela escala depende do tipo (tabela abaixo).
3. Ramp (s): segundos simulados em que a falha cresce de zero até a severidade escolhida. Zero significa um degrau.
4. Activate. A falha aparece na grade, com seu estado, e o diário registra.
5. Deactivate limpa (a planta se recupera até onde a física permite); Remove apaga da grade; Clear all remove tudo.

Falhas podem ser ativadas em corrida ou congelado. Elas são aplicadas no início de cada passo, antes de os controladores agirem, para que um controlador não possa desfazê-las.

O catálogo

Falha	Aplica-se a	O que acontece	Severidade
Valve stuck	Válvula	A haste para onde está. A válvula rejeita o que o controlador escreve, então a abertura exibida é a real.	ignorada
Valve fails closed / fails open	Válvula	A haste vai a 0 % ou 100 % ao longo da rampa e ignora o controlador nesse meio tempo.	ignorada
Valve passing (leak through)	Válvula	A válvula não veda mais: a abertura não cai abaixo de severidade x 100 %.	abertura mínima
Pump trip	Bomba	A rotação alvo vai a zero; a bomba desacelera no ritmo que a inércia rotacional permite; o ganho de pressão segue o quadrado da rotação. Limpar religa o motor.	ignorada
Exchanger fouling	Trocador de calor	A resistência de incrustação cresce a severidade x taxa por segundo.	taxa
Utility loss (duty)	Aquecedor, resfriador em modo de carga fixa	A carga cai a (1 - severidade) do que era, ao longo da rampa.	fração perdida
Sensor frozen	Transmitter	A leitura para de atualizar.	ignorada
Sensor drift	Transmitter	A leitura deriva a severidade x 0,1 unidades de exibição por segundo.	taxa de deriva
Sensor bias	Transmitter	A leitura é deslocada de severidade x 10 unidades de exibição.	bias
Sensor full scale / zero	Transmitter	A leitura trava no topo ou no fundo do span.	ignorada
Power failure (plant-wide)	tudo	Toda bomba dá trip e todo aquecedor e resfriador perde sua carga.	repassada a cada um
Instrument air failure (plant-wide)	tudo	Toda válvula de controle vai à posição de falha (fechada, a menos que listada como falha-aberta).	ignorada

Experimente: uma válvula de nível travada

1. Inicie a sessão a 10x e deixe o nível estabilizar em torno de 0,3 m.
2. Aba Malfunctions: objeto LV-001, falha Valve stuck, rampa 0, Activate.
3. Observe LIT-001: a alimentação continua chegando, o nível sobe, e a saída de PID-013 vai a 100 % sem mover a válvula. O diário mostra a falha e, quando o nível cruza um limite, o alarme.
4. Deactivate. A válvula pula para onde o controlador quer e o nível volta.

Tente o mesmo com Valve fails closed e rampa 30: o fechamento é gradual e um treinando que acompanha a tendência consegue pegá-lo antes do alarme.

O bloco Transmitter

Controladores e indicadores no DWSIM leem o valor real do processo. Instrumentos reais atrasam, têm tempo morto, ruído e falham. O Transmitter é uma operação unitária que o OTS acrescenta à paleta: ele fica entre uma variável de processo e quem a lê.

Adicionando um

1. Adicione um Transmitter pela paleta de objetos (aparece com as outras operações unitárias quando o OTS está instalado). Seu tag começa com XT-.
2. Abra seu editor (clique nele no fluxograma). Process value and alarms... abre o mesmo editor de um indicador: escolha o objeto e a propriedade a medir (para o exemplo, SG-01 / Operating Pressure), as unidades e os limites de alarme.
3. Defina o span (baixo e alto, em unidades de exibição) e a dinâmica:
   • Time constant (s): atraso de primeira ordem; 0 para um sensor ideal
   • Dead time (s): tempo morto de transporte
   • Noise std. dev.: ruído gaussiano somado a cada leitura
4. Apply. O editor mostra o valor real e o valor medido lado a lado enquanto a sessão roda.

Fazendo o controlador ler o transmissor

Abra PID-012 e troque a variável controlada da pressão do separador para o Monitored Value do transmissor. Daí em diante o controlador vê o que o instrumento reporta, e cada falha de sensor do catálogo vira uma lição:

• Sensor frozen num transmissor de pressão: o controlador acha que nada muda, a pressão real deriva, o indicador que ainda lê o valor real discorda do faceplate. O treinando tem que perceber a discordância e passar para manual.
• Sensor drift: o controlador leva a pressão real lentamente para longe do set point enquanto seu próprio display parece perfeito.

Os alarmes do transmissor são calculados sobre o valor medido, como num SDCD real.

Modo de falha no próprio bloco

O campo Failure mode do editor aplica os mesmos modos à mão, fora de uma sessão. As falhas restauram o modo anterior quando limpas.

A próxima página empacota falhas em cenários com objetivos e pontuação.